Bygningsmateriallære 2008
Bygningsmateriallære 2008
Bygningsmateriallære 2008
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
<strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
Oppslagstavle Vis alle oppslag<br />
Eksamen med egenvurdering<br />
Etter at kandidaten har levert inn sin eksamensbesvarelse<br />
vil mappen "17.12.<strong>2008</strong>: Egenvurdering av eksamen" under<br />
mappen "Eksamen 16.desember <strong>2008</strong>" bli tilgjengelig på It’slearning<br />
kl1230 (16.desember <strong>2008</strong>).<br />
Den enkelte kandidat skal innen neste dag kl1230 (17.desember<br />
<strong>2008</strong>) vurdere og poengsette egen eksamensbesvarelse etter<br />
opplegget som er beskrevet i emnebeskrivelsen og presentert ved<br />
oppstart av kurset.<br />
NB! Husk også å foreta studentevaluering av kurset. Du finner<br />
opplegget ved å trykke "20.12.<strong>2008</strong>: Studentevaluering av<br />
kurset" under mappen "Eksamen 16.desember <strong>2008</strong>" i menyen<br />
til venstre.<br />
av Reinslett, Erling 15.12.<strong>2008</strong> 11:05<br />
1.studieuke: MEGET BRA<br />
Dere arbeider svært godt og leverer gode rapporter. Fortsett slik da gjør<br />
dere det bra også til eksamen.<br />
Totalt til dette kurset (5 studiepoeng) bør dere bruke minst:<br />
90 timer: 10 studiedager (studiebolker) à 9 timer<br />
27 ” Eksamenforberedelse<br />
3 ” Eksamen<br />
5 ” Retting av egen eksamen og kursevaluering<br />
125 timer total studentbelastning<br />
Dette gir en studentbelastning på 1500 timer pr studieår (125/5*60). Til<br />
sammenligning bruker NTNU en studentbelastning på 1940 timer pr<br />
studieår.<br />
av Reinslett, Erling 10.11.<strong>2008</strong> 09:10<br />
Velkommen som deltaker på kurset<br />
Gjør dere kjent med studieopplegget allerede nå. Det er viktig med<br />
en god start av faget. Deltidsstudentene (og dere andre) kan i ledige<br />
stunder begynne å studere faget og levere inn oppgavebesvarelser.<br />
Etter endt kurs skal kandidaten ha kunnskap om typiske<br />
bygningsmaterialer (innenfor bygg og anlegg) med vekt på oppbygging,<br />
tilvirkning og egenskaper.<br />
Uke 45 og 49 vil bli to knallharde uker med mye lesing og skriving. Som<br />
dyktige masterstudenter klarer dere både å lese og skrive.<br />
Kurset kan gjennomføres fra et hvilket som helst sted med nett tilgang til<br />
It's-learning. Det er derfor ikke nødvendig at dere fysisk er i Narvik.<br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal dere som oppgave<br />
utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner, forslag til<br />
”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering +<br />
evt. løse tilleggsoppgave. Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av<br />
faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig. Dere skal/må<br />
bruke mal for besvarelsen.<br />
NB! Området for innlevering av besvarelse vil bli stengt ved<br />
fristens utløp. Siste tog for innlevering av besvarelser går ved<br />
fristens utløp.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever.<br />
Rapporten skal kunne legges ut på Intranett og benyttes til<br />
fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne<br />
sette seg inn i fagemnet.<br />
Pensumlitteratur (må kjøpe):<br />
"Bygnadsmaterial - uppbyggnad, tilverkning och egenskaper" (ISBN<br />
978-91-44-02738-8) av Per Gunnar Burström<br />
Støttelitteratur (trenger ikke å kjøpe):<br />
"Materialkunnskap" (ISBN 978-82-8021-021-0)<br />
"Grunnleggende betongteknologi" (ISBN 82-8021-035-0)<br />
"Byggeråstoffer" (ISBN 82-519-1122-2)<br />
"Stålboka" (ISBN 82-519-1555-4)<br />
"Trekonstruksjoner" (ISBN 82-519-0950-3)<br />
https://www.itslearning.com/course/Course.aspx?ProfileId=5<br />
Ingen nye gjøremål<br />
Favoritter<br />
Vis som Student<br />
Liste over gjøremål Vis skjulte gjøremål<br />
Ingen favoritter. Du kan legge til et element som favoritt ved å klikke<br />
stjernen.<br />
Aktiviteter til og med 21.12.<strong>2008</strong> Vis kalender<br />
Klokkeslett Beskrivelse<br />
16.12.<strong>2008</strong> 09:00 Eksamen<br />
16.12.<strong>2008</strong> 12:30 Retting av egen eksamen<br />
Nye og redigerte elementer etter 15.12.<strong>2008</strong><br />
31 uleste innlegg i Diskusjonsforum<br />
EKSEMPEL: Eksamen med løsningsforslag DVVG2007 i mappen<br />
Eksamen 16.desember <strong>2008</strong><br />
16.12.<strong>2008</strong>: Eksamen <strong>2008</strong> - orientering i mappen Eksamen<br />
16.desember <strong>2008</strong><br />
20.12.<strong>2008</strong>: Studentevaluering av kurset i mappen Eksamen<br />
16.desember <strong>2008</strong><br />
EKSEMPEL: Egenvurdering av eksamen DVVG<strong>2008</strong> i mappen<br />
Eksamen 16.desember <strong>2008</strong><br />
15.12.<strong>2008</strong>
Oppgaver uke 44 og 49<br />
Oppgaver uke 44 og 49<br />
Publisert 30. September <strong>2008</strong> av Reinslett, Erling<br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte<br />
fagemner, forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse<br />
tilleggsoppgave. Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som<br />
er viktig.<br />
NB! Området for innlevering av oppgavebesvarelser vil bli stengt etter fristen utløp.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
Se "Mal for studentbesvarelse" og "Eksempel på studentbesvarelser" i menyen til venstre.<br />
Besvarelsen av oppgavene blir karaktersatt og teller 40% av den endelige karakter (eksamen teller 60%).<br />
Begge deler må være bestådt.<br />
I tillegg til godkjent karakterskala blir det for dette kurset stilt følgende krav:<br />
A: Fremragende prestasjon som klart utmerker seg - også meget god oppsett (layout).<br />
B: Innholdet er svært oversiktlig og godt gjennomtenkt. Meget bra faginnhold.<br />
C: Innholdet er oversiktlig og gjennomtenkt. Normal presentasjon.<br />
D: Innholdet er uoversiktlig og lite gjennomtenkt. Dårlig faglig innhold.<br />
E: Prestasjon er under gjennomsnittet, med vesentlige mangler.<br />
F: Ikke godkjent - ikke nådd opp til karakteren E. Ikke levert eller levert besvarelsen etter tidsfristens utløp.<br />
Kopi av andre grupperbesvarelser.<br />
I vurderingen av karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og<br />
egenvurderingen vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Alle må aktivt bruke tilgjengelig diskusjonsforum - ikke bare til spørsmål og problemstillinger, men også svare<br />
sine medstudentene. Det settes krav til at hver deltaker må legge inn minst 2 "Nytt hovedinnlegg" og svare på<br />
minst 2 innlegg for å bli oppmeldt til eksamen.<br />
Ett nivå opp<br />
Type Tittel Publisert Aktiv<br />
Noen studentbesvalelser i dette faget 06.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Mal for studentbesvarelse - må benyttes 04.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Eksempel på studentbesvarelser 27.08.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Eksempel på A-besvarelse 26.08.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Eksempel på C-besvarelse 26.08.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Eksempel på F/E-besvarelse 26.08.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 1.studiebolk (03.11.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 2.studiebolk (04.11.<strong>2008</strong>) 06.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 3.studiebolk (05.11.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 4.studiebolk (06.11.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 5.studiebolk (07.11.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 6.studiebolk (01.12.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 7.studiebolk (02.12.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 8.studiebolk (03.12.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
Oppgave til 9.studiebolk (04.12.<strong>2008</strong>) 19.11.<strong>2008</strong> Erling Reinslett Ja<br />
https://www.itslearning.com/folder/process_folder.aspx?FolderID=118403<br />
Page 1 of 2<br />
19.11.<strong>2008</strong>
Eksamen 16.desember <strong>2008</strong><br />
Publisert 15. Desember <strong>2008</strong> av Reinslett, Erling<br />
Den enkelte eksamenskandidat skal selv vurdere (poengsette) sin egen eksamensbesvarelse.<br />
Kandidaten har jo selv laget forslag til eksamensoppgaver med løsningsforslag og derved er<br />
den beste til å bedømme sin egen prestasjon. Gjennomgangen vil være en god repetisjon av<br />
faget og god øving i å vurdere sitt eget arbeid.<br />
Etter at kandidaten har levert inn sin besvarelse vil eksamen med løsningsforslag bli tilgjengelig<br />
på It’s-learning eksamensdagen kl1230 (16.desember <strong>2008</strong>).<br />
Den enkelte kandidat skal innen neste dag kl1230 vurdere og sette poeng på hver deloppgave i<br />
egen eksamensbesvarelse. Hver deloppgave belønnes med 4 poeng for heilt heil rett svar og 0<br />
poeng for bare bare tull. Hver kandidat legger sin egen vurdering inn i ”Egenvurdering av<br />
eksamen” under faget ”<strong>Bygningsmateriallære</strong> (<strong>2008</strong>)” i It’s-learning.<br />
Sensor og fagansvarlig foretar den siste vurdering. De skal gå gjennom og evaluere de enkelte<br />
besvarelser og også kontrollere riktigheten av studentenes egenvurderingen. Dersom avviket<br />
mellom studentens egenvurdering og sensor/fagansvarlig vurdering er større enn +20% blir det<br />
et trekk på 10% i endelig poengsum. Sensor og faglærer setter tilslutt karaktergrensene og gir<br />
endelig karakter.<br />
(Trykk her og se resultat fra når studenter lager og retter selv sin egen eksamen)<br />
NB! Husk å svare kort, oversiktlig og mest mulig i stikkord.<br />
LYKKE TIL MED JOBBEN<br />
Eksamen teller 60% og oppgavebesvarelsene 40% av den endelige karakter. Begge deler må<br />
være bestått.<br />
Tid: 16.desember <strong>2008</strong>, 0900-1200<br />
Tillatte hjelpemidler: ingen hjelpemidler<br />
Eksamen består av: 40 oppgaver med tilnærmet samme arbeidsmengde (10 oppgaver med 4<br />
delspørsmål hver)<br />
Eksempel på eksamen<br />
Fagansvarlig: Erling Reinslett<br />
Ett nivå opp<br />
Type Tittel Publisert Aktiv<br />
16.12.<strong>2008</strong>: Eksamen <strong>2008</strong> - orientering<br />
15.12.<strong>2008</strong> Erling<br />
Reinslett<br />
17.12.<strong>2008</strong>: Egenvurdering av eksamen<br />
15.12.<strong>2008</strong> Erling<br />
Reinslett<br />
20.12.<strong>2008</strong>: Studentevaluering av kurset<br />
15.12.<strong>2008</strong> Erling<br />
Reinslett<br />
EKSEMPEL: Eksamen med løsningsforslag 15.12.<strong>2008</strong> Erling<br />
https://www.itslearning.com/folder/process_folder.aspx?FolderID=118418<br />
Ja<br />
Ja<br />
Ja<br />
15.12.<strong>2008</strong>
Eksempler på studentbesvarelser<br />
Besvarelsene er ikke kvalitetssikret<br />
http://www.hin.no/index.php?ID=2426&lang=nor&displayitem=STE6227%7C000%7C1%7C<strong>2008</strong>3%7CNO&module=studieinfo&type=emne<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
1.studiebolk: mandag 3.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Allmenn oversikt<br />
Materialenes strukturelle oppbygning<br />
Porøsitet og densitet<br />
Varme<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver forskjellige måter å dele inn bygningsmaterialer. Når man skal velge hvilket<br />
materiale man skal benytte i et bygg er det viktig å kartlegge de egenskapene man synes er avgjørende for den<br />
ferdige bruken. I første omgang kan man dele bygningsmaterialene inn etter hvor man skal bruke de. Da må<br />
man vurdere egenskaper som trykkfasthet, deformasjon, evne til å beskytte mot råte osv. Deretter kan man se<br />
på bygningsdelenes strukturelle oppbygning og dele de inn etter deres egenskaper her.<br />
I kjemiens verden kan man dele bygningsdelene inn etter deres type bindinger og hvordan deres atomære og<br />
molekylære oppbygning er. Videre kan man vurdere om materialet er porøst eller kompakt. Det bestemmes av<br />
poreinnholdet i materialet og om porene er av avgjørende betydning for materialets egenskaper. Porøse<br />
materialer har bedre varmeisolerende egenskaper enn kompakte, med har også lavere trykkfasthet.<br />
Evnen til å lede varme vil ha betydning for valg av materiale. I størst grad er det evnen til å holde på varmen<br />
som er viktig. Man ønsker å holde en behagelig temperatur i det rommet man oppholder seg i uavhengig av<br />
temperaturen ute. Denne rapporten tar for seg de forskjellige begrepene rundt varmetransport og hvordan<br />
materialenes oppbygging bidrar til å bremse denne.<br />
Allmenn oversikt<br />
Det finnes flere forskjellige måter å dele inn bygningsmaterialene inn på. Hvis vi begynner med den mest generelle<br />
inndelingen så kan vi se på de ulike funksjonene materialene har i et byggverk. Vi har en gruppe vi kan kalle for<br />
hovedmaterial. Dette er materialene som benyttes til lastoverføring. De bærende elementene. Til denne gruppen hører<br />
betong, stål og tre. Som vi vil få se senere kan disse materialene deles inn i flere grupper avhengig av hvor stort perspektiv<br />
som benyttes for vurderingen. Ved valg av hvilket hovedmateriale du skal benytte er det følgende egenskaper som må tas<br />
stilling til:<br />
- Bæreevne. Hvor lenge vil materialet bære sine laster uten å briste.<br />
- Deformasjonsegenskaper. Hvordan materialet bøyes, strekkes, trykkes sammen under belastningen.<br />
- Volumbestandighet, dvs egenskapene til materialet ved endret fuktinnhold. Vil det tåle en oppsvelling og deretter<br />
en krymping?<br />
- Bestandighet mot frost, korrosjon, råte osv<br />
- Hvordan materialet tåle brannpåkjenning.<br />
Videre har vi varmeisolerende materialer som f. eks steinull. Her må man ta stilling til materialets evne til å holde på varmen.<br />
Eller evne til å transportere varme. Vi har også beklednings- og belegningsmateriale og materiale for overflatebehandling.<br />
For disse gruppene er egenskapene som hvor porøse de er, deres egenvekt og deres fuktinnhold av avgjørende betydning.<br />
Også her må man vurdere deres egenskaper ved brann, og i noen tilfeller deres bæreevne og deformasjonsegenskaper.<br />
Med så mange materialer å velge mellom og forskjellige egenskaper å ta hensyn til kan det til tider være vanskelig å ta<br />
avgjørelse på hvilket materiale man skal bruke. Skal man vektlegge funksjon, estetikk, tidspunkt for oppføring eller<br />
kostnadene ved vedlikehold?<br />
Tidligere ble det benyttet konkrete normer som skulle hjelpe deg til å ta valget. Men med den raske utviklingen av<br />
byggemetoder og bygningsmaterialer kunne man ende opp med et resultat som var helt korrekt i følge normen, men som<br />
ikke kunne brukes som planlagt. Nyere lovverk er derfor såkalt funksjonsbasert. Det vil si at man står friere til å velge<br />
metode og materiale. Men det stiller krav til deg som utførende. Man skal vite at produktet er godkjent for det man tenker å<br />
benytte det til.<br />
Dette virker nok ikke som noe bra hjelpemiddel til å finne ut hvilket materiale du skal benytte, men i tillegg til<br />
funksjonsbaserte lover er det også utarbeidet forskrifter som styrer de valgene du skal ta. I disse får du konkrete krav som<br />
må være ivaretatt for å få prosjektet godkjent. Det står ikke hvordan du oppnår dette, men kun kravet. Da kan man selv<br />
velge å finne en egen løsning og få denne godkjent hos Sintef byggforsk, eller velge en såkalt preakseptert løsning fra Sintef<br />
Byggforsks løsninger. (tidligere NBI)<br />
I tillegg til at ulike materialer og oppbyggingen av konstruksjoner blir godkjente av Sintef har vi også noe som kalles CE-<br />
merking. Detter er en tilvirkningskontroll som, hvis produktet er godkjent, sier at produktet oppfyller sikkerhetskravene som<br />
er fastsatt i ett eller flere direktiv fra EU. (Ny-metode direktiver) Produktet skal ikke være til skade for menneskers sikkerhet<br />
og helse, eller for miljøet.<br />
De siste årene har det vokst fram en ny innfallsvinkel på valg av materialer. Fokus på miljø og økologiske varer er populært.<br />
Man skal vurdere materialvalgene sine ut i fra energiforbruk fra vugge til grav. Med bakgrunn i dette fokuset har det kommet<br />
flere lover og regler som skal ivareta miljøhensynet i byggebransjen. Det er blant annet krav om kildesortering av avfallet i<br />
byggebransjen. Dette kravet kommer i tillegg til særkravene som er ved avfallshåndtering av byggevarer som inneholder<br />
asbest eller PCB. I tillegg til dette er fokuset blitt lagt på den enkeltes energibruk. I en bygnings energibruk er det kun 15 %<br />
som går til tilvirking og transport av byggevarer. De resterende 85 prosentene foregår under bruken av bygget. På grunn av<br />
dette har det kommet nye regler som skal sørge for et lavere energibruk. I teknisk forskrift av 2007 er det stilt krav til<br />
energiforbruk pr m². Disse kravene går blant annet på vindusareal, u-verdi i vegger, tak og gulv samt eventuelle tiltak man<br />
kan gjennomføre for å kompensere der hvor man ikke tilfredsstiller enkelte krav. Det kan være innføring av varmepumpe,<br />
etablering av varmegjenvinner på ventilasjonsanlegg med mer.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Materialenes strukturelle oppbygning<br />
Som nevnt tidligere er det flere forskjellige måter å studere/dele inn bygningsmaterialene. Tidligere så vi på bygningsdelenes<br />
oppgave i bygget. Nå skal vi se nærmere på de enkelte bygningsmaterialenes oppbygging. Vi deler her inn i fire forskjellige<br />
tilnærmingsmetoder for å dele inn bygningsmaterialene. Vi har:<br />
- Makrostruktur hvor vi kun observerer bygningsdelens egenskaper.<br />
- Mikrostruktur. Her benytter vi mikroskop når vi observerer.<br />
- Submikrostruktur går mer i dybden og bygningsdelen blir observert gjennom et elektronmikroskop.<br />
- Atomær oppbygning.<br />
De forskjellige måtene å observere bygningsdelen kan gjøre at den enkelte bygningsdelen plasseres i en kategori i den ene<br />
tilnærmingen og i en helt annen kategori ved en annen tilnærming.<br />
Bindingstyper<br />
Vi vil kort forklare de ulike bindingene vi har mellom ulike molekyler og atomer. Dette er et kapittel som hører hjemme i<br />
kjemien, men det er nødvendig med en liten bakgrunnskunnskap om dette. Vi har fem ulike bindinger. De fleste eksisterer<br />
kun i teorien. I virkeligheten er det sjelden klare skiller mellom disse. Vanligvis opptrer flere bindingstyper i ett og samme<br />
material.<br />
- Ionebindinger, opptrer når to atomer med forskjellig ladning slår seg sammen i en binding. Ionebindinger<br />
karakteriseres som harde og sprø materialer som f. eks salter.<br />
- Kovalente bindinger har samme egenskaper som ionebindinger. Her er det ikke størrelsen på differansen mellom<br />
negative og positive elektroner som er årsaken til forbindelsen, men heller et ”ønske” om å få oppfylt oktettregelen.<br />
- Metallbindinger er en kjemisk binding mellom metallatomer. De har ganske høy bindingsenergi. Metallbindinger har<br />
gode deformeringsegenskaper og har god ledningsevne for elektrisitet og varme.<br />
- Van der Waals-bindinger er bindinger mellom molekyler. De har en lav bindingsenergi og har spesielt gode<br />
deformeringsegenskaper, spesielt ved høye temperaturer.<br />
- Hydrogenbindinger er svake bindinger mellom et hydrogenatom og et molekyl. Bindingene er sterkere enn Van Der<br />
Wallsbindinger men har noe dårligere deformeringsegenskaper enn disse.<br />
Ovenfor er den kjemiske måten å se på bindinger listet opp. Fysisk sett kan bindingene som opptrer i naturen beskrives slik:<br />
- Kohesjon, tiltrekking mellom like molekyler og atomer<br />
- Adhesjon er molekylær attraksjon i kontaktflatene mellom stoffenheter i fast eller flytende form.<br />
- Absorpsjon er en binding mellom to materialer hvor det ene materialet tas opp og fordeles jevnt i det andre.<br />
- Adsorpsjon er prosess som opptrer ved at en gass eller væske bindes til overflaten av et fast stoff eller væske<br />
(absorbenten) og danner en molekylær eller atomær film (adsorbatet).<br />
Aggregattilstand<br />
Aggregattilstand er forskjellige tilstander stoffer/materialer kan opptre i. Vi har gasstilstand, væsketilstand, fast, eller amorf<br />
og krystallin. Av disse fasene er den amorfe og den krystallinske fasen de minst kjente. Amorf tilstand inntreffer når ingen<br />
struktur eller form er å finne (på et molekylært nivå). Et eksempel på dette er glass, plast og gummi. Et krystallinsk emne er<br />
regnet som motsetningen til den amorfe tilstanden. Her opptrer atomene i regelbundne mønstre.<br />
Figur 1 Krystallgitter NaCl fra Wikipedia<br />
Isotropi, homogenitet<br />
Isotropi er et utrykk som benyttes om et materiale som har like egenskaper uansett hvordan du snur og vender<br />
på det. Motsetningen kalles anisotropi. Et materiale kan i utgangspunktet gi inntrykk av å være isotropt når man<br />
observerer det i makrostrukturen, men når man undersøker det i mikrostrukturen viser det seg at det er<br />
anisotropt. Dette kan også være tilfellet når man undersøker om et materiale er homogent erler ikke.<br />
(heterogent). Et homogent materiale er et materiale som består av kun et emne. Denne betegnelsen brukes<br />
nesten kun i makrostrukturen, da veldig få materialer er homogene. De fleste bygningsmaterialer består av flere<br />
deler. De sammensatte materialene kaller heterogene materialer, eller komposittmaterial. Måten å sette<br />
sammen heterogene tofasesystem (to materialer) kalles dispersjon eller dispergering. Dispersjon går ut på å<br />
knuse/bryte ned et fast stoff eller en væske og blandes i en annen væske. De blir ikke blandet sammen, men<br />
fint fordelt sammen med hverandre. Dispergering er når man finfordeler et fast stoff i en væske. Man får her en<br />
homogen væske eller krem.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Porøsitet og densitet<br />
Når kategoriserer bygningsmaterialer som enten porøse eller kompakte materialer benytter man<br />
makrostrukturen for å observere materialets egenskap. Hvis man ser på materialet gjennom et mikroskop eller<br />
et elektronmikroskop vil man finne ut at de fleste bygningsmaterialer er porøse.<br />
Det at et materiale er porøst vil si at det har en poreandel som er av en viss størrelse og har en avgjørende<br />
betydning for materialets mekaniske og fysiske egenskaper. Porene kan igjen deles inn to kategorier. Det finnes<br />
åpne porer og lukkede porer. Det vil ikke kunne trenge væske inn i de lukkede porene.<br />
Porøsiteten til et materiale kan angis slik:<br />
P= Vp<br />
V<br />
Hvor Vp er porevolumet og V er det totale volumet.<br />
Videre har vi et begrep densitet (tetthet) som benyttes til å angi materialets forhold mellom masse og volum.<br />
Dette begrepet angis med den greske bokstaven rho .<br />
= m[kg]<br />
V[m³]<br />
Kompaktdensiteten er densiteten til et materiale når man ser bort i fra porevolumet. Hvis man vil finne<br />
kompaktdensiteten til et materiale ved praktiske undersøkelser må man forsøke å fjerne porevolumet. Dette gjør<br />
man ved å finmale produktet. Porene vil da nesten forsvinne. Jo mindre porer i materialet, jo mer finknust må<br />
materialet være for å måle kompaktdensiteten. I et laboratorium kan man benytte et pyknometer for å<br />
bestemme kompaktdensiteten. Man veier et tørt pulver og legger det i et pyknometer. Deretter tilsetter man<br />
væske og måler hvor stort volum pulveret opptar. I tillegg veien man pyknometeret med og uten tilsatt væske.<br />
Det finnes også automatiske pynkometre som benytter gass i stedet for væske.<br />
Et annet begrep som brukes mye er tørrdensitet. Denne densiteten måles når materialet man skal måle<br />
tettheten på er uttørket. Ved måling av tettheten til tre er det vanligst å måle tettheten ved 12 % fuktinnhold. Det<br />
gjøres på grunn av treets egenskaper ved variasjoner i fuktinnhold. Ved 12 % har treet en geometrisk form som<br />
er lett å måle.<br />
Ved fastsettelse av tetthet til sand, sement og kalk må komprimeringsgraden angis. Hvis man ikke komprimerer<br />
disse massene vil man ende opp med en densitet som er mye lavere enn den faktiske densiteten. Også her må<br />
man vurdere fuktinnholdet.<br />
For å måle den totale tettheten til et materiale kan man tilsette væske med kjent tetthet. Denne væska tilsettes<br />
med tanke på å fylle porene i materialet. Men dessverre kan ikke alle porene fylles med væske. Som vi<br />
innledningsvis sa er porene delt inn i åpne og lukkede porer. De lukkede porene vil derfor ikke fylles med<br />
væske. Man må da finmale materialet for å finne tettheten. Hvis man da har tettheten med porer og etter<br />
finknusing vil man kunne bestemme porøsiteten.<br />
Størrelsen på porene er av betydning for materialets egenskaper. Betong som har små porer har lettere for å<br />
suge til seg vann enn f. eks tegelstein med samme porøsitet.<br />
Porene har stor betydning for materialets egenskaper. I første omgang er det størrelsen på porene som har<br />
størst betydning. Jo større porer jo lavere trykkfasthet. Men ved større poreinnhold jo større varmeisolerende<br />
effekt. Dette kommer vi tilbake til i neste avsnitt om varme.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Varme<br />
Varme og kulde har stor betydning for valg av materialer. Spesielt materialenes evne til å holde på varme.<br />
Varme går alltid fra det varmeste området mot det kaldeste. Denne varmeovergangen kan skje på tre<br />
forskjellige måter. Vi har stråling, konveksjon og ledning. I teorien skiller vi disse tre, men i naturen er det klar<br />
forskjell mellom disse. De opptrer gjerne i lag.<br />
Figur 2 Figuren viser de tre forskjellige typene varmeoverføring<br />
Stråling<br />
Varmestrålning foregår overalt rundt oss. Alle legemer med temperatur over 0K (-273 grader Celsius) stråler ut<br />
energi i form av elektromagnetiske bølger. Strålningseffekten til et legeme kan angis på følgende måte:<br />
q=·T 4<br />
er en konstant som avhenger av overflatens struktur og farge.<br />
Varmestrålningen tas opp på tre forskjellige måter. Varmen absorberes som varme(), reflekteres() og en<br />
andel transmitteres(). For de aller fleste bygningsmaterialer er andelen som transmitteres lik 0. Men for glass er<br />
nærmere lik 1. Verdien på varierer med bølgelengden. Bølgelengden sørger for at sollyset slipper inn i et<br />
hus, men på vei tilbake har denne bølgelengden endret seg og varmestrålningen transmitteres ikke ut.<br />
Når to legemer står mot hverandre og har en temperaturforskjell vil vi få en strålningseffekt på grunn av utstrålt<br />
og absorbert termisk energistrøm. Den termiske strålningsutvekslingen blir beregnet som differansen mellom<br />
den energimengden som legemet utstråler og den energimengden som legemet absorberer. Ligningen blir som<br />
følger:<br />
4 4<br />
= res· ·A 1 ·(T1 T2 )<br />
res er en funksjon av begge overflatenes emisjonstall, samt av deres geometriske form og deres plassering i<br />
forhold til hverandre. I boka blir dette kun beskrevet som en konstant. Varmestrømningen utvikles proporsjonalt<br />
med temperaturforskjellen og T 3 .<br />
Konveksjon<br />
Konveksjon er strømmer som transporterer energi mellom områder med ulik temperatur. Konveksjon kan foregå<br />
naturlig eller gjennom tvungen konveksjon. I et rom vil man få ulike sjikt med forskjellig temperatur. Den varme<br />
luften vil på grunn av sin tetthet stige mot taket, mens den kalde lufta vil holde seg langs golvet. Hvis man<br />
starter en panelovn vil denne varme lufta. Denne lufta vil på grunn av sin temperatur stige mot taket. På veien<br />
mot taket vil den avgi varme til den kalde lufta. Man får en sirkulasjon i lufta. Denne situasjonen kan man skape<br />
ved å påføre en ytre påvirkning. Da har vi tvungen konveksjon. Det får vi ved å bruke et ventilasjonsanlegg, eller<br />
hvis vi har en utetthet i ytterveggen. Den påtvungne konveksjonen som opptrer som følge av utettheter i<br />
yttervegg kan man unngå ved å montere vindsperre. Gjerne både duk i tillegg til gipsplater.<br />
Ledning<br />
Ledning av varme i et material kommer av molekylene og atomenes bevegelser. Ved høye temperaturer vil de<br />
bevege seg raskere og dermed avgi bevegelsesenergi til molekyler som har lavere bevegelsesenergi.<br />
Bevegelsen og dermed varmen forflytter seg inne i materialet. De to andre formene for overføring av varme har<br />
tatt for seg varmeoverføring i porene. Denne varmeoverføringen foregår i det kompakte materialet. Når vi nå har<br />
definert denne formen for varmeoverføring har vi definert den totale varmetransporten til et materiale.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
U-verdi<br />
U- verdi er et begrep som beskriver hvor lett en bygningskomponent slipper gjennom varme. U-verdien er<br />
avhengig av varmemotstanden til bygningskomponenten og varmeovergangsmotstanden. Varmemotstanden<br />
forteller hvor stor motstand en bygningsdel yter mot varmegjennomgang. Denne er igjen avhengig av<br />
varmekonduktiviteten og tykkelsen til bygningsdelen. Varmekonduktiviteten til et bygningsmateriale er den<br />
varmemengden som må til for å øke temperaturen i materialet med 1 K.<br />
Nedenfor er det vist et enkelt regnestykke for u-verdien til en bygningsdel. Det er utelatt beregninger for øvre og<br />
nedre sjikt som ville gitt en mer nøyaktig u-verdi for bygningsdelen. Vi sier her for enkelhets skyld at<br />
bygningsdelen kun består av to homogene sjikt. For å beregne u-verdien trenger man da å vite<br />
varmekonduktiviteten til de to sjiktene:<br />
Sjikt 1: Varmekonduktivitet lik 0,35, tykkelse lik 350 mm<br />
Sjikt 2: Varmekonduktivitet lik 1,0, tykkelse lik 200 mm<br />
Vi ser bort i fra innvendig og utvendig varmeovergangsmotstand. Dette er motstanden varmeoverføringen møter<br />
ved en innvendig eller utvendig flate.<br />
R1= d1/1 =0, 350/0,35= 1<br />
R2= d2/2 = 0,250/1= 0,25<br />
R totalt blir da 1,250 m 2 K/W<br />
U verdien blir da 1/Rtot = 1/1,250 = 0,8W/m 2 K<br />
I dag kan man benytte NS ISO 6946 til å beregne bygningsdelers u-verdi.<br />
Varmeledningsevnen til et materiale måles i et laboratorium hvor man under et kontrollert forsøk etablerer en<br />
konstant temperaturstrømning fra den ene siden til den andre. Ved hjelp av tilført effekt, temperaturforskjell,<br />
arealet og tykkelsen på materialet kan man beregne materialets varmeledningsevne.<br />
Hos porøse materialer vil nødvendigvis det ene sjiktet bestå av luft. Dette sjiktet har en u-verdi som utgjør 1/100<br />
del av det kompakte materialet. Det vil si at u-verdien bedres ved porøse materialer. Men hvis poreinnholdet blir<br />
for stort vil varmestrålningen foregå mellom store avstander. Da vil vi få en større temperaturforskjell på<br />
overflatene og varmeoverføringen vil gå fortere.<br />
Fukt vil i materialene vil påvirke u-verdien negativt. Vann har en varmekonduktivitet lik 0,6. Dette er veldig høyt i<br />
forhold til luft som kun har en varmekonduktivitet på 0,26. Når vannet fryser vil man få en varmekonduktivitet på<br />
1,7. Det er derfor veldig viktig at man sørger for at mineralulla ikke er fuktig når man monterer den og sørger for<br />
at vindsperra er tilstrekkelig diffusjonsåpen til å slippe damp ut, men sørge for å holde regn og snø ute.<br />
Et poremateriale vil i forbindelse med vannopptak starte et kretsløp hvor vannet fordamper på porenes varme<br />
side og kondenserer på den kalde siden. Man får et kretsløp hvor vanndampen transporteres mot den kalde<br />
siden, mens vannet går mot den varme siden.
