Építőanyagok I. Építészeknek

Építőanyagok I. Építészeknek A jegyzet Józsa Zsuzsa előadásai alapján készült Készítette: Ébend Kata Szerkesztette: Szeifert Dániel Miklós Bernadett B.Tóth Dániel 2013.11.02 Készült az Építész DEPO Öntevékeny Kör szervezésében

ANYAGJELLEMZŐK 1 Régen először kő: max 150-160m magas épületeket építettek Babiloni Zikkurat Kheopsz Piramis... Eiffel torony Technológiai újításokkal egyre magasabbra építették az épületeket Követelmények hogy az épület ne omoljon össze (teherbírás, repedésmentesség stb.) tartós legyen, ne igényeljen jelentős fenntartást szép legyen Építőanyagok kiválasztásának szempontjai természetes építőanyag (ne legyen túl nagy szemétdomb) előállítás: nyersanyag Energiaszükséklete kibocsátott káros anyagok hulladékok keletkezése beépítés energiaszükséklete használat során kialakult lakóklíma, egészség életcikluselemzés újrahasznosítás Első építési törvény: Hamurrappi, benne építőmester felelőssége Természetes anyagok használatának előnyei fenntarthatóság környezetkímélés károsanyagkibocsátás ne legyen gyártáskor újrahasznosítás

Az építőanyagok osztályozása Alapvető természetes anyagok: kő, fa Alapvető mesterséges anyagok: fémek, üveg, műanyagok, kerámiák Kötőanyagok: mész, gipsz, cement, ragasztók, gyanták, bitumen stb. Összetett anyagok: beton, habarcs, aszfalt, kompozitok, szendvics szerkezetek, szigetelések anyagai, szálerősített anyagok stb. Módosító anyagok: kötésgyorsítók, kötéslassítók, impregnáló anyagok, építéskémia anyagai Felületvédő, felületkezelő anyagok, tűzvédő anyagok, festékek, bevonatok stb. Tömegeloszlással kapcsolatos fogalmak 1. testsűrűség pl tégla kb 1700 kg/m 2 szabályos- szabálytalan 2. Sűrűség tömör anyag pórusok nélkül, paritás pl tégla kb 2500 kg/m 2 3. Tömörség pl tégla kb t= 1700/2500=0,68 4. Porozitás p=1-t pl tégla kb p=1-0,68=0,32 Pórusok: nyílt zárt kicsi nagy 5. Látszólagos porozitás: A víz számára járható pórusok (térfogatos vízfelvétel) Tömör anyagok (fémek, üveg, műanyagok): - tömörség: 1 - porozitás: 0 Porózus anyagok (fa, kerámia, beton,

habarcs): - tömörség: < 1 - porozitás: 0 >1 6. Halmazok: szemcsés: cement, gipsz, homok, kavics, perlit, stb. szálas: üvegszál, ásványgyapot, műszál, fagyapot stb. rakat: faáruk, fém-, üveg-, műanyaglemez, csövek stb 7. Halmazsűrűség: pl téglazúzalék kb 1000 kg/m 3 8. Halmaztömörség: Pl téglazúzalék kb th=1000/1700=0,59 9. Hézagosság: Pl tégla kb h=1-0,59= 0,41 10. Halmaz-össztömörség: Pl téglazúzalék kb tö=1000/2500=0,4 11. Halmaz-összporozitás: Pl tégla kb t=1-0,4=0,6 Hidrotechnikai tulajdonságok 1. Víztartalom tömegállandóságig szárítás 105-110 C tömeg tömeg 30-40% páratartalomnál 6-8%, ahol m=eredeti md=szárított 2. Vízfelvétel 100 fokozott vízbemerítés: w f légritkított: w f,b (2000-2670 Pa) nyomás alatt: w f,15 (nyomás 15 hpa, legjobb) valószínűleg fagyálló

3. Nedvességfelvétel szorpció=higroszkóposság az az egyensúlyi nedvességtartalom, amit felvehet a levegőből (deszorpció: amit lead) w n függ: -hőmérséklettől légszáraz: 65±%, 20±3 C -relatív légnedvesség 4. Vízfelszívás A felszívódás képlete:, ahol h: felszívódás magassága σ: felületi feszültség ρ: a folyadék testsűrűsége φ: nedvesítési szög r: kapilláris sugara g: gyorsulás Kapilláris vízfelszívás, az emelkedés magassága az anyagtól függ 5. Látszólagos porozitás a víz számára járható pórusok, ahol wt: vízfelvétel ρt: testsűrűség kiszárítva ρw: víz sűrűsége, kg/m 3 kapilláris vízfelszívás 6. Páradiffúzió víz vándorlása porózus anyagokban, gőzállapotban falban eltérő parciális páranyomás falak lélegzése páradiffúziós vezetési együttható (10-6 nagyságrendű)

függ porozitástól(nyílt-nagyobb, zárt-kisebb) hőmérséklettől wi nedvességtartalomtól a nedves, meleg anyag jobb páravezető Páradiffúziós ellenállási szám :μ a levegő és a vizsgált anyag páradiffúziós vezetési együtthatójának viszonyszáma A levegő nedvességtartalma a hőmérséklet függvényében tartósan nedves helyen 0,8 legyen vízállóság-a vályog csak száraz helyen vízálló! fagyállóság- vízben ismétlődő gyors fagyasztás és olvasztás levegőn fagyasztás-vízben olvasztás Fagy- és olvasztósó állóság (pl. beton esetében) 3 %-os NaCl oldat 56 ciklus (-20 +20ºC) lehámlás, tömegveszteség mérése A normál tégla nem használható szabadtéren járófelületként! Vízzáróság vizsgálata pl 5bar nyomás, 72 órág, vízbehatolás mélysége

Hővezetés Hővezetési tényező (λ) λ (W/mK) hővezetési tényező a testsűrűség függvényében

