Materi ly pro rekonstrukce staveb ci57
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57 PowerPoint PPT Presentation


  • 100 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57. Polymery a kompozity Ing. Michal Stehlík, Ph.D. Ústav stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brně. Rozvoj stavební výroby – materiálová základna 1. kámen dřevo přírodní materiály cihla vápno umělé materiály sádra

Download Presentation

Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Materiály pro rekonstrukce staveb – CI57

Polymery a kompozity

Ing. Michal Stehlík, Ph.D.

Ústav stavebního zkušebnictví

FAST VUT v Brně


Rozvoj stavební výroby – materiálová základna 1

kámen

dřevo přírodní materiály

cihla

vápno umělé materiály

sádra

Průmyslová revoluce …………………………..1850

beton

kovy

keramika prvý kvalitativní skok

sklo

vyztužený beton

izolace asfaltové ………………………………….1900


Rozvojstavební výroby – materiálová základna 2

hliník

konstrukční sklo

syntetické materiály – duroplasty …….. …….1945

syntetické materiály ….…druhý kvalitativní skok

kontinuální výroba skla

hutnictví železa + kovů ……………………… 2000

(elektronová mikroskopie, UZ defektoskopie)


Polymery jsou

  • převážně organické materiály odvozeny z ropy a uhlí ═►řetězce -C-C-C nebo

    –C-C-O-C nebo –C-C-N-C-C, event. Si

  • makromolekulární látky sestávající z velkých řetězových molekul

  • umělé hmoty, plastické látky, polymery, pryskyřice a pod.

  • náhrady kovů, skla, porcelánu, kůže, gumy…..


Způsob tvorby makromolekul

  • Polymery vznikají z jednoduchých molekul (monomerů) systémem řetězení

  • Makromolekuly jsou rozdílných délek a tvarů

  • Vytvořený polymer má stejné procentuelní složení jako monomer, liší se ale vysokou molekulovou hmotností a nízkým bodem měknutí

  • Polymer = makromolekulární látka = vysokomolekulární látka


  • Polymerace identických molekul monomeru vytváří homopolymery

  • Dva nebo více rozdílných monomerů vytváří kopolymery


Makromolekuly - rel. mol. hmotnost ►10000

Počet atomů v makromolekule ► 1000

Tři formy zesíťování monomerů: a) lineární (termoplast)

b) plošné (elastomer) , c) prostorové (duroplast)


Technologie výroby polymerů

  • Polymerizace – sloučení monomeru bez vedlejších zplodin ..A-A-A-A..

  • Polykondenzace – sloučení min. dvou monomerů, odštěpují se vedl. zplodiny

    A + B ►makromolekula + voda

    ..A-B-A-B-A-B-A..

  • Polyadice – sloučení min. dvou monomerů bez zplodin

    A + B ►makromolekula + voda

    ..A-B-A-B-A-B-A


Rozdělení polymerů

  • Dle původu: a) polosyntetické (z celulozy)

  • b) syntetické (z monomerů)

  • Dle základní makromolekulární hmoty:

    a) termoplasty, b) termosety (duroplasty, reaktoplasty), c) elastomery (pryže), d) ostatní

  • Dle dalšího použití: a) recyklovatelné

    b) nerecyklovatelné


Složení technických polymerů

  • Tech. polymery jsou kompozitní materiály,

    skládající se z:

    30% polymeru + 69% výplně + 1% barviva.

  • Technické polymery se vyrábí obyčejně ve třech modifikacích:

  • tvrdý polymer (PVC - novodur)

  • měkčený polymer (PVC – novoplast) a

  • pěnový polymer (PS – polystyrenové izolační desky)


Rozdíly mezi polymery a silikáty

polymery X silikáty

bez pórů pórovité

řádově > deformace < deformace

závislost vlast. na teplotě x

nejsou konstrukční hmoty jsou

jsou modifikační hmoty nejsou

nízká odolnost proti ohni vysoká odolnost

adhese, nepropustnost propustnost

pružná deformace, nižší creep

vyšší cena nižší cena


Nejznámější aplikace polymerů ve stavební výrobě


Vztah mezi strukturou a vlastnostmi

  • PE – pravidelně se opakující strukturní jednotky C-H2

    O vlastnostech polymerů rozhoduje: chem. složení, tvar molekulárních jednotek, délka makromolekuly a pohyblivost makromolekulárních řetězců

  • Typický deformační diagram makromolekulárních látek


Rozdílnost polymerů od ostatních materiálů


Rozdíly chování při zatěžování


Pevnost a tuhost polymerů

  • Modul pružnosti v závislosti na teplotě

  • Pevnost a tuhost prvku z modifikovaného polystyrenu


Základní informace konstruktéra o polymeru

  • Závislost modulu pružnosti a mezní pevnosti na čase a teplotě

  • Poissonův poměr

  • Modul ve smyku event. objemový modul

  • Křivky dotvarování (creep)