Kilder<br />
Byggforsk<br />
http://www.standard.no/imaker.exe?id=602<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Metallbinding<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Ionebinding<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Kovalent_bindinger<br />
http://ri.hive.no/enemn50/Pensum/Varmeoverforing%207.pdf<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er hovedforskjellen mellom dispergering og dispersjon?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Ved dispergering vil en blanding mellom et finfordelt fast stoff og væske ender opp med en<br />
homogen væske eller krem. Ved en dispersjon vil de to stoffene fordele seg jevnt i den ferdige<br />
massen, men fortsatt være heterogen.<br />
Spørsmål 2 Hvordan kan u-verdien til et porøst materiale bli dårligere ved at porene er store, når porene<br />
inneholder luft som har meget god <br />
Svar 2 Det skyldes at avstanden mellom det varme og det kalde området i porene blir så store og<br />
dermed blir også temperaturforskjellen større og hastigheten på varmeovergangen blir<br />
hurtigere.<br />
Spørsmål 3 Beskriv kort hva konveksjon er<br />
Svar 3 Konveksjon: Når man varmer opp en del av lufta ved en vegg vil denne lufta forflytte seg<br />
oppover på grunn av lavere tetthet. Den lufta som blir presset vekk av den oppvarmede lufta vil<br />
dermed forflytte seg og dette skaper en sirkulasjon av varme og kalde luftstrømmer.<br />
Spørsmål 4 Hva heter de fire ulike bindingene vi bruker i kjemien når vi deler inn materialer og hva<br />
kjennetegner disse.<br />
Svar 4 Ionebinding, kovalente bindinger, Van der Waals bindinger, hydrogenbindinger og<br />
metallbindinger.<br />
Ionebindinger og kovalente bindinger har de sterkeste bindingene og kjennetegnes av harde og<br />
sprø materialer. Disse to er så like at de nevnes oftest i lag. Van Der Waal og<br />
hydrogenbindinger er bindinger mellom molekyler. De er ikke spesielt sterke. Metallbindinger er<br />
bindinger mellom metaller. De er De har ganske høy bindingsenergi. Metallbindinger har gode<br />
deformeringsegenskaper og har god ledningsevne for elektrisitet og varme.<br />
Spørsmål 5 Hvorfor vil man ikke kunne angi den totale tettheten til et materiale ved å tilsette væske med<br />
kjent volum og densitet?<br />
Svar 5 På grunn av at porøse materialer består av åpne og lukkede porer. De lukkede porene<br />
kjennetegnes ved at de ikke slipper væske inn. For å måle tettheten til materialer med lukkede<br />
porer må man finmale stoffet.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
1.studiebolk: mandag 3.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Allmaän översikt<br />
Materialens strukturella uppbyggnad<br />
Porositet och densitet<br />
Värme<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Byggebransjen utgjør en viktig del av samfunnsøkonomien med sine byggeinvesteringer for 170 mrd<br />
SEK i 2004. Det finnes krav og regler til dimensjonering av bygg og egenskaper til materialer. Interessen<br />
for miljø, ”sunne” bygg og gjenbruk vokser stadig. Materialers egenskaper påvirkes av strukturen. Det<br />
er bindingene mellom atomer og molekyler som bestemmer strukturen og dermed egenskaper til<br />
materialene. Porøsitetens størrelse har først og fremst betydning for materialenes styrke og<br />
varmeisoleringsevne. Varme kan transporteres på 3 forskjellige måter; stråling, konveksjon og ledning.<br />
Allmenn oversikt<br />
Byggebransjen utgjør en viktig del av samfunnsøkonomien. Tall fra 2004 viser at byggenæringen stod for ca<br />
10% av sysselsetningen i Sverige og det ble gjort byggeinvesteringer for rundt 170 mrd svenske kroner.<br />
Materialkostnadene utgjør 40% av de totale byggekostnadene og riktig valg av materialer er derfor svært viktig.<br />
Materialvalget bør skje på et systematisk og gjennomtenkt vis.<br />
Materialer har forskjellige funksjoner og egenskaper, og brukes derfor forskjellige steder. De påvirkes av krefter<br />
og belastinger, samt angrep fra fukt og sopp. De må også tåle påvirkning fra vær og vind, og må dimensjoneres<br />
ut ifra alle disse påvirkningene. Byggets viktigste materialer er de som skal holde alle andre materialer oppe,<br />
nemlig bæresystemet. For bærematerialene er følgende egenskaper viktige:<br />
Styrke<br />
Deformasjonsegenskaper<br />
Volumholdbarhet<br />
Holdbarhet mot frost, korrosjon o.l.<br />
Atferd ved brann<br />
For å sikre at bygninger blir dimensjonert riktig er det laget et lovverk med funksjonskrav, kalt Plan- och Bygglag<br />
(PBL). Med utgangspunkt i denne blir nye byggeregler utarbeidet. Materialer blir testet ut ifra egne standarder.<br />
Testene viser om materialene har de rette egenskapene som kreves til forskjellige bruksområder. Materialer<br />
som oppfyller kravene til den europeiske standarden utarbeidet av EU, kvalitetsstemples med et CE-merke.<br />
De senere år har det blitt stilt store kvav til ekologiske og ”sunne” bygg. Ved å redusere energiforbruket blir bygg<br />
mer miljøvennlige. Bygg som er angrepet av fukt og sopp kan gi sykdommer til byggets brukere, og det er derfor<br />
viktig med generell kunnskap om material og bygningsfysikk for å oppnå ”sunne” bygg. Gjenbruk av materialer<br />
er miljøvennlig og kostnadsreduserende. Interessen for miljø, ”sunne” bygg og gjenbruk vokser stadig.<br />
Materialenes strukturelle oppbygning<br />
Materialers struktur studeres på forskjellige størrelsesnivåer:<br />
Makrostruktur<br />
Mikrostruktur<br />
Submikrostruktur<br />
Atomisk oppbygning
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Materialers egenskaper påvirkes av strukturen. Det er bindingene mellom atomer og molekyler som bestemmer<br />
strukturen og dermed egenskaper til materialene. Forskjellige bindingstyper er ionebindinger, kovalente<br />
bindinger, metallbindinger, van der Waals – bindinger og hydrogenbindinger.<br />
Det finnes tre forskjellige tilstandsfaser; gass, væske og fast form. Det som skiller disse formene er<br />
bindingskreftene mellom atomer og molekyler. Gassform har svake krefter på bindingene og partiklene kan<br />
bevege seg fritt. For væske er bindingskreftene såpass store at partiklene pakkes til kontakt. I fast form er<br />
bindingskreftene så store at partiklene hindres fra å bevege seg i forhold til hverandre.<br />
Hvis et stoff har like egenskaper i alle retninger, er stoffet isotropt. Et material som består av bare et stoff kalles<br />
homogent. Eksempler på slike materialer er stål og visse typer plast.<br />
Porøsitet og densitet<br />
Bygningsmaterialer kan deles inn i to typer:<br />
Porøse materialer<br />
Kompakte materialer<br />
Porøse materialer er oppbygd at porer. Porene deles så inn i åpne og lukkede porer. Porøsiteten er forholdet<br />
mellom porenes volum og det totale volumet, P=Vp/V. Porøsiteten oppgis ofte i prosent.<br />
Densitet er forholdet mellom masse og volum, = m/V. Densitet kalles også tetthet.<br />
Man kan også regne ut materialets kompaktdensitet, k= m/(V-Vp), og forholdet mellom posøsitet og densitet,<br />
P=1-(/k).<br />
Porøsitetens størrelse har først og fremst betydning<br />
for materialenes styrke og varmeisoleringsevne.<br />
Styrken til et material er tilnærmet proporsjonal met<br />
tettheten opphøyd et tall mellom 2 og 3.<br />
Gjennomsnittlig er tallet 2,5. Porøsitetsfordeling og<br />
porformen har betydning for materialenes<br />
fuktegenskap og motstand til<br />
gassgjennomtrengning.<br />
Varme<br />
Varme kan transporteres på 3 forskjellige måter:<br />
Stråling<br />
Konveksjon<br />
Ledning<br />
Strålingsintensitet er proporsjonal mot temperaturen opphøyd i fjerde, q= · T 4 . Stråling som treffer et material<br />
deles opp der en del absorberes i materialet, en del reflekteres og en del kan transmitteres. Den delen av<br />
strålingen som transmitteres gjennom materialet skjer mest mellom porveggene.<br />
Varmetransport ved konveksjon skjer ved at et strømmende fluid transporterer varmen mellom to flater med ulik<br />
temperatur. Det skilles mellom naturlig og tvungen konveksjon. Naturlig konveksjon oppstår pga oppdriftkrefter,<br />
der varm luft er lettere enn kald. Tvungen konveksjon skjer pga ytre påvirkninger som f.eks vind.<br />
Varmetransport ved ledning skjer ved at varmen transporteres gjennom materialet fra en varm side til en kald.<br />
Ledningen skjer ved at molekyler med høy bevegelsesenergi kolliderer med molekyler med lavere energi.<br />
q= -(d/dx). Ledning kan skje gjennom parallelle sammensetninger av materialer og materialer bygd i serie. Da<br />
brukes en allmenn formel for : n = V1 1 n + V2 2 n , der n= +1 for parallell og n= -1 for serie.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Forklar begrepene ekologiske materialer og gjenbruk av materialer.<br />
Svar 1 Ekologi er vitenskapen om levende veseners relasjoner med omverdenen. Altså bruk av<br />
levende materialer.<br />
Gjenbruk er å bruke rester av brukte materialer.<br />
Spørsmål 2 Hvilke forskjellige bindingstyper mellom atomer og molekyler i et material finnes det?<br />
Svar 2 Ionbindinger, kovalente bindinger, metallbindinger, van der Waals – bindinger,<br />
hydrogenbindinger<br />
Spørsmål 3 Vis forholdet mellom porøsitet og densitet<br />
Svar 3 P=Vp/V, = m/V, k= m/(V-Vp), P=1-(/k) der er densitet, P er porøsitet og k er<br />
kompaktdensitet<br />
Spørsmål 4 Hva er det tre typene av varmetransport?<br />
Svar 4 Stråling, ledning og konveksjon<br />
Spørsmål 5 Hva er forskjellen mellom naturlig og tvungen konveksjon?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 5 Naturlig konveksjon oppstår pga oppdriftkrefter, der varm luft er lettere enn kald. Tvungen<br />
konveksjon skjer pga ytre påvirkninger som f.eks vind.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
1.studiebolk: mandag 3.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Allmenn oversikt<br />
Materialets strukturell oppbygning<br />
Porøsitet og densitet<br />
Varme<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Ifølge oppgaven som vi har fått, presenterer vi nå oppsummering av 1. bolk, med det mest viktige fra<br />
hver enkelt av kapitlene. Mye av det som står i boka kan egentlig summeres opp veldig enkelt og kort.<br />
1. Allmenn oversikt<br />
Byggebransjen har under lang tid utgjort en veldig viktig rolle i samfunnet og vokst kraftig siden 1985. Det<br />
settes på strengere krav og standarder til bygninger. Et hus må være stabil, ha god varme-, fukt- og lydisolering<br />
samt kunne motstå brann. For å oppnå alle disse egenskaper må man bruke passelig bygningsmaterialer.<br />
For materialer kan man også si at følgende egenskaper er veldig viktige:<br />
fasthet<br />
deformasjonsegenskaper<br />
volumbestandighet<br />
bestandighet mot frost, korrosjon osv<br />
oppførsel i sammenheng med brann<br />
Med bakgrunn på de økende miljøproblemer og så kalte ”syke hus” har nye forestillinger kommet i fokus.<br />
Man foretrekker å bruke materialer som er laget av økologiske råvarer. I dag er det veldig aktuelt å bruke<br />
materialer som ble gjenvunnet fra de gamle materialene. Slik beskytter man miljøet.<br />
2. Materialets strukturell oppbygning<br />
Materialets struktur kan studeres på ulike nivåer:<br />
Makrostruktur - synlig struktur<br />
Mikrostruktur – i optisk mikroskop synlig struktur<br />
Submikrostruktur – synig i elektronisk mikroskop<br />
Atom oppbygning<br />
Strukturen på disse ulike nivåer påvirker materialets egenskaper. Atomer og molekyler i ett material holdes<br />
sammen av ulike type av bindinger. Bindingene kan oppstå må ulike måte og få ulike styrke.<br />
Bindingstype Eksempel Bindingsenergi Typiske egenskaper<br />
Ionebinding<br />
Kovalent binding<br />
Salter<br />
Keramiske materialer<br />
Glass<br />
Plastmolekyler<br />
Metallbinding Alle metaller Ganske høy<br />
Høy Harde og sprøe materialer<br />
God deformerbarhet. God<br />
ledningsevne for elektrisitet<br />
og varme
Van Der Waals binding<br />
Hydrogenbinding<br />
Plastmolekyler til<br />
hverandre. Lim og<br />
behandling av underlag.<br />
Vannmolekyler i is,<br />
cellulosemolekyler i tre.<br />
Lav<br />
Ganske lav<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Bindninger forsvinner ved<br />
økning av temperaturen.<br />
God deformerbarhet,<br />
spesielt ved høy temperatur.<br />
Sterkere men mindre<br />
deformerbarhet enn van Der<br />
Waals binding.<br />
Et material som har like egenskaper i alle retninger kalles isotrop. I motsatt fall er det anisotrop. De fleste<br />
bygningsmaterialer er oppbygd av flere ulike stoff. I plaster tilsettes det fyllingsmaterial. Betong består av<br />
sementlim, sand og stein. Dannet på en sånn måte materialer kalles ofte kompositter.<br />
3. Porøsitet og densitet<br />
Bygningsmaterialer kan deles inn i:<br />
Porøse materialer (teglstein, betong, tre, gips og mineralull)<br />
Kompakte materialer (de fleste metaller, plater og glass)<br />
Porøsitet betraktes som forholdet mellom porevolumet og det totale volumet:<br />
VP<br />
P , %<br />
V<br />
Densitet er forholdet mellom masse og volumet:<br />
m<br />
<br />
V<br />
, [kg/m 3 ]<br />
Porøsitet har en stor betydning for materialets fasthet og varmeisoleringsevne.<br />
Varmeisoleringsevne er så sterk bundet til<br />
porøsitet at typiske varmeisolerende material<br />
(cellplast og mineralull) har porøsitet over 95 %.<br />
Material med porøsitet under 80 % har for dårlig<br />
varmeisoleringsevne for at med rimelig veggtykkelse<br />
oppfylles kravene man har i bostedshus.<br />
Porøsitet og porformen har stor betydning for<br />
materialets fuktegenskaper, bestandighet og evne<br />
for å tette igjen gjennomstrømmende gasser og<br />
væsker.<br />
4. Varme<br />
Man kan skille tre ulike varmetransportmekanismer:<br />
Stråling<br />
Konveksjon<br />
Ledning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Stråling<br />
Alle kropper avgir og mottar hele tiden stråling. Intensiteten hos den avgitte strålingen er proporsjonelt mot<br />
T 4 , der T er den termodynamiske temperaturen [K].<br />
4<br />
q T<br />
g – en konstant som er avhengig av ytre struktur og farge.<br />
En del av den totale varmefluksen som treffer ett material absorberes, og den andre delen transmitteres. For de<br />
fleste bygningsmaterialer er den transmitterende andelen lik null mens for glass er den nær 1 for synlig lus.<br />
Dette har en stor betydning for bygningens oppvarmingskostnader.<br />
Konveksjon<br />
Konveksjon er varmeforflytning mellom et fast stoff, for<br />
eksempel en bil, et menneske eller en husvegg, og et fluid<br />
som beveger seg i forhold til det faste stoffet.<br />
Fri konveksjon er konveksjon der en væske kommer i<br />
bevegelse på grunn av tetthetsforskjeller (for eksempel at<br />
det oppstår temperaturforskjeller internt i væsken).<br />
Eksempel på dette er varmluft som stiger fra en ovn.<br />
Ledning<br />
Varmeledning en den vanligste måten varme transporteres i et faststoff. I en mikroskopisk skala foregår<br />
varmeledningen ved at varme, hurtigbevegende eller vibrerende atomer eller molekyler vekselvirker med<br />
naboatomer og/eller -molekyler og derigjennom overfører noe av sin energi (varme) til disse naboene.<br />
Varmefluksen gjennom ett materialsjikt med tykkelse d [m] defineres:<br />
- materialets varmekonduktivitet.<br />
1 2<br />
q<br />
d<br />
<br />
<br />
Varmekapasiteten C for en gjestand er forholdet mellom den varmen q vi tilfører gjenstanden, og den<br />
temperaturstigningen T gjenstanden får.<br />
Spesifikk varmekapasitet til et stoff er et mål for stoffets kapasitet til å oppstå varme per masse og<br />
tilhørende temperturøkning. Dersom en gjenstand består homogent av dette stoffet, er derfor gjenstandens<br />
varmekapasitet den spesifikke varmekapasitet til stoffet multiplisert med massen.<br />
Materialets varmekapasitet spiller også en stor rolle for en bygningsdel evne til å utjevne romtemperatur<br />
mellom dag og natt.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1<br />
Er betong et komposittmaterial?<br />
Svar 1<br />
Ja.<br />
Spørsmål 2<br />
Hva slags egenskaper har et materiale med ionebinding?<br />
Svar 2<br />
Hardt og sterkt materiale.<br />
Spørsmål 3<br />
Hvordan avhenger fasthet av porøsitet?<br />
Svar 3<br />
Økende porøsitet gir minskende fasthet.<br />
Spørsmål 4<br />
Nevn 3 varmetransportmekanismer.<br />
Svar 4<br />
Stråling, konveksjon, ledning.<br />
Spørsmål 5<br />
Hvilke krav stilles det til moderne bolig?<br />
Svar 5<br />
Et hus må være stabil, ha god varme-, fukt- og lydisolering samt kunne motstå brann<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong>
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
2.studiebolk: tirsdag 04.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Fuktfiksering og fukttransport<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-3 til sammendrag, side 4 til<br />
eksamensoppgaver og side 5(-6) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver hvordan fuktighet kan påvirke bygningsmaterialer. Ved for stort fuktinnhold i<br />
materialene vil man ved den rette temperaturen oppleve fuktskader som sopp, råte, korrosjon og<br />
frostsprengning. Ved å gjennomføre beregninger av fukttransporten kan man forhindre at vannet bryter ned<br />
konstruksjonen.<br />
Det er viktig å vite de ulike måtene vannet kan trenge inn i konstruksjonen og dermed forsøke å forhindre dette<br />
ved f. eks impregnering mot absorpsjon av væske.<br />
I rapporten er det blant annet beskrevet hvordan porene i et materiale kan forårsake vanninntrengning som<br />
gjerne komme i tillegg til den hydroskopiske fuktigheten som kommer av materialets evne til å akklimatisere seg<br />
med omgivelsene.<br />
Generelt<br />
Alle bygningsmaterialer inneholder en viss mengde fuktighet. Problemet er når fuktinnholdet i materialene blir<br />
for stort. Ved lengre påvirkning av vann i samarbeid med rett temperatur vil materialene påvirkes negativt. Det<br />
kan danne seg sopp, råte og materialene begynner å brytes ned.<br />
De viktigste kildene til fuktighet er:<br />
- Fuktig uteluft<br />
- Fuktproduksjon inne. Mennesker, dyr, matlaging, vasking av klær avgir fukt.<br />
- Regn<br />
- Fukt fra jorden<br />
- Byggfukt<br />
- Lekkasje fra installasjoner.<br />
Byggfukt er den fuktigheten som avgis etter at bygningen er ferdigstilt. Materialene vil avgi og ta til seg fuktighet<br />
for å komme i likevekt med omgivelsene. Ved å sette opp bygningene i et rolig tempo og la bygningsdelene få<br />
tørket ut reduserer man risikoen for unødvendige plager som følge av det høye fuktinnholdet. I tillegg må man<br />
beskytte materialene mot nedbør under oppsettingstiden.<br />
Luftfuktighet<br />
Luftfuktighet er et mål på hvor mye vanndamp det er i luften. Det benyttes tre forskjellige måter på å angi denne<br />
luftfuktigheten:<br />
Forklaring Formel<br />
Relativ luftfuktighet (RF eller RH) RF er definert som forholdet<br />
mellom partielltrykket til vanndamp<br />
RF( ) = Pv . 100 %<br />
Ps<br />
i en blanding av gass og<br />
Hvor Pv er vanndampens<br />
vanndamp. Dette forholdet er partielltrykk og Ps er vanndampens<br />
temperaturavhengig så man må metningstrykk ved den gitte<br />
angi ved hvilken temperatur man<br />
har den relative luftfuktigheten.<br />
temperaturen.<br />
Absolutt luftfuktighet Absolutt luftfuktighet er et mål på<br />
vannets masse i en viss mengde<br />
Af = mv<br />
vl<br />
luft. [kg/m³]<br />
Hvor mv er massen til vanndamp<br />
og vl er volumet til lufta i m³<br />
Spesifikk luftfuktighet Spesifikk luftfuktighet er forholdet<br />
mellom vanndamp og tørr luft i en<br />
viss mengde luft.<br />
Formelen er som over.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Kondens<br />
Når lufta er mettet med vann ved en viss temperatur har man et vist vannmetningstrykk. Hvis man senker<br />
temperaturen vil man få et nytt vannmetningstrykk. Dette innebærer at det avgis vann for å senke dette trykket.<br />
Dette kalles kondensasjon. For å angi hvor mye vann som har kondensert må man beregne hvor mye<br />
vannmetningstrykket har sunket ved temperatursenkingen.<br />
Når man angir vannmetningstrykket benyttes tabeller for faseovergangen mellom vanndamp og en plan<br />
vannflate. Hvis man har en krum vannflate vil tiltrekningen mellom vanndampen og overflata bli større enn ved<br />
den plane vannflata. Dette vil nevnes mer under kapillærsuging.<br />
Kondensen legger seg alltid på et materiale eller en væskeoverflate. Tiltrekningen mellom vanndamp og<br />
materialer er større enn mellom vanndamp og væske. Dette skyldes at materialoverflaten har et<br />
energioverskudd som nøytraliseres ved å binde seg til vanndamp. Man får en Van der Waal-binding. Materialet<br />
adsorberer vanndampen. Det vil si at væske binder seg til en materialoverflate og danner en molekylær film.<br />
Når tykkelsen på filmen blir større har man fått flere lag med molekyler og det kalles da en polymolekylær<br />
adsorpsjon. Ved tilstrekkelig mange lag med molekyler vil man etter hvert kunne se vannfilmen som har lagt seg<br />
på materialet. Du vil da kunne se at vannet har kondensert.<br />
Fukttransport<br />
I utgangspunktet inneholder alle bygningsmaterialer vann. Dette vannet binder seg til materialet på forskjellige<br />
måter.<br />
- Det kjemisk bundne vannet er det vannet som ikke kan fordampe fra konstruksjonen. Det er vann som<br />
inngår som en del av det tørre materialets struktur. Hvis dette vannet fordamper f. eks ved en brann<br />
mister materialet mye av sine egenskaper.<br />
- Det adsorberte vannet er vann som har lagt seg på overflaten som nevnt tidligere.<br />
- Det kapillære vannet er vann som finnes i materialets porer. Dette vannet har oppstått på grunn av<br />
kapillærsuging som vi kommer tilbake til senere.<br />
- Det frie vannet er vann som finnes i de grove porene eller utenfor materialet.<br />
De tre sistnevnte kategoriene kan alle fordampe.<br />
Hvor mye vann som kan absorberes i et materiale er avhengig av hvor fuktige omgivelser det står i. Likeledes<br />
har lengden materialet blir utsatt for fuktigheten mye å si. Flere materialer har evnen til å suge til seg vann<br />
kapillært. Så lenge den relative luftfuktigheten er lavere enn 98 % vil materialene absorbere fuktighet fra luften.<br />
Denne fuktigheten kalles hygroskopisk fukt. Når et materiale oppbevares lenge i et område med konstant<br />
luftfuktighet og temperatur vil materialets eget fuktinnhold tilpasse seg omgivelsene. Det dannes en likevekt. Jo<br />
