Strona główna    Vademecum instalacji sanitarnych
MENU  

 Właściwości materiałów

 

   

1. Jednostki

 2. Podstawowe cechy materiałów budowlanych

 3. Właściwości wytrzymałościowe

 4. Odkształcenia

 5. Właściwości z zakresu fizyki budowli

 

  

 

Wiadomości ogólne
Jednostki miar
Właściwości materiałów
Rury i łączniki
Rodzaje połączeń
Historia instalacji sanitarnych
Instalacje wodociągowe
Wiadomości wstępne
Rodzaje instalacji
Uzbrojenie instalacji  

 

1. Wielkości, oznaczenia, jednostki

2. Podstawowe cechy materiałów budowlanych

2.1. Struktura wewnętrzna

Gęstość, porowatość, wilgotność

Duże znaczenie dla oceny przydatności materiału do konkretnego zastosowania mają informacje o jego strukturze wewnętrznej. Od niej bowiem zależą takie właściwości materiału jak: wytrzymałość, odkształcalność, izolacyjność termiczna. Jedną z podstawowych informacji o materiale jest gęstość, określana jako stosunek masy [kg] i objętości [m3]

Niezależnie od właściwości fizyczno-chemicznych szkieletu materiału, w przypadku materiałów budowlanych duże znaczenie ma obecność i właściwości porów powietrznych zawartych w materiale. Pory wewnątrz materiału mogą być całkowicie suche, wypełnione wodą częściowo lub całkowicie. Ma to więc wpływ na rzeczywistą masę materiału przy różnych stopniach zawilgocenia i inne właściwości fizyczne rys. 2.2.1/1

Opis materiału budowlanego, uwzględniający właściwości techniczne i jego stan wilgotnościowy, wymaga wprowadzenia trzech wielkości: gęstości, zarówno materiału suchego jak i materiału zawierającego wilgoć w porach, porowatości, pozwalającej na opis nie tylko ilości ale i struktury porów w materiale oraz wilgotności odnoszonej do masy lub objętości materiału tabela 2.2.1/2

Wilgotność materiałów już wbudowanych zależy każdorazowo od warunków panujących w otoczeniu, a także od zastosowanej technologii i czasu, jaki minął od ukończenia budowy. Dla celów projektowych można jednak przyjmować przeciętne, potwierdzone badaniami i obserwacjami na obiektach rzeczywistych, wartości wilgotności ustabilizowanej, jaką osiągają materiały w tzw. stanie powietrzno-suchym 2.2.1/3


 

3. Właściwości wytrzymałościowe

Wytrzymałość, moduł sprężystości

Do określania właściwości materiałów związanych z nośnością i użytkowaniem służą takie wielkości jak wytrzymałość i moduł sprężystości. Określa się je dla danego materiału na podstawie badań, w których próbka materiału jest poddawana obciążeniom aż do zniszczenia.

Przebieg takiego badania przedstawiono skrótowo poniżej, przykładowy materiał jest w nim poddany ściskainiu/rozciąganiu

  • sporządzenie próbki w kształcie pręta: długość l [mm]; przekrój A [mm2 ]
  • umieszczenie próbki w maszynie zrywającej
  • obciążenie od zera do zerwania pomiar siły zrywającej i odkształcenia: siła F[N]; wydłużenie www.muratorplus.pll [mm]
  • obliczenie naprężeń oraz względnego odkształcenia

naprężenia


wydłużenie/skrócenie względne

  • przedstawienie zależności pomiędzy naprężeniem a wydłużeniem/skróceniem przedstawiono na wykresie 2.2.2/2.

 

Przebieg krzywej na wykresie w początkowej fazie jest liniowy, jest to tzw. obszar prostej proporcjonalności naprężeń i odkształceń, dalej już zależność ma charakter krzywoliniowy.

 

 

  • wyznaczenie wytrzymałości i obliczenie modułu plastyczności

    wytrzymałość: f, MPa

    Wytrzymałość materiału to największe możliwe naprężenia. Po osiągnięciu takiej wartości naprężeń dochodzi do zniszczenia materiału. Tak więc wytrzymałość odpowiada co do wartości naprężeniom niszczącym. Wartości liczbowe wytrzymałości różnych materiałów na rozciąganie i ściskanie f przedstawiono w tabeli 2.2.2/3.

 

moduł sprężystości Younga E [MPa]

Moduł sprężystości jest definiowany jako tangens kąta nachylenia wykresu naprężeń w funkcji odkształceń w obszarze zależności liniowej. Jego wartość liczbowa jest równa ilorazowi naprężeń i odpowiadającej im wartości odkształceń. Moduł sprężystości można interpretować jako opór przeciwko odkształceniom stawiany przez materiał obciążony siłą. Wartości liczbowe modułu sprężystości różnych materiałów przedstawiono w tabeli 2.2.2/4.

Dzięki wprowadzeniu pojęcia modułu sprężystości można w bardzo prosty sposób zapisać, dla zakresu liniowego, zależności pomiędzy naprężeniem i odkształceniem, a mianowicie:

4. Odkształcenia

Moduł sprężystości, pełzanie, współczynnik wydłużalności, skurcz/pęcznienie

Zmiana wymiarów elementu budynku może być wywołana następującymi przyczynami:

    • działaniem sił
    • zmianami temperatur
    • zmianami wilgotności

Konstrukcja budynku musi być tak zaprojektowana, aby w wyniku odkształceń poszczególnych elementów nie doszło do ich uszkodzenia, aby mogły one spełniać dalej swoją funkcja użytkową i aby nie doszło do uszkodzenia elementów sąsiadujących.

