1. UVOD OPŠTI DEO Sadržaj 2. ATOMSKO MOLEKULARNA STRUKTURA MATERIJALA (ne predaje se) 3. MEĐUMOLEKULSKE SILE I AGREGATNA STANJA (ne predaje se) 4. STRUKTURA ČVRSTIH MATERIJALA (ne predaje se) 5. KRISTALNA GRAĐA MATERIJALA (ne predaje se) 6. DISPERZNI SISTEMI I RASTVORI 7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.1 Opšta i specifična svojstva 7.2 Parametri stanja i strukturna svojstva 7.3 Fizička svojstva 7.4 Fizičko mehanička svojstva 7.5 Konstrukciona svojstva 7.6 Tehnoliška svojstva 7.7 Reološka svojstva 7.8 Hemijska svojstva 7.9 Eksploataciona svojstva 1
7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.4 Fizičko mehanička svojstva Sadržaj podpoglavlja 7.4 7.4.1 Deformaciona svojstva radni (σ ε) dijagram materijala 7.4.2 Stvarni radni dijagram materijala 7.4.3 Čvrstoće materijala pod statičkim opterećenjem 7.4.4 Osnovni pokazatelji žilavosti materijala 7.4.5 Čvrstoće materijala pod dinamičkim opterećenjem 7.4.1 Deformaciona svojstva Odrediti deformaciona svojstvanekog materijala znači, ustvari, definisati vezu između napona s i dilatacija - e, tj.definisati: Radni (s - e ) dijagram materijala s =P/A 0 (N/mm 2 =MPa) ε=dl/l 0 (mm/mm) Za P u kn i A 0 u cm 2 s = (P/A 0 ) 10 (MPa) Ako se žele dilatacije e u % ili u, tadavaži: e =(Dl /l 0 ) 100 (%), ili: e = (Dl/l 0 ) 1000 ( ) Potrebnoje odmahnapomenutida ovakodefinisani naponi s nisu stvarni, već uslovni naponi, zbog čega se i ovako definisani s - e dijagrami zovu uslovni s - e dijagrami. Isto tako, jasno je i to, da ovako definisani s - e dijagrami imaju isti oblik kao i dijagrami P-Dl, tj. da su oni međusobno afini dijagrami. 2
7.4.1 Deformaciona svojstva Merenje dilatacija pri opterećenju na zatezanje Mehaničkiinstrument - tenzometar ili ugibomer sat (1/100 mm) 7.4.1 Deformaciona svojstva Merenje dilatacija pri opterećenju na pritisak Mehaničkiinstrument - tenzometar ili ugibomer sat (1/1000 mm) 3
7.4.1 Deformaciona svojstva Radni (s - e) dijagrami za slučaj zatezanja a/. Radni dijagram za vrlo krt materijal b/. do d/. Radni dijagrami za materijale različite žilavosti (krtosti) e/. Radni dijagram za vrlo žilav materijal 7.4.1 Deformaciona svojstva Modul elastičnosti i drugi moduli materijala Jasno je da je za praksu od najvećeg značaja onaj tangentni modul koji odgovara pravolinijskom delu s - e dijagrama, tj. koji odgovara uglu α 0 : Kako je oblik dijagrama s-e u opštem slučaju krivolinijski, jasno je da se može definisati i E tg u koord. početku: 4
Kod materijala koje zovemo krtim materijalima, granica razvlačenja σ v nije jasno izražena, pa se umesto nje definiše konvencionalna granica razvlačenja -s 0,2 7.4.1 Deformaciona svojstva Granica s 0.2 je onaj napon s pri kome trajna (nepovratna, plastična) dilatacija iznosi 0,2%. Ako se raspolaže s-e dijagramom, granica s 0,2 određuje se tako što se na apscisi, u usvojenoj razmeri za s-e dijagram, nanese vrednost od 0,2 % (2 ) i onda povuče linija paralelna sa pravolinijskim delom dijagrama; Presek ove prave sa s-e dijagramom je granica s 0,2. U slučajukada se ne raspolaže s-e dijagramom, granica s 0,2 određuje se uz pomoć instrumenata za merenje dilatacija, putem probanja polazeći od neke niže vrednosti sile (napona), zatim njenim povećanjem, sve dotle dok se nainstrumentima nakon rasterećenja ne registrujetrajna (nepovratna) dilatacija u iznosu od 0,2%. 7.4.1 Deformaciona svojstva Radni (s-e) dijagrami za slučaj pritiska Modulelastičnosti E povezan je sa još nekim elastičnim svojstvima materijala posredstvom Poisson-ovog koeficijenta: ε µ = ε pop pod u kome je ε pop poprečna, a ε pod podužna dilatacija pri istom naponu σ. a/. Slučaj krtog materijala b/. Slučaj zadovoljavajuće žilavog materijala c/. Slučaj vrlo žilavog materijala. Ovakve materijale (npr. nisko-legirani čelik ili drvo), praktičnoje nemoguće dovesti do stadijuma loma, jer se jako deformišu (spljošte). Za naprezanja σ u elastičnom području sa veličinama E i μ mogu se izračunati i sledeće elastične kostante materijala: E E Zaprem. modul elestičnosti: K = i modul smicanja (klizanja): G = 3 (1 2µ ) 2 (1 + µ ) 5
