JČU-ZF,
KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU
STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)
SKLO
SKLO • •
je jedním z mála materiálů, které dokáže propouštět světlo a zároveň chránit před povětrnostními účinky charakteristické vlastnosti: • vysoká propustnost světla • homogenita • tvrdost • nepropustnost (plyny, kapaliny) • odolnost vůči vnějším vlivům
SKLO 1. ZÁKLADNÍ SUROVINY PRO VÝROBU • • • • •
základem je tzv. sklářský kmen - hlavní složkou je křemičitý písek (60 - 80%) mletý vápenec a alkálie (N2O, K2O) - úprava rozpustnosti, snížení teploty tavení čeřiva - odstranění bublinek a nečistot ve sklovité tavenině, k homogenizaci směsi skleněné střepy - do 30% obsahu vsázky, urychlují tavení, využití odpadů barviva - kovy nebo oxidy a soli kovů (mangan, měď, kobalt, zlato, stříbro)
hlavní ložiska sklářských písků v ČR
povrchový lom ve Střelči
SKLO 2. VÝROBA SKLA Příprava vsázky (sklářského kmene a přísad) • upravené, pomleté a vysušené suroviny se mísí v požadovaném poměru v uzavřených mísících zařízeních (prašnost) Tavení skla • ve sklářských tavících pecích (1350 - 1600°C) • palivem je generátorový nebo zemní plyn • proces se dělí na 3 fáze: vlastní tavení, čeření a homogenizace, částečné zchlazení (sejití skloviny) pro tvarování Tvarování skla • na vzduchu nebo ve formách, ručně nebo plně automaticky • provádí se foukáním, tažením, válcováním, litím, nebo tzv. Float proces (komora s roztaveným cínem - rovnoměrná tloušťka skla, hladká plocha) Chlazení • ve speciálních chladících zařízeních v teplotním intervalu 700 - 400 °C • jedná se o řízené chlazení, kterým lze odstranit nebo zabránit vzniku vnitřního pnutí
SKLO 3. VLASTNOSTI SKLA • •
• • • •
hustota 2200 - 2500 kg/m3 pevnost - v tlaku 700 -1200 MPa - v tahu 30 - 100 MPa - poškrábaný povrch skla snižuje jeho pevnost - s menší tloušťkou vzrůstá pevnost v tahu - větší odolnost vůči krátkodobému namáhání tvrdost skla - přibližně jako živec (6. v řadě) - sklo lze řezat kalenými ocelovými „noži“, nejlépe diamantem křehkost - negativní vlastnost tepelná vodivost - součinitel tepelné vodivosti λ = 0,6 - 1,38 [W/mK] optické vlastnosti - dopadající světlo: část se odrazí (8% u kolmého směru), část je pohlcena, část projde - propustnost světla je závislá na tloušťce skla - sklo pohlcuje UV záření (přes sklo se člověk neopálí) - při průchodu světla sklem se mění jeho vlnová délka (skleníkový efekt) - tzv. determální skla dokáží pohltit i infračervené záření - zdroj tepla (použití u škol, nemocnic, knihoven, … omezení přehřívání prostorů)
SKLO 4. DRUHY STAVEBNÍHO SKLA 4.1 Ploché sklo tažené • zasklívací materiál pro výplně otvorů • požadavky: čiré, hladké, rovné • dle tloušťky se dělí na: tenká (0,7 - 1,35 mm), střední (2,0 - 4,0 mm), silná (5,0 -20,0 mm) •
další druhy skel z taženého plochého skla: • matová a ledová skla - matová - zdrsnění povrchu - ledová - ledové květy vytvořeny vrstvou klihu nanesenou na teplý povrch •
determální sklo - propouští 50% infračervených paprsků
•
zrcadlové sklo - na jedné straně tenká kovová odrážející vrstva - výroba plavením (Float) - odpadá oboustranné broušení a leštění
•
bezpečnostní sklo - tvrzené - rychlé zchlazení při výrobě (trvalé předpětí), rozpad na malé neostré části při rozbití, toto sklo se nemůže vrtat ani řezat - vrstvené - mezi dvě vrstvy se zalisuje čirá folie
SKLO
tvrzené sklo
vrstvené sklo
SKLO 4.2 Ploché sklo válcované • • • •
výroba válcováním mezi dvěma válci (vzorované, hladké) nejčastěji používané pro zasklívání tloušťka 3 - 8 mm propustnost cca 80% (menší než u skel litých)
•
další výrobky z válcovaného skla: • sklo s drátěnou vložkou - drátěná síťovina zaválcována do hmoty - použití v místech se zvýšenou pravděpodobností poškození (dříve výtahy) •
opakní sklo - neprůhledné, zabarvené skleněné desky - opláštění budov, obklady interiérů
•
izolační dvojsklo, trojsklo - napevno spojená dvě nebo tři skla s mezerou 8 - 10mm vyplněnou suchým vzduchem nebo vhodným plynem
SKLO 4.3 Tvarovaná skla •
duté tvarovky (luxfery) - jako výplně otvorů - pouze na nenosné konstrukce - v poslední spáře trvale pružný tmel
•