høyere den relative fuktigheten er jo høyere blir det balanserte fuktinnholdet. Verdien på denne fuktigheten<br />
avhenger av materialets fuktinnhold ved innføring i dette miljøet. Om materialet var tørt i begynnelsen vil det<br />
absorbere fuktighet til likevekt er oppnådd. På samme vis vi et fuktig materiale avgi fuktighet. Desorpsjon.<br />
Figur 1 Viser et eksempel på en absorprsjonskurve<br />
Kurven over viser hvordan fuktinnholdet i et tørt treslag vil øke ved å plassere det i et miljø ved en konstant<br />
temperatur og relativ luftfuktighet. Hvis man øker temperaturen i rommet vil fuktinnholdet i treet synke. Disse<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
kurvene gjelder kun for materialer som får fukten tilført hygroskopisk. I mange tilfeller vil materialene ta opp<br />
ytterlige fuktigheter gjennom andre reaksjoner.<br />
Figur 2 Den hygroskopiske fuktigheten utgjør kun en liten del av materialets fuktabsorpsjon.<br />
Kapillær fukt- suging<br />
Tidligere nevnte vi at en krum flate har større tiltrekningskraft på vanndamp enn en plan flate. Vannet i små rør<br />
vil påvirkes av krefter i den krumme overflaten. Denne kraften danner et kapillært undertrykk som suger vannet<br />
oppover/innover i materialet. Hvor langt vannet kan stige er gitt av denne formelen:<br />
H= 2T·cosθ<br />
ρgr<br />
hvor T er overflatespenningen mellom væske og gass, θ er randvinkelen mellom væskeoverflata og f.<br />
eks veggen. ρ er vannets tetthet og r er radiusen til røret. G er tyngdekrafta 9,81m/s²<br />
Ved impregnering vil randvinkelen mellom væskeoverflata og veggen bli mindre enn 90 grader. Vi vil<br />
da få cosθ < 0 og man vil ikke få oppsuging av væske.<br />
Et materiale med veldig mange små porer vil suge væska høyere opp enn et materiale med større porer.<br />
Men det grovporøse materialet vil suge væska med en høyere hastighet.<br />
I et materiale vil det eksistere forskjellige sorter porer. De minste kalles gelporer og er i<br />
størrelsesordningen 1-7 nm. Disse porene blir først fylte med væske. Vannmolekylene er så hardt<br />
bundet til gelporene at de ikke bidrar til forflytning av væske. De neste porene kalles kapillærporer og<br />
er 0,1-100μm. I disse porene foregår det meste av fukttransporten. I luftporene vil det ikke<br />
transporteres fukt til tross for at disse porene er tilknyttet kapillærporene. Det skyldes at de vannfylte<br />
kapillærporene stenger luften inne. Disse porene kan kun fylles med vann dersom materialet utsettes<br />
for koking eller vakuumbehandling. Materialet vil da bli overmettet med væske.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Fukttransport<br />
Fukttransporten i væskefase foregår på grunn av at tyngdekraften trekker væska ned i materialet, vindtrykk eller<br />
kapillære krefter inne i materialet. Væsken strømmer fra et område med høyt porevanntrykk til et område med<br />
lavt porevanntrykk.<br />
Fukttransport i dampfasen kan deles inn i to kategorier: Konveksjon og diffusjon. Diffusjon vil si at<br />
vannmolekylene beveger seg fra områder med høyt innhold av vanndamp til områder med lavere innhold.<br />
Konveksjon er til stor nytte for å transportere bort fuktighet produsert av mennesker, matlagning, vasking av<br />
klær mv. Men ved utettheter og lekkasjer kan konveksjon være et stort problem. Fuktighet transporteres da til<br />
kalde deler av konstruksjonen hvor vi får kondens. Kondensen vil oppstå i det området hvor damptrykket på<br />
innsiden blir lavere enn damptrykket på utsiden.<br />
Skader som følger av fukt<br />
Ved for stort innhold av fukt i en konstruksjon kan man få skader. Det kan være skader som fukt, råte og<br />
korrosjon. Den kritiske fukttilstanden er avhengig at temperatur. Jo høyere temperatur jo større sannsynlighet<br />
for råteskade. I tillegg er skadeomfanget avhengig av hvor lang tid materialet utsettes for væske. Når<br />
vannskadene får utviklet seg over tid vil disse avgi små partikler som spres gjennom luften. Dette kan ha svært<br />
negativ effekt på mennesket.<br />
Figur 3 Vannskade som følge av utett tak.<br />
For å beregne vanntransporten gjennom et materiale tar man utgangspunkt i et stasjonært forhold. Ved å<br />
beregne denne vanntransporten kan man sørge for å konstruere en vegg på en måte som sørger for at kondens<br />
ikke kan oppstå. Det kan også være av interesse å beregne vanntransporten med hensyn på uttørkingstiden.<br />
Det er viktig at man vet når man kan legge f. eks et belegg på et betonggolv slik at man ikke tetter golvet og<br />
dermed ikke slipper fuktigheten ut. Man må ved disse beregningene ta hensyn til om det er nye eller gamle<br />
konstruksjoner som beregnes. Et nytt betonggolv kan ikke beregnes på samme måte som et gammelt, da det<br />
ikke har fått sine endelige materialegenskaper<br />
Kilder<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Luftfuktighet<br />
Byggforsk<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er vanndampens metningstrykk?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Vanndampinnhold ved fuktmetning – metningsinnhold. Ved enhver temperatur fins en øvre<br />
grense for mengde vanndamp i luft. Ved denne grensen sier man at lufta er mettet.<br />
Spørsmål 2 Adsorpsjon og absorpsjon er to begreper som benyttes om materialenes evne til å ta til seg<br />
væske. Hva er forskjellen<br />
Svar 2 Adsorpsjon er når det på grunn av kondensasjon danner seg en film på et bygningsmateriale.<br />
Denne filmen består av kun et lag molekyler. Absorpsjon er den totale vanninntrengingen<br />
Spørsmål 3 98% relativ luftfuktighet symboliserer et skille i opptaket av fukt. Hvilket?<br />
Svar 3 Ved relativ luftfuktighet under 98 % vil fukten opptre i det hygroskopiske området. Materialene<br />
vil absorbere fukt for å oppnå likevekt med miljøet. Ved en relativ luftfuktighet over dette vil den<br />
kapillære absorpsjonen øke. Man vil få et større fuktinnhold i materialet.<br />
Spørsmål 4 Når oppstår kondensering?<br />
Svar 4 Når lufta er mettet med vann ved en viss temperatur har man et vist vannmetningstrykk. Hvis<br />
man senker temperaturen vil man få et nytt vannmetningstrykk. Dette innebærer at det avgis<br />
vann for å senke dette trykket.<br />
Spørsmål 5 Hvilken effekt har helt fylte porer på kapillærsugeevnen?<br />
Svar 5 Helt fylte porer vil ikke suge vann. Dermed får man en minkende sugeevne i et materiale som<br />
står i likevekt med et høyt fuktnivå. Man kan betrakte det fuktige materialet som et nytt<br />
materiale med mindre tilgjengelig porøsitet.<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
2.studiebolk: tirsdag 4.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Fuktfixering och fukttransport<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig innen fuktfiksering og fukttransport.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Ved høyere fuktighetsnivå tilkommer en risiko for skader fordi materialenes motstand blir svakere.<br />
Fuktighet er en dominerende årsak til at bygningsskader oppstår. De fleste naturlige bygningsmaterialer<br />
anses å være hydrofile. Vanndamp kan transporteres på to måter, fuktkonveksjon og diffusjon.<br />
Transporten gjennom kapillærsugning øker kraftig ved høy relativ fuktighet. Fukt er den vanligste<br />
årsaken til skade i bygninger. Det settes opp fuktkriterier og definerer kritiske fukttilstander for<br />
forskjellige materialer. Fuktutbytte skjer i retning mot fuktlikevekt. Ved fuktlikevekt vil fukttransporten<br />
bli stasjonær eller opphøre.<br />
Allment<br />
Ved høyere fuktighetsnivå tilkommer en risiko for skader fordi materialenes motstand blir svakere. Fuktighet er<br />
en dominerende årsak til at bygningsskader oppstår. Eksempler på fuktrelaterte skader:<br />
Tre og treprodukter råtner<br />
Tre og treprodukter utvider seg og fører til skader<br />
Organiske materialer mugler<br />
Emisjoner kan føre til helseproblemer og dårlig lukt<br />
Gulvmatter løsner, tapeter og maling flakker<br />
Utvendige materialer som betong, mur, puss og naturstein ødelegges av frost<br />
Metaller korrigerer<br />
De viktigste fuktighetskildene er:<br />
Fuktighet i utendørsluft<br />
Fuktproduksjon innendørs, som avdunsting fra<br />
personer, svette, matlaging o.l.<br />
Regn, spesielt slagregn<br />
Fukt fra jorda/grunnen<br />
Byggfukt<br />
Lekkasjer fra installasjoner<br />
Vanndamp<br />
Vanndampens partialtrykk, pv= 461,4·T·<br />
Relativ fuktighet, = v/vs =pv/ps , pv= vanndamptrykk og ps= metningstrykk, v= vannmengde og<br />
vs= metningsdampinnhold<br />
Sammenhengen mellom poreradius, r [m], eller vannoverflatens Kelvinradius, rk [m], og metningsdampinnhold<br />
eller den relative fuktighet av Kelvinlikningen:<br />
Ln = ln (v/vs) = -(2Mwcos / rRTw ) = -( 2Mw / rkRTw ) ,<br />
der: er overflatespenning [N/m]<br />
Mw er vannets molvekt<br />
er randvinkel<br />
R er gasskontant<br />
T er temperaturen [K]<br />
w er vannets tetthet<br />
Hygroskopisk fukt. Likevektsfuktighetskurve.<br />
Bygningsmateriale i praktisk bruk innholder alltid en viss mengde vann. Dette vannet kan være mer eller mindre<br />
sterkt bundet i materialet. Man kan ut ifra dette synspunktet skille mellom:<br />
1. Kjemisk bundet vann<br />
2. Absorbert vann<br />
3. Kapillært vann<br />
4. Fritt vann<br />
Fuktinnhold, w = Fordampingsbart vanns vekt / materialets volum<br />
Fuktkvote, u = Fordampingsbart vanns vekt / materialets tørre vekt<br />
Forholdet mellom fuktinnhold og fuktkvote angis oftest i prosent:<br />
w/u = materialets tørr vekt / materialets volum = <br />
Likevektsfuktighetskurve<br />
Det finnes en sammenheng mellom luftens vanndampinnhold, eller relativ fuktighet, og materialets<br />
likevektsfuktighetsmengde. Man bruker å representere denne sammenhengen i form av en<br />
likevektsfuktighetsmengdekurve med på x-akse og we eller ue på y-akse. Se figur nedenfor.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Kapillær fukt – Sugning<br />
Vann i små rør påvirkes av en trekkraft i den bøyde vannoverflaten. Denne trekkraften skaper et kapillært<br />
undertrykk kalt sugning, s.<br />
s = 2cos / r , der<br />
er spenningen mellom væske og gass [N/m]<br />
er randvinkel<br />
r er røres radius<br />
Hvis vann kommer i kontakt med en fast vegg og luft oppstår spesielle tiltrekningskrefter på vannmolekylene.<br />
Vannoverflaten blir ”trekt” oppover vegg og danner en vinkel . Hvis tiltrekningskreftene mot veggen er<br />
forholdsvis store blir vinkelen tilnærmet null. Da blir materialet i veggen kalt hydrofilt. De fleste naturlige<br />
bygningsmaterialer anses å være hydrofile.<br />
Ved å impregnere materialet kan en minske tiltrekningskreftene mellom vannet og materialet. Dette kan<br />
medføre at det ikke oppstår noen sugning fordi materialet støter fra seg vannet. Da blir materialet kalt hydrofobt.<br />
Det er stort sett forskjellige former for silikon som brukes til å gjøre materialer hydrofobe.<br />
Fukttransport i væskefase – Kapillærtransport<br />
Hvis et sirkulært rør suger vann vertikalt vil strømningen påvirkes av tyngdekraften. Det kreves et høyt<br />
undertrykk for at vann skal suges oppover. Hvis et rør suger vann horisontalt er undertrykket tilnærmet lik det<br />
kapillære undertrykket. Undertrykket ved overflaten (menisken) vil være konstant.<br />
Fukttransport i dampfase – Konveksjon og diffusjon<br />
Vanndamp kan transporteres på to måter:<br />
Fuktkonveksjon, som innbærer at luften flytter seg og samtidig for med seg sitt innhold av vanndamp.<br />
Diffusjon, som innbærer at vannmolekylene flytter seg fra et området med høyt innhold til et område<br />
med lavt innhold.<br />
Konveksjon er den viktigste transportmåte for fukt i bygninger.<br />
Total mengde kondensert vann pr. tidsenhet kan anslås til:<br />
gkond q(vi – vs,ute) , der q er luftstrøm [m 3 /s] og vs,ute er metningsinnhold i<br />
uteluften [kg/m 3 ]<br />
Fuktighet i forandring, gd, som årsak av diffusjon i stillestående luft, er<br />
proporsjonal mot vanndampinnhold og kan gis av Fick’s likning:<br />
gd = -D(dv/dx) , der D er en transportkoeffisient som ved 25 o C er 25·10 -6 m 2 /s<br />
Diffusjon skjer i materialporene:<br />
g = -v(dv/dx) , der v er en transportkoeffisient [m 2 /s]<br />
v = D/ , der D er transportkoeffisient i luft og er diffusjonsmotstandsfaktor
Transporten gjennom kapillærsugning øker kraftig ved høy relativ fuktighet .<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Fuktskader – Kritisk fukttilstand<br />
Fukt er den vanligste årsaken til skade i bygninger. Det settes opp fuktkriterier og definerer kritiske fukttilstander<br />
for forskjellige materialer. De kritiske fukttilstandene angir hvor høyt fuktinnholdet kan være innen det blir risk for<br />
skader. Se tabell nedenfor<br />
Forskjellige risker avhenger også av temperatur. Høy fuktighetstilstand i yttervegg er farligere på sommeren enn<br />
på vinteren.<br />
Fukttransportberegning<br />
Figur 5.26 viser prinsippet for uttørkningsforløp til en vegg som tørker ut på en side.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Når det gjelder utregning kan materialer deles i to hovedgrupper:<br />
1. Materialer der porestrukturen ikke endres med tiden, f.eks mur, lettbetong, tre, gummi og velherdet<br />
betong.<br />
2. Materialer der porestrukturen og dermed også fuktegenskapene endres med tiden. Dette gjelder for det<br />
meste nystøpt betong.<br />
Uttørking av porøse materialer, utenom ung betong:<br />
t = ( d 2 ·w / k·v,yta(vi,med – vu) ) [s]<br />
For uttørking av byggfukt i betong finnes det ingen enkle og generelle sammenheng som kan beregne<br />
uttørkning under betongens tidlige fase. Man bruker verdier fra tabeller til å beregne uttørking av betong.<br />
Fuktutbytte mellom materialer<br />
Fuktutbytte skjer i retning mot fuktlikevekt. Ved fuktlikevekt vil fukttransporten bli stasjonær eller opphøre. Innen<br />
det kapillære området vil det mest finporede materialet suge til seg mest fukt. Det har stor betydning for puss på<br />
vegger som er utsatt for slagregn.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er de viktigste fuktkildene?<br />
Svar 1 Fuktighet i utendørsluft<br />
Fuktproduksjon innendørs, som avdunsting fra personer, svette, matlaging o.l.<br />
Regn, spesielt slagregn<br />
Fukt fra jorda/grunnen<br />
Byggfukt<br />
Lekkasjer fra installasjoner<br />
Spørsmål 2 Gi et uttrykk for relativ fuktighet.<br />
Svar 2 = v/vs =pv/ps , pv= vanndamptrykk og ps= metningstrykk, v= vannmengde og<br />
vs= metningsdampinnhold<br />
Spørsmål 3 Hvilke forhold viser likevektsfuktighetskurver?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 3 Det finnes en sammenheng mellom luftens vanndampinnhold, eller relativ fuktighet, og<br />
materialets likevektsfuktighetsmengde. Man bruker å representere denne sammenhengen i<br />
form av en likevektsfuktighetsmengdekurve med på x-akse og we eller ue på y-akse.<br />
Spørsmål 4 Hva er fuktkonveksjon og diffusjon?<br />
Svar 4 Fuktkonveksjon, som innbærer at luften flytter seg og samtidig for med seg sitt innhold<br />
av vanndamp.<br />
Diffusjon, som innbærer at vannmolekylene flytter seg fra et området med høyt innhold<br />
til et område med lavt innhold.<br />
Spørsmål 5 Hva er forholdet mellom transportmengde og relativ fuktighet?<br />
Svar 5 Transporten gjennom kapillærsugning øker kraftig ved høy relativ fuktighet .<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
2. studiebolk: tirsdag 04.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Fuktfiksering og fukttransport<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Tre og treprodukter råtner, sveller eller tørker med skader til følge. Organiske materialer som maling og<br />
tapeter blir utsatt for muggsopp. Avgasser kan føre til helseproblemer og dårlig lukt. Gulvbelegg løsner<br />
og maling og tapeter flasser av. Utvendige materialer som betong, murpuss, tegl og naturstein fyser i<br />
stykker. Metaller korroderer.<br />
Dette er resultater av ukontrollert fuktinntrengning/ fukt i bygningsmaterialer.<br />
Fukt er den vanligste årsaken til bygningsskader. Skadene er av forskjellig karakter for de forskjellige<br />
bygningsmaterialene. For å kunne vurdere om det er risiko for skade må fuktbelastningen (fuktinnholdet<br />
i konstruksjonen) beregnes. Man må også vite hvilken fuktbelastning som kan aksepteres for å unngå<br />
skade.<br />
Generelt<br />
Alle porøse materialer inneholder fukt ved praktisk bruk. Et visst fukt innhold er uunngåelig, men enhver økning<br />
av fuktinnholdet har i allmennhet uheldige konsekvenser og bør unngås. Kun en lav fuktøkning har stor negativ<br />
betydning for materialers varmeisoleringsevne. Økt fuktinnhold medfører ofte redusert holdfasthet selv hos<br />
uskadde materialer. Dette gjelder hovedsakelig tre og treprodukter. Variasjoner i fuktinnholdet fører til<br />
fuktbevegelser som svelling og krymping. Dette kan gi opphav til sprekkdannelser og indirekte føre til andre<br />
skader som f.eks råte.<br />
De viktigste fuktkildene er:<br />
Fukt i uteluften<br />
Fuktproduksjon innendørs (fra personer, matlaging, vasking ol)<br />
Regn, spesielt slagregn (regn og vind)<br />
Fukt fra grunnen<br />
Byggfukt<br />
Lekkasjer fra installasjoner<br />
Fukttilskuddet (forskjellen mellom fuktinnhold i inne- og uteluft) er i flg målinger 2 – 5 g/m³ for småhus og 1,5 – 4<br />
g/m³ for blokkleiligheter. Dette tilsvarer henholdsvis ca 10 og 6 kg/døgn. [1].<br />
Byggfukt er den fukt som etter en bygningsdels ferdigstillelse må avgis for at materialet skal komme i<br />
fuktlikevekt med sine omgivelser. Alle porøse materialer inneholder fukt når de bygges inn. Sementbaserte<br />
materialer inneholder en betydelig mengde blandingsvann. En del av dette bindes kjemisk til materialet og er en<br />
forutsetning for materialets funksjon. I tillegg til det kjemisk bundne vannet finns fordampningsbart vann. Alt<br />
fordampningsbart vann forsvinner ved tørking ved 105 ºC. I fuktlikevekt med luftomgivelsene og med normale<br />
temperaturer finns det alltid fordampningsbart vann i porøse materialer. Ut over dette vannet og kjemisk bundet<br />
vann, finns et vannoverskudd som må tørkes ut. Dette vannoverskuddet kalles Byggfukt.<br />
Fukttransport i bygningsmaterialer kan foregå i dampfase eller væskefase. Transporten kan føre til at materialer<br />
før økt eller redusert fuktighet. Tilstanden kan også være stasjonær (uavhengig av tiden) dvs. at vann passerer<br />
gjennom materialet uten at fuktinnholdet forandres.<br />
Vanndamp i luft<br />
Det finns alltid en viss menge vanndamp i luft. Mengden kan angis som fuktinnhold, v [kg/m³] eller som<br />
dampens partialtrykk, pv [Pa]. Sammenhengen mellom partialtrykket og fuktinnholdet i luften gis ved:<br />
pv = 461,4 T v, der T [K] er den termodynamiske temperaturen.<br />
Sammenhengen mellom den termodynamiske temperaturen og gis ved: T = 273,15 + <br />
Fuktinnholdet kan ikke overskride metningsfuktinnholdet vs [kg/m³] som er temperaturavhengig.<br />
Om man forsøker å øke fuktinnholdet v over vs ved å senke temperaturen, vil en del av vanndampen<br />
kondensere slik at fuktinnholdet synker til vs.<br />
Duggpunktet s, er den laveste temperatur fuktig luft kan ha uten å kondensere på flater eller partikler.<br />
Duggpunktet er således også et mål på luftens fuktinnhold.<br />
Relativ fuktighet , er forholdet mellom aktuelt fuktinnhold og metningsfuktinnholdet.<br />
= v/vs = pv/ps er enhetsløs men angis ofte i prosent.<br />
Sammenhengen mellom temperatur, fuktinnhold og relativ fuktighet<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Kondens.<br />
Kondensering forutsetter at det finns noe å kondensere på, f.eks materialflater, eksisterende vannflater eller<br />
partikler.<br />
Ved fasegrensen mellom en krum vannoverflate (f eks i en kapillærpore) og vanndamp, økes tiltrekningskraften<br />
mellom vannoverflaten og vannmolekylene i dampen, i forhold til ved en plan vannoverflate.<br />
Effekten blir påtakelig først ved meget små radier hos vannoverflaten, men spiller stor rolle for fuktabsorbsjon i<br />
materialporer.<br />
Kondens kan oppstå i fine kapillærporer ved normal relativ fuktighet i omkringliggende luft. Dette fenomenet<br />
kalles kapillærkondensasjon.<br />
Kondensering starter ofte på materialoverflater som glass eller betong. Dampmolekylene tiltrekkes ofte sterkere<br />
til en materialoverflate enn til en fri vannoverflate. Vannmolekyler fester derfor til materialoverflater allerede ved<br />
lavt fuktinnhold i luften. Materialoverflaten adsorberer vannmolekylene; det oppstår adsorpsjon. Årsaken til<br />
adsorpsjon er at den frie materialoverflaten har et energioverskudd som reduseres når vann bindes til<br />
overflaten. Bindingen er vanligvis en van der Waals-type, dvs. relativt svak.<br />
Hygroskopisk fukt. Likevektsfuktkurver.<br />
Fuktighet i byggematerialer kan være mer eller mindre sterkt bundet til materialet.<br />
Man kan skille mellom:<br />
1. Kjemisk bundet vann<br />
2. Adsorbert vann {<br />
3. Kapillært vann { Absorbert vann = Fortrengningsbart vann = Fukt<br />
4. Fritt vann {<br />
Det kjemisk bundne vannet inngår som en del av det tørre materialets struktur og regnes ikke som fukt.<br />
Det adsorberte vannet ligger som et sjikt, med et fåtalls molekylers tykkelse, på poreoverflatene.<br />
Det kapillære vannet finns i porene utover det som er bundet ved adsorpsjon.<br />
Fritt vann finns i meget grove porer eller utenfor materialet.<br />
Ut fra et praktisk synspunkt er det mer formålstjenlig å dele inn vannet i<br />
Ikke fordampningsbart vann (tilsvarer kjemisk bundet vann)<br />
Fordampningsbart vann (tilsvarer det absorberte vannet, fukten)<br />
Sammenhengen mellom porevolum, fast volum, fordampningsbart vann og ikke fordampningsbart vann.<br />
Mengden absorbert vann i et material er avhengig av omgivelsenes fuktighet. Om materialet står i kontakt med<br />
fritt vann eller annet sterkt fuktig material kan det trekke til seg vann kapillært ved sugning. Selv om materialet<br />
er beskyttet mot den type fukt vil fukt fra luften absorberes.<br />
Fukt som absorberes fra luft med en relativ fuktighet<br />
< 98% kaller vi Hygroskopisk fuktighet. Et material som befinner seg lenge i luft med konstant temperatur og<br />
fuktighet stiller seg inn på et visst fuktinnhold. Dette fuktinnholdet kalles Likevektsfuktinnholdet we.<br />
Desto høyere luftens relative fuktighet er, desto høyere blir likevektsfuktinnholdet i materialet.<br />
Sammenhengen mellom relativ fuktighet i luft og likevektsfuktinnholdet i materialet