7.4.1 Deformaciona svojstva Pojedini materijali ispituju se i na zatezanje i na pritisak, pa se za njih može nacrtati jedinstvena s-e kriva, koja reprezentuje ponašanje materijala u oba navedena područja. Treba napomenuti da krive s-e u ovakvim slučajevima ne moraju da budu simetrične u odnosu na koordinatni početak, što znači da jedan isti materijal može različito da se ponaša pri zatezanju i pri pritisku (kao na datoj skici). (Primeri različitog ponašanja pri pritisku i pri zatezanju su brojni: nisko-legirani čelik, što se videlo na preth. slajdu, zatim malteri i betoni, kod kojih je deo dijagrama s-e koji odgovara zatezanju zakržljao ). 7.4.1 Deformaciona svojstva Praktični primeri radnih s - e dijagrama Za dve vrste čelika: niskolegirani čelik i patentiranu žicu za prednaprezanje (levo) Za dve vrste betona: jednog,sa nižom čvrstoćom i drugog,sa višom čvrstoćom (dole) 6
-Stvarni i radni dijagram materijala Definisanje stvarnih napona u materijalu Da bi se dobio izraz za stvarni napon u materijalu - s stv, ako je poznat uslovni napon s, polazi se od otpuno logičnog uslova, da pri deformisanju materijala, zapremina nekog elementarnog dela uzorka ostaje konstantna. Prema oznakama sa slike, toznači da važi jednakost: A 0 dz=a stv (dz+d dz)=a stv (dz+ε dz)=a stv dz (1+ ε) iz koje onda lako proizlazi da je σ stv = P/A stv = σ (1+ε) 7.4 Fizičko mehanička svojstva 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Pod čvrstoćom materijala podrazumeva se njegova sposobnost da se suprotstavi dejstvu unutrašnjih napona, koji se javljaju pod uticajem spoljnih sila, ili nekih drugih faktora (skupljanje, promena temperature i slično). Kod ispitivanja čvrstoće materijala primenjuju se statička i dinamička opterećenja. Kod statičkih opterećenja pretpostavlja se da se opterećenje tokom vremena ispitivanja ne menja, ili se menja dovoljno sporo, tako da se ubrzanja delića uzorka mogu zanemariti. Drugim rečima, pri statičkom opterećenju u uzorku je moguća promena samo potencijalne energije, dok je promena kinetičke energije isključena. Kod dinamičkih opterećenja podrazumeva se promenljivost opterećenja tokom vremena ispitivanja, pri čemu se uzorci izlažu ili opterećenju čiji se intenzitet tokom vremena vrlo brzo učestano menja, ili opterećenju koje se nanosi jednokratno, ali vrlo velikom brzinom (udar). U ovim slučajevima, pored potencijalne energije, u značajnoj meri se menja i kinetička energija, pa uzorci pod određenim uslovima mogu da budu pobuđeni na vibriranje. 7
7.4 Fizičko mehanička svojstva 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Kako brzine nanošenja i dužina trajanja opterećenja mogu u značajnoj meri da utiču na rezultate ispitivanja čvrstoće, može se govoriti o sledećim vrstama opterećenja: (1) izuzetno kratkotrajna opterećenja (2) kratkotrajna opterećenja, ili opterećenja normalnog trajanja (3) dugotrajna opterećenja Mada nisu u potpunosti definisani kriterijumi kratkotrajnosti, odnosno dugotrajnosti opterećenja, dalje ćemo smatrati da je: Izuzetno kratkotrajno opterećenje, ono opterećenje koje se nanosi itraje nekoliko delova sekundi do nekoliko celih sekundi, Kratkotrajno opterećenje ili opterećenje normalnog trajanja, ono opterćenje koje se nanosi dovoljno sporo i traje najviše 2-3 časa, Dugotrajno opterećenje, ono opterećenje koje se takođe nanosi dovoljno sporo i traje nekoliko meseci do nekoliko godina. 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri zatezanju a/. do d/: σ m = f z = P gr A 0 e/. f z = f zc 2 Pgr = π d l 8
