Struktura a základní vlastnosti stavebních materiálů

Struktura a základní vlastnosti stavebních materiálů Ing. Alexander Trinner Technický a zkušební ústav stavební Praha, s.p. pobočka Plzeň Zahradní 15, 326 00 Plzeň trinner@tzus.cz; www.tzus.cz 1

Hlavní skupiny důležitých vlastností Fyzikální vlastnosti Mechanické vlastnosti Chemické vlastnosti materiálů Tepelně-technické vlastnosti Akustické vlastnosti Ostatní vybrané vlastnosti 2

Základní fyzikální vlastnosti 3

Rozměry Základní fyzikální vlastnosti Délka, šířka, tloušťka. ; vazba na geom. přesnost Rozměrové tolerance Odchylky; způsoby vyjadřování Zrnitost Zbytek na sítě, propad, frakce, grafické vyjádření Měrný povrch celková povrchová plocha všech zrn jednotkového množství 4

Geometrická přesnost ve výstavbě Označení Název Účinnost ČSN 73 0202 Geometrická přesnost ve výstavbě. Základní ustanovení 1995-04-01 ČSN 73 0205 Geometrická přesnost ve výstavbě. Navrhování geometrické přesnosti 1995-04-01 ČSN 73 0210-1 Geometrická přesnost ve výstavbě. Podmínky provádění. Část 1: Přesnost osazení 1993-01-01 ČSN 73 0210-2 Geometrická přesnost ve výstavbě. Podmínky provádění. Část 2: Přesnost monolitických betonových konstrukcí 1993-10-01 ČSN 73 0212-1 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 1: Základní ustanovení 1996-11-01 ČSN 73 0212-3 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 3: Pozemní stavební objekty 1997-02-01 ČSN 73 0212-4 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 4: Liniové stavební objekty 1994-07-01 ČSN 73 0212-5 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 5: Kontrola přesnosti stavebních dílců 1994-02-01 ČSN 73 0212-6 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 6: Statistická analýza a přejímka 1993-12-01 ČSN 73 0212-7 Geometrická přesnost ve výstavbě. Kontrola přesnosti. Část 7: Statistická regulace 1995-01-01 5

Označení ČSN ISO 17123-1 ČSN ISO 17123-2 ČSN ISO 17123-3 ČSN ISO 17123-4 ČSN ISO 17123-5 ČSN ISO 17123-6 ČSN ISO 17123-7 ČSN ISO 1803 ČSN ISO 7077 ČSN ISO 7078 ČSN ISO 7737 ČSN ISO 8322-10 ČSN ISO 8322-2 ČSN ISO 8322-7 Název Ing. A. Trinner Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 1: Teorie Geometrická Optika a optické přístroje -Terénní přesnost postupy pro zkoušení ve geodetických výstavbě a měřických přístrojů - Část 2: Nivelační přístroje Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 3: Teodolity Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 4: Elektrooptické dálkoměry Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 5: Elektronické tachymetry Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 6: Rotační lasery Optika a optické přístroje -Terénní postupy pro zkoušení geodetických a měřických přístrojů - Část 7: Optické provažovací přístroje Pozemní stavby -Tolerance - Vyjadřování přesnosti rozměrů -Zásady a názvosloví Geometrická přesnost ve výstavbě. Měřické metody ve výstavbě. Všeobecné zásady a postupy pro ověřování správnosti rozměrů Pozemní stavby. Postupy měření a vytyčování. Slovník a vysvětlivky Geometrická přesnost ve výstavbě. Tolerance ve výstavbě. Záznam dat o přesnosti rozměrů Pozemní stavby -Měřicí přístroje -Určování přesnosti během používání -Část 10: Rozdíl mezi odraznými terči a hranoly pro měření vzdáleností do 150 m Geometrická přesnost ve výstavbě. Určování přesnosti měřicích přístrojů. Část 2: Měřická pásma Geometrická přesnost přivýstavbě. Určování přesnosti měřicích přístrojů. Část 7: Přístroje používané přivytyčování Účinnost 2006-01-01 2006-01-01 2006-01-01 2006-01-01 2006-01-01 2006-01-01 2006-01-01 1999-05-01 1995-12-01 1996-06-01 1995-11-01 1998-08-01 1994-07-01 1994-07-01 6