plné skleněné tvarovky - pro vnitřní i vnější dlažbu, prosvětlování stropů, příp. designové příčky
SKLO •
copilit - skleněné „U“ profily vyráběné válcováním - k zasklívání velkých otvorů - propustnost světla 80 - 88%
•
skleněné potrubí a žlaby - výroba tažením - využití hlavně v potravinářském průmyslu (čiré, snadno kontrolovatelné)
•
skleněné tašky - výroba lisováním - k prosvětlení půdních prostor
SKLO 4.4 Pěnové sklo • • • • •
napěněný pórovitý materiál s tepelně-izolačními vlastnostmi výroba z jemně mletého skla s příměsí z uhelného prášku nebo sazí, které při tavení směsi při 1000°C hoří a napěňují tak materiál (20x zvětšení obejmu) systém uzavřených pórů - hydroizolační vlastnosti vysoká pevnost v tlaku (oproti ostatním tepelně-izolačním materiálům) použití: jako tepelná izolace základů, podzemních podlaží, bazénů, zásypy trubních vedení, stabilizační a odlehčující zásypy dopravních staveb
SKLO 4.5 Skleněná vlákna • • •
•
výroba tažením nebo odstřeďováním tloušťka vláken do 25 μm využití: - jako tepelně a zvukově izolační materiál (desky) - jako izolace proti žáru (z tkanin se vyrábějí ochranné oděvy) - jako rozptýlená výztuž v betonech (odolnost vůči vzniku smršťovacích trhlin) - jako výztužné tkaniny (lamináty, při kytování) - jiné (filtrační materiál, klíčení sazenic - jako vata, …) při manipulaci je nutno používat ochranných pomůcek (možnost vdechnutí, dráždí kůži)
SKLO Skleněná fasáda muzea Slavadora Dalího na Floridě
SKLO Skleněná fasáda muzea Slavadora Dalího na Floridě
SKLO Skleněná fasáda muzea Slavadora Dalího na Floridě
JČU-ZF,
KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU
STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)
POLYMERY (syntetické)
syntetické POLYMERY • • • • • • • • • •
polymer = plast syntetické = uměle vyráběné látky makromolekulární řetězce (přímé nebo větvené) makromolekulární řetězec vzniká „skládáním“ základních molekul (polyreakce) počet opakování základních jednotek 1000 - 100 000 x řetězce mají podobu mikroskopických vláken, ty mohou být propojena chemickými vazbami a vytvářet tzv. polymerní síť řídce sesíťované hmoty s elastickým chováním - kaučuky (elastomery) silně sesíťované hmoty s křehkým chováním - pryskyřice polymery se dají klasifikovat dle různých hledisek (struktura, způsob výroby, chování při působení tepla a zatížení) rozdělení podle chování při zahřívání • TERMOLPASTY • REAKTOPLASTY
syntetické POLYMERY TERMOPLASTY • • • •
působením tepla měknou lze je teplem roztavit a po ochlazení zase ztuhnou při zachování původních vlastností (proces lze opakovat) lineární makromolekuly, nebo větvené s menším podílem příčných vazeb krystalické termoplasty jsou mechanicky a teplotně odolnější, vyšší hustota
•
příklad používaného termoplastu - polyetylén (PE)
PE trubka - voda
PE trubka - plyn
syntetické POLYMERY REAKTOPLASTY • • • • •
jsou netavitelné, ohřevem se jejich vlastnosti nevratně mění po ochlazení se jejich pevnost a tvrdost zvyšuje ohřevem přecházejí do nerozpustného stavu reaktoplasty uvedené do nerozpustného stavu mají hustou prostorovou síť s velkým počtem příčných vazeb (příkladem je formaldehydová pryskyřice) použití ve stavebnictví: tmely, podlahoviny, nátěry
•
příklad používaného reaktoplastu - epoxid
litá podlaha z epoxidového nátěru
syntetické POLYMERY 1. VÝROBA SYNTETICKÝCH POLYMERŮ •
výrobním procesem zpracování ropy (frakční destilace) se získají ropné deriváty, ze kterých následně polyreakcí (polykondenzace, polyadice, radikálová polymerace) vznikají jednotlivé druhy plastů resp. plastový granulát
•
ropa - směs uhlovodíků (základ tvoří tedy C a H)
•
k získání finálního výrobku je granulát dále zpracován např. formou lisování, vstřikování nebo vyfukování při dodání množství tepla
• •
0,65kg ropy = 1kg granulátu PET láhev 2l = 24g ropy (12g ropy na 1l nápoje)
syntetické POLYMERY 1. VÝROBA SYNTETICKÝCH POLYMERŮ •
Proces vstřikování
syntetické POLYMERY 1. VÝROBA SYNTETICKÝCH POLYMERŮ •
Proces vyfukování
syntetické POLYMERY 1. VLASTNOSTI SYNTETICKÝCH POLYMERŮ • •
hlavní faktory ovlivňující vlastnosti: chemická struktura, molekulová hmotnost, fázová struktura výsledné vlastnosti polymerů lze ovlivnit přísadami, příměsí, plnivy nebo lehčením