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri pritisku Pri ispitivanju čvrstoće pri pritisku, između uzorka i čeličnih ploča hidraulične prese javljaju se značajne sile trenja, koje sprečavaju slobodno širenje uzorka, a time u velikoj meri utičui na rezultate ispitivanja lom karakterisan smicanjem. Uticajtrenjanalom uzorkaoblika kocke opterećenog na pritisak a/ Direktni kontakt kocke i čeličnih ploča b/ Trenje smanjeno ili eliminisano (podmazivanjem, teflonom, gumom i sl.) σ m = f p = P gr A 0 U slučaju pod b/ bočno širenje je slobodno lom na zatezanje 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Figura lomakocke opterećene na pritisak a), b) kocka od betona sa kamenim agregatom; c) kocka od betona sa agregatom od reciklirane opeke a) b) c) 9
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri pritisku Uticaj sila trenja na čvrstoću pri pritisku izražen odnosom visine i osnovice poprečnog preseka prizmatičnog uzorka 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri pritisku a /. do f /. σ f m = p = P gr A 0 10
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem - Čvrstoća pri savijanju M gr b h f s = f zs = W = W 6 3 a Za b = h = a : W = 6 2 M gr =P/2 l /2=P l / 4 M gr =P l /3 = Pl / 3 Za krte materijale, čija je čvrstoća pri zatezanju višestruko niža od čvrstoće pri pritisku (kamen, beton, malter, opeka...), savijanjem uzoraka oblika gredica može se odrediti čvrstoća pri zatezanju (čvrstoća pri zatezanju savijanjem f zs ). Ovako dobijena čvrstoća pri zatezanju, međutim, znatno je veća od čvrstoće istog materijala pri čistom zatezanju (oko 2x). Određivanjemodula elastičnosti materijala putem savijanja silom P u sredini raspona i merenjem ugiba f gredice na mestu sile P E = 3 P l 48 I f ( MPa) 11
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri čistom smicanju 12
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Čvrstoća pri uvijanju (torziji) f τ t 16 P = π d gr 3 r Konstrukcijski elementi opterećeni na torziju ređe se sreću u praksi, pa je zbog toga ova vrsta ispitivanja vrlo retka! 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Sa smanjenjem brzine opterećenja, tj. sa povećanjem vremena opterećenja uzoraka do loma, dijagram σ ε menja oblik, kao što je to pokazano na skici. Kao što se sa skice vidi, smanjenjem brzine nanošenja opterećenja čvrstoća materijala i modul elastičnosti opadaju, uz porast deformacija pri lomu! 13
7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Osnovni pokazatelji žilavosti materijala Duktilnost (duktilitet): D D ε ( σ = ε ( σ m v ε ( σ = ε ( σ m ' v ) ) ) ) ili: Napomena: Drugi od dva data izraza za duktilnost (duktilitet) ređe se koristi nego prvi! 7.4.3 Čvrstoće pod statičkim opterećenjem Osnovni pokazatelji žilavosti materijala Kontrakcija poprečnog preseka (kodmetala se ne uslovljava tj. nije uslov kvaliteta metala): Relativno izduženje pri lomu (jedan od uslova kvaliteta metala): l l δ = l 0 0 100 (%) Veličina relativnog izduženja pri lomu zavisi od dužine epruvete: veće vrednosti dobijaju se kod kraćih epruveta! A0 A ψ = 100 (%) A Obe gore date veličine redovno se određuju pri ispitivanju čelika putem zatezanja, pri čemu se veličina δ zajedno sa σ m (f z ) i σ vi (ili σ 0.2 ), joši propisuje, kao jedan od uslova kvaliteta svih vrsta građevinskih čelika! 0 14
