VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ Ústav stavebního zkušebnictví
Trvanlivost a odolnost stavební stavebních materiá materiálů
Degradace STAVEBNÍ LÁTKA I STAVEBNÍ KONSTRUKCE OD JEJICH POUŽITÍ IHNED ZAČÍNAJÍ DEGRADOVAT DEGRADACE •Vlivem působení fyzikálních činitelů •Vlivem působení chemických látek •Vlivem působení biologických činitelů
Vliv fyzikálních činitelů •VYŠŠÍ A NÍZKÉ TEPLOTY •ZÁŘENÍ (sluneční, ultrafialové) •ZMĚNY VNITŘNÍ NAPĚTÍ •ABRAZE VĚTREM, DEŠTĚM •KOROZE FYZIKÁLNÍ
1
Koroze •KOVŮ – PŘÍTOMNOST KYSLÍKU, VZDUCHU – PŘÍTOMNOST VLHKOSTI, VODY – PŘÍTOMNOST CHEMICKÝCH LÁTEK
•BETONŮ A SILIKÁTOVÝCH LÁTEK •POLYMERŮ •DŘEVA
Koroze chemická •PROBÍHÁ VE STYKU SE VZDUŠNÝM KYSLÍKEM VĚTŠINOU DIFUZÍ KE KOVU •VYVOLÁVÁ VZNIK OXIDŮ KOVŮ •ZÁVISÍ NA TEPLOTĚ DALŠÍ LÁTKY ZPŮSOBUJÍCÍ CHEMICKOU KOROZI: •Sirovodík •Oxid siřičitý •Oxid uhličitý •Polychlorované uhlovodíky, atd.
Koroze elektrochemická VZÁJEMNÉ PŮSOBENÍ KOVU A ELEKTROLYTU A ROZDÍLU ELEKTRICKÝCH POTECIÁLŮ MEZI ANODICKÝMI A KATODICKÝMI MÍSTY. – ANODOVÁ (OXIDAČNÍ) • Přechod kovu do elektroly tu v podobě kladně nabitých iontů
– KATODOVÁ (REDUKČNÍ) • Průběh závisí na koncentraci vodíkových iontů a kyslíku • Vzniká korozní rětěz mikročlánků
– MAKROČLÁNEK • Vzniká při vodivém spojení dvou různých kovů
2
Typy koroze • DŮLKOVÁ • BODOVÁ, ŠTĚRBINOVÁ • LAMINÁRNÍ • MEZIKRASTALICKÁ (vnitřní destrukce mezikrystalových vazeb, aniž by na povrchu byla patrna koroze) • TRANSKRYSTALOVÁ • SELEKTIVNÍ (u kovů) (ROVNOMĚRNÁ / NEROVNOMĚRNÁ)
Ochrana proti korozi • VOLBA VHODNÉHO MATERIÁLU (s patřičnou korozivzdorností) • ÚPRAVA STRUKTURY A SLOŽENÍ MATERIÁLU • VHODNÁ KOMBINACE MATERIÁLŮ (zamezující vznik elektrolytické koroze) • ÚPRAVA POVRCHU KOVŮ (bez dutin a pórů) • POUŽITÍ INHIBITORU KOROZE (látek odstraňujících rozpuštěný kyslík) • ÚPRAVA KOROZNÍHO PROSTŘEDÍ (snížení relativní vlhkosti) • ODSTRANĚNÍ BLUDNÝCH PROUDŮ (katodová ochrana) • POVRCHOVÁ OCHRANA KOVŮ