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Likevektsfuktinnholdet avhenger av om materialet var tørt eller fuktig fra starten av. Man får derfor ulike kurver<br />
om man går ut fra et tørt eller fuktig materiale. Om man går ut fra et tørt materiale skjer absorbsjon til likevekt<br />
inntrer. Man kalle denne kurven for absorbsjonskurve. Om man derimot går ut fra et fuktig materiale får man en<br />
desorbsjonskurve (desorbsjon betyr uttørkning).<br />
Sammenhengen mellom fuktinnhold og relativ fuktighet ved absorbsjon og desorbsjon.<br />
Absorbsjonskurven ligger alltid undr desorbsjonskurven.<br />
For uorganiske materialer er likevektsfuktkurven relativt upåvirket av temperaturen. For slike materialer kan man<br />
med tilstrekkelig nøyaktighet benytte samme kurve for alle normale temperaturer i et hus.<br />
For tre og trebaserte materialer er likevektsfuktkurven sterkt påvirket av temperaturen. Videre gjelder at tre<br />
binder betydelig mer hygroskopisk fukt enn uorganiske materialer. Treets hygroskopiske vannabsorbsjon består<br />
i at vannmolekyler trenger inn i treets molekylstruktur, som dermed øker sitt volum.<br />
Generelt kan vi si at økning i temperatur i et rom fører til senkning av fuktinnhold i materialene.<br />
Likevektsfuktkurvene gjelder for materialer som kun tilføres/opptar fukt fra luft med < 98% (hygroskopisk fukt)<br />
i mange tilfeller utsettes materialer for betydelig større fukttilførsel.<br />
0 < 98% kritisk fuktinnhold kapillærmetning vannmetning<br />
Den største delen av den fukt et materiale kan inneholde ligger over det hygroskopiske området.<br />
Kapillær fukt – Sug<br />
Vann i tynne rør påvirkes av en trekkkraft i den krumme vannoverflaten. denne trekkraften lager et kapillært<br />
undertrykk, porevannsundertrykk eller sug, s [Pa]<br />
Der vann kommer i kontakt med en fast vegg og luft, oppstår spesielle tiltrekningskrefter på et vannmolekyl.<br />
Vannmolekylet vil tiltrekkes av andre vannmolekyler, den faste veggen og luften. For at disse kreftene skal<br />
balansere hverandre vil væskeoverflaten danne en vinkel mot den faste veggen, denne vinkelen er vannets<br />
randvinkel . Er tiltrekningskraften til veggen relativt stor blir 0 og materialet sies å være hydrofilt.<br />
s = 2 /r der er overflatespenningen mellom væske og gass, og r er rørets radius.<br />
Ved impregnering kan man minske tiltrekningskreftene mellom vannet og materialet så mye av > 90º. Dette<br />
medfører at materialet støter vannet fra seg og intet sug oppstår. Materialet sies da å være hydrofobt.<br />
For hydrofobering av bygningsmaterialer benyttes silikon av ulike typer samt beslektede materialer.<br />
Jo finere porer et materiale har, desto større er det kapillære undertrykket og den kapillære stigehøyden. Dette<br />
gjelder så vel løsmasser (sand og grus), som faste materialer (betong, lettbetong og tegl). Et grovporøst<br />
materiale suger vann inn raskere enn et finporøst materiale, men til en lavere kapillær stigehøyde.<br />
Porene i et materiale kan ha varierende størrelse og form og kan grovt inndeles i følgende kategorier:<br />
Gelporer med størrelse 1 - 7 nm. (et vannmolekyl er ca 0,35 nm) Gelporer er innomhus ved normal<br />
fuktighet allerede vannfylte og bidrar ikke til fukttransporten pga sterke bindinger til vannmolekylene.<br />
Kapillærporer er sammenhengende porer som er større enn gelporene, ca 0,1 – 100 m.<br />
Her skjer det meste av fukttransporten.<br />
Luftporer er enkeltstående porer uten forbindelse med hverandre. De er betydelig større enn, og<br />
forbundet med kapillærporene. Når vann suges opp i materialet fylles kapillærporene mens luftporene<br />
forblir luftfyllt.<br />
w<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Om et material får suge vann til det når likevekt fylles gel- og kapillærporene med unntak av innestengt luft.<br />
Materialet er da kapillærmettet.<br />
Er hele det åpne poresystemet vannfylt, er materialet vakummettet.<br />
Fukttransport i væskefase – Kapillærtransport<br />
I praksis er kapillærporesystemet i materialer bare delvis væskefylt. De finere kapillærporene er da fylt mens de<br />
grovere porene er tomme. Jo lavere fuktinnholdet er desto finere er det groveste vannfylte porene der menisker<br />
lages. Lavt fuktinnhold betyr stort kapillært undertrykk, sug. Pga denne forskjellen i sug får man en fuktstrøm i<br />
væskeform gw. Fuktstrømmen går fra et høyt porevannstrykk (lavt sug) til et lavere porevannstrykk (høyt sug).<br />
For at transport i væskefase skal finne sted kreves det en sammenhengende væskefase. Dette finnes selv ved<br />
lave fuktinnhold i form av adsorbert vannsjikt på poreveggene. Strømningsmotstanden i et slikt sjikt er meget<br />
høy. Større transport i væskefase blir det når kapillærporøsiteten er væskefylt. Ved passering av kritisk<br />
fuktinnhold i materialer vil fuktstrømmen øke kraftig. Kritisk fuktinnhold ligger mellom det hygroskopiske området<br />
og kapillærmettet. Det kan også forekomme en fuktstrøm gjennom materialer som følge av ytre vanntrykk.<br />
Fukttransport i dampfase – Konveksjon og diffusjon<br />
Vanndamp i luft i og omkring et bygg utgjør en liten andel av luftvolumet, ca 1 vekt-%. Denne vanndampen kan<br />
transporteres på to måter:<br />
Fuktkonveksjon som er vanndamp forflytter seg sammen med luft i bevegelse.<br />
Diffusjon som innebærer at vannmolekylene beveger seg fra områder med høy fuktighet til områder<br />
med lav fuktighet.<br />
Konveksjon er den viktigste transportmåten for fukt i bygg. Konveksjon er nyttig for å transportere bort fukt som<br />
produseres av mennesker eller prosesser i bygg. Konveksjon kan være til stor skade dersom varm fuktig luft via<br />
sprekker eller andre utettheter kan transporteres til kalde deler av konstruksjonen hvor fukten kan kondensere.<br />
Diffusjon foregår i materialporene. Motstanden mot diffusjon gjennom et porøst materiale er betydelig større enn<br />
i luft. Den rene diffusjonen gjennom et material skjer via luften i poresystemet. Når fuktinnholdet i materialet<br />
øker tettes visse porer slik at diffusjonen hindres. Samtidig starter en fukttransport i væskefase. Ved konstant<br />
temperatur er diffusjon og fukttransport i væskefase rettet samme vei. Væskestrømmen er større enn<br />
diffusjonen, noe som medfører økt total strøm.<br />
Fuktskader – Kritisk fukttilstand<br />
For å kunne bedømme om det finnes risiko for fuktskader i bygningsmaterialer må man beregne fuktbelastning<br />
dvs. fuktinnholdet i konstruksjonen. Man setter opp fuktkriterier og definerer kritisk fukttilstand for ulike<br />
materialer. De kritiske fukttilstandene angir hvor høyt fuktinnholdet kan være før risiko for skader oppstår.<br />
De kritiske fukttilstandene er avhengig av temperatur og eksponeringstid av fukt. Kritiske fukttilstander er<br />
definert i tabeller.<br />
Fukttransportberegninger<br />
Fukttransport kan beregnes gjennom likninger for diffusjon.<br />
For å beregne fukttransport ved konveksjon må lufttransport beregnes.<br />
For å beregne den totale fuktstømmen (ved isoterme betraktninger) benyttes g = - dv/dx der er<br />
transportkoeffisienten som angir materialers evne til å diffusere fukt.<br />
Man konstruerer bygningsdeler slik at kondens ikke oppstår. I enkelte konstruksjoner kan man dog akseptere<br />
kondens i perioder, under forutsetning av at den tørker ut mellom periodene.<br />
Fuktvandring mellom materialer<br />
Om to materialer befinner seg i samme rom eller i kontakt med hverandre skjer en fuktvandring i retning mot<br />
fuktlikevekt. Fukttransporten opphører eller blir stasjonær da.<br />
I det hygroskopiske området innebærer dette at damptrykket blir likt i begge materialene. Om temperaturen er<br />
konstant innebærer det også at den relative fuktigheten også blir lik.<br />
i det kapillære området innebærer det at undertrykket, suget, blir like stort i begge materialene. Fuktlikevekt<br />
innebærer ikke at fuktinnholdt blir like stort i begge materialene<br />
Referanser<br />
[1] Nevander, L. E. og Elmarsom B. (1994) Fukthandboken – Praktikk och teori”, AB Svensk Byggtjãnst,<br />
Stockholm.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hvilke bygningsskader kan oppstå som følge av fukt?<br />
Svar 1 Råteskader, svelling og sprekkdannelser, muggskader, emisjoner, flassing og løsning av<br />
belegg, frostskader, korrosjon<br />
Spørsmål 2 Hvordan finnes vann i bygningsmaterialer?<br />
Svar 2 Kjemisk bundet vann, adsorbert vann, kapillært vann, fritt vann<br />
Spørsmål 3 Hvorfor suger grovporøst materiale vann raskere enn finporøst materiale?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 3 Motstanden i de fine porene er større. Sugehøyden i grovporøst materiale er mindre enn i<br />
finporøst.<br />
Spørsmål 4 Hva er konveksjon og diffusjon?<br />
Svar 4 Konveksjon er fukttransport hvor vannmolekylene beveger seg med luftstrømmen. Diffusjon er<br />
vannmolekylers bevegelse fra områder med høyt fuktinnhold til områder med lavt fuktinnhold.<br />
Spørsmål 5 Hva menes med kritisk fukttilstand for et materiale?<br />
Svar 5 Den fuktighet materialet kan oppta uten at det oppstår risiko for skader som følge av fukt.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
3. studiebolk: onsdag 05.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Hållfasthet<br />
Deformation av last<br />
Volymbeständighet<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten omhandler bygningsmaterialers holdfasthet, deformasjon som følge av last, samt<br />
volumbestandighet.<br />
Gjennom strekk -, trykk- og torsjonsbelastning av materialprøver finner vi ulike materialers<br />
styrkeegenskaper, som bruddspenning og bruddlast. Materialenes elastisitet og sprøhet er viktige<br />
faktorer i denne sammenhengen. Temperatur og fuktighet har også innvirkning.<br />
Ved belastninger høyere enn materialets holdfasthet vil brudd eller deformasjoner oppstå.<br />
Deformasjoner som følge av belastninger kan være momentane eller tidsavhengige, midlertidige<br />
(elastiske)eller permanente (plastiske).<br />
Volumendringer kan oppstå som følge av temperaturendringer, fuktopptak og/eller uttørking over tid.<br />
Dette kan gi uheldige konsekvenser og skader dersom ulike materialer i konstruksjonen har ulike<br />
utvidelsesegenskaper.<br />
Normalspenning. Deformasjon. Brudd<br />
Et materials holdfasthet bestemmes ved at en materialprøve utsettes for økende belastning (trykk, strekk,<br />
vridning eller dynamisk belastning) helt til brudd oppstår. Den høyeste belastningen materialprøven tåler før<br />
brudd oppstår kalles bruddlasten. Ved slik belastning oppstår spenninger i materialet. Spenningen , uttrykkes<br />
som kraft pr arealenhet. = F/A<br />
Den spenning som tilsvarer bruddlasten kalles bruddspenning. Spenninger som opptrer vinkelrett og parallelt<br />
med plan kaller vi henholdsvis normalspenninger , og skjærspenning .<br />
Retningen hos normal og skjærspenninger<br />
Ved strekkbelastning av en materialprøve med lengde l, vil prøven under spenningen få en forlengelse l i<br />
forhold til opprinnelig lengde. Dette forholdet kalles tøyning , = l / l.<br />
Et materials deformasjonsegenskaper karakteriseres med sammenhengen mellom spenning og tøyning.<br />
Spennings – tøyningsdiagrammer, – - diagrammer viser hvordan materialer opptrer ved strekk-<br />
/trykkbelastning.<br />
Deformasjoner som går helt tilbake ved fjerning av belastning kalles elastiske.<br />
Normalt er disse proporsjonal med størrelsen av lasten. Materialets egenskaper ved elastiske deformasjoner<br />
uttrykkes ved Hooke’s lov: = E • hvor konstanten E er materialets elastisitetsmodul.<br />
Ved høye belastninger kan deformasjoner bli permanente etter fjerning av belastning. Disse deformasjonene<br />
kalles permanente eller plastiske. Når spenningen blir så høy at plastiske deformasjoner oppstår passerer<br />
materialet elastisitetsgrensen. For de vanligste stålkvalitetene som benyttes ved bygging ser<br />
– - dagrammet i prinsippet ut som figuren nedenfor. Når elastisitetsgrensen er passert øker deformasjonen<br />
kraftig, man sier at stålet ”flyter”, tilsvarense spenning kalles flytspenning eller strekkgrense.<br />
Typisk – – kurve for mykt stål med lav strekkgrense<br />
Mange stålkvaliteter liksom flertallet av andre materialer mangler flytområde. For å definere en verdi som<br />
tilsvarer strekkgrensen; nominell strekkgrense, brukes den spenningen som etter fullstendig avlastning gir en<br />
gjenværende permanent deformasjon på 0,2 %. Verdien kalles 0,2 – grensen for å vise at det ikke er en ”ekte”<br />
strekkgrense.<br />
Ettersom bruddgrensen for de vanligste metaller langt overskrider strekkgrensen, vil strekkgrensen være<br />
dimensjonerende for holdfastheten for disse metallene.<br />
For andre konstruksjonsmaterialer som tre og betong er tøyningen hvor brudd oppstår betydelig mindre enn for<br />
metaller. Hos disse materialene utgjør bruddholdfastheten den vesentligste holdfasthetsegenskapen og vil være<br />
dimensjonerende. Man kompenserer den manglende holdbarhetsreserven med ekstra høye sikkerhetsfaktorer.<br />
Seighet. Sprøhet. Kaldbearbeiding<br />
Mange metaller og plaststoffer er seige, mens betong, stein, tegl og enkelte plaststoffer er sprøe. Tre er i<br />
hovedsak sprøtt (unntatt for visse typer spenninger f.eks vinkelrett på fibrene). I materialer som normalt er seige
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
kan det oppstå sprøe brudd dersom de inneholder sprekker eller ujevnheter som gir opphav til<br />
spenningskonsentrasjoner. Seighet kan økes ved innblanding fibrer. F eks betong med stålfibre, og glassfibre i<br />
plast.<br />
Ettersom strekkgrensen utgjør stålets vesentligste holdfasthetsegenskap kan man øke stålets praktisk<br />
anvendbare holdfasthet ved i kald tilstand tøye det slik at en deformasjon oppstår. Denne kaldbearbeidingen<br />
kan gjøres ved kaldtrekking. Dette er en viktig metode som benyttes for å øke strekkgrensen for ståltråd og<br />
visse typer armeringsstål.<br />
Prinsipp for kaldtrekking<br />
Innvirkning av spenningsretning og spenningskombinasjoner<br />
Retningen spenningen virker i (strekk eller trykk) er for mange materialer av stor betydning for holdfastheten.<br />
For strekkbare materialer er som regel flytgrensen den samme ved strekk og trykk (stuk grense for trykk).<br />
Det samme gjelder deformasjon i det elastiske området. For sprøe materialer er trykkholdfastheten mange<br />
ganger større enn strekkholdfasthet.<br />
Spenningenes orientering i forhold til materialets struktur har også stor betydning. Dette gjelder materialer som<br />
grunnet bearbeiding ikke lengre er isotrope, f eks valsede stålstenger, trefiberplater og mineralullplater.<br />
Mange konstruksjonsdeler er utsatt for spenninger i flere enn ern retning samtidig. Man snakker da om to-aksig<br />
eller tre-aksig spenningstilstand.<br />
Deformasjoner av last<br />
Deformasjoner som oppstår som følge av kortidsbelastninger kan være elastiske eller plastiske.<br />
I tillegg fins deformasjoner som øker med den tiden materialet utsettes for belastning og belastningens<br />
størrelse.. Disse tidsavhengige deformasjonene kalles krypning.<br />
Deformasjon som oppstår umiddelbart ved belastning kalles momentan- eller korttidsdeformasjon. Om<br />
belastningen fjernes går noe av deformasjonen tilbake (den elastiske delen) og resterende del utgjør den<br />
plastiske deformasjonen. Om belastningen er konstant over tid fortsetter deformasjonen å øke, dvs. materialet<br />
kryper. Dette gjelder de fleste materialer. Krypehastigheten er størst i begynnelsen og avtar etter hvert. Rent<br />
praktisk er de momentane deformasjoner og krypingen viktigst. Man antar at alle momentane deformasjoner er<br />
elastiske ettersom man ved dimensjoneringen utelukker plastiske deformasjoner.<br />
Sammenhengen mellom deformasjon og tid ved belastning og avlastning av et material<br />
For mange materialer er krypdeformasjonen tilnærmet proporsjonal med spenningen. Ettersom den elastiske<br />
deformasjonen også er proporsjonal med spenningen får man ved et gitt tidspunkt etter pålastningen omtrent<br />
konstant forhold mellom krypdeformasjonen og den elastiske deformasjonen.<br />
Forholdet kalles kryptall . = Krypdeformasjonen ved tiden t<br />
Elastisk deformasjon<br />
Verdien av kryptall finns i tabeller og hjelper oss å enkelt finne krypdeformasjonen ut fra den elastiske<br />
deformasjonen.<br />
Kryptallet varierer med ytre faktorer som temperatur og fuktighet.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Spenningsrelaxation<br />
Om er krypbart materiale gis en tøyning vil den momentane spenningen avta over tid. Fenomenet kalles<br />
spenningsrelaxation.<br />
Når fenomenet beskrives under forutsetning av at spenningen er konstant kalles det kryping.<br />
Når deformasjonen er konstant kalles det spenningsrelaxation.<br />
Fenomenet er viktig innen spennbetongteknikken, på den måten at ved oppspent stål fritt i betongen vil<br />
spenningsrelaxation i stålet og kryping og krymping i betongen vil trykkspenningen i betongen avta over tid.<br />
Et alternativ til etterspenning er å støpe forspent stål inn i betongen. Friksjonen mellom stål og betong fører til<br />
trykkspenning i betongen.<br />
Spennings – tøyningskurver. Prøvemetoder.<br />
I konstruksjoner utnytter man som regel bare spenninger opp til 30 – 50 % av holdfastheten. Innefor dette<br />
intervallet er de momentane deformasjonene elastiske. Av praktiske beregningstekniske årsaker forutsettes ved<br />
konstruksjonsberegninger at materialer er elastiske ved normale tillatte belastninger. Elastisitetsmodulen er her<br />
en viktig materialegenskap. E = / <br />
For ikke lineære – – kurver er det innført begreper sekantmodul og tangentmodul. Disse metodene hjelper<br />
oss å finne elastisitesmodulen for ikke lineære – – kurver.<br />
For mange materialer er det konstatert en empirisk sammenheng mellom E – modul og bruddholdfasthet.<br />
Denne sammenhengen kan i mange tilfeller utnyttes ifm materialkontroll. Det er en stor fordel å dynamisk kunne<br />
bestemme E – modulen fremfor å utføre holdfasthetsprøving av materialprøver.<br />
Volumbestandighet<br />
For alle materialer må det påregnes volumendring som følge av temperaturvariasjoner. For porøse materialer vil<br />
det også være en volumendring som følge av endringer i fuktinnhold. I tillegg vil betong svelle under ved frost-<br />
eller sulfatpåvirkning.<br />
Normalt fører temperaturøkning til at volumet øker. L = • L • T<br />
der L er endringen i lenderetning [m]<br />
er lengdeutvidelseskoeffisienten [K¬¹]<br />
L er opprinnelig lengde [m]<br />
T er temperaturendringen [K]<br />
Lengdeutvidelseskoeffisienter er angitt i tabeller for uleie materialer.<br />
Stål og betong har omtrent samme – verdi. Dette er en av forutsetningene for at materialkombinasjonen<br />
armert betong skal fungere.<br />
Fuktbetingede bevegelser<br />
Alle porøse materialer har bevegelser betinget av fukt. Svelling; volum eller lengdeøkning når fuktinnholdet øker<br />
og krymping; volum eller lengdeminkning når fuktinnholdet minker.<br />
Krympingen eller svellingen angis enten som lengdeendring i prosent eller promille av prøvens opprinnelige<br />
lengde, eller som volumendring. For isotrope materialer regner man den relative volumøkningen 3 ganger større<br />
enn den relative lengdeendringen. For anisotrope materialer regner vi den relative volumøkningen lik summen<br />
av de relative lengdeendringene i tre vinkelrette retninger.<br />
Krymping gir sprekkdannelser i materialer og i sprang mellom bygningsdeler. Svelling kan føre til oppbuling av<br />
tregulv, vinduer og dører som ikke lar seg åpne osv.<br />
Det er viktig å vurdere fuktbevegelsene og beregne fuktpåkjenningen.<br />
Svelling i massivt tregulv som følge av manglende fuktsperre mellom<br />
undergulv av betong og tregulvet, med påfølgende fuktvandring fra<br />
betong over til tregulvet<br />
Kilder: Per Gunnar Burstrõm, (2007), Byggnadsmaterial. Uppbyggnad, tillverkning och egenskaper.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva menes med bruddlast?<br />
Svar 1 Den høyeste belastning et materiale tåler før brudd oppstår.<br />
Spørsmål 2 Hvordan karakteriseres et materials deformasjonsegenskaper?<br />
Svar 2 Ved sammenhengen mellom spenning og tøyning<br />
Spørsmål 3 Forklar begrepene elastiske deformasjoner og plastiske deformasjoner?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 3 Elastiske deformasjoner er momentane deformasjoner som går tilbake når belastningen på<br />
materialet fjernes. Plastiske deformasjoner oppstår som følge av så stor belastning at<br />
materialet når sin elastisitetsgrense. Deformasjonene er da permanente.<br />
Spørsmål 4 Hvorfor har sprøe materialer langt større trykkholdfasthet enn strekkholdfasthet?<br />
Svar 4 På grunn av at brudd i sprøe materialer initieres av mikrosprekker. I en vertikal strekkprøve vil<br />
horisontale eller tilnærmet horisontale sprekker vil redusere tverrsnittet og føre til reduksjon at<br />
strekkholdfastheten. Ved trykkbelastning vil disse mikrosprekkene klemmes sammen. Brudd<br />
kan inntreffe ved at vertikale sprekker åpnes som følge av prøvens tverrutvidelse.<br />
Spørsmål 5 Hvorfor er det viktig å tørke ut betong grundig før kakel og klinkerfliser legges, og hva må man<br />
påse ved bruk av disse materialene sammen?<br />
Svar 5 Kakel og klinkerfliser er meget volumbestandige, dvs at de lar seg i svært liten grad påvirke av<br />
temperatur og fuktighet. De tåler svært små deformasjoner i underlag før de sprekker eller<br />
slipper. Betong har som regel ikke tørket tilstrekkelig ut når fliser legges i nye bygg. Krympingen<br />
pågår lenge etter at flisene er lagt. Dette kan føre til at volumendringen i betongen ikke opptas<br />
av flisbelegningen med den følge at flisene løsner fra underlaget.<br />
Denne problematikken kan forhindres ved grundig uttørking av betongen samt bruk av<br />
ekspansjonsfuger for hver 4 – 5 meter. Bruk av elastisk lim vil også bidra positivt.<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
03.studiebolk: onsdag 05.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Bæreevne<br />
Deformasjon av last<br />
Volumbestandighet<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
Denne rapporten tar for seg de ulike formene for deformering som følge av lastpåkjenning og endring i<br />
temperatur og fuktighet,<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Et hvert materiale vil få en deformering ved påkjenning av stor nok last. Den umiddelbare deformeringen kalles<br />