7.4.5 Čvrstoće pod dinamičkim opterećenjem Najčešće se određuju putem aksijalnog opterećenja, naponima istog znaka zatezanje ili pritisakili, pak, alternativnim naprezanjem (zatezanje i pritisak). Primenjuju se ciklički promenljiva opterećenja raznih tipova, u kojima su prisutnesekvence prema datojskici, na kojoj je prikazan po 1 ciklus promenljivog opterećenja. Svako od ovih opterećenja karakteriše određeni odnos ρ=s min /s max koji predstavlja tzv. koeficijentasimetrije ciklusa. 7.4.5 Čvrstoće pod dinamičkim opterećenjem Osim vrednosti ρ, od vrlo velikog značaja je i apsolutna vrednost napona s, odnosno to da li je s<s e ili je s>s e! Ako je s<s e, uzorci trpe samo elastične deformacije, koje su veoma male i do loma uzoraka dolazi posle vrlo velikog broja ciklusa (visokociklični zamor materijala), a ako je s>s e, uzorci trpe i plastične deformacije, koje su znatno veće i do loma uzoraka dolazi pri znatno manjem broju ponovljenih opterećenja (niskociklični zamor materijala) 15
7.4.5 Čvrstoće pod dinamičkim opterećenjem Ispitivanja primenom udarnog opterećenja Ispitivanja ove vrste vrše se sa ciljem da se ustanovi da li uzorak materijala može da podnese određeni udarni rad, a da pritom ne naprsne, odnosno ne pretrpi lom. Isto tako, ova ispitivanja se sprovode i onda kada je neophodno utvrditi vrednost udarnog rada koji dovodi do pojave naprslina na uzorku, odnosno do njegova loma. Udarni rad utrošen na lom uzorka: A=G (h 1 h 2 ), odnosno A=G (cos α 2 cos α 1 ) (J) Otpornost materijala na udar: ρ=a/f 0 (J/cm 2 ) gde je F o (cm 2 ) površina poprečnog preseka uzorka na mestu loma 7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.5 Konstrukciona svojstva Konstrukciona svojstva su ona svojstva koja su od značaja za primenu materijala na području konstrukcija. Kod konstrukcija se, kao osnovno, postavlja pitanje nosivosti -odnosno pitanje suprotstavljanja različitim mehaničkim delovanjima. Iz tih razloga, m e h a n i č k a s v o j s t v a, o kojima je do sada bili reči, svakako spadaju u osnovna konstrukciona svojstva materijala. Osim mehaničkih svojstava, u ovu grupu spadaju još i: Tvrdoća materijala Otpornost materijala na habanje i Koeficijent konstrukcijske povoljnosti materijala. 16
7.5 Konstrukciona svojstva Tvrdoća materijala Tvrdoća se definiše kao sposobnost materijala da se suprotstavi prodiranju nekog drugog materijala u njega. Postupci ispitivanja tvrdoće materijala su različiti za pojedine materijale: Tvrdoća kamenih materijala, na primer, definiše se na bazi poznate Mosove skale, koja obuhvata 10 različitih stepena tvrdoće počev od stepena 1 Talk, pa do stepena 10 Dijamant (videti poglavlje Građevinski kamen, u Posebnom delu 1). Tvrdoća drveta, metala, betona i nekih drugih građevinskih materijala, određuje se tako što se u njih utiskuju čelične kuglice, ili piramidalni, odnosno konusni šiljci. Kao merilo tvrdoće u tom slučaju najćešće se uzima sila utiskivanja po jedinici površine otiska (o ovome će još biti reči i u poglavlju Ispitivanje materijala bez razaranja). 