Síto Celkové zbytky (g) Dílčí zbytky (g) Sítový rozbor dle ČSN EN 933-1* Dílčí zbytky (%) Celkové zbytky (%) Odchylka od skutečnosti (%) Propad zrn (% hm.) 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 16 0,0 0,0 0,0 0,0 100,0 G c 90/10 11,2 2,1 2,1 0,1 0,1 99,9 G c 90/10 8 327,9 325,8 17,8 17,9 82,1 G c 90/10 5,6 1653,8 1325,9 72,5 90,4 9,6 G 25/15 4 1816,9 163,1 8,9 99,3 0,7 G c 90/10 2 1826,5 9,6 0,5 99,8 0,2 G c 90/10 0,063 1828,5 2,0 0,1 99,9 0,1 zbytek na dně P+S 1828,8 0,3 0,0 99,9 0,1 Celkem 1829,8 1,0 0,1 100,0 1829,8 100 Kategorie podle ČSN EN 13242 9

Zrnitostní křivka mezní hodnoty 10

Základní fyzikální vlastnosti Objemová hmotnost, hustota OH = M/V (V = včetně pórů a dutin) hustota = M/V (V = objem vlastní látky) Hutnost, pórovitost, mezerovitost tato kritéria popisují, jak celkový objem vyplněn vlastní pevnou fází, póry, mezerami mezi zrny hutnost = V(pev. fáze)/v(celk.) pórovitost = 1 - hutnost Sypná hmotnost zohlední celkový objem zrnité soustavy včetně mezer 11

Vlhkost Základní fyzikální vlastnosti různé charakteristiky vyjadřující jaké množství vlhkosti materiály obsahují, Nasákavost M(nasáklý)/M(suchý), [%], i objemově Vzlínavost Prosákavost Difuzní vlastnosti součinitel difuze faktor difuzního odporu 12

Odolnost ve zvláštních podmínkách Hydrotermální nárůst většina glazovaných a neglazovaných obkladových prvků vykazuje zanedbatelné přirozené změny rozměrů vlivem vlhkosti tak, že při správném kladení nevznikají potíže. Při špatném kladení a za určitých klimatických podmínek však mohou změny rozměrů vlivem vlhkosti způsobit problémy, především pokud jsou obkladové prvky kladeny přímo na nedostatečně vyzrálý beton. V tomto případě by maximální změna rozměrů obkladových prvků neměla být větší než 0,06% 15

Základní mechanické vlastnosti Vztah mezi mechan. namáháním a odporem Vlastnosti přetvárné (deformační) / pevnostní Pracovní diagramy závislost deformace Dl na síle F, která v látce napětí a tím i deformaci v určitém směru způsobila Deformační diagramy závislost poměrné deformace e na napětí s jí vyvozující mez kluzu (kritické napětí přechod ze stavu pružného do stavu tvárného) 16

Základní mechanické vlastnosti Modul pružnosti a přetvárnosti poměr napětí k poměrné deformaci, 18

Základní mechanické vlastnosti Pevnost - druhy 19

Základní mechanické vlastnosti 24

Základní mechanické vlastnosti Pevnost z hlediska statistického 25

vlastnosti stavebního výrobku objemová hmotnost pevnost v tlaku rovnost ploch nasákavost tepelná vodivost x x 26

pevnost v tlaku zdicích prvků 15,2; 14,8; 13,9; 14,7 16,6; 16.5;. pevnost v tlaku není možno vyjádřit jedním číslem, ale každý zkoušený prvek má jinou pevnost. Pevnost v tlaku je Náhodná veličina 27

Zpracování náhodných veličin Karl Friedrich Gauss 1777-1855 Frekvenční fce pravděpodobnost 0,08 0,06 0,04 0,02 0 38 43 48 53 58 63 68 Pevnost betonu MPa 28

29 Ing. A. Trinner histogram Histogram 0 2 4 6 8 10 12 39,5 43,5 47,5 51,5 55,5 59,5 63,5 67,5 71,5 Další Třídy Četnost 0 Další 0 73,5 0 71,5 1 69,5 3 67,5 2 65,5 4 63,5 6 61,5 6 59,5 6 57,5 10 55,5 9 53,5 6 51,5 5 49,5 2 47,5 2 45,5 1 43,5 0 41,5 0 39,5 Četnost Třídy