Povrchová ochrana kovů • POKOVENÍ VRSTVOU KOVU ODOLNĚJŠÍHO PROTI KOROZI • OCHRANNÝ EPOXIDOVÝ POTAH • VYTVÁŘENÍ OCHRANNÝCH POVLAKŮ Z JINÝCH ANORGANICKÝCH SLOČENIN • NANÁŠENÍ OCHRANNÝCH POVLAKŮ Z NÁTĚROVÝCH HMOT ORGANICKÉ STRUKTURY
3
Koroze betonu • ČTYŘI TYPY KOROZNÍCH PROCESŮ – VYLUHOVÁNÍM • hladová voda – Ca(OH)2
KRYSTALIZACE • krystalické tlaky – napětí
– CHEMICKÁ REAKCE S PROSTŘEDÍM • působení hydroxidů či uhličitanů alkalických kovů
– ATMOSFÉRICKÁ KOROZE • působení CO2 a SO2, karbonatace a sulfatace, pH < 9,5
Koroze lehkých betonů • PŮSOBENÍ CO2 A SO2 DO PÓRŮ • U VYZTUŽENÝCH LEHKÝCH BETONŮ JE OCEL HŮŘE CHRÁNĚNA PŘED KOROZÍ
Indikace lehkých betonů • MĚŘENÍ MECHANICKÝCH PEVNOSTÍ (NDT, vývrty) • CHEMICKÝMI METODAMI ČI METODAMI FYZIKÁLNĚ CHEMICKÝMI • Cl- IONTY SE STANOVÍ DUSIČNANEM STŘÍBRNÝM • RTG ANALÝZA, SEM ANALÝZA, DTA
4
Ochrana betonu • PRIMÁRNÍ (vnitřní) – – – –
cementy přísady kamenivem ošetřováním
• SEKUNDÁRNÍ (vnější) – – – – –
u konstrukcí narušených penetrace přechodové můstky reprofilační malty povrchová úprava propustná pro páru, ale nepropustná pro vodu
Koroze polymerů • SVĚTELNÉ ZÁŘENÍ • ULTRAFIALOVÉ ZÁŘENÍ (nejúčinnější) • RADIOAKTIVNÍ ZÁŘENÍ (štěpí vodík) • TEPLOTA • ZMĚNY TEPLOT • VZDUŠNÝ KYSLÍK A OZON
Odolnost proti ohni A
NEHOŘLAVÉ
B
VELMI TĚŽKO HOŘLAVÉ
C1
TĚŽKO HOŘLAVÉ
C2
STŘEDNĚ HOŘLAVÉ
C3
LEHKO HOŘLAVÉ
5
Odolnost proti ohni a požární odolnost • ODOLNOST PROTI OHNI A B C1 C2 C3
NEHOŘLAVÉ VELMI TĚŽKO HOŘLAVÉ TĚŽKO HOŘLAVÉ STŘEDNĚ HOŘLAVÉ LEHKO HOŘLAVÉ
• POŽÁRNÍ ODOLNOST – schopnost odolávat požáru, udává se v minutách
Odolnost proti obrusu a odolnost proti mrazu • ODOLNOST PROTI OBRUSU – mechanický otěr
• ODOLNOST PROTI MRAZU – křehnutí, zvětšení objemu (led) – zkoušky mrazuvzdornosti – stupeň mrazuvzdornosti – trvanlivostní zkouška
Životnost stavebních materiálů KRITÉRIUM, KTERÉ UDÁVÁ, JAK DLOUHO SI STAVEBNÍ KONSTRUKCE UDRŽÍ PŘEDPOKLÁDANÉ VLASTNOSTI
6
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ Ústav stavebního zkušebnictví
Kámen a kamenivo
Kámen Třída
Nasákavost max. [% hm.]
I.
Pevnost v tlaku min. [MPa] 110
II.
80
3,0
III.