7.5 Konstrukciona svojstva Otpornost materijala na habanje Svojstvo materijala da se suprotstavi gubitku mase (ili zapremine) pri izlaganju izvesnim dejstvima, usmerenim na to da se materijal pohaba, izliže ili istruže. Veoma mnogo zavisi od tvrdoće: što je tvrdoća materijala veća, otpornost na habanje je takođe veća. Kao mera otpornosti na habanje može da posluži gubitak zapremine: D V = D m/γ (cm 3 ), ili tzv. koeficijent habanja, koji je definisan izrazom: k h = DV/F h = D m /(γ F h ) videti i sledeći slajd! D m promena mase uzorka tokom izlaganja opitu, γ zapreminska masa materijala koji se ispituje, F h površina uzorka koja je izložena habanju Ovo svojstvo materijala važno je sa gledišta eksploatacije saobraćajnica, podova, gazišta na stepenicama i slično. Za pojedine vrste materijala tačno su propisani oblici i dimenzije uzoraka, postupci ispitivanja i uređaji za ispitivanje. 17
7.5 Konstrukciona svojstva Otpornost materijala na habanje Osim Bemeove mašine (na skici), koja se koristi kod ispitivanja kamena, betona i mnogih drugih materijala, postoji i druga vrsta opreme za ispitivanje otpornosti materijala na habanje. Za ispitivanje kamena koriste se kocke ivica 7,07 cm (F h =50 cm 2 ), kod betona kocke ivica 10 cm. Keramičke pločice seku se i onda lepe na betonske ili kamene kocke. 7.5 Konstrukciona svojstva Koeficijent konstrukcione povoljnosti K kp Ovaj parametar (koeficijent) značajan je stoga što on direktno utiče na težine (mase) konstrukcija: što je vrednost K kp veća, dobijaju se lakše konstrukcje Iz navedenih razloga, jedan od najvažnijih zadataka savremenih tehnologija materijala predstavlja dobijanje materijala visokih čvrstoća uz srazmerno niske zapreminske mase 18
7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.6 Tehnološka svojstva Tehnološka svojstva materijala utvrđuju se različitim tehnološkim ispitivanjima, čiji je osnovni cilj da definišu ona svojstva materijala koja su važna s obzirom na njihovu preradu, ili sa gledišta njihove neposredne primene u procesu građenja. Kod metala, na primer, ispituju se takva svojstva kao što su mogućnost savijanja, previjanja, uvijanja, izvlačenja i sl. ili, pak, ispitivanje kovnosti, zavarljivosti, sposobnosti presovanja i dr. U tehnološka ispitivanja spada, na primer, i ispitivanje konzistencije sveže betonske mase, pod kojom se podrazumeva tvrdoća, odnosno mekoća svežeg betona, što je od velikog značaja za njegovu ugradljivost i obradljivost, a što direktno utiče na mnoga svojstva očvrslog betona. Kao još jedan primer tehnoloških svojstava navešće se i plastičnost glinenog testa, koja je vrlo važna za dobijanje keramičkih proizvoda. Pod plastičnošću se u ovom slučaju podrazumeva svojstvo glinenog testa da pod pritiskom zauzme oblik koji mu se daje, da se pritom ne kruni i ne puca, a da dobijeni oblik zadrži i po prestanku dejstva pritiska. 7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.7 Reološka svojstva Ispitivanja uzoraka različitih materijala, izloženih dugotrajnim opterećenjima (na pritisak, zatezanje ili savijanje) pokazuju da i u slučaju kada je opterećenje nepromenljivo (konstantno) u toku vremena, dolazi do neprekidnog povećanja deformacija uzoraka. Ova pojava naziva se viskoznim tečenjem ili kraće tečenjem materijala. Isto tako, ispitivanja pokazuju da kod uzoraka kod kojih je nakon nanošenja opterećenja određenog intenziteta sprečena dalja deformacija tokom vremena, napon opada u toku vremena. Ova pojava naziva se relaksacija napona ili kraće relaksacija. Obe navedene pojave, a kod nekih materijala još i skupljanje (odnosno bubrenje), koje je takođe najčešće vremenska kategorija, spadaju u kategoriju reoloških svojstava materijala. 19