Anyagjellemzők 2. 1. Tűzállóság Nem éghető (jele: A) Éghető alkotókat nem tartalmazó ( jele: A1) pl. kövek Éghető alkotókat is tartalmazó( jele: A2) pl. gipszkarton Éghető (jele: B) Nehezen éghető (jele: B1) pl. fagerenda Közepesen éghető ( jele: B2) pl. fadeszka Könnyen éghető (jele: B3) pl. faforgács 2. Tűz Füst - Csepegés Füstfejlesztőképesség szerint: Füstöt nem kibocsátó anyag (jele: F0) Mérsékelt füstfejlesztőképességűanyag (jele: F1) Fokozott füstfejlesztőképességűanyag (jele: F2) Égve csepegési tulajdonság szerint: Az anyagból tűz vagy magas hőmérséklet hatására olvadék nem képződik (jele: C0) gyulladást okozó olvadék nem képződik (jele:c1) égve csepeg és gyulladást okoz (jele: C2) Tűz hatása a Különböző építőanyagok szilárdságára

3. Mechanikai jellemzők TERHEK:statikus dinamikus, rövididejű tartós, egyszeri ismétlődő IGÉNYBEVÉTEL MÓDJA SZERINT: húzó, nyomó, nyíró, csavaró Tiszta húzás szakító vizsgálat: húzószilárdság meghatározása arányossági határ üvegszál szilárdsága a szálátmérőtől is függ. (E- rugalmassági modulus) Rugalmas alakváltozás: Reverzibilis (visszafordítható) Képlékeny alakváltozás: Az alakváltozás maradandó 4. Betonacélok alakváltozása: Melegen hengerelt: A felhevített acélt hengerek között vezetjük át ami formát ad neki. Hidegen húzott: Meghúzzák a hideg acélt, az megfolyik, így nagyobb lesz a húzószilárdsága:de veszélyes mert nem folyik, így a szerkezet ha leszakad, nem jelzi elő a kúszás.

5. Porózus anyagok nyomószilárdsága A tönkremenetel oka a keresztirányú alakváltozó-képesség kimerülése, a kis húzószilárdság! A nyomószilárdságot befolyásoló tényezők: a próbatest alakja: kocka, henger, hasáb a próbatest mérete: - a szélesség magasság aránya a próbatest és a nyomólap közötti anyag(surlódás!) nedvesség tartalom Beton jele: C 8/ 10 Átlagérték közelítően: 15 cm-es kockán mért küszöbérték + 10 N/ nm C 25/30 : Henger szilárdság 25, kocka szilárdság 30N/nm Pl. +10 = 40 N/ nm kb. Az átlagszilárdság 6. Fa nyomószilárdsága A rostirány nagyon fontos a szilárdság szempontjából!!!

Nedvesség tartalom hatása a fa nyomószilárdságára. Jellemző Fa Beton PVC Acél Tégla Testsűrűség [kg/m3] 600 2300 1400 7800 1900 Húzószilárdság 100 5 50 400 10 [N/mm2] Nyomószilárdság 60 50 50 400 50 [N/mm2] Húzó szilárdság / 16500 220 3600 5100 550 Testsűrűség [m] * Nyomó szilárdság / 10000 2200 3600 5100 2800 Testsűrűség [m] ** *: ha ezt az anyagot felfüggesztjük, elméletileg ekkora értéknél szakad el **:ha tornyot építünk az önsúlya hatására ekkor meg tönkre az alján lévőanyag feszültség alakváltozási diagrammja: A fa húzó és nyomó Edzett biztonsági üvegben keletkező feszültségek

Vizsgálatok Fajtái: 1. Nyírás vizsgálata: 2. Hajlítóhúzó szilárdság vizsgálat: 3. 4. Tiszta húzóvizsgálat 5. Nyomószilárdság vizsgálat(előbb) 6. Hasítóvizsgálat

7. Ütőszilárdság vizsgálat: Charpy Kalapáccsal 8. Fárasztó Vizsgálat Közvetett szilárdság jellemzők Kopásállóság Keménység Felületi Keménység(Schmidt Kalapács) Ultrahang terjedési sebessége

Kőzetek 1. Magmás kőzetek SIO2 csökken 2. Üledékes Törmelékes: konglomerátum(kerek >2mm), breccsa ( nem kerek 0,006<b<2mm), homokkő, iszapkő(agyagkő), lössz Vegyi vagy biogén: tömött mészkő, durva mézkő, forrásvizi mészkő, dolomit Szerves: Kőszén, bauxit, antracit, tőzeg 3. Metamorf Epizóna: agyagpala, klorofitpala, fillit, szerpentinit Mezozóna: csillámpala, amfibolit Katazóna: gneisz, márvány 4. Ásványok Kvarc: zsírfényű, szürke,fehér, szabálytalan alakú Káliföldpát: világos, rózsaszín, egyszeres iker Plagioklász: vlágos, fehér, vajszinű többszörös iker Biotit: hatszög alakú, hosszú pálcika, feket csillog Amfibol: nyúlt léces alakú, fekete, piroxénnél fényesebb Piroxén: zömök, oszlopos, fekete, barna Olivin: Sárgászöld, zöld, kerekded formályú, üvegfényű

Kőzetfelismerés: Fizikai tulajdonságok: Szín, súly, törési felület, pórusok Kőzetszöveteredet Kristályos > magmás porfíros, üvegeskiömlési törmelékes tufa Kőzetalkotó ásványok ásványok leírása (szín, fény, hasadás/törés, alak, ikresedés) legvégül megnevezése +méret & mennyiségjellemzés! Kőzetnév SIO2-tartalom szerinti besorolás Lelőhely Felhasználás

Fa geszt: belső, tömörebb, elhaltabb rész(ez a fa minőségi része) szijács: külső, puhább rész összetétel: szén 50 m% oxigén 43 m% hidrogén 6 m% egyéb 1 m% Hosszú szénhidrogén láncok cellúlóz (rostok)= poliszacharid szilárdsághordozó 40-60% lignin összetartó anyag 15-40% hemicellúlóz 15-20% cukor, keményítő, ásványi anyagok 2-8% Fafaj megoszlás a világon Az akác mennyisége nő, míg az őshonos fákat pusztítják.