40
5,0
1,5
Vybrané druhy kamene Druh kamene Žula Pískovec hutný Pískovec pórovitý Vápenec hutný
Pevnost Objemová Nasákavost v tlaku hm. [kg/m3] [% hm.] [MPa] 150 - 250 2500-2800 0,2-0,7 40-200
2500-2700
0,7-5,0
15-100
1800-2500
5,0-16,0
40-200
2600-2800
0,3-0,8
7
Pískovec • • • •
Ve stavebnictví hojně používán Novostavby Rekonstrukce historických staveb Rozvoj nových a postupů při rekonstrukcích – aplikace nedestruktivních metod
8
9
Objemová Objemová hmotnost O b j.h m o tn o st. [kg /m 3 ]
Objemová hmotnost 2600 2500 2400 2300 2200 2100 2000 kg/m3
R1
R2
B1
H1
H2
H3
2490
2560
2490
2270
2230
2340
10
Nasá Nasákavost
N asákavo st [% ]
Nasákavost 6,00 4,00 2,00 0,00 %
R1
R2
B1
H1
H2
H3
2,87
1,46
1,33
4,96
5,29
3,60
Pevnost v tahu za ohybu Pevnost v ohybu 9,00 8,00 Pevnost [MPa]
7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 MPa
R1
R2
B1
H1
H2
H3
5,93
8,13
6,57
2,27
2,15
3,13
11
Pevnost v tlaku •kolmo - suchý stav •kolmo - nasycený stav •rovnoběžně - suchý stav •rovnoběžně - suchý stav •kolmo - suchý stav na válcích
Srovnání pevností v tlaku Řeka 200
186
180 Pevnost [MPa]
160
149
181
142
140
125
120
100
100
123
Rovnoběžně - suchý stav Rovnoběžně - nasycený stav
96
Kolmo - suchý stav
80
Kolmo - nasycený stav
60 40 20 0
typ I.
typ II.
Srovnání pevností v tlaku Hážovice 70
64
60
Pevnost [MPa]
60 50
52 42
52 42
40
38
Rovnoběžně - suchý stav Rovnoběžně -nasycený stav
31
Kolmo - suchý stav
30
Kolmo - nasycený stav
20 10 0
typ I.
typ II.
12
Kamenivo • Přírodní - Drcené - Těžené - Těžené předrcené
• Umělé - Z přírodních surovin (keramzit, kavitit) - Z odpadních surovin (agloporit, struska)
• Recyklované
Další dělení kameniva • Podle velikosti - Hrubé (4-125 mm) - Drobné (0-4 mm) - Jemné (pod 0,063 mm)
• Podle objemové hmotnosti - Hutné (2000-3000 kg/m3) - Pórovité (pod 2000 kg/m3) - Těžké (nad 3000 kg/m3)
Přírodní kamenivo • Drcené a) Drobné (do 4 mm) b) Hrubé (od frakce 2/4 !) c) Štěrkodrť (směs D a H) d) Filler (kam. moučka)
• Těžené a) Drobné (do 4 mm) b) Hrubé (4 až 125 mm) c) Štěrkopísek (směs D a H) d) Těžené předrc.
13
14
ZRNITOST • ZÁKLADNÍ • DOPLNĚK SADA SÍT • • • • • • • • • • • • •
125 mm 63 mm 31,5 mm 16 mm 8 mm 4 mm 2 mm 1 mm 0,5 mm 0,25 mm 0,125 mm 0,063 mm dno
• • • •
45 mm 22,4 mm 11,2 mm 5,6 mm
• FRAKCE • • •
d/D 0/4, 0/2 2/4, 4/8, 4/11, 8/16, 11/22, 16/32 apod.
Vlastnosti hutných kameniv • • • • • • • • • •
Objemová hmotnost Sypné hmotnosti Mezerovitost Zrnitost Tvarový index zrn Odplavitelné částice Otlukovost Humusovitost Odolnost proti rozdrcení (pórovité) Mrazuvzdornost
15
Pórovitá kameniva • Keramzit (jílovce, rotační pece) • Kavitit (duté kuličky • Expandovaný perlit (expandace přír. perlitů) • Popílek (létavé, ložové) • Škvára (z kus. tuhých paliv, omezuje se) • Agloporit (protlačování hmoty z popílků, uhlí výluhů sulfitových a vody)
Těžká kameniva • Baryt • Čedič • Železné rudy
16