den momentane deformeringen. Denne innebærer de deformeringene som finner sted rett etter lastpåkjenning.<br />
Hvis man fjerner lasten vil noen av deformeringene gå tilbake og materialet får sin opprinnelige form. Dette er<br />
de elastiske deformeringene. De som ikke gjenopptar sin opprinnelige form kalles plastiske deformasjoner. Ved<br />
videre belastning vil materialet få en deformering som kalles kryp. Materialet kan også bli utmattet. Ved flere<br />
variasjoner i spenningen over tid vil materialet få et utmattingsbrudd.<br />
De ulike formene for deformering gir et bilde av materialets bæreevne. Dette uttrykkes best med ordet spenning<br />
som betyr kraft pr flateenhet. Man utfører forsøk som viser hvordan et materiale oppfører seg ved øket<br />
spenning. De forskjellige diagrammene gir oss svar på hvor stor spenning materialet tåler før det går over fra<br />
elastisk til plastisk deformasjon, flytgrensa eller 0,2 grensa, og hvor stor spenning som må til for at materialet<br />
skal gå til brudd, bruddgrensa,<br />
Bæreevnen og materialets evne til å tåle svingninger i temperatur og fuktighet vil gi et svar på hvilket materiale<br />
man skal velge og hvordan det skal behandles ved montering for å få et best mulig resultat.<br />
Bæreevne<br />
Bæreevnen til et materiale bestemmes av at man påfører belastning på et prøvemateriale. Dette stykket skal<br />
være av kjent størrelse og form. Belastningen økes jevnt helt til prøvestykket går til brudd. Den lastpåkjenningen<br />
som førte til at prøvestykket gikk til brudd kalles bruddlasten.<br />
Den påkjenningen som påføres prøvestykket avhenger av lastens størrelse og materialprøvens størrelse. Disse<br />
karakteriseres best ved begrepet spenning. Spenning uttrykker belastning pr. flateenhet. [N/mm 2 ] Den<br />
spenningen som tilsvarer bruddlasten er bruddgrensa. Spenningen angir både trykk og strekk. Disse angis med<br />
positivt fortegn ved strekk og negativt fortegn ved trykk. Spenningen angis ofte med den greske bokstaven<br />
sigma, .<br />
= F/A<br />
Som følge av lastpåvirkningen har prøvestykket blitt deformert. Hvis en stålstang utsettes for en strekkraft vil<br />
stålstanga forlenges. Denne forlengelsen (deformeringen) kalles tøyning og betegnes med den greske<br />
bokstaven epsilon, . I tillegg til at staven blir lengre vil også tverrsnittet minske.<br />
Deformasjonsegenskapene til et materiale blir karakterisert ved sammenhengen mellom spenning og tøyning.<br />
Til dette kan man benytte et spennings-tøyningsdiagram. Arbeidslinjen i dette diagrammet angis ved endringen i<br />
arbeidet (W) som utføres på stanga ved en gitt lastpåvirkning.<br />
Materialenes deformasjonsegenskaper henger sammen med atomenes forbindelser til hverandre. Ved påføring<br />
av last vil atomene forskyves i forhold til hverandre. Ved små spenninger vil kun atomene forskyves i forhold til<br />
sin likevektsstilling. Om lasten tas bort vil materialet gjenvinne sin opprinnelige form. Dette skyldes at<br />
bindingene mellom atomene ikke har blitt brutt. Denne formen for deformasjon kalles elastisk deformasjon.<br />
Normalt sett er disse deformasjonene proporsjonale med lastens størrelse. I et spennings- tøyningsdiagram vil<br />
man få en rettlinjet kurve. Denne oppførselen i forbindelse med deformering skyldes sammenhengen mellom<br />
elastisitetsmodulen, E, og tøyningen, . Spenningen = E· . Denne sammenhengen er også kalt Hook’s lov.<br />
Når man belaster et materiale slik at det går til brudd, eller man får forandringer i bindingene inne i materialet,<br />
og disse ikke gjenopptar sin opprinnelige form ved fjerning av lasten, kalles det plastisk deformasjon. Når man<br />
har påført så store laster at den plastiske deformasjonen begynner har man passert materialets<br />
elastisitetsgrense.<br />
Like før materialet går over i den plastiske deformasjonsfasen går materialet inn i en fase som kalles<br />
flytegrensen. På diagrammet ser man denne fasen som en tilnærmet lik horisontal linje. På dette stadiet øker<br />
deformasjonen kraftig ved konstant spenning. Når man har nådd flytgrensen hos stål vil man oppleve en<br />
plutselig nedgang i spenningen. Deretter får vi noen små svingninger før man går inn i den plastiske fasen. Den<br />
første toppen i svingningene kalles den øvre flytgrensen og den laveste spenningen som er oppnådd i disse<br />
svingningene representerer den lavere flytgrense.<br />
I enkelte stålsorter vil man ikke få flytgrensen. I disse tilfellene bruker man begrepet 0,2 grensen. Ved denne<br />
grensen har man fortsatt en permanent deformering på 0,2 % etter at man har fjernet belastningen.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Den maksimale spenningen som oppnås ved belastningen kalles bruddgrensa. For de aller fleste materialer er<br />
tøyningene så store ved bruddgrensen at materialet ikke kan brukes. Det er derfor vanlig å bruke krav til<br />
deformering ved dimensjonering. Men i betong som ikke har noen stor kapasitet på tøyning/strekk er det<br />
bruddfastheten som blir den dimensjonerende. Hos betong får man ikke noen ekstra sikkerhet mot brudd som<br />
man har hos metaller.<br />
Skjærspenning<br />
Spenninger som foregår parallelt med et plan kalles skjærspenninger. De betegnes med den greske bokstaven<br />
tau, . Skjærspenningene gir opphav til skjærtøyninger. Et diagram som viser forholdet mellom skjærspenningen<br />
og skjærtøyningen vil også dette diagrammet vise en rettlinjet kurve fram til flytgrensa. Ved høyere spenninger<br />
vil deformasjonene være permanente. Deformasjonene som oppstår som følge av skjærspenning foregår ved at<br />
materialet blir ”skjevt”.<br />
Figur 1 Figruene viser et materiale før og etter skjærtøyning<br />
Deformasjonen foregår uten at bæreevnen synker. Det er atomenes bindinger som avgjør om materialet tåler<br />
en slik glidning. En metallbinding og Van der Walls bindinger vil kunne tåle å brytes for deretter å bindes på nytt.<br />
Materialer som består av ionebindinger eller kovalente bindinger er kjennetegnet ved at de er sterke, men<br />
sprøe. De vil ved skjærspenning få sprøe brudd og vil ikke kunne gjenoppta sin binding etter brudd.<br />
Seighet og sprøhet<br />
Betong er et materiale som man kan si er sprøtt. Til forskjell er plast et seigt materiale. Men hva er tre? Det<br />
finnes ikke noen klar grense mellom sprøhet og seighet. For tre må man vurdere om belastningen er påført i<br />
fibrenes retning eller på tvers av denne. Hvis lasten er påført i fiberretningen vil treet kunne benevnes som<br />
sprøtt, og motsatt om belastningen er påført på tvers av fibrene. Man kan øke seigheten til f. eks betong ved å<br />
tilsette fibre.<br />
For stål opererer vi med kaldvalset eller varmvalset stål. Det betegner en type stål som er bearbeidet når stålet<br />
er enten kaldt eller varmt. En form for bearbeiding av stålet er å belaste det til man når flytgrensen eller 0,2<br />
grensen. Ved en ny belastning av det samme deformerte stålet vil man se at det har øket sin flytgrense/0,2 –<br />
grense.<br />
Betydningen av spenningsretning og spenningskombinasjoner<br />
Den retningene spenningen virker har stor betydning for bæreevnen til mange materialer. Med retning kan man<br />
mene kraftens retning eller spenningens fortegn. Kort og godt om prøvematerialet utsettes for trykk eller strekk.<br />
For materialer som har gode egenskaper på tøyning ikke en trykkbelastning ha så mye å si i forhold til<br />
materialets bæreevne. Et materiale som har gode egenskaper på trykk derimot vil ikke tåle store strekkrafter før<br />
det går til brudd.<br />
Spenningsretningen kan også ha betydning i forhold til materialets struktur. Om et material som er bygd opp av<br />
krystaller får en lastpåvirkning på den svake siden av krystallet vil man oppnå et brudd tidligere enn om lasten<br />
plasseres mot den sterke siden.<br />
En konstruksjonsdel er utsatt for spenninger i flere retninger. I tillegg til å være påført trykk og strekk i form av<br />
normalspenning vil et 45 graders snitt vise at konstruksjonen er påført skjærspenning. Dette regnes som et<br />
treakse – spenningssystem. Hvis det er skjærspenningen som er dimensjonerende for bæreevnen, vil materialet<br />
få dårligere egenskaper for strekk, når det samtidig er påført trykk i den vinkelrette retningen.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Utmatting<br />
Varierende spenninger som påføres et materiale kan være farligere enn permanente spenninger. Disse<br />
spenningene kan forårsake utmattingsbrudd. For å angi materialets motstand mot utmatting brukes begrepet<br />
utmattingsstyrke, eller utmattingsfasthet. Dette angir den fastheten mot brudd materialet har ved varierende<br />
spenninger. Verdiene avhenger av antall lastvariasjoner og spenningsamplituden. Det vil si svingningene<br />
mellom maksimal og minimal spenning. Sammenhengen mellom spenning og spenningsnivå som leder til brudd<br />
vil gi svar på et materiales utmattingsegenskaper. Denne kan leses av Wøhler-kurver eller et Smith diagram.<br />
Forsøksmetoder<br />
For metaller og plaster som benytter man forsøk som i stor grad undersøker strekkfastheten. Resultatene av<br />
disse forsøkene presenteres i et spennings- tøyningsdiagram. En annen måte å avlese resultatet er å måle<br />
tøyningslengden ved å føre bitene sammen igjen og måle differansen mot det opprinnelige målet. Den<br />
opprinnelige lengden L0 er enten 5 gang diameteren eller 10 gang diameteren. Det angis på resultatet som 5<br />
eller 10 ettersom hvor lang den opprinnelige lengden var.<br />
Betong og andre sprø materialer blir undersøkt for sin trykkfasthet. For å teste strekkfastheten bruker man en<br />
bøyetest. Dette gir kontrollerte brudd som gir bøyefastheten til materialet. Ordet strekkfasthet er ikke<br />
tilstrekkelig, da denne testen vil gi et høyere resultat enn om man hadde sjekket strekkfastheten på samme<br />
måte som stål.<br />
Norsk standard angir hvordan fasongen på materialet som kontrolleres skal være utformet.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Deformasjoner av last<br />
I forrige avsnitt snakket vi om deformasjoner som var forårsaket av belastning som økes for å finne ut når<br />
materialet gikk til brudd. I dette avsnittet er det vedvarende belastning som er temaet og hvordan dette påvirker<br />
materialet. Ved denne lastpåvirkningen vil vi også her få både plastisk og elastisk deformasjon. Disse utgjør<br />
momentandeformasjonen. I tillegg til disse får vi kryping. Det er når lasten vedvarer og materialet får ytterligere<br />
deformasjoner.<br />
Elastisk deformasjon vil i tillegg til forlengelsen av staven også gi et forminsket tverrsnitt. Sammenhengen<br />
mellom disse kan skrives:<br />
= / ||<br />
Hvor beskriver deformasjonen i tverrsnittet (vinkelrett på belastningen). || beskriver forlengelsen i lastens<br />
retning. Dette forholdet gir Poisons tall.<br />
Videre gir || en volumøkning, mens gir en volumminskning i både x og y retning dersom lasten påføres i z<br />
aksen.<br />
Skjærspenningen ga som vi husker en deformasjon som vi best kan betegne som ”vindskjev”. Sammenhengen<br />
mellom denne spenningen og deformasjonen kan beskrives slik:<br />
Skjærspenning = G<br />
representerer vinkelendringen som følge av deformasjonen. Denne oppgis i radianer. G tilsvarer<br />
skjærmodulen. (tilsvarende elastisitetsmodulen i den elastiske deformasjonen) G kan finnes på følgende sett:<br />
G= 0,4 E<br />
Krypdeformasjonen er størst til å begynne med og avtar med tiden. For mange bygningsmaterialer er<br />
krypdeformasjonen proporsjonal mot spenningen. Man vil etter en viss tid få et konstant forhold mellom<br />
krypdeformasjonen og den elastiske deformasjonen. Dette forholdet kalles kryptallet ( )<br />
= Krypdeformasjon ved tiden t<br />
Elastisk deformasjon<br />
Kryptallet er avhengig av flere ytre faktorer f. eks temperatur og uttørking. Ved lastpåføring av i flere omganger<br />
på lineære materialer kan kryptallet summeres. Dette kalles Boltzmanns superposisjonsprinsipp.<br />
Spenningsrelasjon<br />
Hvis et materiale som er tilbøyelig til å oppnå krypdeformasjoner blir utsatt for konstant tøyning, vil den<br />
momentane spenningen etter hver minske. Dette kalles spenningsrelasjon. Dette er en sammenheng mellom<br />
spenning, deformasjon og tid.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Volumbestandighet<br />
Volumbestandighet er et begrep som angir hvor bestandig et materiale er i forhold til å beholde sin opprinnelige<br />
form ved temperatursvingninger og svingninger i fuktinnhold.<br />
Alle materialer endrer volum ved temperaturendringer. Ved høyere temperaturer øker volumet i de fleste<br />
gjenstander. Lengdeendringen er avhengig av lengdeutvidelseskoeffisienten [K -1 ], opprinnelig lengde og<br />
temperaturendringen, T. [K]<br />
Ved forandring i fuktinnhold vil alle porøse materialer endre størrelse. Det kan være svelling eller krymping. En<br />
årsak til denne endringen kan forklares med vannets overflatespenning. Når vannet trekkes ut av et vannmettet<br />
materiale vil vannets overflate få en krumning. Denne krumningen sørger for at vannet i kapillærene utsettes for<br />
spenning og vannet trekkes en vei, mens det samtidig utøver trykk på poreveggene i lengderetningen.<br />
Krympningen og svellingen regnes som lengdeendring i prosent eller promille av prøvens opprinnelige lengde.<br />
For isotrope materialer (like i alle retninger) er den relative volumendringen 3 ganger så stor som den relative<br />
lengdeendringen.<br />
Det er viktig å kartlegge et materials oppførsel i forhold til svingninger i temperatur og fuktinnhold. Man må<br />
kartlegge under produksjon hvordan materialet oppfører. På denne måten kan man sikre seg slik at når man<br />
skal bruke materialet vil man unngå store svelninger/krympninger. En måte å kartlegge dette gjøres gjennom<br />
krympnings- svellingskurver.<br />
Endringer i volum kan gi sprekker og lekkasjer mellom bygningsdeler. Dør- og vinduskarmer kan begynne å<br />
knipe. Ved montering av de ulike materialene må man være oppmerksomme på den relative luftfuktigheten til<br />
omgivelsene.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er en plastisk og en elastisk deformasjon?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 En plastisk deformasjon er den varige deformasjonen man får etter en belastning. En elastisk<br />
deformasjon vil kunne gjenoppta opprinnelig form dersom man avlaster matreialet.<br />
Spørsmål 2 Spenninger som foregår parallelt med et plan kalles skjærspenninger. Hva kalles spenninger<br />
som forgår vinkelrett på planet. Hvilken benevnelse benyttes for disse.<br />
Svar 2 De kalles normalspenninger. Normalspenningene har benevnelsen kraft/areal, N/mm 2 .<br />
I formler benyttes den greske bokstaven sigma<br />
Spørsmål 3 Hvilke deformasjoner får vi under momentandeformasjonen?<br />
Svar 3 Momentandeformasjonen er den deformasjonen som oppstår umiddelbart etter pålastning. Ved<br />
en avlastning har vi allerede fått elastisk deformasjon og plastisk deformasjon, forutsatt at<br />
spenningen ble stor nok som følge av lasten.<br />
Spørsmål 4 Hva er en reologisk modell?<br />
Svar 4 En reologisk modell brukes til å illustrere de materialegenskaper som leder til de ulike<br />
sammenhengene mellom spenning, deformasjon og tid. Man bruker elastiske fjær, hydrauliske<br />
dempere og friksjonsbremser for å få et innblikk i hvordan konstruksjonen vil oppføre seg ved<br />
belastning.<br />
Spørsmål 5 Når vannmolekyler som inngår i den strukturelle oppbygningen av et materiale damper bort vil<br />
man få krymping av materiale. Hva er avgjørende for at dette skal stemme?<br />
Svar 5 For at et materiale skal få en volumendring som følge av økt eller minket mengde<br />
vannmolekyler må bindingene mellom vannmolekylene og materialet være så sterke at de<br />
klarer å fremtvinge en deformasjon hos materialet.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
3.studiebolk: onsdag 5.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Hållfasthet<br />
Deformation av last<br />
Volymbeständighet<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Styrken av et material bestemmes gjennom at et prøvestykke av materialet eksponeres for belastning av<br />
en eller annen form. Et materials deformasjonsegenskaper karakteriseres vanligvis med en<br />
sammenheng mellom spenning og tøyning. Varierende spenninger kan være farligere enn konstante<br />
spenninger, fordi at varierende spenninger kan gi opphav til tretthetsbrudd. Deformasjoner av<br />
materialer kan oppstå momentant ved en korttidsbelastning eller over lengre tid ved en konstant<br />
belastning. Alle materialer endrer volum etter temperaturvariasjoner. Porøse materialer endrer volumet<br />
når fuktinnholdet endres. Fuktrelatert bevegelse kan gi opphav til skader eller endre ordensforstyrrelse.<br />
Styrke<br />
Normalspenning. Deformasjon. Brytning<br />
Styrken av et material bestemmes gjennom at et<br />
prøvestykke av materialet eksponeres for<br />
belastning av en eller annen form. Lasten øker<br />
gradvis til prøven bryter. Den høyeste belastningen<br />
prøven kan bære innen brudd inntreffer kalles<br />
brytningslast.<br />
F<br />
, er normalspenning, F er sentrert<br />
A<br />
trekkraft og A er tverrsnittsareal.<br />
<br />
l<br />
l<br />
, er tøyning, l er forlengning og l er<br />
opprinnelig lengde.<br />
Et materials deformasjonsegenskaper<br />
karakteriseres vanligvis med en sammenheng<br />
mellom spenning og tøyning. Spennings – tøynings – diagram, – – diagram og arbeidslinjen er ulike<br />
benevninger på denne sammenhengen.<br />
Den maksimale spenningen som oppnås<br />
ved at en prøve representerer materialets<br />
brytningsgrense eller brytningstrykk.<br />
Tøyning ved maksimal last kalles<br />
grensetøyning og tøyningen ved endelig<br />
brudd kalles bruddtøyning.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Skjærspenning. Skjærdeformasjon<br />
Spenning parallelt med et plan kalles skjærspenning, . Store permanente deformasjoner ved opprettholdt<br />
styrke innebærer at materialet er seigt.<br />
Seighet. Sprøhet. Kald bearbeidelse.<br />
Eksempel på – – kurve for et seigt og et sprøtt materiale vises i figur 6.8. Noen kraftig definerte grenser<br />
mellom seige og sprøe materiale finnes ikke.<br />
Mange metaller og noen typer plast er seige. Betong, stein, mur og noen typer plast er sprøe. Tre er<br />
hovedsakelig sprøtt, men ikke like sprøtt som betong. For noen typer av spenning f.eks trykk vinkelrett mot<br />
fiberne er tre seigt. Materialer som normalt er seige kan også skaffe seg sprøtt brudd hvis de inneholder<br />
sprekker og ujevnheter, som gir opphav til spenningskonsentrasjoner.<br />
Man kan øke seighet i materialer gjennom innblanding av fiber. Eksempelvis blir betong relativt seigt om man<br />
blander inn 1-2 volumprosent stålfibre med lengde 20-50mm og diameter 0,3-1mm.<br />
Ettersom tøyning er en type prosess som utføres i kald tilstand, kalles det kald bearbeidelse.<br />
Innvirkning av spenningsretning og spenningskombinasjoner<br />
Den retningen spenningen virker er for mange materialer av stor betydning for styrken. Med retning kan man<br />
dels mene kraftens eller spenningens fortegn. Prøven utsettes for dragning eller trykk, dels kraftretning i forhold<br />
til materialets struktur. For tøybare materialer f.eks stål, er som regel elastisitetsgrensen eller flytningsgrensen<br />
den samme ved strekk og trykk. For sterkt tøybare material eksisterer ingen egnet brytningsgrense ved trykk.<br />
For sprøe materialer finnes en veldig markert trykkstyrke, og denne er i allmennhet flere ganger større enn<br />
materialets strekkstyrke.<br />
Den andre betydningen av spenningsretning avses av kraftens eller spenningens orientering i forhold til<br />
materialets struktur. De fleste bygningsmaterialer er polykrystallin det vil si at de består av mange små<br />
krystaller. Som følge av dette er de i prinsippet isotrope, der styrken blir den samme uavhengig av kraftretning.<br />
Mange konstruksjonsdeler er imidlertid utsatt for spenning i flere enn en retning samtidig og man snakker om<br />
toakslet eller treakslet spenningstilstand.<br />
Figur 6.14 viser en kube utsatt for en toakslet spenningstilstand med strekk i den ene retningen og trykk i den<br />
andre. Ett snitt i 45 o viser at spenningene samhandler for å gi skjærspenning, det betyr at skjærspenningen blir<br />
større av denne kombinerende innvirkningen enn av bare strekk. Siden styrken bestemmes av skjærspenningen<br />
blir altså strekkstyrken lavere om det samtidig virker trykk i den vinkelrette retningen.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Tretthet<br />
Mange konstruksjoner utsettes for vesentlig varierende belastning. Materialet i konstruksjonene utsettes så for<br />
varierende spenning. Sånne varierende spenninger kan være farligere enn konstante spenninger, fordi at<br />
varierende spenninger kan gi opphav til tretthetsbrudd.<br />
Tretthetsstyrke angir brytningsstyrken som<br />
materialet påviser ved spenningsvarianter. Verdien<br />
skyldes dels av antall lastvekslinger, dels på<br />
spenningsfrekvens. Forskjellen mellom maksimal<br />
spenning og minimal spenning viser på figuren<br />
under.<br />
Prøvingsmetoder<br />
Generelle resultater på styrkeverdier fra<br />
prøvingsmetoder:<br />
Store prøvestykker gir lavere verdi enn<br />
små<br />
Avlange prøvestykker gir lavere verdi enn<br />
kuber<br />
Langsom belastning gir lavere verdi enn<br />
rask<br />
Våte prøvestykker gir lavere verdi enn tørr<br />
Deformasjon som følge av belastning<br />
Deformasjoner av materialer kan oppstå<br />
momentant ved en korttidsbelastning eller over<br />
lengre tid ved en konstant belastning. De<br />
momentane deformasjonene kan enten være<br />
elastiske eller plastiske. Hvis lasten fjernes igjen<br />
vil den elastiske deformasjonen gå tilbake til det<br />
opprinnelige, mens plastiske deformasjoner<br />
består. Deformasjoner som består kalles<br />
irreversible. Deformasjoner som skjer øyeblikkelig<br />
ved en belastning kalles momentandeformasjon<br />
eller korttidsdeformasjon. Hvis en belastning får<br />
påvirke et material over lengre tid vil det foregå<br />
deformasjon hele tiden. Dette kalles krypning.<br />
Krypdeformasjonens størrelse påvirkes av<br />
varighet og størrelsen på belastningen. Læren om<br />
materialers deformasjoner kalles reologi.