Rozdělení četností základního souboru (frekvenční funkce) 39,5 0,001499019 Frekvenční fce 41,5 43,5 0,003703497 0,008103849 pravděpodobnost 0,08 0,06 0,04 0,02 0 38 43 48 53 58 63 68 45,5 47,5 49,5 51,5 53,5 55,5 57,5 59,5 61,5 0,015705262 0,026957123 0,040980423 0,055176463 0,065796956 0,069491593 0,065002978 0,053852859 0,03951471 Pevnost betonu MPa 63,5 65,5 0,02567931 0,014780272 R m =55,4 MPa s = 5,74 MPa 67,5 69,5 71,5 73,5 0,007534528 0,003401764 0,001360275 0,000481753 30

Ing. A. Trinner Základní soubor Náhodný výběr U těchto prvků odhadujeme vlastnosti Průměr základního souboru Známá směrod. odchylka Tyto prvky zkoušíme Výběrový průměr Výběrová směrod. odchylka 31

Nejčastější úlohy ve zkušebnictví Ze známých charakteristik náhodného výběru se: odhadují parametry základního souboru (intervalové odhady) odhaduje, zda soubor, z kterého je náhodný výběr patří do známého základního souboru (testy hypotéz) odhaduje, zda dodávka má předpokládané vlastnosti (statistická přejímka) odhaduje, zda během výrobního procesu jsou zachovány určité vlastnosti výrobku (statistická regulace) 32

Mechanické charakteristiky povrchové mechanické charakteristiky: Tyto charakteristiky jsou důležité především u podlah, na kterých je velký provoz, po kterých tahá se nábytek, židle a jezdí vozíky apod. Povrchové mechanické charakteristiky jsou tvrdost dle Mohse, odolnost proti opotřebení (obrusnost), odolnost proti povrchovému opotřebení (otěruvzdornost). 33

Odolnost proti povrchovému opotřebení Nová norma ČSN EN ISO 10545-7 dělí výrobky do 5 tříd odolnosti dle následující tabulky:: Třída odolnosti Počet otáček Možnosti použití 1 150 2 600 3 750, 1500 4 2100, 6000, 12000 5 > 12000 vyhovují odolnost proti tvorbě skvrn Na podlahy chráněné proti abrazivním látkám (např. písek, štěrk,...); vhodné pro ložnice, koupelny v soukromých bytech, WC bytů... Na podlahy chráněné proti abrazivním látkám (např. písek, štěrk,...); vhodné pro všechny místnosti v soukromých bytech včetně kuchyně Na podlahy chráněné proti abrazivním látkám (např. písek, štěrk,...); vhodné pro všechny místnosti obytné včetně kuchyní a teras, rovněž pro hotelové pokoje, koupelny, nemocniční pokoje apod. Na podlahy nechráněné proti abrazivním látkám (např. písek, štěrk,...), rovněž místnosti s přímým vstupem zvenku; vhodné především do kaváren, restaurací, hotelů, obchodů, škol, nemocnic, kanceláří kromě do prostorů pod pulty nebo pod pokladny veřejných podniků Na podlahy nechráněné proti abrazivním látkám (např. písek, štěrk,...), rovněž tak místnosti s přímým vstupem zvenku; vhodné do kaváren, restaurací, obchodů, škol, nemocnic, prostoru pod pulty nebo pod pokladny veřejných podniků 36

Mechanické charakteristiky Křehkost materiálu charakterizují hodnoty získané metodou stanovení odolnosti proti rázu. Metoda stanovení odolnosti proti rázu je založena na tom, že ocelová koule držená elektromagnetem se spustí z výšky 1 m na zkoušený prvek uložený na speciálně zhotoveném betonovém bloku. Náraz na tuto podložku se zaznamenává pomocí akustického snímače. Elektronickým obvodem se vyhodnotí čas mezi oběma odrazy ocelové koule od zkoušeného vzorku a vypočítá se koeficient odrazu. Pro běžné instalace podlahovin v prostorách bez velkého namáhání je požadován koeficient 0,55; pro náročnější aplikace podlahovin musí být větší než 0,55. 37

Rázová pevnost 38

Tepelné vlastnosti Důležitost pro praxi, legislativa odkaz na normové hodnoty, ČSN 73 0540, základní požadavek Šíření tepla v materiálech (vedení, proudění, sálání), vliv struktury materiálů Součinitel tepelné vodivosti, tepelný odpor vrstvy, součinitel prostupu tepla konstrukcí Měrná tepelná kapacita Teplotní lineární délková roztažnost 39