7.7 Reološka svojstva Nauka koja se bavi problemima materijala u svetlu napred izoženih činjenica, a to je, generalno posmatrano, utvrđivanje opštih zakona pojave i razvitka deformacija materijala u funkciji vremena, naziva se r e o l o g i j a.po svom karakteru to je fenomenološka disciplina, pošto se isključivo zasniva na objektivnim eksperimentalnim rezultatima, bez dubljeg ulaženja u fizičku i hemijsku suštinu problema. Blagodareći konceptu r e o l o g i j e, otvorena je mogućnost formulisanja takvih veza između napona i deformacija materijala, u kojima je zastupljen i p a r a m e t a r v r e m e, što daje mogućnost adekvatnijeg opisivanja ponašanja materijala u realnim uslovima. 7.7 Reološka svojstva: Tečenje materijala Tečenje materijala najčešće se ispituje aksijalnim opterećenjem pritiskom ili zatezanjem, ali, zapaža se i kod drugih opterećenja 20
7.7 Reološka svojstva: Tečenje materijala Linearno tečenje Ukoliko su naponi kojima se uzorci izlažu toliki da se materijal pri njihovom nanošenju ponaša elastično (s = E ε), a to znači da postoji proporcionalnost napona i deformacija, deformacije tečenja će u najvećem broju slučajeva takođe biti proporcionalne veličinama napona. Ovaj stav je ilustrovan na Sl. 7.50, gde je dat samo prikaz deformacija tečenja (bez trenutnih, elastičnih deformacija). Takvo tečenje koje je, dakle, linearno zavisno od napona zove se l i n e a r n o t e č e nj e. 7.7 Reološka svojstva: Tečenje materijala Ukoliko je materijal izložen konstantnom naponu beskonačno dugo, ili dovoljno dugo, moguća su 2 slučaja (Slika 7.51) Slučaj stabilizacije procesa tečenja, kada deformacije teže nekoj konačnoj vrednosti i uzorci ne trpe lom (O-A). Slučaj kada ne dolazi do stabilizacije procesa, već deformacije tečenja teže beskonačno velikim vrednostima, što dovodi do loma uzoraka (O-B-C-D). Ovaj drugi slučaj, po pravilu, odgovara višim nivoima naprezanja ili neuobičajenim eksploatacionim uslovima (npr. visoke temperature). 21
7.7 Reološka svojstva: Tečenje materijala Deformacije tečenja kao funkcija veličine napona s (v. sliku dole levo) Definisanje koeficijenta tečenja (v. tekst i izraz dole desno) Na bazi izmerenih podataka pri ispitivanju deformacija tečenja, najčešće se, ukoliko je reč o linearnom tečenju, definiše tzv. specifično tečenje ili tečenje usled delovanja jediničnog napona σ=σ 0 : ε teč ( t) ε teč ϕ ( t) = = E ε σ tren Parametar φ (t) naziva se koeficijent tečenja 7.7 Reološka svojstva: Tečenje materijala Ispitivanje tečenja materijala Dva primera postupaka ispitivanjatečenja materijala: a/ za slučaj zatezanja čelične žice i b/ za slučaj pritiska betonske prizme 22
7.7 Reološka svojstva: Relaksacija napona Kao i u slučaju tečenja i relaksacija je pojam vezan za sve vrste napona zatezanje, pritisak, savijanje, smicanje, torzija. Kao mera relaksacije najčešće se usvaja vrednost: σ ( t) r ( t) = 100 (%) σ 0 Pri čemu je, logično, od najvećeg praktičnog interesa veličina: σ ( t) r = lim 100 (%) t σ 0 7.7 Reološka svojstva: Relaksacija napona Ispitivanje relaksacije čelične žice Na priloženoj skici dat je uređaj za ispitivanje relaksacije žice. Nakon zatezanja žice, koja je provučena kroz čeone otvore čeličnog rama i nakon fiksiranja njenih krajeva pomoću kotvi, putem dva oslonca žica se izvede u položaj vanose rama (čime se jošdodatno zateže). Na ovaj način, žica je zategnuta između oslonaca O O, između kojih može slobodno da osciluje na dužini l 0, ako se izvede iz ose. Napon u žici može se odrediti iz izraza: s = 4 l 02 f 2 g, u kome je g zapreminska masa predmetne žice, a frekvencija slobodnih oscilacija žice f meri se putem naročitog instrumenta tenzofrekvencmetra. 23