For å beregne elastiske deformasjoner kan en bruke Hooke’s lov:<br />
E<br />
,<br />
der er spenning, er tøyning og E er en elastisitetsmodul<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Ved krypning vil kryphastigheten være størst i begynnelsen og avta med tiden. Hvis belastningen er konstant vil<br />
krypningen følge disse formlene:<br />
Relativ tøyning: kr a t<br />
b<br />
<br />
<br />
b<br />
Lengdeendring: lkr alt <br />
b<br />
Respektiv kryptall: at For mange bygningsmaterialer er krypdeformasjonen tilnærmet proporsjonell med spenningen. Ettersom også<br />
den elastiske deformasjonen er proporsjonell med spenningen vil det etter et gitt tidspunkt t, være et tilnærmet<br />
konstant forhold mellom krypdeformasjonen og den elastiske deformasjonen. Dette forholdet kalles kryptall, :<br />
krypdeformasjon ved tiden t<br />
<br />
elastisk deformasjon<br />
Hvis et material har en konstant tøyning vil den spenningen som momentant oppstod minke med tiden. Dette<br />
kalles spenningslempning. Fenomenet kan forklares med at materialets molekyler og atomer inntar en mindre<br />
energirik tilstand.<br />
I konstruksjoner dimensjoneres det bare med en spenningsbelastning opp til 50% av materialenes styrke.<br />
Verdier for forskjellig materialer kan finnes i spennings – tøyningsdiagrammer.<br />
Volumvarighet<br />
Alle materialer endrer volum etter temperaturvariasjoner. Porøse materialer endrer volumet når fuktinnholdet<br />
endres.<br />
Temperaturrelatert bevegelse<br />
Høyere temperatur medfører volumøkning:<br />
L L T , L er lengeendring, er lengdeutvidningskoeffisient, L er opprinnelig lengde og T er<br />
temperaturendring<br />
Fuktrelatert bevegelse<br />
Alle porøse materialer viser fuktrelaterte bevegelser. Det<br />
viser seg i form av svelling når fuktinnhold øker og<br />
krympning når fuktinnhold minker. Deformasjon er en<br />
funksjon av relativ fuktighet.<br />
Anisotropi må anses i produksjonsteknikken for å<br />
sprekking og bøyning skal minimeres ved tørkning.<br />
Fuktrelatert bevegelse kan gi opphav til skader eller endre<br />
ordensforstyrrelse. Krymping gir sprekker i materialer og<br />
gap mellom bygningsdeler. Svelling kan forårsake<br />
oppbøyning av tregulv og at vinduer og dører ikke kan<br />
åpnes osv. Det er derfor viktig at en tar hensyn til<br />
fuktbevegelser og vurdere dens størrelse.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er styrken?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 06.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Styrken av et material bestemmes gjennom at en prøve av materialet eksponeres for belastning<br />
av en eller annen form. Lasten øker gradvis til prøven bryter.<br />
Spørsmål 2 Hva er forskjellen mellom normalspenning og skjærspenning?<br />
Svar 2 = F / A , er normalspenning, F er sentrert trekkraft og A er tverrsnittsareal.<br />
Spenning parallelt med et plan kalles skjærspenning, .<br />
Spørsmål 3 Hvordan kan man øke seighet i materialer?<br />
Svar 3 Man kan øke seighet i materialer gjennom innblanding av fiber.<br />
Spørsmål 4 Nevn to fuktrelaterte bevegelses former?<br />
Svar 4 Alle porøse materialer viser fuktrelaterte bevegelser. Det viser seg i form av svelling når<br />
fuktinnhold øker og krympning når fuktinnhold minker.<br />
Spørsmål 5 Hvorfor må en ta hensyn til fuktbevegelse?<br />
Svar 5 Fuktrelatert bevegelse kan gi opphav til skader eller endre ordensforstyrrelse.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
4.studiebolk: torsdag 06.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Bestandighet<br />
Materials egenskaper ved Høy temperatur<br />
Diverseegenskaper.Emisjon.<br />
Materialklassifikasjon<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
Alle byggingsmaterialer utsetter i sin anvandning for forskjellige former av nedbrytande krafter. Der er<br />
det introduserer fem hovedgrupper om nedbrytningsprosesser. Og miljøfaktorer også avgjør om<br />
materialesbestandighets, til slutt beskriver det om anbringelse og bedømning av bestandighet.<br />
De fleste byggningsmaterial utsette i sin normal anvendelse for relativt måteholden temperaturvariasjon<br />
.Under oppvarmningen tilføres material varmeenergi.Energitilføresler ledd også til øker molekylrørlighet<br />
og mulig krystallombytting.Med hardhet menes et material talent at motstå inntrykk fra last på små<br />
område.<br />
Bestandighet<br />
Bestandighet er materialets talent at motstå desse nedbrytningsprosesser. For et og sammen materiale er<br />
bestandigheten ikke like god eller like dålig mot alle former av angrep. Av og til tenkes begrepet aldri om<br />
langsomt utvikling materialeforandringer.<br />
Bestandighetsproblemer kan deles etter flere forskjelle prinsipper, der er det fem hovedgrupper:<br />
1. kjemisk angrep – den enklaste formen av kjmeiskt angrep øker, når et materiale kommer i kontakt men en<br />
væske, som har talent at materialet løser viss vesentlig emnen, man kan tale om angrep gjennom løsning.<br />
Angrepshastigheten ved kjemisk angrep beror ved given miljø av flere faktorer, de viktigste faktorene er<br />
materialets sammensattning, materialets tetthet, omsattning av de aggressive emnene og temperaturer.<br />
2. elektorkjemisk angrep – til gruppen elektrokjemisk angrep hvor i første hand korrosjon på metaller. De fleste<br />
metaller finnes i naturlig tilstand som foreninger av typen anløpe, sulfater, klorider, karbonater osv.<br />
ett formal sammensatt av jern og kopper, det er et typisk<br />
korrosjonslapsus illustreres.<br />
negativ<br />
O2 + 2H2O + 4e - 4(OH) -<br />
positiv<br />
Fe 2+ + 2OH - Fe(OH)2<br />
Av ovenpå beskrivning framgår at forutsattningen for at korrosjon skal oppstå er at det sammentidig foreligger :<br />
elektrolytt, potensialdifferens og elektronakseptert. Elektrolytt består av vann. Rent vanen fungerer som<br />
elektrolytt, men påvirkning styrkes om vanen innhold løst salter. Risting av stål kan besette rum så snart RF<br />
overstiger ca.60%. Potensialdifferens kan oppstå på grunn av varierende sammensettning antingen hos metall<br />
eller hos elektrolytten. Alle metaller består av kristaller eller korn, som kan ha något forskjellige sammensattning<br />
hvilket leder til at potensialdifferens kan oppstå. Potensialdifferens kan også oppstå p.g.a. variasjon i<br />
elektrolyttens sammensattning. Elektronakseptert er i de fleste fall syre ifølge over å vissende reaksjon.<br />
(2H 2 + 2e - H2 ) Elektronakseptert forbrukes ved korrosjonsprosess som kan skje i form av jern avsyreangrep<br />
over hele uten eller i form av punktvise angrep.<br />
Det finnes mange forskjellige metoder for at motverke<br />
korrosjon. Desse bygger på forskjellige prinsipper.<br />
Katodisk skydd innebar at man stamgjest så at hele<br />
metallisertsuten fungerer som katode. Dette kan skje på<br />
tre forskjellige saker. Man kan lagge på en negativ<br />
elektrisk spenning, ved noen annen metall moste ha<br />
ensbeliggende positive spenning og også fungerer som<br />
offerbelegging..<br />
3. fysisk angrep – frost og saltsprengning samt temperatur – og fuktrørelser er eksampel på fysisk angrep på<br />
byggningsmaterialet.<br />
Frostspenning av porøs material oppstår når vanen i materialets porer fryser til is.<br />
vansmetningsgrad S = = [m 3 /m 3 ]<br />
der<br />
wf er frysbart vanen [m 3 ] ; l er volum luft fylled porer [m 3 ].<br />
S = 0,917<br />
Vilkår for frostbestandighet er altså at<br />
modell av et materiales oppbygging og vanen innehold.<br />
Om luftvolumen ville minst 9% av det frysbare vanen volum borde<br />
inga skador kunne oppstå.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
SaktuellSkrit<br />
Saltsprengning beskrives at salter kan følge med vanen mot uten når et sterkt fuktig materiale utsatts for<br />
uttørking. Når vanen fordampning krystalliserer det løste salter. temperatur- og fuktrørelser kan gi så store<br />
spenninger i uten av materiale at de årsaker sprekkbelærende.<br />
4. biologisk angrep – levende organismer eller mikroorganismer fra dyre - eller vekstverden direkte eller in<br />
direkte angriper materiale taler.<br />
5. Strålningsangrep – alle materiale utsattes under sin anvendning for forskjellige typer av strålning, hvilket<br />
ibland kan lede til strålningsangrep.<br />
Man kan også konstatere at det er nødvendig at har kunnskaper om miljø for at kunne bestyre bestandighets<br />
bekrefte. Miljøfaktorisere kan divideres i følgende systematik: atmosfor, klima, vanen, mark og andre. Mange<br />
om tidsfaktor, forsømmelse følgende tilnærmelsesvis enkel matematiske funksjoner.<br />
= a·t b (b 0,25)<br />
X = B<br />
X = a·t<br />
Materials egenskaper ved Høy temperatur<br />
Under oppvarmningen tilføres material varmeenergi.Dette medføre at material atomer og molkyler fo øker<br />
rørelseenergi ,hvilket øker tendens til form ny krystall.For krystall material går også at krystallstørrelse<br />
endre.Eksisterende stor krystall,som representere et minke<br />
energiinnhold jevnføre med de små,kommer at økning på de<br />
mindre kostnad.Det på den måte form grov material har lavere<br />
fasthet jevnføre med det finkornet.<br />
De andre viktig eksempel på krystallgitterombytting oppviser<br />
kvarts.Dette mineral har en hode konstruksjon kalles -kvarts<br />
til 573˚C.Ved denne temperatur forandring -konstruksjon til<br />
-konstruksjon,som har større volum.Utvidelse av kvarts som<br />
funksjon av temperaturen fp derfor et feiltak som viser i fig .Ved<br />
oppvarmning av material som innhold kvarts,t.ex. teglstein og<br />
betong,finnes en stor risiko for sprekkform da temperturen 573˚C<br />
gjennomløp.<br />
Energitilføresler ledd også til øker molekylrørlighet og mulig<br />
krystallombytting.Til rekkefølge av dette forandring også mange av<br />
materials egenskaper,som t.ex. Fasthet og dynngjødslingsegenskape.<br />
Man må skille mellon material fasthet under og etter<br />
varmepåvirkning.Generellt kan si at under varmepåvirkning nedfall<br />
fasthet når temperatur øker.Som eksempel kan nedennevnt stål,som ved<br />
økende temperatur oppviser en nivå nedfall flytespenning,se fig venstre.<br />
Etter varmepåvirkning kan fasthet for material være helt<br />
forønyd.Alterasjon størrelse dels på hvordan høy temperatur har vart,del<br />
på hvordan fast kjøling har skjedde.I metallindustri nyttiggjøre dette for påvirke metall egenskape.<br />
Arbeidskurve utseende er verdig temperaturavhengig for de fleste material.Elastisitetsmodulen nedfall og<br />
bruddforlengelse øker med temperatur,dvs. Material blir mindre skjør.Ved langtidsbelastning og høy tempertur<br />
blir creep- og spenningsrelaksasjons-fenomen mer fremheve.<br />
Lengdeutvidingskoeffisienten varierer litt med temperatur.Fig viser<br />
den relative lengdeutviding for none material.Av figuren framgår at<br />
det bare er for stål,som man kan regning med et<br />
lengdeutvidingskoeffisient.<br />
Når tempertur stiger rund en metall øker også metalls mottakelighet<br />
at samlet seg med gass,s.k. gasskorrosjonsfølsomhet .<br />
I material som er dårlig varmeledd oppstår under oppvarmning en<br />
ujevn temperaturfordelning i tvesnittet.Materials atferds i sådan<br />
sammenhange kan beskrives med hjelp av en varmesjokk parameter<br />
T[W/m]: T = *b/E*<br />
er varmledningsform [W/(m*K)]<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
b er dragbrudstyrke [Pa]<br />
E er elastisitetsmodul [Pa]<br />
-1<br />
er lengdeutvidingskoeffisient [k ]<br />
Det kravs tre samverkande faktorer for at brann skal oppstå.Denne er<br />
Brennstoff<br />
Oksygen<br />
Varm<br />
Når terperaturen runde ett s.k. brennbar material synk,former gass av material også om material er i fast<br />
tilstand.<br />
Noen emne krav verdig høy temperatur for begynne brannsår når andre kan glødende i normal<br />
innendørstemperatur.<br />
Den hastighet med hvilken en forbrannning skjer,øker med økande kvote mellon den brennbar kroppen<br />
overflate og volum.<br />
En andre viktig egenskap hos brennbar material er tenningstid.Denne tid er direkt proporsjonal mot en<br />
paremeter som kallas varmeoverveldende eller varmgjennomføringskoefficient og definner som :<br />
c*<br />
* <br />
b =<br />
c er specifik varmekapacitet [J/(kg*K]<br />
er densitet [kg/m 3 ]<br />
er varmekonduktivitet [W/(m*K]<br />
Ifølge Boverkets Byggregler dividerer material i brennbar,brennbar og vanskelig å antenne material.Material<br />
klassifisere med hjelp av standardiser prøvningsmetoder.<br />
I mange konstruksjon må man bruke material,som klargjøre høy temperatur under lang tid.Kraven på denne<br />
material er at den viktigste egenskaper ikke fornøyd og at de har tilstrekkelig kjemisk fasthet.Ned beskrives de<br />
forskjell materialgrupper.I tabell viser eksempel på maximal anvendningstemperatur for et tall forskjell material.<br />
Teglstein og murerhåndverk : Teglstein har ved tilverkning brann ved en temperatur på ca 1000 - 1100˚C<br />
Stål : stål og andre metall er brannsikkert.<br />
Aluminium : De mekaniske egenskaper hos aluminium er vesentligt sensibel for oppvarmning jevnføre med<br />
motsvarende egenskaper hos stål.<br />
Betong : Innvirkning av høy temperatur på betong er verdig komplisert at undersøke.<br />
Armert betong : Bland "normal byggningsmaterial" Er armert betong det material,som klarer høy temperatur<br />
best.<br />
Lett betong : De to vitigste material i denne grupp er autoklaverad lettbetong og lettballastbetong.<br />
Naturstein : De naturlig steinart er skjør og har generellt liten motstandsdyktighet mot høy termeratur.<br />
Tre : Tre er et brennbar material og tenningstemperaturen ligger ved ca 250 - 280˚C.<br />
Gips : Gipsplate anvende ofte der det stativ krav på brannvern.<br />
Plast : Plast er organiske material. Ved de temperatur som oppstå ved en brann er alle plast brennbar.<br />
Diverse egenskaper.Emisjon.Materialklassifikasjon<br />
Med hardhet menes et material talent at motstå inntrykk fra last på<br />
små område.For metall mål hardhet gjennom at press en liten<br />
stålkule,eller en diamantknipling,mot område med kjent kraft samt<br />
mål inntrykks størrelse,se fig høyre.<br />
Slagfasthet er et mål på et material talent at stativ slag uten at<br />
brudd av.Det kan også synes være et allmennt må på<br />
"slagfastheten".Slagfastheten mål gjennom at man med et slag<br />
brudd av en spøvstav,som har dempe med en skjæring i et snitt.<br />
Bl.a. for gulvbelegg og veidekke er abrasivmotstand vesentlig for<br />
bestandigheten.<br />
God varmebehaglighet hos en område innebar at man ikke tak<br />
område som også kall ved kontakt.Måling på et antall forsøksperson<br />
har givit den bedømmelseskala,som oppståav tabell venstre<br />
Varmekjedsommelighet b [J/(m 2 *K*s 1/2 c*<br />
* <br />
] : b =<br />
Friksjonsegenskaper uttrykks ofte som friksjonskoefficient,μ.Denne<br />
definier som μ = F/N<br />
Luftlekkasje gjennom yttervegg og andre deler av klimatskaler er av stor betydelse for huset energibehov.<br />
I spesielt fall må man ta hensyn til byggningsmaterials talent at beskytte mot helsefarlig stråling.Dette kan t.ex.<br />
Regning for deler av kjernekraft,særskilt rom i sykhus samt sykdom.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Andelen s.k. "syk hus" Har øker karftig i Sverige siden 1960-tall.Et syk hus definier som en byggning som<br />
utvikle noen form av påklage hos de som viset i byggning.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er de tre samverkande kraver?<br />
Svar 1 Brennstoff,oksygen og varm.<br />
Spørsmål 2 Hvordan definer varmgjennomføringskoefficient?<br />
Svar 2<br />
c*<br />
* <br />
b =<br />
Spørsmål 3 Hvilke har høyere maximal anvendningstemperatu,teglstein eller tre?<br />
Svar 3 Teglstein.<br />
Spørsmål 4 Hva er de viktigste faktorer for angrepshastigheten ved kjemisk angrep beror vid given miljø?<br />
Svar 4 De viktigste faktorene er materialets sammensattning, materialets tetthet, omsattning av de<br />
aggressive emnene og temperaturer<br />
Spørsmål 5 Kan du vise noen metoder for motverka korrosjonsskador på byggningskonstruksjoner ?<br />
Svar 5 Høvelig konstruktiv utformning, høvelig materialval, utnehandlinger og rostmån<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
4.studiebolk: torsdag 06.11.<strong>2008</strong><br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: Bestandighet<br />
Materialets egenskaper ved høye temperaturer<br />
Diverse egenskaper. Emisjoner. Materialklassifisering<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten handler om ulike former av nedbrytende krefter som bygningsmaterialer utsettes for,<br />
hva skjer med materialene ved høy temperatur og hvilke egenskaper til bygningsmaterialer er viktigste,<br />
samt metoder for å vurdere disse egenskapene.<br />
Bestandighet<br />
Alle bygningsmaterialer påkjennes av forskjellige nedbrytende krefter. Materialets evne til å motstå disse krefter<br />
kalles for bestandighet. En kan dele nedbrytningsmekanismer i 5 hovedgrupper:<br />
Kjemisk angrep<br />
Elektrokjemisk angrep<br />
Fysikalsk angrep<br />
Billogisk angrep<br />
Strålingsangrep<br />
Den enkleste formen av kjemisk angrep oppstår når materialet kommer i kontakt med væske som har evne til å<br />
løse viktige stoffer. Da snakker man om angrep gjennom løsning. Løsningsmiddel kan være nøytralt (vann), sur<br />
eller basisk. De fleste materialer har høy motstand mot angrep av rent vann men vannets angrepsevne øker<br />
med innhold av løste salter og forurensinger.<br />
Angrepshastighet avhenger av flere faktorer:<br />
Materialets sammensetning (mengden av elementer som er løselige i et visst miljø)<br />
Materialets tetthet (jo tettere materialet er, jo vanskeligere trenger aggressiv stoff inn i<br />
bygningsmaterialet)<br />
Sirkulasjon av de aggressive stoffer (i en stillestående væske skjer det nøytralisering av aggressive<br />
stoffer og nedbrytning kan ikke skje før ny væske er tilført)<br />
Temperatur (fungerer som kjemisk katalysator)<br />
De fleste metaller finnes i naturlig tilstand som oksider, sulfater, klorider osv. De foredles fra dette tilstand<br />
gjennom kjemisk reduksjon ved tilførsel av energi. Under visse betingelser vil metallet forvandles fra den mer<br />
energirike til den mer energifattige tilstanden og korrosjon kan derfor betraktes som helt naturlig prosess som er<br />
direkte motsatt til fremstillingsprosessen.<br />
Prosessen av korrosjon kan beskrives med eksempel<br />
nedenfor:<br />
O2+2H2O+4e - 4(OH) -<br />
Fe 2+ +2OH - Fe(OH)2<br />
Reaksjonsproduktet (rust) har større volum enn jernet,<br />
dermed oppstår en rustsprengning som kan forårsake<br />
sprekker, misfarging og avskalling av overdekningen i<br />
betongen.<br />
For å motvirke korrosjonsprosess brukes det flere metoder:<br />
Gunstig konstruktiv utforming (”vis vannet vekk” - prinsippet)<br />
Materialvalg (kontakt mellom ulike metaller unngås)<br />
Overflatebehandlinger (oksidsjikt, emaljering, metallbelegging…)<br />
Et eksempel på fysikalsk angrep kan være frost-, saltsprenging og temperatur- og fuktvariasjoner.<br />
Frostsprenging skjer når vann i materialets porer fryser til is og resulterer i volumøkning. Volumøkning skjer<br />
med så stor kraft at det kan sprenges alle typer av steinmaterialer.<br />
Saltsprengning skjer når saltet fra vann krystalliserer i porene ved uttørkning. Fenomenet kan spesielt<br />
forekomme i tegl og risiko for det øker når det kombineres forskjellige materialer.<br />
Temperatur- og fuktvariasjoner kan gi store spenninger i materialene. Dette er spesielt farlig i kombinasjon med<br />
kjemisk angrep og frostsprenging.<br />
Biologisk angrep er mest aktuelt for tre og trematerialer. Det er veldig viktig at man unngår å skape<br />
livsbetingelser ved prosjekteringen.<br />
For vanlige bygninger er solstråling er det eneste strålingskilde. Denne påvirkningen kan resultere i endring av<br />
molekylstruktur. Grunnen til dette er energirik UV-stråling som påvirker organiske materialer negativt. I dag<br />
brukes det mye UV-absorbenter for å beskytte bygningsmaterialene fra strålingsangrep.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Ved prosjektering må man ta hensyn til miljøfaktorer (atmosfære, klima, vann, mark osv) som kan være årsak til<br />
nedbrytningen. Stor saltinnhold i vann og luft kan resultere i kjemisk angrep, vind og slag regn kan være årsak<br />
til fysisk angrep.<br />
Materialets egenskaper ved høy temperatur<br />
De fleste bygningsmaterialer utsettes for relativt lave temperaturvariasjoner (-30 °C til +70 °C). Men i mange<br />
industribygninger treffer man temperaturer på over tussen grader. Dette må tas hensyn til ved prosjekteringen.<br />
Under oppvarmingen tilføres det varmeenergi som medfører til at materialets atomer får økt kinetisk energi. Det<br />
kan føre til at krystallgitter kan forandres fra en form til annen hos visste materialer (kvarts, og d.v.s. betong tegl<br />
osv). Materialene får også økt løsningsevne.<br />
Generelt kan man si at fasthet og elastisitetsmodulen senker med økt temperatur. Ved brann kan atomets<br />
kinetiske energi øke så mye at de løser seg fra strukturen og materialet smelter. Fastheten etter avkjøling kan<br />
være betydelig lavere enn før oppvarming. Da snakker man om restfasthet.<br />
Avhengighet av lengdeutvidelseskoeffisient er visst på grafikk.<br />
Når temperaturen stiger seg rundt metall økes det metallets følsomhet til å få inn gasser. Dette fenomena kalles<br />
for gasskorrosjon. Det som gjelder materialer med dårlig varmeledningsevne, så oppstår det ujevn temperatur<br />
fordelingen som fører til ujevn spenningsfordeling. Dette kan føre til tap av fasthet og avflenginger. Spesielt er<br />
det aktuelt ved termoshock, f.eks. under slokkingsarbeidet når kaldt vann sprøytes på konstruksjonen.<br />
b<br />
T <br />
E<br />
- varmeledningsevne<br />
b - dragbrytespenning<br />
E - elastisitetsmodulen<br />
- lengdeutvidelseskoeffisient<br />
Jo større termoshockparameter T , desto bedre kan materialet klare<br />
thermoshock.<br />
Hardhet<br />
Med hardhet menes det materialets evne til å motstå trykk fra laster på<br />
små arealer. For metaller måles hardheten ved pressing en liten<br />
stålkule eller diamantspiss.<br />
Slagfasthet<br />
Slagfasthet er et mål på materialets evne til å motstå slag uten brudd.<br />
Slagfasthet måles ved at man bryter en prøvestav med et slag. Denne<br />
metoden kalles for Charpy-prøvet.