Fa károsítók baktériumok - alacsonyabb rendű gombák - elszíneződést okoznak - a környezetet savassá teszik, amiben meg tudnak telepedni a valódi károsítók. - nem műszaki károsítók

gombák (bazidiumos gombák) - műszaki károsítók - cellúlózkárosítók barna korhadás - ligninkárosítók fehér korhadás - könnyező házigomba (vizet termel, hogy életfeltételeit biztosítsa), házi kéreggomba, taplógomba, pincegomba - szaporodásuk: spóra micélium gombafonalak termőtest Gombák szaporodását elősegíti: Pinceállapot: 10 fok, álló levegő, sötét, víz rovarok - házicincér, halálórája, kopogó bogár (szú), fadarázs, szijácsbogár - szaporodásuk: pete lárva báb kifejlett rovar Csak élőfába vannak. Nem a fa szilárdsága szűnik meg, hanem a keresztmettszete károsodik valahol. faanyagvédelem építészeti!!!(jó épszerk víz távoltartása) kémiai (vegyszerek) időjárás elleni felületvédelem fizikai - a fa kérgét minden esetben el kell távolítani, a benne lévő károsítók miatt - hőkezelés (lassú, fokozatos, előtte: szárítás) - gázosítás (újabban CO2) diffúzión, kapilláris erőhatáson alapuló: - mázolás (1-2 cm) - szórás, permetezés (1-2 cm) - mártás, merítés mp, perc 2cm<, 10cm> - lyukon keresztül (koncentrált) - fürdetés, áztatásnap >10cm légritkításos, nyomás alatti nagyipari technológiával: gépi légritkítás - telítés megelőző megszüntető kombinált

faanyagvédő szerek Minden felületet, pl. új vágott felületet le kell kenni faanyagvédővel!!!! vízben oldott szervetlen vegyületek (sók) oldószeres (olajos) vegyületek faanyagvédő szer kiválasztásának főbb szempontjai: védelem jellege (átmeneti/végleges) kitettség faanyag egészség- és környezetvédelem technológia gazdaságosság hidrotechnikai tulajdonságok SzárazabbSzilárdabb élőnedves > 50 m% félnedves 30-50 m% félszáraz 18-30 m%

légszáraz 12-18 m% szobaszáraz 6-12 m% A fák mechanikai jellemzőit 12%-os nedvességtartalom mellett vizsgálják. A szorpciós tényező alapján 65%-os páratartalom mellett a fa maximum 12% nedvességet tud felvenni. Az az előnyös, ha a fát olyan nedvességállapotban építjük be, amilyenben később lesz, mert így kiküszöbölhetőek a káros alakváltozások. Miért van az, hogy a húzószilárdság sokkal kissebre van véve mint valójában?

Azért mert a fa nem homogén. Göcsök vannak benne. Húzásnál a hiba sokkal jelentősebb mint nyomásnál. Ezért a húzószilárdságot biztonsági tényezővel kell figyelembe vennünk. Fizikai jellemzők: hővezetési tényező - szálirányra merőlegesen: 0,12-0,16 W/mK - szálirányban: 0,24-0,30 W/mK hőtágulási együttható - szálirányra merőlegesen: 30-40 10-6 /K - szálirányban: 3-4 10-6 /K beégési sebesség: - nyárfa: 0,8 mm/perc - lucfenyő: 0,6 mm/perc - akácfa: 0,3 mm/perc

. Rétegelt lemez: Fát meghámozzák Rétegek váltják egymást hossz, és keresztirányba Parafa: Parafatölgy kérgéből Fagyapot lemez: Másra nem használható famaradékból Legyalulják, nedvesítik, magnezittel vagy cementtel kötik, formába préselik, kizsaluzzák(2nap után), szárítás szélezés.

Fémek jellemzőik: fémes szín jó elektromos vezetőképesség (szabad elektronok) jó hővezető képesség nagy szilárdság alakíthatóság csoportosításuk: sűrűség alapján - nehézfém > 4,5 kg/l (=g/cm 3 ) - könnyűfém <4,5 kg/l magas olvadáspontú 1750 C felett korrozióállóság alapján - nemesfémek - nem nemes fémek ötvözetek - alapanyagok: Fe, Cu, Al, Zn, Pb, Sn, Mg - ötvözők: Be, Cr, Cd, Co, Mn, Mo, Ni - metalloidok (szennyező vagy ötvöző): C, P, S, As, Si (valamelyik fémes tulajdonság hiányzik)

Vas és acél vasérc: FexOy kohó nyersvas (fehér, szürke) lágyacél: Fe + C (< 0,2 m%) acél: Fe + C (< 2,06 m%) öntöttvas: Fe + C (> 2,06 m%) ötvözött acél: - gyengén (< 5 %) - közepesen (5-10 %) - erősen (> 10 %)

hőkezelés: - feszültség csökkentés - normalizálás - újrakristályosodás - edzés

- nemesítés - megeresztés

Szilárdsági és alakváltozási tulajdonságok a C tartalom függvényében Feszítőhuzalok, pászmák A hegeszthetőség feltétele az az anyag hegeszthető ami nem hajlamos edződésre C egyenérték: főbb varrattípusok:

varrat környezetének tulajdonságai: Korrózió Normál potenciál nemesfémeké pozitív - ezek jobban viselkednek Vas korróziója helyi elemképződés vízcsepp hatására korrózió megjelenési formái: egyenletes lyuk kristályközi transzkrisztallin lemezes filiform

betonacél korrózió: feltételei: víz, oxigén, ph<9 ha ph>9 az acélbetét védett kontakt korrózió fém védőréteg lyukacsossága miatti korrózió Alumínium előállítása: bauxitérc>timföld>elektrolízis>fém alumínium nagy energiaigény színalumínium képlékeny>ötvözés (Cu, Mg, Zn, Si, Mn) alkalmazása: nyílászáróprofilok tartószerkezetek tetőszerkezetek függönyfalrendszerek üvegtetők