Odolnost ve zvláštních podmínkách Odolnost proti změnám teploty je schopnost keramického výrobku odolávat náhlým změnám teploty za daných podmínek bez narušení střepu, bez vzniku závad na glazuře. Odolnost proti vzniku trhlin je schopnost glazovaného výrobku vydržet za předepsaných podmínek působení tepla, vlhkosti a tlaku bez porušení glazury. Délková teplotní roztažnost je vlastnost projevující se zvětšením její délky při zahřívání. KTR (pohybuje se vrozmezí od 4 10-6 K-1 do 8.10-6K-1 tzn., že nárůstem teploty o 1 C se 1m pův. délky prodlouží o 4-8 tisícin mm) 42

Odolnost ve zvláštních podmínkách Odolnost proti vlivu mrazu schopnost výrobku vydržet za daných podmínek určený počet cyklů zmrazování a rozmrazování bez následného vzniku závad na glazuře nebo střepu 43

Odolnost ve zvláštních podmínkách Hydrotermální nárůst většina glazovaných a neglazovaných obkladových prvků vykazuje zanedbatelné přirozené změny rozměrů vlivem vlhkosti tak, že při správném kladení nevznikají potíže. Při špatném kladení a za určitých klimatických podmínek však mohou změny rozměrů vlivem vlhkosti způsobit problémy, především pokud jsou obkladové prvky kladeny přímo na nedostatečně vyzrálý beton. V tomto případě by maximální změna rozměrů obkladových prvků neměla být větší než 0,06% 45

Základní akustické vlastnosti Význam pro stavby Materiály pro pohlcující konstrukce součinitel zvukové pohltivosti v kmitočtovém pásmu Materiály pro neprůzvučné konstrukce stěny, stropy plošná hmotnost vážená neprůzvučnost 46

Chemické charakteristiky jedná se o odolnost vůči agresivním činidlům a látkám znečisťujícím povrch obkladových prvků buď je to přímá chem. reakce mezi činidlem a obkladovým prvkem změna povrchu nebo vlivem absorpce látky pronikají pod povrch. Stanovení obsahu Pb a Cd glazovaných obkladových prvků se aplikuje se u těch glazovaných obkladových prvků, které se používají v obchodech a v prostorách styku glazovaných obkladových prvků s potravinami, a to metodou AAS nebo jinou vhodnou metodou. 48

Stanovení kadmia a olova 49

Hygienické požadavky požadavek dostatečné (případně co nejvyšší) protiskluznosti povrchu, tzn. povrch drsný, členěný různými výstupky (jehlánky, brokované atd.) hygienické požadavky na čistotu a snadné čištění podlah vedou naopak k hutným, uzavřeným a hladkým povrchům (ve kterých se nedrží zbytky potravin, mikroorganismy apod.) praktická realizace pak musí být určitým kompromisem mezi oběma požadavky - skutečnost: drsný a obtížně čistitelný povrch je často méně protiskluzný než čistý, hladký povrch 50

Stárnutí a koroze Koroze kovů Koroze anorganických nekovových materiálů koroze betonu Koroze plastů 53

Požární vlastnosti Hořlavost, reakce na oheň Požární odolnost 54

Členění dle reakce na oheň příl. 2 4 Zdicí prvky se zabudovanými tepelněizolačními materiály umístěnými na povrchu, který může být vystaven ohni ve stěnách a příčkách, na které se vztahují požadavky reakce na oheň spředepsanou úrovní A1 1, A2 1, B 1, C 1 A1 2, A2 2, B 2, C 2, D,E (A1 až E) 3, F 5a 6 8 5 6 Výrobky pálené stropní Spony, táhla, stropní závěsy, konzoly, opěrné úhelníky, výztuž ložných spár a překladů 5a 7 55

Vysvětlivky k požární klasifikaci Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb, podle výsledků zkoušek reakce na oheň je uvedena v ČSN EN 13501-1. Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb podle výsledků zkoušek požární odolnosti kromě vzduchotechnických zařízení je uvedena v ČSN EN 13501-2. Požadavky na požární odolnost a reakci na oheň budou stanoveny vrevidované ČSN 73 0810. Výsledky zkoušek stanovení stupně hořlavosti stavebních hmot podle zrušené ČSN 730862 platí do 31. 12. 2007, pokud jejich platnost není jinak omezena. Stupně hořlavosti podle ČSN 730862 lze využít do 31. 12. 2007. 56

Děkuji Vám za pozornost Ing. Alexander Trinner TZÚS Praha, s.p. -pobočka Plzeň Zahradní 15, 326 00 Plzeň trinner@tzus.cz; www.tzus.cz 57