Jeśli poprzez zabiegi projektowe nie jest możliwe wyeliminowanie przyczyn odkształceń (np. poprzez izolowanie termiczne) to element konstrukcji albo musi mieć swobodę przemieszczania się, albo też konieczne jest przejęcie powstałych sił przez ustrój konstrukcyjny. Przykłady odkształceń pokazano na rys. 2.2.3/1.

Właściwości materiału, które mają wpływ na odkształcenia pochodzące od siły zewnętrznej, przedstawiono na przykładzie pręta o długości l i pola powierzchni przekroju A.

Odkształcenia sprężyste

Obciążenie użytkowe konstrukcji powoduje powstanie w jej elementach naprężeń i odkształceń. Dla zakresu liniowej zależności odkształceń i naprężeń można zapisać

to wzór na zmianę długości pręta w wyniku działania siły F można zapisać w następującej postaci:

Odkształcenia termiczne

Wszystkie części budynku, a zwłaszcza te, które tworzą jego zewnętrzna powłokę, poddane są działaniu zmiennych temperatur otoczenia. Rozkład temperatury w przekroju elementu konstrukcyjnego nie jest równomierny. Decydujące znaczenie dla odkształceń termicznych ma wartość temperatury w środku przekroju.

Wartość odkształcenia pochodzącego od zmiany temperatury T można wyznaczyć na podstawie współczynnika rozszerzalności termicznej materiału

W tabeli 2.2.3/3 podano wartości współczynnika rozszerzalności termicznej dla niektórych materiałów budowlanych

Odkształcenia wilgotnościowe

Wahania wilgotności materiałów budowlanych mogą być np. związane z oddawaniem do otoczenia tzw. wilgoci technologicznej, czyli odsychaniem materiału po wbudowaniu, tynkowaniu itp. lub też wynikają one z wahań wilgotności powietrza w otoczeniu materiału. Powstające w wyniku tych wahań odkształcenia nazywane są pęcznieniem lub skurczem.

Wartości odkształceń można obliczyć na podstawie współczynnika skurczu/pęcznienia

W tabeli 2.2.3/4 podano wartości współczynnika skurczu/pęcznienia dla niektórych materiałów budowlanych.

5. Właściwości z zakresu fizyki budowli

Przewodność cieplna, ciepło właściwe, opór dyfuzyjny i sztywność dynamiczna

Pojęcie przewodzenia ciepła materiału budowlanego jest niezbędna do opisania strat cieplnych przez przegrody budynku w wyniku przewodzenia ciepła.
Współczynnik przewodzenia ciepła:

Przewodzenie ciepła informuje o ilości ciepła, która jest przewodzona przez warstwę materiału o grubości 1 m i przekroju A = 1 m2w warunkach różnicy temperatur www.muratorplus.plT = 1 K i w czasie t = 1 s

Wartość ciepła właściwego materiału budowlanego jest niezbędna do określenia niestacjonarnego przepływu ciepła przez przegrodę.
Ciepło właściwe:

Ciepło właściwe to ilość energii cieplnej potrzebnej do podgrzania masy 1 kg materiału o 1 K.

Współczynnik przepuszczania pary wodnej w materiale jest informacją pozwalającą na ocenę strumienia wilgoci jaki jest przenoszony przez przegrodę budowlaną.

Współcczynnik przepuszczania pary wodnej:

Współczynnik ten odpowiada ilości wilgoci, w postaci pary wodnej, jaka dyfunduje przez warstwę materiału o grubości 1 m i przekroju A = 1 m2, przy różnicy ciśnień pary wodnej po obydwu stronach warstwy www.muratorplus.plp=1 Pa i w czasie t=1 h.

Za pomocą współczynnika oporu dyfuzyjnego można wyrazic zdolność materiału do przepuszczania pary wodnej w porównaniu do przepuszczalności powietrza.

 d0 współczynnik przepuszczania pary wodnej powietrza
  µ współczynnikiem oporu dyfuzyjnego (liczba bezwymiarowa). Wielkość ta informuje ile razy opór dyfuzyjny materiału jest większy od oporu stawianego przez powietrze.

 

 

Zasady montażu instalacji
Projektowanie
Instalacje kanalizacyjne
Wiadomości wstępne
Rodzaje instalacji
Instalacje sanitarne
Instalacje deszczowe
Drenaż rozsączający i inne metody oczyszczania ścieków
Drenaż opaskowy
Uzbrojenie instalacji
Zasady montażu instalacji
Projektowanie instalacji
Instalacje centralnego ogrzewania
Wiadomości wstępne
Rodzaje instalacji c.o.
Uzbrojenie instalacji
Grzejniki
Kotły
Kolektory słoneczne
Zasady montażu instalacji
Projektowanie instalacji
Paliwa
Instalacje gazowe
Wiadomości wstępne
Instalacje gazu ziemnego
Instalacje gazu płynnego
Uzbrojenie instalacji
Zasady montażu
Projektowanie
Instalacje wentylacyjne
Wiadomości wstępne
Podział instalacji
Instalacje wentylacyjne
Klimatyzacja
Uzbrojenie instalacji
Zasady montażu
Projektowanie