Réz fajtái: vörösréz: Cu oxidáció>zöld patina réteg>véd ellenáll forró víznek, savnak, lúgnak oldható vegyületei mérgek!!! sárgaréz: 54-67% Cu, max 45% Zn (horgany) keményebb, de alakítható> egyre sárgább ötvözetei: vörösfém: 85% réz (>67%) 10% ón 5% horgany ónbronz: kb 70% réz max 30% ón alumíniumbronz: 4-9% Al Ólom (lágyólom) puha, késsel vágható kis szilárdság kémiailag ellenálló, de mésztől cementhabarcstól védeni kell vegyületei mérgezők!!! felületén oxidréteg képződik>véd hidegalakításnál sem keményedik alkalmazás: sugárvédelem, teherelosztó acélsaruk alá, (vízvezetékcső) ötvözetei: keményólom: ólom+ antimón nagyobb szilárdság, keménység lágyforrasz: ón+ ólom Cink (horgany) finomhorgany: >99,95% kohóhorgany: >98,25% kékesfehér -3 C alatt rideg nedves levegőn cink-karbonát réteg acéllemez horganyzása: tüzi horganyzás, galvanizálás + titán ill. réz: fémlemez fedések

Titán korrózióálló, időálló nagy mechanikai. szilárdság magas hőmérsékleten is ötvözői: Fe, O, Zn, Al, V, Si, No tulajdonságai: sűrűség: 4500 kg/m 3 Rm: 200-980 N/mm 2 szakadónyúlás: ~8-20% E~105000-120000 N/mm 2 hőtágulási együttható: αt~8,5x10-6 1/ C olvadási hőm: 1668 C Tűzvédelem tűz hatása különböző építőanyagok szilárdságára: hőmérséklethatárok: közönséges acélszerkezetek: <550 C vékonyfalú acélszerkezetek: <450 C melegen hengerelt acélszerkezetek: <450 C feszítőhuzal: 250.300 C megoldások: köpenyezés (pl. gipsz) festés: bevonati rendszer: korróziógátló alapozó tűzvédő festék fedőréteg

Korrózióvédelem aktív védelem: anyag helyes megválasztása inhibítorok (fegfontosabb: betonfedés) fizikai mód: elzárja a fémfelületét kémiai mód: reakcióba lép a fémmel katódos védelem passzív védelem: szervetlen fémes bevonatok elektrokémiai: galvanizálás termokémiai: diffúziós eljárás (krómozás, horgyanyzás) tüzimártó eljárás nem fémes bevonatok kémiai: foszfát-bevonat, lúgos oxidálás termikus: zománcozás szerves bevonatok (festékek, lakkok)

Kerámia Természetes kövektől a mesterségesig: Vályog hagyományos vályogfalak: hantfal gyeptéglából gömbölyeges sárfal rakott fal sövény közé tömött fal vertfal paticsfal vályogtégla fal agyag - szárazon zsugorodik - száradáskor törik homokot kell hozzáadni kövér vályog: agyag>80%, homok<20% sovány vályog: agyag 50-60%, homok 20-40% homokos vályog: agyag 40-20%, homok 60-80%

egy elem nyomószilárdsága szárazon: 3-4 N/mm 2 nagy alakváltozásra képes: 10-40% két elem nyomószilárdsága: 1,5-1,7 N/mm 2 vizesen elveszti a szilárdságát (ásványrétegek elkezdenek elcsúszni egymáson) víztől védeni kell, ha távol tartják tartós! vegyes falazat: tégla v. kő + vályoghabarcs + valamilyen anyag, hogy ne repedjen Kerámia Kerámiák gyártása o nyersanyag megválasztása o nyersanyag előkészítése o kitermelés: valamilyen agyag + homok +porozitásnövelő anyag o szállítás o homogénre aprítás o massza készítése o formálás: régen: kézi vetés ma: gépesített lágysajtolás csigaprés - tömör, üreges vákuumprés - vázkerámia szánprés, revolverprés - tetőcserép hidraulikus prések - idomtestek o kiszárítás: szabadban vagy mesterségesen (kamra, alagút, gyorsszárító) megmunkálási-,pórus-,abszorbciós víz eltávolítása o égetés (hagyományos Hoffmann-kemence) o tégla, tetőcserép - - - - 1000 C fajansz - - - - - - - - - - 1200 C kőagyag - - - - - - - - - 1300 C műszaki porcelán - - - 1400 C samott - - - - - - - - - - 1500 C o mázazás, festés Kerámiák csoportosítása nyersanyag és előkészítése szerint o durva - nincs esztétikai igény porózus gyártmányok falazóelemek, födémelemek, burkolótéglák, tetőcserepek o finom - esztétikai igény is van falburkoló csempe (fajansz, majolika) falburkoló lap-mázas/mázatlan (kőagyag,majolika/félporcelán) külső burkolólap-mázas/mázatlan (pirogránit, kőagyag) ipari burkolólap (kőagyag) egészségügyi kerámia (félporcelán, fajansz)

o szín szerint színt befolyásoló tényezők más hőmérséklet szennyezőanyag tartalom vasoxid - piros mangán - barna világosra, fehérre égő (porcelán, fajansz) színesre égő (többi) o hőállóság szerint közönséges (<1350 C lágyuló) hőálló (1350-1580 C-on lágyuló) tűzálló (>1580 C-on lágyuló) o porozitás szerint porózus zsugorított Égetési hőmérséklet hatása Porózus kerámiák falazóelemek hagyományos téglák, tömör kevés-, soklyukú, válaszfal vázkerámia - 50-60% üregtérfogat növelt pórusú - nyersanyaghoz szenet, fűrészport, falisztet, PS gyönyöt kevernek>kiég>üregek növelik a hőszigetelő képességet