1.1 Mechanické vlastnosti • • • • • •
pokud se polymery vyztuží skleněnými vlákny, získaná tuhost je srovnatelná s betonem sklon k výrazným tvarovým změnám při dlouhodobém působení malých napětí takováto dlouhodobá deformace je označována jako tečení (creep) s teplotou se rychlost tečení zvětšuje k tečení mají sklon zejména termoplasty s řídce sesíťovanou strukturou ve stavebnictví je kladen důraz na pružnou deformaci i při nízkých teplotách (v zimě) změkčení polymeru při výrobě (plastifikace, elastifikace)
syntetické POLYMERY Přehledová tabulka mechanických vlastností
syntetické POLYMERY 1.2 Tepelné vlastnosti • • • • • •
součinitel tepelné vodivosti λ se u polymerů pohybuje v rozmezí 0,14 - 0,35 W/mK lehčené polymery mají součinitel λ nižší (0,04 W/mK) polymery nejsou tepelně stálé teplotní odolnost lze vylepšit použitím tepelně odolných plniv, stabilizátorů, retardérů hoření povětrnostní odolnost lze zvýšit např. přidáním sazí (tmavé zabarvení) žáruvzdorné polymerní materiály neexistují
syntetické POLYMERY 1.3 Elektrické vlastnosti • •
většina polymerů jsou vynikajícími elektrickými izolanty na jejich povrchu se ale může hromadit elektrostatický náboj
1.4 Odolnost vůči agresivním činidlům • • •
velmi dobrá odolnost proti vodě a vodným roztokům solí proto jsou vhodné pro výrobu hydroizolačních materiálů odolnost proti kyselinám a zásadám je různá
1.5 Trvanlivost a vzhled • • •
trvanlivost závisí na druhu polymeru, jeho pigmentaci, stabilizaci a měkčení antioxidační přísady prodlužují životnost polymerů při vystavení slunečním paprskům může docházet ke změně barvy případně ke zkřehnutí materiálu a k jeho povrchové degradaci
syntetické POLYMERY 2. KOMPOZITNÍ MATERIÁLY • skládají se z polymerní matrice a ztužujícího či zpevňujícího plniva 2.1 Granulární kompozity • •
polymery mají funkci pojiva jednotlivé částice plniva jsou buď vzájemně odděleny (plněné termoplasty), nebo tvoří nosnou kostru (polymerbetony)
Polymerbeton - rychlost nabývání hodnot mechanických pevností - možnost zhotovení velmi tenkých desek - odolnost proti agresivnímu prostředí - jako pojivo se používá nenasycený polyester, epoxidová pryskyřice, polyuretanové nebo metylakrylátové pojivo
syntetické POLYMERY 2.2 Vláknité kompozity • • • •
• •
polymery mají funkci pojiva vlákna slouží ke snížení výskytu trhlin (výztužná funkce) většinou se jako výztuž používají skelná vlákna ve formě rozptýlené výztuže nebo rohoží a tkanin množství vláken zpravidla nepřekročí 30% hmotnosti
kompozity s vrstvenou strukturou se označují jako lamináty výroba laminátů: - průmyslově - lisováním nebo navíjením výztužných pramenců smáčených v pryskyřici na formu - na stavbě - stříkání pryskyřičného pojiva spolu se skleným vláknem - ruční kladení rohoží + přetření pojivem štětcem, válečkem
syntetické POLYMERY 2.2 Vláknité kompozity •
obsah skelné výztuže: - ručně kladené lamináty 50% - stříkané lamináty 30% - navíjené a lisované lamináty 60 - 80%
• •
pevnost laminátu v tlaku je nižší než v tahu součinitel tepelné vodivosti λ činí 0,20 - 0,35 W/mK
•
lamino desky - povrchově upravené dřevotřískové desky s nalisovaným dekorativním papírem impregnovaným zvláštními pryskyřicemi výroba nábytku, kuchyňské linky, podlahové desky
•
syntetické POLYMERY 2.3 Pěnové materiály • • • • •
plnivo je plynného skupenství (objemový podíl plynné fáze je 50 - 90 %) nejlepší tepelně-izolační vlastnosti mají materiály s objem. hmotností kolem 30 kg/m3 rozhodující pro vlastnosti je systém dutin (otevřené, vzájemně propojené póry nebo uzavřené) otevřená pórovitost - značná nasákavost, nižší mechanická odolnost výroba většinou chemickou reakcí při dodání množství tepla (uvolňování plynu - rozpínavost)
syntetické POLYMERY 3. POUŽITÍ POLYMERŮ • • • • • •
hydroizolační fólie - PVC, PE, etylenpropylenový a chloroprénový kaučuk, .. pevné desky, kazety - PVC, polyesterové lamináty, polystyren, PP, … lehčené hmoty - polystyren, PUR, PE, … potrubí - PVC, PE, PE, … podlahoviny - PVC, PE, epoxidové pryskyřice, PUR, … průhledné prvky - polykarbonáty, polymetylmetakrylát