  • Mezní odolnost vůči nárazové teplotě

  • Geometrie stavebních prvků

  • Odolnost vůči danému prostředí

  • Vlivy dané způsobem zpracování

  • Závislost modulu pružnosti a mezní pevnosti na čase a teplotě

  • Poissonův poměr

  • Modul ve smyku event. objemový modul

  • Křivky dotvarování (creep)

  • Mezní odolnost vůči nárazové teplotě

  • Geometrie stavebních prvků

  • Odolnost vůči danému prostředí

  • Vlivy dané způsobem zpracování


Rozdělení polymerů do tří aplikačních sfér pro konstrukce

  • Polymery pro aplikace konstrukčního charakteru (vláknové kompozity, polymerbetony)

  • Kompozity polymerů a tradičních stavebních hmot (částicové kompozity)

  • Polymery zlepšující bývalé postupy nebo umožňující nová řešení rekonstrukcí (tmely, fólie, emulze, nátěry)

  • Polymery pro aplikace konstrukčního charakteru (vláknové kompozity, polymerbetony)

  • Kompozity polymerů a tradičních stavebních hmot (částicové kompozity)

  • Polymery zlepšující bývalé postupy nebo umožňující nová řešení rekonstrukcí (tmely, fólie, emulze, nátěry)


Kompozity

  • „Kompozit je každý materiálový systém, který je složen z více (nejméně dvou) fází, z nichž alespoň jedna je pevná, s makroskopicky rozeznatelným rozhraním mezi fázemi, a který dosahuje vlastností, které nemohou být dosaženy kteroukoli složkou (fází) samostatně ani prostou sumací.“


Složení kompozitů 1

  • Kompozitní materiály =

    MATRICE + PLNIVO + TEKUTÁ FÁZE

    (pojivo) (vlákna) (plynné póry)

  • Rozdělení kompozitů: dle materiálu matrice na

  • kovové (+disperze, částice, vlákna)

  • polymerní

  • keramické

  • anorganické


Složení kompozitů 2

  • Rozdělení kompozitů: dle geometrické charakteristiky plniva na

  • granulární (částicové)

  • fibrilární (vláknové)

  • lamelární (plošné)

    Tři základní strukturní typy kompozitních materiálů:

  • Kompozit I. typu (Vk = Vf + Vm)

  • Kompozit II. typu (Vk = Vf + Vm + Vv) – uzavřené póry

  • Kompozit III. typu (Vk = Vf + Vm + Vv) – otevřené póry


Tři strukturní typy kompozitních materiálů


  • Změny vlastností polymerů po vyztužení skelnými vlákny (polyester, epoxid, akrylát)

  • Výztuž: rohož (sekaná, nahodile rozložená vlákna)

    tkanina

    roving (pramence vláken s orientací ve

    směru namáhání)

    vinuté vlákno (impregnace předpolymerem)

    Vlákna – přírodní, chemická, hutnická. Vláknové kompozity:

    > tuhost, modul pružnosti, < mech. parametry klesají s teplotou a časem (creep)


Uhlíkové lamely

Kompozit: uhlík – polymer X uhlík – uhlík

(C-P) (C-C)

Matrice v C-C kompozitech je uhlík, který vzniká karbonizací či grafitizací prekurzoru.

C – vlákna→ anorganická, výroba pyrolýzou organických materiálů:

  • částečně karbonizovaná, 400°C, 90%C

  • karbonizovaná, 900-1000°C, 90-95%C

  • grafitová, 2800-3000°C, 98%C

    Uhlíková vlákna = grafitové krystality 2-10nm


  • Grafitové krystality b) Grafitové vrstvy a jejich vazby

    ←→ kovalentní vazba, E = 910 GPa

    ↕ Wan der Waalsovy vazby, E = 30 GPa

    Geometrický charakter C – vláken:

    1D – vláknové

    2D – vyztužené plošnými textiliemi

    3D – objemové textilie tkané nebo splétané


Charakteristické vlastnosti vláken


Porovnání uhlíkových a ocelových lamel

  • Nevýhoda C – lamel = cena!


Konec přednášky

V přednášce byly použity obrázky z knih:

  • „Materials“ autor Alan Everett, Longman Scientific and Technical, England 1995

  • „Plasty v stavebníctve“ autor A. Letenay a M. Aroch, Alfa Bratislava, 1985

  • „Plastické látky ve stavebnictví“ autor R. Drochytka, skripta VUT 1998

  • „Kompozitní materiály ve stavebnictví“ autor L. Bodnárová, skripta VUT 2002


  • Login