födémelemek Bohn födémtégla zsaluzóidom vázkerámia födém béléstest külső falburkolók falburkoló tégla burkoló lap tetőcserepek hódfarkú hornyolt ikerfüles hornyolt sajtolt gerinccserép különleges porózus kábeltégla padlásburkolótégla alagcsőelem kerítéstégl kályhacsempe falburkoló csempék egészségügyi kerámiák Zsugorított kerámiák közös: zsugorodási hőm. felett égetik, tömörre és klinkertégla vörös <8% vízfelszívás >28 MPa szilárdság kőagyag burkolólap alapszíne fehér lehet színezett, mázas, mázatlan fagyálló, nem fagyálló különböző kopásállóság épületek külső-, belső burkolata laboratóriumok, csarnokok sav- és lúgálló kádak, stb. burkolata pirogránit >90 MPa szilárdság homlokzatburkolás kőagyag cső tűzálló agyagkeverék az alapanyaga sómázzal vonják be agrsszív vagyi hatásoknak ellenáll Gyártási hibák káros alkotók kvarc - 573 és 867 C-on módosul: térfogata nő. Elkerülés: <2-mm

mészkő-, márgaszemcsék (mészkukac) égetés közben kiég, később víz hatására duzzadva oldódik elkerülés: <1-2 mm gipsz és piritszennyeződés égetés közben kiég, később víz hatására duzzadva gipszkőlesz oldható sók víz a felületre szállítja: sókivirágzás égetési hibák túlégetés- üvegesség, torzulás gyenge égetés- kis szilárdság, mállás, hajszálrepedés Testsűrűség és vízfelvétel összefüggése EC 6 előírásai Falazóelemek: tartósság = épület tervezett időtartama csoportosítás üregtérfogat szerint 25% alatt 25-45 % 45-55 % 55-70 % üregek keresztmetszetének, térfogatának, a bordák összesített vastagságának korlátozása szabványos nyomószilárdság fb: 100 mm élhosszúságú kockán mérve HD elemek: nagy szilárdságú, hanggátlásra is alkalmas (tömör, nagy fajsúlyú) elemek

LD elemek: kisebb szilárdság, főleg nem hanggátló, hőszigetelő- vagy válaszfal elemek, kis fajsúly:

KÖTŐANYAGOK Kötőanyagok osztályozása Előállítás szerint Természetes (esetleg bitumen) Mesterséges (ezzel foglalkozunk) Ásványi eredet szerint: Szerves (bitumen, kátrány, műgyanta) Szervetlen (cement, mész, gipsz, vízüveg) Halmazállapot szerint Folyékony (bitumen, kátrány, vízüveg, műgyanta) Szilárd, porszerű (mész, gipsz, cement) Kötőképességük szerint: Fizikai folyamat révén szilárdulnak (bitumen, kátrány, vízüveg, enyv, lenolaj) Kémiai folyamat révén szilárdulnak (mész, gipsz, cement, műgyanta) Szervetlen kötőanyagok lehetnek Levegőn szilárdulók (mész, gipsz) Hidraulikusak (cement) Természetes kövektől a mesterségesik

ÉPÍTÉSI MÉSZ A mészégetés (CaCO3 + hő = CaO + CO2) hőmérséklete 900-1100 C. Nagyobb hőmérsékleten égetve lassan oltódó agyonégetett mész keletkezik (mészkukac) Az építési mész megjelenési formái: oltott mész (fölös vízzel oltva) mészhidrátpor (CaO+H2O=Ca(OH)2 A szilárdulás képlete: Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O Ebből az alábbiak olvashatók ki: a mész szilárdulásához CO2 kell (és nem meleg) Addig tárolható a mész, ameddig levegőtől el van zárva a szilárdulás koksz égetésével gyorsítható a szilárdulás során a fal vizesedik ÉPÍTÉSI GIPSZ CaSO4*2H2O > CaSO4* 1 /2H2O+ 3 /2H2O 110-180 C Félhidrátgipsz minősítése Őrlési finomság: szitamaradék 0,2 mm I. II. III. 2% Vicat készülék Kötési idő szabályos folyósság terülés 300 g, 1 mm 2 tü gyorsan kötő közepesen kötő lassan kötő

Szilárdság: G2-G25 (2-25 N/mm 2 ) Kötést gyorsít: szulfát klorid lassít: mész enyv foszfátok Előnye: kis testsűrűség 1-1,7 kg/l hővezetési tényező = tégla harmada gyorsan kizsaluzható tűzvédelmi anyagnak használható Hátrány: nedvesen kicsi a szilárdsága kismértékben oldódik semleges ph acélbetétet védeni kell Esztrich gipsz CaSO4*CaO 600-1200 C lassúbb kötés Rc 28 Mpa Agyonégetett gipsz 300-600 0 C nem, vagy alig szilárdul Márványgipsz félhidrátgipsz + borax v. timsó 800 0 C újraégetés műmárvány, jól csiszolható Rc 30 Mpa Gipsz felhasználása szerkezet válaszfal panel térelem gipszkarton tűzvédelem gipszhabarcs acélhoz tisztítóelem álmennyezeti elem gipszperlit

műmárvány pórusos gipsz vakolat MAGNÉZIA Magnézium karbonátból égetéssel 800-900oC-on Vízzel keverve lassan köt és szilárdul, ezért a kötéshez CaCl2-t használnak Magnezit alkalmazása 1. padlóhoz: + töltőanyag (fűrészpor, parafaliszt) - vízzel nem mosható fel,oldódik! - olajos fűrészporral tisztítható 2. faforgács lap gyártásához 3. Tűzálló magnezit tégla CEMENTGYÁRTÁS nyersanyaga: 70-80% mészkő 20-22% agyag

kevés MgCO3 és SO3 (lehet lösz, homok, trasz, kohósalak, pernye is) Aprítás nedves eljárás -30-40% víz száraz eljárás - víztartalmú, nem képlékeny nyersanyag, ki kell őrlés előtt szárítani Előmelegítés 450-550 C (MgCO3 kiég)-ről 800-900 0 C-ra hevül Kalcinálás 800-1200 0 C-on Zsugorítás 1450 0 C-on 20-25% olvadékfázis Rankin-diagram Cement 2-3 hétig phentetett (lehűlt) klinker + 4-5% gipszkő Kémiai összetétel: 60-67 tömeg% Cao= C 19-24 tömeg% SiO2= S 2-8 tömeg% Al2O3= A 2-6 tömeg% Fe2O3= F 1-5 tömeg% MgO= M 0-4 tömeg% CaO (szabad) H2O = H egyéb: Na2O, K2O, TiO2, SO3 Fő klinkerásványok