7.7 Reološka svojstva: Zapreminske deformacije Premda ne spadaju u prava reološka svojstva, kao što je navedeno na početku ovog poglavlja, zapreminske deformacije materijala skupljanje i bubrenje, zbog svog vremenskog (dugotrajnog) karaktera, često se svrstavaju u grupu reoloških svojstava. Skupljanje i bubrenje nisu rezultat delovanja spoljašnjeg opterećenja na materijale, već su uglavnom posledica sledeća dva faktora: Hemijskih reakcija unutar materijala, Fizičkih uticaja na materijale u uslovima date sredine (termo higrometrijski uticaji). 7.7 Reološka svojstva: Zapreminske deformacije Na primer, u slučaju materijala tipa polimera, koji se dobijaju putem hemijske reakcije poznate pod nazivom polimerizacija, u procesu nastajanja materijala dolazi do značajnih kontrakcija produkata polimerizacije, što u suštini predstavlja pojavu koja se definiše kao skupljanje. S druge strane, pak, kod cementnog kamena, odnosno materijala na bazi cementnog kamena (maltera i betona), do skupljanja i bubrenja u najvećoj meri dolazi usled termo higrometrijskih faktora, vezanih za poroznu strukturu samog cementnog kamena. Jedna od komponenti skupljanja cementnog kamena hidrataciono skupljanje), međutim, takođe je posledica hemijske reakcije cementa sa vodom. 24
7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.8 Hemijska svojstva U građevinskim materijalima hemijska svojstva materijala se izučavaju samo u obimu koji je neophodan: -Da se stekne uvid o njegovom uticaju na svojstva materijala, - U vezi ocene podobnosti nekog materijala za primenu u određenim uslovima (posebno sa aspekta trajnosti materijala, odnosno konstrukcija). Poznavanje hemijskog sastava je naročito značajno: -U slučajevima mešanja različitih materijala, -Kod primene materijala u tzv. agresivnim sredinama. 7.8 Hemijska svojstva Hemijska ili koroziona otpornost materijala definiše se kao sposobnost materijala da se suprotstavi delovanju agresivnih tečnosti i gasova. Poznato je, na primer, da jedna vrsta soli rastvorenih u morskoj vodi (sulfati), u opštem slučaju nepovoljno utiču na beton. Da bi se sprečilo razaranje betona (cementnog kamena) u morskoj vodi potrebno je da se primeni takav cement koji će u uslovima morske agresije biti otporan. Jasno je samo po sebi, da u takvim slučajevima treba poznavati hemijske karakteristike i morske vode i cementa, a isto tako i mehanizme hemijskih reakcija koje u takvim slučajevima mogu da se jave (stvaranje supstance etringit sulfatna korozija videti poglavlje Cementi). 25
7. OSNOVNA SVOJSTVA GRAĐEVINSKIH MATERIJALA 7.9 Eksploataciona svojstva Eksploataciona svojstva predstavljaju čitav kompleks svojstava, koja obezbeđuju mogućnost primene datog materijala u toku određenog vremenskog perioda. Ovaj kompleks formiraju: -Otpornost na zamor, -Termička stabilnost, -Otpornost na dejstvo mraza, -Otpornost na dejstvo požara, i dr. Posmatrano u celini, sva navedena svojstva definišu jedno od najbitnijih eksploatacionih svojstava Svojstvo trajnosti. 7.9 Eksploataciona svojstva Trajnost je karakteristika elementa (proizvoda), izrađenog od izvesnog materijala, koja se ogleda u očuvanju radne sposobnosti tog elementa (proizvoda) do određenog graničnog vremena. Trajnost se obično definiše kao vreme korišćenja materijala, odnosno konstrukcije izrađene od tog materijala, bez gubitka eksploatacionih svojstava. U opštem slučaju, najčešće se govori o tri stepena trajnosti: dvadesetpetogodišnjoj, pedesetogodišnjoj i stogodišnjoj trajnosti. 26