Varmebehagelighet<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
God varmebehagelighet på et overflateinnebærer at man ikke oppfatter det som kaldt eler varmt. Først og<br />
fremst er det aktuelt for golv. Hvor fort varmen ledes fra foten til golvet bestemmes av<br />
varmeinntrengingskoeffisient:<br />
b<br />
- varmeledningsevne<br />
- densitet<br />
c<br />
<br />
c - spesifikk varmekapasitet<br />
Jo lavere denne verdien, jo bedre varmebehagelighet for materialet.<br />
Emisjoner fra bygningsmaterialer<br />
Ett syk hus defineres som en bygning som fremkaller noen form av problem (trøtthet, hodepine) hos de som<br />
oppholder seg i huset. Årsaken til problem kan være lav luftsirkulasjon, ofte i kombinasjon med at<br />
bygningsmaterialer emitterer kjemiske stoffer. Man har også funnet ut at fukt er en viktig faktor fordi mange syke<br />
hus har noe form av fuktproblem.<br />
De fleste emitterede stoffer tilhører gruppe flyktige organiske stoffer. I innomhusluften har man funnet ca 1000<br />
sånne stoffer. Emisjonsfaktoren defineres som den mengde flyktige organiske stoffer som ett material avgir til<br />
luft under definerte forhold (normalt 23 °C og 50 % RF).<br />
Klassifisering av bygningsmaterialer<br />
Med økt utbytte av varer eg tjenester mellom lander oppstod det behovet for en internasjonalt akseptert system.<br />
I Sverige brukes det SfB-systemet som fikk internasjonalt bruk. Systemet omfatter begrep i en samordnet<br />
struktur fra store, infrastrukturelle enheter til minste detaljer:<br />
Infrastrukturelle enheter<br />
Bygningsverk<br />
Byggedeler<br />
Byggedelstyper<br />
Produksjonsresultat<br />
Ressurstabeller<br />
Kilder<br />
Byggnadsmaterial – Per Gunnar Burstrøm<br />
http://www.byggutengrenser.no/index.php?struct=14&join=1293Byggforsk<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Hovedside<br />
http://www.sv.vt.edu/classes/MSE2094_NoteBook/97ClassProj/anal/yue/energy.html<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Nevn 5 nedbrytningsmekanismer.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Kjemisk angrep, elektrokjemisk angrep, fysikalsk angrep, biologisk angrep, strålingsangrep.<br />
Spørsmål 2 Hva avhenger angrepshastighet av?<br />
Svar 2 Materialets sammensetning, tetthet, temperatur og sirkulasjon av aggressive stoffer.<br />
Spørsmål 3 Nevn 3 metoder for å motvirke korrosjonsprosess.<br />
Svar 3 Gunstig konstruktiv utforming, materialvalg, overflatebehandling.<br />
Spørsmål 4 Hva er definisjonen til hardhet?<br />
Svar 4 Med hardhet menes det materialets evne til å motstå trykk fra laster på små arealer.<br />
Spørsmål 5 Skriv formelen for å finne varmeinntrengingskoeffisient b.<br />
Svar 5 b c <br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
4.studiebolk: torsdag 06.11.<strong>2008</strong><br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: - Beständighet<br />
- Materialens egenskaper vid höga temeraturer<br />
- Diverse egenskaper: Emissioner. Materaialklassificering<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-3 til sammendrag, side 4 til<br />
eksamensoppgaver og side 5(-6) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Materialets evne til å motstå disse nedbrytningsprosesser kalles varighet eller herdning. Miljøfaktorene<br />
avgjør om varighetsspørsmål er aktuelle og hvor fort en nedbrytning av et material kommer til å være.<br />
Varigheten til en bygningsdel avhenger ofte ikke bare av varigheten til et material, men hvordan<br />
materialene samhandler. Et resultat energitilførsel forandres mange av materialets egenskaper, som<br />
styrke og deformasjonsegenskap, samt materialets struktur. Varmebehagelighet er hvordan en<br />
oppfatter temperaturen til et materials overflate ved berøring. Et ”sykt” hus er en bygning som<br />
fremkaller noen form for ubehag hos brukerne av bygningen.<br />
Varighet<br />
Alle bygningsmaterialer eksponeres i sitt miljø for ulike former av nedbrytende krefter. Prosessene kan gå<br />
langsomt eller raskt, avhengig av materialets art, struktur, sammensetning og miljøet det eksponeres i. Material<br />
og materialkombinasjoner som i et miljø kan ha veldig høy livslengde, kan i et annen miljø nedbrytes veldig rask<br />
og ødelegges helt. Materialets evne til å motstå disse nedbrytningsprosesser kalles varighet eller herdning.<br />
For ett og samme material er varighet ikke like god eller like dårlig mot alle former av angrep. Ibland brukes<br />
begrepet aldring om langsom progressiv materialforandring.<br />
Nedbrytningsmekanisme<br />
Varighetsproblem kan fordeles etter forskjellige prinsipper. I denne oversikt inndeles disse etter forskjellige<br />
nedbrytningsmekanismers grunnatur. En snakker om fem hovedgrupper:<br />
1. Kjemiske angrep<br />
2. Elektrokjemiske angrep<br />
3. Fysikalske angrep<br />
4. Biologiske angrep<br />
5. Strålingsangrep<br />
Kjemiske angrep<br />
Den enkleste formen av kjemiske angrep oppstår, når et material kommer i kontakt med en væske, som har<br />
evne til å løse noen vesentlige stoffer fra materialet. En kan snakke om angrep gjennom løsning.<br />
Løsningsmidlet kan være nøytrale som rent vann, syrlige eller alkaliske vannløsninger eller organiske<br />
løsemidler som bensin, aceton osv.<br />
De fleste materialene har høy motstand mot angrep av rent vann, mens vannets angrepsevne øker betydelig<br />
med sitt innhold av løselige salter og forurensing. Rent vann kan imidlertid i noen sammenhenger virke<br />
nedbrytende på betongkonstruksjoner.<br />
Nedbrytende kjemiske reaksjoner tar ofte rom hovedsakelig i materialets overflate. De kjemiske angrepene kan<br />
ibland også virke dypt inne i materialet.<br />
Angrepshastigheten ved kjemiske angrep ved gitt miljø avhenger av flere faktorer:<br />
1. Materialets sammensetning, som avgjør mengden bestanddeler som er løselige i noen miljøer<br />
2. Materialets tetthet. Angrepet går raskere hvis de angripende stoffer kan gjennomtrenge inn i materialet<br />
og altså få større overflate tilgang for angrep.<br />
3. Omsetning av aggressive stoffer. I en stillestående væske skjer generelt en nøytralisering av de<br />
aggressive stoffene de forbruker. Ytterligere angrep kan ikke skje til ny væske tilføres<br />
4. Temperatur. Generelt øker de kjemiske reaksjonshastighetene med stigende temperatur<br />
Noen eksempler på kjemiske angrep:<br />
Syrer angriper sement-bundet material.<br />
Luftens karbondioksid angriper betong<br />
Vann løser ut kalk fra betong<br />
Byatmosfære, for det meste SO2, angriper kalkstein, sandstein og puss.<br />
Alkalier angriper noen plaster<br />
Ozon i luften angriper gummi med påfølgende sprekkdannelse<br />
Løsningsmidler angriper noen plaster og malingsfarger.<br />
Tilførselsmiddel kan migrere fra plaster som blir harde og sprøe.<br />
Elektrokjemiske angrep<br />
Til gruppen elektrokjemiske angrep hører i første<br />
rekke korrosjon på metaller. Et typisk korrosjonsforløp<br />
vises i figur 9.1, som viser ett objekt sammensatt av<br />
jern og kobber.<br />
O2 2H2O4e 4(<br />
OH)<br />
2<br />
<br />
Fe 2 OH Fe(<br />
OH )<br />
<br />
2<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Av overstående beskrivelse vises<br />
forutsetningen for at korrosjon skal<br />
oppstå er at det samtidig foreligger:<br />
Elektrolytt. Består av vann.<br />
Potensielle forskjeller. Kan<br />
oppstå på grunn av varierende<br />
sammensetning enten hos<br />
metallet eller hos elektrolytten.<br />
Elektroaksepter. Er i de fleste<br />
fall oksygen som ovenfor viste<br />
reaksjon.<br />
Inhibitor er et stoff som har evne til å<br />
hemme eller helt hindre<br />
korrosjonangrep.<br />
For å motvirke korrosjonsskader på bygningskonstruksjoner brukes ulike metoder:<br />
1. Hensiktmessig konstruktiv utforming<br />
2. Hensiktmessig materialvalg<br />
3. Overflatebehandling. F.eks oksidlag, metallbelegg, enamelling, rustbeskyttende maling<br />
4. Rustdimensjonering<br />
Fysikalske angrep<br />
Frost og saltsprenging samt temperatur og fuktbevegelse er eksempler på fysikalske angrep på<br />
bygningsmaterialer. Frostsprenging av porøse material oppstår hvis vann i materialets porer fryser til is. Dette<br />
avhenger av om isformasjon ledsages av volumøkning på 9%.<br />
wf Frysbartvann<br />
S <br />
w l Plasstiljenglighet<br />
f<br />
Vannmetningsgraden som oppstår i materialet i et miljø kalles aktuell vannmetningsgrad. Saltsprenging er et<br />
annet eksempel på fysikalske angrep. Temperatur og fuktbevegelse kan gi en stor spenning i materialets<br />
overflate og forårsake sprekkdannelser.<br />
Biologiske angrep<br />
Når levende organismer eller mikroorganismer fra planter eller dyr direkte eller indirekte angriper materialet<br />
snakker en om biologiske angrep. Det bygningsmaterialet som i vårt land er mest utsatt for biologiske angrep er<br />
tre. Soppangrep forekommer også på fugemateriale i våtrom, plastmaterialer og malingfarger.<br />
Strålingsangrep<br />
For vanlige bygninger er solstråling den vesentligste strålingskilde, som bare påvirker organiske material.<br />
Miljøfaktorer<br />
Miljøfaktorene avgjør om varighetsspørsmål er aktuelle og hvor fort en nedbrytning av et material kommer til å<br />
være. Som eksempel gir høye temperaturer raske kjemiske reaksjoner. Lave temperaturer gir frysning og risiko
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
for frostangrep i porøse materialer. Luft og vann inneholder forurensing som kan akselerere nedbrytningen.<br />
Miljøfaktorene kan inndeles i følgende systematikk:<br />
1. Atmosfære<br />
2. Klima<br />
3. Vann<br />
4. Mark/jord<br />
5. Andre<br />
Atmosfære<br />
Den relative fuktigheten i utendørsluft har<br />
betydning for fuktigheten som kan føret til<br />
råte på materialer som brukes utendørs.<br />
Luftens innhold av forurensning, som<br />
utgjøres av faste partikler eller gasser, har<br />
stor betydning for varighetsspørsmål. De<br />
faste forurensningene består av støv eller<br />
forbrenningsrester fra i første rekke fra<br />
tettsteder og industriområder. Den farligste<br />
gassformlige luftforurensing er<br />
svoveldioksid, SO2, som oppstår ved<br />
forbrenning og som kan omformes til SO3<br />
og svovelsyre. Svoveldioksid virker sterkt<br />
korroderende på mange metaller.<br />
Innvirkningen på klima og<br />
luftforurensninger på korrosjonshastigheten<br />
vises i figur 9.12.<br />
Klima<br />
For varigheten til utendørskonstruksjoner er nedbør, vind og temperatur viktige faktorer. Nedbøren har<br />
betydning for materialers fuktinnhold. Nedfuktning i kombinasjon med minusgrader gir risk for frostskader.<br />
Klimaets innvirkning på korrosjonshastigheten for metaller er vist i figur 9.12.<br />
Vann<br />
Vannets innvirkning kan deles inn i følgende grupper:<br />
Innvirkning i kjemiske reaksjoner. Mange reaksjoner skjer bare ved tilstedeværelse av vann.<br />
Elektrolytt ved korrosjon.<br />
Frostsprenging<br />
Transportmedium for salter ved saltsprenging.<br />
Fuktbevegelse<br />
Forutsetning for biologisk nedbrytning f.eks råte i tre.<br />
Mark<br />
I sammenheng med grunnvannundersøkelser kan det være nødvendig å gjøre prøver av marken for å<br />
undersøke om det finnes risiko for angrep på material som er i kontakt med denne. Grunnprøvene analyseres<br />
angående innhold av organisk material, surhetsgrad og innhol av vannløselige salter.<br />
Andre miljøvarige faktorer<br />
Kjemikalier, råvarer, vanndamp og eksos, ofte i kombinasjon med høy relativ fuktighet i lokalene, gir spesielt<br />
harde påfresinger på bygningsmaterialet.<br />
Prøving og vurdering av varighet<br />
Gyldighet og pålitelighet<br />
Gyldigheten uttaler hva de målte størrelser gjenspeiler de egenskaper en ønsker å vite. Pålitelighet uttaler i<br />
hvilken grad de innhentede måleresultatene er pålitelige. Påliteligheten har altså å gjøre med målenøyaktighet<br />
og reproduserbarhet.<br />
Tidsfaktor<br />
b<br />
Kryptal: at Kapillærsuging: x B t<br />
Slitasje: x at <br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Synergism<br />
Synergism innbærer at to faktorer som virker samtidig, forsterker hverandres effekt. Dette gir en total effekt som<br />
er større enn summen av effektene delene ville fått hver for seg.<br />
Samhandling mellom material<br />
Varigheten til en bygningsdel avhenger ofte ikke bare av varigheten til et material, men hvordan materialene<br />
samhandler. Hvis en arrangerer en upassende overflatebehandling på fasademurstein kan risikoen for<br />
frostsprenging i muren økes.<br />
Materialers egenskaper ved høye temperaturer<br />
Strukturforandring<br />
Under oppvarming tilføres material varmeenergi. Dette<br />
medfører at atomer og molekyler får øket<br />
bevegelsesenergi, og dermed økende tendens til å danne<br />
nye krystaller.<br />
Egenskapsendring<br />
Energitilførelsen fører til øket molekylbevegelse og<br />
eventuell krystallomdanning. Som et resultat av dette<br />
forandres mange av materialets egenskaper, som styrke<br />
og deformasjonsegenskap.<br />
En må skille mellom materialets styrke under og etter varmepåvirkning. Generelt kan det sies at under<br />
varmepåkjenning synker styrken når temperaturen øker. Etter varmepåvirkningen kan styrken være helt<br />
forandret.<br />
Deformasjonsegenskap<br />
Ved langtidsbelastning og høy temperatur blir kryp- og releksjons-fenomenen mer akselererende.<br />
Materialødeleggelse<br />
Gasskorrosjon<br />
Når temperatur stiger rundt en metall, øker også metallets tendens at fusjonere med gaser kalles gasskorrosjon.<br />
Termosjokk<br />
I material som er dårlig varmeledende oppstår under oppvarming en ujevn temperaturfordeling i tverrsnittet.<br />
Dette medfører ujevn spenningsfordeling i materialets overflate. Det har risiko for sprekkdannelse.<br />
Det kreves tre samvirkende faktorer for at brann skal oppstå:<br />
Drivstoff<br />
Oksygen<br />
varme<br />
Ulike materialer fra brannteknisk synspunkt<br />
Materialer kan deles inn i ubrannbar, brannbar og vanskelig brannfarlig materialer.<br />
Murstein og murverk<br />
Murstein er en slags ubrannbar material. Det kan utsatts for temperatur opp til 800ºC uten skade.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Stål<br />
Stål og andre metaller er ubrennbare. Som framgår over forandres imidlertid stålets mekaniske egenskaper<br />
dramatisk ved relativt middel temperatur økning.<br />
Aluminium<br />
De mekaniske egenskapene hos aluminium er vesentlig sensitiv for oppvarming sammenlignet med stål.<br />
Betong<br />
Påvirkning av høy temperatur på betong er veldig komplisert.<br />
Armert betong<br />
Armert betong klarer høy temperatur best.<br />
Lettbetong<br />
De viktigste materialene i gruppen er autoklavert lettbetong og lettbelastebetong. Begge er ubrannbare.<br />
Naturstein<br />
Naturstein er sprøtt og har generelt liten motstand mot høy temperatur.<br />
Tre<br />
Tre er et brannbart material og tenningstemperatur ligger ved ca 250-280ºC. Temperturen avhenger av bl.a.<br />
tretyper og densitet.<br />
Gips<br />
Gips brukes ofte når det stiller krav på brannbeskytelse. Det er kjemiske bundet vann, som gir disse gode<br />
brannbeskyttende egenskapene.<br />
Plast<br />
Plast er organiske material. Alle plaster er brannbare.<br />
Diverse egenskaper. Emisjoner. Materialklassifisering<br />
Hardhet<br />
Hardhet er et materials evne til å motstå inntrykning eller bulking fra en belastning på overflaten. Hardheten kan<br />
bestemmes ved å presse en liten stålkule eller en diamantspiss mot overflaten og måle inntrykningens<br />
størrelse, se figur under.<br />
Slagseighet<br />
Slagseighet er et materials evne til å motstå slag uten å knekke. For å teste slagseighet blir en hammer svingt i<br />
en pendelbevegelse fra en viss høyde mot et prøvestykke av materialet. Slagseighetstesten brukes til å<br />
bedømme et materials sannsynlighet for sprøhetsbrudd. Testen utføres først og fremst på metaller og<br />
plasttyper.<br />
Slitasjemotstand<br />
Slitasjemotstand er en vesentlig egenskap for varigheten til gulvmaterialer. Den største slitasjepåvirkningen er<br />
trafikk fra mennesker. Denne påvirkningen eller belastningen er vanskelig å gjenskape i et laboratorium, derfor<br />
kan det utføres praktiske forsøk. Disse forsøkene viser at det er viktig å ta hensyn til vendende trafikk ved<br />
testing av slitasjemotstand.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Varmebehagelighet<br />
Varmebehagelighet er hvordan en oppfatter temperaturen til et materials overflate ved berøring. De mest<br />
aktuelle overflatene der det er viktig med god varmebehagelighet er gulv. Temperaturen en føler når en berører<br />
et gulv bestemmes ut ifra hvor fort varmen ledes fra foten til gulvet, altså av gulvmaterialets varmeledningsevne<br />
.<br />
Friksjon og fallsikkerhet<br />
Friksjonsegenskaper uttrykkes ved en friksjonskoeffisient:<br />
F<br />
, der F er den maksimale friksjonskraften [N] og N er normalkraften [N]<br />
N<br />
Friksjonsegenskapene til et gulvmateriale er av stor betydning for risikoen for å skli og falle. Partikler eller andre<br />
elementer på gulvet kan påvirke fallsikkerheten. F.eks kan sandkorn bli små kulelager mellom en sko og<br />
gulvoverflaten.<br />
Luftgjennomtrengning<br />
Luftlekkasjer gjennom yttervegger har stor betydning for byggets energiforbruk. Derfor stiller svenske byggregler<br />
krav til byggets tetthet. Luftlekkasjer skjer dels tvers gjennom bygningsmaterialet og dels gjennom fuger og<br />
sprekker. Luftlekkasjer gjennom et material bestemmes av materialets luftgjennomtrengningsevne.<br />
Luftgjennomtrengningsevnen til bygningsmaterialer som anvendes til vindtetting i vegger, er svært lav. Derfor<br />
bestemmes et hus sin tetthet av den luftmengden som slipper ut gjennom sprekker og glipper.<br />
Emisjon fra bygningsmaterialer<br />
Begrepet emisjon defineres som ”avgivelse av lukt eller energi til omgivelsene”. Emisjonskildene i bygg er<br />
mange. For uten emisjon fra materialer og innredning, kommer det emisjon fra mennesker og dyr, røyking,<br />
matlaging, kosmetikk o.l. Det er ikke avklart hvordan emisjoner påvirker menneskers helse.<br />
Et ”sykt” hus er en bygning som fremkaller noen form for ubehag hos brukerne av bygningen. Symptomene kan<br />
være tretthet, hodepine, konsentrasjonsvansker, slimhinneirritasjon, allergi osv. Årsaker til at hus blir ”syke” er i<br />
første rekke mangelfull ventilasjon, men fukt viser seg også å være en betydelig årsak.<br />
Klassifisering av bygningsmaterialer<br />
Svensk Byggkatalog og Hus AMA er to dokumenter som er vesentlig brukt innen den svenske byggenæringen. I<br />
dokumentene anvendes det et klassifiseringssystem med koder for materialer og resurser. Økt utbytte av varer<br />
og tjenester mellom ulike land har gitt behov for et internasjonalt klassifiseringssystem.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er materialets varighet?<br />
Svar 1 Materialets evne til å motstå disse nedbrytningsprosesser kalles varighet eller herdning.<br />
Spørsmål 2 Hva er hovedgrupper av nedbrytningsmekanismer?<br />
Svar 2 En snakker om fem hovedgrupper av nedbrytningsmekanismer:<br />
1. Kjemiske angrep<br />
2. Elektrokjemiske angrep<br />
3. Fysikalske angrep<br />
4. Biologiske angrep<br />
5. Strålingsangrep<br />
Spørsmål 3 Hvilket bygningsmaterial er mest utsatt for biologiske angrep i vårt land?<br />
Svar 3 Det bygningsmaterialet som i vårt land er mest utsatt for biologiske angrep er tre.<br />
Spørsmål 4 Nevn hovedmiljøfaktorer.<br />
Svar 4 Miljøfaktorene kan inndeles i følgende systematikk:<br />
1. Atmosfære<br />
2. Klima<br />
3. Vann<br />
4. Mark/jord<br />
5. Andre<br />
Spørsmål 5 Hvilke tre samvirkende faktorer kreves det for at brann skal oppstå?<br />
Svar 5 Det kreves tre samvirkende faktorer for at brann skal oppstå:<br />
Drivstoff<br />
Oksygen<br />
varme<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong>
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
5.studiebolk: fredag 07.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: - Betong<br />
- Lettbetong<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver de viktigste kjennetegnene ved bygningsmaterialet betong. Det gis en kort oversikt<br />
over de forskjellige fasene betongen går gjennom under herdingen og hvordan man kan undersøke kvaliteten<br />
på den ferdige betongen ved hjelp av enkle forsøk.<br />
Det er viktig å kjenne til betongens egenskaper i forhold til herding, varme-, fuktpåkjenning og ikke minst<br />
lastpåkjenning. Betongen er et sterkt materiale som har god bestandighet. Ved å vite om de forskjellige<br />
tilsetningsstoffene som man kan tilsette betongen kan man gjennom riktig støpemetode få en meget stabil og<br />
holdbar betong.<br />
Betong<br />
Betong er det mest kjente bygningsmateriale vi har. Det har god bestandighet, bæreevne og har god<br />
formbarhet. En form for betong ble allerede brukt av romerne for over 2000 år siden. Den betongen vi benytter i<br />
dag er velig lik og ble patentert i 1844<br />
Betong består av følgende komponenter:<br />
- Tilslag: sand, pukk og stein<br />
- Vann<br />
- Sement<br />
- Tilsetningsstoffer<br />
Figur 1 Blandeforhold standard betong<br />
Sement er et hydraulisk bindemiddel, dvs. et bindemiddel som har evnen til å herde ved tilførsel av vann.<br />
Blandingen av sement og vann kalles sementlim og er det som binder tilslaget sammen til en fast masse.<br />
Forholdet mellom vann og sement kalles vannsementtallet og angir hvor mye vann det er i forhold til sement.<br />
Sementen som benyttes kalles Portlandsement på grunn av at fargen minner om den fargen som finnes på en<br />
byggestein kalt Portland Stone fra Portland.<br />
Sementen blir til ved at kalkstein i lag med leire finmales og brennes i en roterende ovn. Materialet tilsettes<br />
enten vått eller tørt avhengig av om man benytter våt- eller tørrmetoden. Den mest vanlige metoden i dag er<br />
tørrmetoden. Ovnen som benyttes er lang og har en svak helningsvinkel på ca 4 grader. Sementen blir tilført i<br />
den øvre enden, og ved den nedre enden fyres det med olje eller kull. I brennsonen er ovnen over 1400˚C.<br />
Råmaterialet blir varmere og varmere på sin ferd nedover og danner til slutt små klumper. Man får da et resultat<br />
som kalles sementklinker. Etter malingen blir sementen tilsatt 2-5 % gips for å kunne regulere størkningstiden,<br />
som ellers ville ha vært altfor hurtig. Så blir dette malt til en meget fin masse.<br />
Når sementen blandes med vann får man en eksoterm reaksjon. Det vil si at det utvikles varme. Denne varmen<br />
kan ha negativ effekt på betongen da den vil herde ved høy temperatur og når denne faller vil den herdede<br />
betongen trekke seg sammen og sprekkdannelser kan oppstå.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
Sementen binder seg sakte til vannet. Sementens bindetid kan defineres som den tid det tar før blandingen av<br />
sement og vann har fått en definert grad av stivhet. Etter dette starter herdingen.<br />
I Norge er det Norcem standard som er den mest brukte sementen. I tillegg har vi:<br />
Norcem standard FA Modifisert Portlandsement, Norcem Anlegg høye fastheter og Norcem industri Rapid<br />
Portlandsement osv. Disse skal tilfredsstille krav i NS 3086.<br />
Vann<br />
Som hovedregel kan alt drikkbart vann benyttes til betongproduksjon. Vann som inneholder forurensing, salter<br />
eller humus vil være med på å svekke betongens bæreevne og kan forårsake at armeringsjernene korroderer.<br />
Tilslag<br />
Tilslag består av sand og stein. Det kan være knust stein (pukk) eller naturlige forekomster. Ved naturlige<br />
forekomster er det viktig å se til at disse ikke inneholder humus av samme årsak som nevnt over. Tilslaget deles<br />
inn etter størrelse hvor filler er betegnelsen på finstoff med en diameter
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
I tillegg til temperaturøkningen har mengden vann under herdetiden mye å si. Hvis vannet tørker for fort bort vil<br />
den hydrauliske prosessen stanse og man vil kunne få plastiske svinn. Det vil si en sammentrekning av<br />
betongmassen før denne har herdet. Videre kan man få redusert bæreevne og økt permeabilitet og dermed<br />
redusert bæreevne. Tiltak for å holde på fuktigheten i betongen kan man dekke denne til med plastfolie for å<br />
forhindre avdamping.<br />
Hvis betongen får fryse alt for tidlig etter støping kan den få skader som ikke vil forsvinne. Dette skyldes at<br />
iskrystallene i størst grad vil utvikle seg i mellomrommene mellom stein og sement og vil gi en volumøkning.<br />
Man kan få en sprekkdannelse inni betongen.<br />
Herdet betong<br />