A cement hidratációja A cement fő szilárdsághordozója

A cement szilárdulása során keletkező 15-20% Ca(OH)2 az acélbetétek korrózió elleni védelmét biztosítja! Cementfajták CEM I Portlandcement CEM II Kiegészítőanyag-tartalmú portlandcement CEM III Kohósalakcement CEM IV Puccoláncement CEM V Kompozitcement Heterogén cement= Portlandcement klinker és hidraulikus kiegészítőanyag kohósalak: nyersvasgyártás mellékterméke adagolása max 80% trasz: min 70% SiO2-t tartalmazó vulkáni tufa finom örleménye, adagolása max. 20% pernye: porszén tüzelésű kazánok hamuja adagolása max. 35%

Beton Mesterséges építőanyag. Víz és cement között fizikai-kémiai folyamatok A cement megköt, megszilárdul, mesterséges kővé alakul Alkotói: Kötő anyag: Cement> cenetbeton Műgyanta>Műgyantabeton Bitumen> Aszfalt Adalék anyag: 1. Szemszerkezeti jelleg o Szemeloszlás o Szemalak(zúzottkő, törtökavics) 2. Víztartalmi jelleg o Víztartalom o vízfelvétel 3. Szennyeződések o Agyag-Iszap (p,q,r,s) o Vegyi Szennyeződés o Szerves Szennyeződés o Tisztasági osztályok TT,T,O Adalékanyag kiválasztása: Csak egyenletes szemeloszlású megfelelő szemalakú, szennyeződésmentes Tartósan egyenletes minőség Betonfajták nehézbeton beton Természetes aprózódású adalékanyag barit magnetit folyami homok - folyami kavics bányahomok - bányakavics Zúzott adalékanyag barit hematit magnetit limonit, bauxit zúzott homok zúzalék zúzottkő zúzott kavics Mesterséges adalékanyag színesfémsalak vashulladék acélsörét ferroötvözetek szilícium-karbid kohósalak üvegzúzalék kőanyag zúzalék könnyűbeton vulkáni tufa téglazúzalék

habkő lávasalak kazánsalak kohósalak pernyekavics keramzit, perlit vermikulit műanyag hab 4. dmax: maximális szemnagyság 32mm és a tűréshatár (5%) Azaz ha ennyi marad fenn a szitán a vizsgálat során akkor megfelelő Víz x=v/c tényező m(víz)/m(cement) Többletvíz adagolása szigorúan tilos!!! Adalékszerek o Képlékenytők o Folyósítók o Légpórusképzők o Tömítők o Késleltetők o Gyorsítók o Fagyásgátlók o Injektálást segítők o Stabilizálók o Korrózió ellen védők Csoportosítás o Testsűrűség szerint: normálbeton 2000-2600 kg/m3 nehézbeton > 2600 kg/m3 könnyűbeton < 2000 kg/m3 o A készítés helye szerint: helyszíni beton transzportbeton o A felhasználás helye szerint: helyszíni beton előregyártott beton o A felhasználás típusa szerint: szivattyúzott beton lövellt beton, stb. A beton jele (MSZ EN 206-1- MSZ 4798-1)

Beton összetételének megadása: Pl. C 35/45 Pl. C 20/25 Körülmények miatt: Kitéti (környezeti) osztályok X0 nincs korróziós kockázat XC karbonátosodás okozta korrózió XD klorid okozta korrózió (nem tengervízből) XS tengervízből származó klorid okozta korrózió XF fagyás-olvadás okozta korrózió XA agresszív környezet okozta kémiai korrózió Konzisztencia

A beton bedolgozhatóságának leírása, friss beton alakváltozással szembeni ellenálló képessége. FN földnedves KK kissé képlékeny K képlékeny F folyós Mérési módszerek: terülés F1 F6 (mm-ben) roskadás: tömörödési fok Vebe-idő víztartó képesség Péptelítettség Eltarthatóság: meddig bedolgozható a friss beton Szétosztályozódás: nagyobb adalékszemek leülepedése Kivérzés: felületi vízkiválás Utókezelés A frissen zsaluzatba bedolgozott beton kötését, szilárdulását biztosítani kell! - letakarás, -permetezés, - elárasztás, - nedves környezet fenntartása, - párazáró védőbevonat stb. Célja, hogy -a cement hidratációja biztosítva legyen -a beton ne száradjon ki, a keverővíz ne párologjon el Korrózió- betonacél korrózió normál betonnál

vb acél korróziója

Látszó Beton Legfontosabb jellemzők: azonos alapanyagok, azonos betonösszetétel, zsaluzat vízfelszívása, anyaga ne legyen eltérő folyamatos betonozás(munkahézag!) utókezelés! Látszó beton összetétele Pl. Ha a betonösszetétel nem azonos akkor egyenetlen, csúnya lesz a felület! Műkő Adalékanyag: kőzuzalék Kötőanyag: cement( gyakran fehér vagy színes) Felület: csiszolt, finom kőszerű, durva Szilárdsága: min. 25 N/ nm Vízfelvétele: max. 10 m% Fagyálló, kopásálló legyen Szálerősített beton

Cél: mechanikai tulajdonságok javítása, repedésképződés megakadályozása Szálfajták: acél, üveg, műanyag, aramid, szén Adagolás 1-3 v% Hő- és tűzállóbeton A Beton jele Hőmérséklet Megnevezés Előfordulás tartomány C I max.200 Normálbeton szokványos beton II 200-500 mérsékelten kémények hőálló beton III 500-800 hőálló beton egyes ipari létesítmények aluminátcementtel készül IV 800-1000 tűzálló beton kemencefalak tűzálló aluminátcementtel készül Nehézbeton 2600 kg/m3-nél nagyobb testsűrűségű Előállítása: nehéz adalékanyaggal (hematit, magnetit, barit, vasadalék stb.) Alkalmazás: trezorbeton, alapozás, fokozott hangszigetelés, Sugárvédőbeton: γ-sugarak ellen (sugárgyengítés a testsűrűséggel arányos) Neutronsugárzásleárnyékolására: γ-sugarak elleni védelem + nagy hidrátvíztartalmú anyagok (szerpentin, limonit, bauxit vagy bór) hidrátbeton Könnyűbeton egyszemcsés könnyűbeton (szemcsehézagos könnyűbeton) adalékanyagos könnyűbeton sejtesített könnyűbeton, pórusbeton Egyszemcsés könnyűbeton ( no fines beton) azonos méretű (10-20 mm átmérőjű), adalékanyag-szemcsék péphiányos - a szemcsék között hézag összeragasztva csak a szemek érintkezési pontjánál Adalékanyagos könnyűbeton( könnyű adalékanyag teszi könnyűvé a betont) 2000 kg/m3-nél kisebb testsűrűségű (nagy önsúly csökkentése) Testsűrűség szerint: hőszigetelő < 600 kg/m3 hőszigetelőés teherbíró 600-1600 kg/m3 teherbíró 1600-2000 kg/m3 Adalékanyagok:

o Természetes anyagok: vulkáni tufák lávasalak habkő(riolit, kvarc) perlit vermikulit o Mesterséges anyagok: kazán- és kohósalak pernyekavics duzzasztott agyag habüveg téglazúzalék műanyaghab Sejtesített könnyűbeton, pórusbeton A mész, cement, illetve cement és mész kötőanyaggal készített habarcsban a pórusképzésre gázfejlesztő anyagot vagy habot alkalmaznak és nyomás alatti gőzérleléssel (pórusbeton) vagy természetes úton (habbeton) szilárdítják. Pórus beton tűzállósága Th= 4 óra

Természetes kövektől a mesterségesekig Mészhomok tégla: égetett mész + víz--> oltott mész + homok --> formába préselve Szilárdítás: autoklávban, nyomás alatt (12 bar) gőzérleléssel Testűrűség: 2000 kg/ m3 Nyomószilárdság 10-20 N/nm Könnyítés új módja: pl. labdákkal COBIAX

Hőszigetelő képesség és a szilárdság összefüggése Habarcsok Kötőanyag és finomszemcséjű adalékanyag felhasználásával készülfunkciója: Hézagkitöltés, ragasztás, felületképzés, Hőszigetelés, hanggátláskötőanyaga lehet: oltott mész, mészhidrát, cement,( gipsz, polimer, műgyanta, vízüveg, bitumen, magnézia, bentonit stb.) Adalékanyag:Kőliszt, perlit, barit, általában 0,4 homok (téglából zúzott) Rendeltetése: falazó (pl. Hf 10: nyomószilárdság 1 N/mm2) vakoló (pl. Hvh 10: tapadószilárdság 0,1 N/mm2) felületképző(pl. Hs 10: nyomószilárdság 1 N/mm2) hőszigetelő(pl. Hi 12: hővezetési tényezőmin. 0,12 W/mK) hőálló: Httartós hőállóság legnagyobb hőmérséklete sugárvédő: Hs testsűrűség követelményértéke ágyazó- és burkoló: (pl. Ha 20: tapadószilárdság 0,2 N/mm2) vízzáró: Hvtbarban kifejezett víznyomás tízszerese Képlékenység szerint csoportosítva: o Földnedves o Képlékeny o Folyós

Műanyagok szerves polimerek sokszorosan megnövelt, nagy (makro)molekulákból álló anyag előállítása: ipari módszerekkel molekulák összekapcsolása mesterségesen (általában szénhidrogénekből) óriásmolekulák (10 2 10 6 atom) alakja*: o lineáris fonalmolekula (lánc) o elágazó fonalmolekula o térhálós fonalmolekula o létra szerkezetű o parketta szerkezetű a fő láncban: o elsősorban szén o ritkábban szilícium vagy kén Az óriásmolekula alakja természetes: kaucsuk, cellulóz mesterséges: polimerizáció poliaddíció polikondenzáció kiindulási vegyület önmagával lép reakcióba két vagy több vegyület lép reakcióba nincs melléktermék melléktermék: pl.: víz PVC, polisztirol (PS), plexi (PMMA), polipropilén (PP), teflon (PTFE), polietilén (PE) poliuretán epoxigyanta (PUR), szilikon, fenoplasztok, poliészter gyanta, furángyanta műanyagok jellemezhetőek: molekulatömeggel polimerizációs fokkal lánctagok számával

hővel szembeni viselkedés*: hőre lágyuló hőre keményedő (duroplaszt) (termoplaszt) nyújtható (elasztomer) PVC, PS, PE bakelit, epoxigyanta, PÉgyanta műgumi, műkaucsuk hőre lágyuló műanyagok formázása: o fröccsöntés: hőre lágyuló műanyagból egyből bonyolult formák önthetőek o extrudálás: végtelen hosszúságú cső-, rúdelemek előállítása (mint a húsdaráló) o kalanderezés: 0,4 mm-nél vastagabb hőre lágyuló műanyag fóliák és lemezek gyártása o szálképzés: műszálak előállítása; fázisai: 1. szálképző anyag előállítása 2. szálképzés 3. szálnemesítés az extruderből kikerülő szálat 50 C-nál magasabb hőmérsékletű vízfürdőbe teszik, majd nyújtják (nemesítik) és felcsévélik pozitív vákuumformázás egyéb eljárások: o préslégformázás o forgácsolás o fóliafelfújás o ragasztás o hegesztés

műanyagok előnyei / hátrányai*: előnyök hátrányok kis sűrűség (0,9-1,4 g/ml) jó húzószilárdságúak jó elektromos szigetelők vegyszerállók könnyen megmunkálhatóak színezhetőek habok hőszig. képessége nagyon jó (λ = 0,04 W/mK) tűzzel szembeni viselkedés: hőre lágyuló csepeg hőre keményedő szenesedik füst, korom mérgező gázok gyorsan öregszenek rugalmassági modulusuk kicsi (E = 3000 N/mm 2 ) nyomásra érzékenyek lassan bomlanak le

Szigetelőanyagok Hőszigetelő anyagok felosztása hővezetési tényező a testsűrűség függvényében

Perlit előállítása: o bányászat o zúzás o duzzasztás (800-1000 C-on sűrűn folyós, a kőzetben gőz keletkezik térfogata 15-20-szorosára nő) o hűtés o osztályozás o hidrofobizálás használata során nedvességkiegyenlítő hatása van hosszú élettartam (ásványi eredet) újra felhasználható (pl. talajjavítóként) Expandált PS (régi) Jellemző Hővezetési tényező Mértékegység Testsűrűség kg/m 3 Érték 1 2 3 4 5 X csoport W/K 0,052 0,041 0,041 0,041 0,041 0,041 10-15 15-20 20-25 25-30 30-35 15-20 Nyomószilárdság MPa 0,05 0,08 0,11 0,15 0,18 0,08 (10%) Páradiff. ellenállási - 40 50 70 80 100 50 szám (μ) Hajlítószilárdság MPa 0,11 0,13 0,16 0,20 0,25 0,11 Vízfelvétel V% 3,0 Maradandó alakváltozás 60,ill. 70Con % 2 2 2 - - 2 Éghetőség - nehezen éghető könnyen éghető

Len lágyszárú, 80-100 cm magas növény előállítása o aratás o harmatáztatás (6-8 hét) o préselés o magok elválasztása o rostok elválasztása (törés, tilolás) felhasználása: o (étkezési célra) (lenmag, lenolaj) o (textil) o hőszigetelés hosszú élettartam természetes, megújuló alapanyag újra felhasználható, komposztálható Farostlemez tűlevelű fenyők feldolgozása során keletkezett hulladékokból előállítása o aprítás o forró gőzős kezelés o szálakra bontás o rögzítőanyag hozzáadása (bitumen, Na-hidroxid, paraffin, fehérenyv) o nedvesítés o préselés o szárítás o vágás használata nem káros (ha nem bitumenes) száraz helyen magas élettartam megújuló alapanyag újra felhasználható, komposztálható (ha nem bitumenes)

Fagyapot, faforgács lemez famaradékból (cement, magnezit kötéssel) részben megújuló előállítása o famaradék gyalulása, aprítása o ásványosítás(aluminiumszulfát/magnéziumszulfát/kalciumklorid) o nedvesítés o kötés (magnezittel: 49% fa, cementtel: 35% fa) o formába préselés o kizsaluzás (2 nap után) o szárítás o szélezés felhasználása: pl. építőlemez (vakolható), hőszigetelő lemez, bennmaradó zsaluzat, zajárnyékoló fal újra felhasználható Parafa paratölgy kérgéből (30-40 éves növényből 9 évente nyerik; Portugália, Spanyolország) előállítása o betakarítás (kézzel) o őrlés o osztályozás o expandálás (350-380 C-on, nyomás alatt, gőzben, a saját gyantatartalma ragasztja össze) o hűtés o vágás (lemezekre) o csomagolás magas élettartam természetes, megújuló alapanyag újra felhasználható, komposztálható szállítása energiaigényes

Szálas és műanyaghab szigetelések összehasonlítása* Ásványgyapot Transzparens hőszigetelés átlátszó hőszigetelés, mögötte fekete bevonat

Hangszigetelés léghang testhang léghanggátláshoz nagy tömeg kell (> 300 kg/m 3 ) Nedvesség elleni szigetelőanyagok Kátrány szén és fa lepárlásával keletkezik Bitumen ásványolaj lepárlása után o vákuumdesztillációs o fúvatott o extrakciós a bitumen egyéb felhasználása: o higított bitumen o bitumenmáz o bitumenemulzió o bitumen tapasz o gumibitumen o aszfalt: zúzott adalékanyag bitumen kötéssel Vízszigetelő lemezek csoportosításuk: bitumenes vízszigetelő lemezek o papírbetétes bitumenes csupaszlemez (korhad!) o üveg/műanyag fátyol/szövetbetétes bitumenes lemez o modifikált bitumenes vastaglemez (pl. palazúzalék szórással)

Festékek Fő alkotóik: pigmentek (szín, felületvédelem) o fehér ólom, horgany, titán, bárium, kalcium, talkum o fekete korom, grafit o sárga, vörös kromátok, vas-oxid o fémpigmentek o színváltó pigmentek o szerves pigmentek kötőanyagok o vizes mésztej, cementtejvízüveg, állati enyv, kazein o olajos - száradó: lenolaj - félig száradó: napraforgó olaj, szójaolaj - továbbalakított olajak: sűrített lenolaj, lenolaj kence, uretánolaj higítók: a viszkozitást és a filmképződést befolyásolják egyéb speciális anyagok: szárítók, lágyítók, alapozók, penészedés gátlók, gombásodás gátlók, pácok, ülepedésgátlók Oldószerek: ásványolaj lepárlásával nyert szénhidrogének terpentinolajok alkoholok szerves savak észterei éterek Lakkok: természetes filmképzővel: festék szintetikus filmképzővel: zománc természetes gyantalakk nitrocellulóz lakk klórkaucsuk lakk műgyanta lakk