Kvalitetskontroll av betongens egenskaper skjer som oftest ved testing av dens trykkfasthet. Dette skjer i<br />
henhold til NS 3667, 3668 og 3669 på enten kubiske prøvelegemer med sidekanter s=100mm, eller på sylindre<br />
med en h=300mm og diameter på 150 mm. Betongens bæreevne avhenger av vannsementtallet.<br />
Når betongen blir påført en last vil den kunne oppleve kryping. Det vil si betongen deformeres som følge av at<br />
det kjemisk bundne vannet presses ut på grunn av spenningen. Krypingen (kryptøyningen) regnes som<br />
proporsjonal med den umiddelbare elastiske tøyningen. Proporsjonalitetsfaktoren kalles og er den som angir<br />
størrelsen på krypningen.<br />
Kryping må ikke misforstås med krymping som er et resultat av fuktinnholdet inni og rundt betongen. Krymping<br />
og svelling foregår ved oppfukting og uttørking av betongen og er ikke et resultat av påførte laster.<br />
Betongen regnes som et meget bestandig materiale, men ytre faktorer som frostangrep, korrosjon og kjemiske<br />
angrep.<br />
Figur 5 Frostsprengning<br />
Figur 6 Armeringskorrosjon<br />
Frostsprengning kommer av<br />
at vannet i gelporene og<br />
kapillærporer fryser til is og<br />
den volumøkningen vannet<br />
dermed får.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
Armeringskorrosjon<br />
kommer av at den passive<br />
tilstanden til armeringen<br />
opphører ved at pH-verdien<br />
til betongen synker. Dette<br />
kan skje ved karbonatisering<br />
som er vist her eller ved<br />
kloridinntrengning.<br />
Figur 7 Kjemisk angrepet betong<br />
Ulike typer betong<br />
Kjemiske angrep skjer<br />
enten ved at betongen<br />
løses opp som følge av<br />
inntrengning av<br />
kjemiske produkter eller<br />
ved at disse begynner å<br />
reagere med betongen.<br />
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
I tillegg til den normale betongen som er laget etter konvensjonelle metoder har vi også en høypresterende<br />
betong. Denne kjennetegnes ved at den har bedre egenskaper enn den normale på ett eller flere områder. Den<br />
typiske høypresterende betongen inneholder:<br />
- Lite vann. Vct
Kilder<br />
http://home.hib.no/ansatte/kek/Betongteknologi/kompendium.PDF<br />
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
http://images.google.com/imgres?imgurl=http://www.ngu.no/upload/Aktuelt/ICAAR_skadet_nett.jpg&im<br />
grefurl=http://www.ngu.no/no/Aktuelt/<strong>2008</strong>/Samlet-seg-om-skadetbetong/&h=169&w=225&sz=30&hl=no&start=4&um=1&usg=__jQpxMAkcEZlh7MdCqRPxHyWwRmM=&tb<br />
nid=1OpVgrkaExUqZM:&tbnh=81&tbnw=108&prev=/images%3Fq%3Dbetong%2Bkjemisk%26um%3D1%<br />
26hl%3Dno%26rls%3Dcom.microsoft:en-US%26sa%3DN<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hvordan gjennomføres en måling av konsistens med synkmål?<br />
utskrift: 11.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Man benytter en fuktig stålkjegle med mål etter NS 3662 som plasseres på et jevnt, ikke<br />
sugende underlag. Kjeglen fylles med tre lag betong som blir gjennomstukket med en stålstang<br />
25 ganger for hvert lag. Toppen strykes av og kjeglen trekkes forsiktig rett opp. Etter at<br />
betongen har sunket måles høyden på betongen i forhold til kjegla. Synkmålet angis på<br />
nærmeste 10 mm.<br />
Spørsmål 2 Hvordan gjennomfører man en måling av konsistens etter Vebe-metoden?<br />
Svar 2 Man har et kar som man fester på et vibrasjonsbord. Synkkjeglen plasseres i karet, fylles og tas<br />
av etter samme prinsipp som for synkmål-metoden. Deretter plasserer man en gjennomsiktig<br />
glassplate på betongkjeglen og starter vibratoren. Samtidig starter man en stoppeklokke. Når<br />
betongen dekker hele plata leser man av tiden. Konsistensen angis i sekunder vebe.<br />
Spørsmål 3 Hva kjennetegner sprekker som blir dannet i hhv. oppvarmingsfasen og nedkjølningsfasen??<br />
Svar 3 Sprekker som dannes under oppvarmingsfasen oppstår i løpet av de første døgnene etter<br />
utstøpingen og gjerne i forbindelse med støping mot andre konstruksjoner. De skyldes i<br />
hovedsak temperaturvariasjoner i konstruksjonen og de påfølgende spenningsvariasjonene.<br />
Sprekker som dannes i avkjølningsfasen er vanligvis gjennomgående sprekker. De kan<br />
inntreffe uker, måneder og år etter at utstøpingen er gjort og kan skyldes flere ting. Sprekkene<br />
blir varige og reduserer konstruksjonens tetthet, bestandighet osv.<br />
Spørsmål 4 Hvordan påvirkes sementens hydratisering av høy temperatur?<br />
Svar 4 Jo høyere temperaturen er, jo fortere foregår den hydrauliske prosessen og betongens<br />
egenskaper utvikles fortere. I tillegg til at egenskapene kommer fortere vil også bæreevnen bli<br />
dårligere.<br />
Spørsmål 5 Beskriv korte kjennetegn ved lettklinkerblokker.<br />
Svar 5 Lettklinkerblokker tilvirkes av lettklinkerkuler mellom 0-12 mm som blandes med vann og<br />
sement. På grunn av mangelen på finstoff dannes det hulrom mellom lettklinkerkulene. Man får<br />
lav densistet (600-950 kg/m 3 ) og god isoleringsevne.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
5.studiebolk: fredag 07.11.<strong>2008</strong><br />
Tema: - Betong<br />
- Lettbetong<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver et vakkert materiale med stor fleksibilitet – betong. Betong benyttes i de fleste bygg<br />
som settes opp i dag. Fabrikkblandet betong inviterer til kreative løsninger og utradisjonelle former. Betong er<br />
plastisk og kan brukes til å skape dramatiske former ingen andre materialer kan oppnå.<br />
Betong er allsidig og det mest brukte materiale i verden. Det er et “naturmateriale“ med lang levetid, lave<br />
driftskostnader og stor fleksibilitet mht styrke, vekt, form og farge. Et moderne samfunn er avhengig av betong til<br />
bygninger, bruer, kaier, tunneler, dammer og oljeplattformer.<br />
Allmenn oversikt<br />
Betong består av:<br />
Sement<br />
Vann<br />
Tilslag<br />
Tilsetninger<br />
Sement<br />
Finkornet pulver fra kalkstein<br />
For det meste portlandsement<br />
Sement + vann<br />
- Reagerer og danner sementlim (sementpasta)<br />
- Forholdet vann/sement kalles v/c-tallet (0,4 er nær det optimale)<br />
I tillegg til sement benyttes andre bindemidler som pozzolaner og nedmalt slagg<br />
v/c-tallet erstattes derfor ofte av betegnelsen massforhold<br />
Tilslag<br />
Fine og grove grusmaterialer som blir limt sammen av sementlimet.<br />
Det er ønskelig med et høyt innhold av tilslag pga høy fasthet.<br />
Høy fasthet - lav kostnad<br />
Fingrus<br />
Kornstørrelser fra 0-8 mm<br />
Grovt tilslag<br />
Kornstørrelser fra 8-64 mm<br />
Tilsetningsstoffene deles inn i klasser etter hvilken funksjon de har:<br />
A - akselererende (gjør at betongen herder raskere)<br />
P - vannreduserende, eller plastiserende (gjør at vi kan bruke mindre vann i betongen)<br />
R - retarderende (gjør at betongen herder langsommere)<br />
I - injiserende (øker flyteevnen til betongen)<br />
L - luftinnførende (øker luftinnholdet i betongen)
Ferskbetong<br />
Fersk betong:<br />
- selve betongblandingen før den størkner<br />
så mye at den ikke lengre lar seg bearbeide<br />
- konsistensen (støpbarheten) påvirkes av<br />
vanninnholdet, mengden sementlim og<br />
evt. tilsetninger<br />
Konsistensen defineres ved:<br />
- formbarheten; evnen til å fylle ut støpeformen<br />
og omslutte armeringen<br />
- komprimerbarheten; pakningsevnen<br />
- stabiliteten; evnen til å flyte ut, men samtidig<br />
opprettholde en homogen (jevn)<br />
sammensetning i hele betongmassen<br />
Betongens herding<br />
Hydratisering - sementen reagerer med vann (og herder over tid)<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Varmeutvidelse under herdingen gir<br />
påfølgende svinn og sprekker.<br />
Høyt v/c-tall gir akselerert herding, mye<br />
kapillarporer og svekket fasthet.<br />
Bestandighet<br />
Vann og poreforhold<br />
v/c = 0,25 kjemisk bundet i CSH-fasen<br />
v/c = 0,15 gelvann(fysisk bundet)<br />
v/c > 0,40 kapillarporer<br />
uansett noe kontraksjonsporer<br />
Svekket fasthet ved økt v/c-tall<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
De største bestandighetsproblemer i Norge er:<br />
Frostangrep<br />
Fritt vann i betongens porer vil kunne fryse og medføre strekkspenninger i betongen med påfølgende skader.<br />
Det er kun for porøse betonger. I de fleste betongkvaliteter er det andre effekter, som osmose, som påfører<br />
betongen strekkspenninger. En betong som står tørt er ikke utsatt for nedbryting på grunn av fryse- og<br />
tinesykluser, mens en betong som er utsatt for saltholdig vann er meget utsatt for denne typen nedbryting. Et<br />
godt eksempel på utsatte konstruksjoner er veirekkverk av betong.<br />
Armeringskorrosjon<br />
Hvis armeringen begynner å ruste skyldes dette nesten alltid enten karbonatisering eller kloridinntrengning.<br />
- Armeringen ligger beskyttet inne i betongen. Denne beskyttelsen virker av to grunner. Den ene grunnen er<br />
at betongen i stor grad hindrer vann å komme inn til armeringen. Den andre grunnen er at betong er svært<br />
basisk, har en pH-verdi på 11-13, og derfor danner en beskyttende oksidfilm på ståloverflaten. Betongen herder<br />
ved at vann og sement reagerer kjemisk. Noen av reaksjonsproduktene fra herdeprosessen har den negative<br />
egenskapen at de reagerer med CO2 i luften og senker pH-verdien i betongen. Dette kalles karbonatisering.<br />
Hvis pH-nivået i betongen synker til under 9,5 vil oksidfilmen forsvinne.<br />
- Betong kan inneholde klorider når den blir produsert. Det skjer hvis den blir tilsatt sjøvann eller<br />
kloridinnholdig tilslag. Klorider kan også bli tilført den herdede betongen senere, f.eks. hvis den utsettes for<br />
sjøvann. Hvis en tilstrekkelig mengde klorider trenger inn til armeringen, og det er tilgang på vann og oksygen,<br />
vil det nesten alltid resultere i rustangrep på armeringen. Hva som er kritisk kloridinnhold varierer fra<br />
betongkonstruksjon til betongkonstruksjon.<br />
Kjemiske angrep<br />
De kjemiske reaksjonene forekommer som regel mellom betongen og et tilført (fremmed) stoff, men kan og<br />
forekomme mellom ulike bestanddeler i betongen. De kjemiske reaksjonene kan enten oppløse bindemidlet i<br />
betongen, eller de kan gi et reaksjonsprodukt med større volum som dermed virker sprengende på betongen.
Høgpresterende betong<br />
Har vannbindemiddelstall mindre enn 0.45 (som regel mye mindre)<br />
Inneholder ofte silikastoff, som regel 5-10% av sement<br />
Inneholder tilsetningsstoff<br />
Inneholder velgraderende tilslag<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong><br />
Selvkomprimerende betong (SCC)<br />
I motsetning til en tradisjonell betong vil en selvkomprimerende betong (SCC) være tilstrekkelig "tynnflytende",<br />
men uten at det oppstår en separasjon mellom grovere steinmaterialer og sementpastaen. SCC vil dermed flyte<br />
selv på plass i en forskaling uten ytterligere hjelp av vibratorer. Produksjon av SCC har blitt gjort mulig ved å<br />
benytte superplastiserende tilsetningstoffer i fersk betong, og ved å benytte steinmaterialer der man har full<br />
kontroll over bl.a. kornform, finstoffandel og fuktinnhold.<br />
Kvalitet, proporsjonering<br />
Ved all produksjon av betong (både på byggeplass og i fabrikk) vil det være variasjon i betongkvaliteten<br />
avhengig av bl.a.:<br />
tilslagets kornfordeling<br />
tilslagets kornform<br />
tilslagets fuktinnhold<br />
vann- og sementmengde, v/c-tall<br />
Vanligste tilslagskontroll korngradering<br />
konstatere om tilslag kan brukes<br />
proporsjonere (sette sammen) et blandings-<br />
forhold til en bestemt betongkvalitet<br />
konstatere evt. variasjoner i tilslagets<br />
sammensetning (finhetsmodul) for derved<br />
å endre blandingsforholdet<br />
fuktinnhold vannabsorpsjon<br />
Lettbetong<br />
Er betong med densitet under 2000 kg/m 3 .<br />
Lettbetong lages ved å bruke tilslag som er lettere enn sand og stein, som f.eks ekspandert leire (Leca),<br />
pimpstein eller skumplastperler. Densiteten blir vanligvis under 1800 kg/m 3 , og kan bli laget helt ned mot ca 300<br />
kg/m 3 . På grunn av at lettbetongen er mer porøs enn normalbetong har den lavere trykkfasthet enn<br />
normalbetong. Til gjengjeld har den bedre varmeisolerende egenskaper fordi luftinnholdet er større. Lettbetong<br />
er spesielt interessant å bruke der det er nødvendig å spare vekt, f.eks. når det er dårlige grunnforhold.<br />
Porebetong (også kalt gassbetong eller autoklaverad (på svensk)) ble oppfunnet på 1920-tallet. I dag<br />
produseres det porebetong i mange fabrikker over hele verden. I Norge ble det startet produksjon i 1947 under<br />
navnet Siporex. I 1952 startet en tilsvarende produksjon under navnet Ytong. Fra 1972 til ca. 2000 var det kun<br />
produksjon ved en fabrikk på Sem i Hokksund. Produktet var da i en periode kjent under navnet Scanpor.<br />
Produksjon av porebetong Porebetong framstilles av sand (finmalt kvartsitt), sement, kalk, vann og et esemiddel<br />
(aluminiumspulver) som danner et stort antall små, luftfylte porer i massen. Råmaterialene blandes og tappes i<br />
former der massen eser. Når massen har størknet, skjæres den til aktuelle formater ved hjelp av tynne<br />
ståltråder. Herdingen skjer deretter i vannmettet damp under høyt trykk i herdekamre (autoklaver). Vi får da en<br />
porøs, lett masse som kan skjæres og sages til forskjellige formater.<br />
SUNDØYBRUA i Nordland (åpnet 9/8-2003)<br />
Sundøybrua – fakta:<br />
Brutype: Fritt frambygg bru (FFB) i betong<br />
Total lengde: 538 m bru + 70 m støttemur<br />
Bredde: 9,3 m<br />
Kjørebanebredde: 6,0 m<br />
Kilder<br />
Byggnadsmaterial<br />
Betongboka<br />
Byggforsk<br />
http://this.is/ergo/Norsk/Maskinsand/scc.htm<br />
http://www.hovlandbetong.no/html/betong.html<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Hovedside<br />
http://www.betongost.no/<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva betong består av?<br />
Svar 1 Betong består av sement, vann, tilslag, tilsetninger.<br />
Spørsmål 2 Hva er hydratysering?<br />
Svar 2 Kjemisk reaksjon mellom sement og vann.<br />
Spørsmål 3 Hva er v/c-tallet?<br />
Svar 3 Forholdet vann/sement<br />
Spørsmål 4 Hvilke problemer er de største for nedbryting av armert betong?<br />
Svar 4 Frostangrep, kjemisk angrep, armeringskorrosjon.<br />
Spørsmål 5 Hvilken densitet har lettbetong?<br />
Svar 5 Lettbetong har densitet under 2000 kg/m 3<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 19.11.<strong>2008</strong>
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
06.studiebolk: mandag 01.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Metallurgi<br />
Stål<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-3 til sammendrag, side 4 til<br />
eksamensoppgaver og side 5(-6) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
For byggnæringen er stål og aluminium de mest brukte metallene. Ved å kombinere metaller med<br />
forskjellige egenskaper, kan en lage nye metaller, der en kan få frem de beste egenskapene fra de<br />
blandede metallene. Dette kalles legering. Stål er benevningen på material som har grunnstoffet jern<br />
som hoveddel, blir fremstilt gjennom en smeltningsprosess og her et karboninnhold som ikke<br />
overstiger ca 1,8 volumprosent. Stål er en legering. Varmebehandling defineres som varming og kjøling<br />
eller varming og svalning med hensikt å forandre egenskapene i et material. Den vanligste<br />
nedbrytningen av stål skjer elektrokjemisk ved korrosjon.<br />
Metallurgi<br />
Mennesker har fremstilt metaller i flere tusen år. Fremstilling av jern begynte rundt 1400-tallet f. Kr., men gull,<br />
sølv og kobber hadde vært fremstilt lenge før det. For byggnæringen er stål og aluminium de mest brukte<br />
metallene.<br />
Strukturell oppbygning<br />
Den strukturelle oppbygningen til metaller er i hovedsak at<br />
krystaller er bundet sammen i et gitter. Et eksempel på et slik<br />
gitter er vist i figuren til høyre. Krystallene er bygget opp av<br />
atomer og molekyler. Hvilke egenskaper metallet har henger<br />
sammen med hvordan krystallgitteret er bygget opp. Det<br />
finnes tre nivåer å studere metallenes strukturelle oppbygning<br />
på:<br />
1. Submikrostruktur<br />
2. Mikrostruktur<br />
3. Makrostruktur<br />
Metallegenskaper<br />
Egenskapene til metaller varierer fra metall til metall. Noen er harde og sterke, mens andre har sterk<br />
korrosjonsmotstand eller er lett strømførende. Ved å kombinere metaller med forskjellige egenskaper, kan en<br />
lage nye metaller, der en kan få frem de beste egenskapene fra de blandede metallene. Dette kalles legering.<br />
Legeringer lages ved å varme opp to eller flere metaller, slik at bindingene i krystallgitterne svekkes så mye at<br />
de ikke klarer å holde gitteret sammen. Dette skjer når metallene har nådd smeltegrensen. Når metallene<br />
avkjøles igjen vil krystallene gå sammen og danne nye gitter. Den nye legeringen har fått helt nye egenskaper.<br />
Legeringer trenger ikke bare være mellom metaller, det kan også være mellom et metall og et annet stoff. Andre<br />
metoder til å forandre egenskapene til et metall på er ved kald bearbeidelse og varmebehandling.<br />
Innen metall- og metallbearbeidningsindustrien er det viktig med en standardisering av den store mengden<br />
produkter som finnes. Derfor blir det laget datablad, som er utført etter en standardmetode, for alle ulike<br />
materialsorter.
Stål<br />
Stål er benevningen på material som har<br />
grunnstoffet jern som hoveddel, blir fremstilt<br />
gjennom en smeltningsprosess og her et<br />
karboninnhold som ikke overstiger ca 1,8<br />
volumprosent.<br />
Stålfremstilling<br />
Grunnstoffet jern utgjør ca 4,5% av den faste<br />
jordskorpa. Mesteparten av jernet et bundet i<br />
kjemiske sammensetninger. En sammensetning<br />
som er så rik på jern at det er lønnsomt å utvinne,<br />
kalles malm. Malm inneholder ofte over 40% stein<br />
og må derfor foredles før det kan utvinnes. Det skjer<br />
ved at malmen knuses og biter som ikke inneholder<br />
jern sorteres bort. Sluttproduktet blir en finkronet<br />
sand som kalles slig. Siden slig er så finkornet<br />
varmes den fort slik at den smelter sammen, og så<br />
knuses den igjen til passene biter. En annen måte å<br />
behandle slig på er å presse den sammen til små<br />
kuler, kalt pellets. Den behandlede sligen mates inn<br />
i en smelteovn der den smeltes til råjern. En slik<br />
smelteovn er vist i figuren til høyre.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Smelting og støping<br />
Ferskning er en prosess der uønskede stoffer i råjernet oksideres bort. Dette må gjøres for heve kvaliteten på<br />
stålet. Der brukes to måter å smelte råstål på, konverterprosess og elektrolyseprosess. En kan smelte både slig<br />
og fast stoff som skrotmetall.<br />
Det smeltede stålet helles i en form der det får størkne. En slik<br />
form kalles en kokille. For å unngå luftlommer i stålet som<br />
oppstår av oksygen, tilsettes desoksidasjonsmiddel som<br />
binder opp oksygenet. Dermed blir materialet ”tett”. Form og<br />
avkjøling av kokillene kan gi stålet forskjellige egenskaper.<br />
Legeringer<br />
Stål er en legering. Hvilke stoffer som inngår i legeringen er av<br />
stor betydning for stålets egenskaper. F.eks har stålets styrke<br />
en sammenheng med innholdet av karbon og hvordan<br />
krystallgitteret er bygd opp. Se figur til høyre. Stoffer som kisel,<br />
mangan, krom, kobber, nikkel og aluminium kan også<br />
forekomme i legeringer.<br />
Hvor mye karbon det er i forhild til jern i legeringen inndeles i<br />
forskjellige grupper etter en europeisk standard:<br />
Ulegert stål.<br />
Mikrolegert stål.<br />
Lavlegert stål.<br />
Høylegert stål.<br />
Rustfritt stål er en felles benevning på alt stål som har<br />
motstand mot korrosjon.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Varmebehandling og sveising<br />
Varmebehandling defineres som varming og kjøling eller varming og svalning med hensikt å forandre<br />
egenskapene i et material. Kjøling er en rask senking av temperaturen, f.eks kjøling i vann. Svalning er en<br />
langsom senking, f.eks svaling i luft.<br />
Sveising er den dominerende sammensetningsmetoden for stålkonstruksjoner. Ved sveising smeltes stålet<br />
lokalt veldig raskt og avkjøles så raskt av det omliggende materialet. Dette fører til en strukturomdanning og<br />
veldig høye egenspenninger i det sveisede materialet. Det finnes forskjellige måter å sveise på, der manuell<br />
elektrodesveising er den vanligste. Figur under viser prinsippet til manuell elektrodesveising.<br />
Egenskaper<br />
Stålets strekkegenskaper bestemmes ut ifra strekktester av små prøvestykker. Materialet er elastisk og følger<br />
Hooke’s lov opp til strekkgrensen. Den høyeste spenningen prøvestykket tåler uten å knekke, kalles<br />
bruddgrensen. Strekkgrensen ved trykk er ofte høyere enn ved strekk.<br />
Stålets elastisitetsmodul kan ved alle stålkonstruksjoner settes til E = 2,1·10 6 MN/m 2 . Vanligvis tas det ikke<br />
hensyn til stålets krypning ved bergninger i romtemperaturer. Men ved høye temperaturer, som i en brann, vil<br />
dette få en betydning.<br />
Tøybarheten til stål relateres til anvendelse ved normal temperatur og langsom, statisk belastning. Stål blir<br />
imidlertid sprøtt ved lave temperaturer og evnen til å ta opp dynamiske laster minker.<br />
Den vanligste nedbrytningen av stål skjer elektrokjemisk ved korrosjon. Korrosjon kan oppstå hvis en fri<br />
ståloverflate kommer i kontakt med væske og oksygen. I luft skjer det i praksis ingen korrosjon ved under 60%<br />
relativ fuktighet. Korrosjon i vann bestemmes ut ifra flere faktorer, som saltinnhold, forurensninger og pH-verdi.<br />
F.eks er saltvann mye mer korrosivt enn ferskvann. Den enkleste måten å beskytte seg mot korrosjon er<br />
rustbeskyttende maling.<br />
Produkter av stål<br />
Stål forekommer i en mengde ulike former og produkter:<br />
Plater<br />
Profiler<br />
Stenger<br />
Armeringsstål<br />
Bjelker<br />
Rør
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er de to mest brukte metallene innen byggenæringen?<br />
Svar 1 Stål og aluminium<br />
Spørsmål 2 Hva er en legering?<br />
Svar 2 En legering er en sammensetning mellom et metall og andre stoffer, f.eks stål<br />
Spørsmål 3 Hva er varmebehandling?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 3 Varmebehandling defineres som varming og kjøling eller varming og svalning med hensikt å<br />
forandre egenskapene i et material.<br />
Spørsmål 4 Hva er korrosjon?<br />
Svar 4 Korrosjon er en elektrokjemisk nedbrytning av metall. Det trengs tilstedeværelse av væske og<br />
oksygen for at korrosjon skal forekomme.<br />
Spørsmål 5 Hva er en kokille?<br />
Svar 5 En kokille er en form en heller flytende metall i for å la det størkne.<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
06.studiebolk: mandag 01.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Metallurgi<br />
Stål<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Metaller har vært viktige byggematerialer i mange år og fremstillingen av disse har vært med på å påvirke<br />
utviklingen av det moderne samfunnet. Veldig få metaller benyttes i dag i sin rene form. Til dette har de for<br />
dårlige egenskaper. Men ved å blande inn andre stoffer kan man få forbedret egenskapene til metallene. Dette<br />
kalles legering.<br />
Den mest kjente legeringen er blandingen av jern og karbon, nemlig stål. Når man blander inn karbon i jernet får<br />
man et sterkere og mer holdbart materiale. Karbonet binder seg til jernet etter en varmebehandling. Ved de<br />
ulike temperaturene vil man få forskjellige former for struktur inne i stålet. Stålet har et stort variasjonsområde<br />
og framstillingen angir hvordan stålet kan benyttes.<br />
Metallurgi<br />
Metallurgi er læren om utvinning av malmer og andre råstoffer, og læren om metallenes struktur, egenskaper og<br />
behandling. Allerede flere år før Kristus hadde mennesket begynt å bruke metaller. De brukte først gull, sølv,<br />
kopper og senere bly, tinn og jern. Framstillingen av jern begynte ikke før i år 1400 f. kr. Framstillingen av jern<br />
krever mye varmeenergi og var da en veldig energikrevende prosess. Ved innføringen av masovnen ble<br />
jernproduksjonen enklere og man slapp å smi jernet, men kunne smelte det.<br />
Metallenes oppbygning<br />
Metallene er bygd opp av krystaller og har et regelbundet system med atomer med lik ladning omgitt av en<br />
elektronsky. Den strukturelle oppbygningen påvirkes av ytre faktorer og kan få forskjellige skader. Vi har:<br />
Vakans: Kommer av det engelske ordet vacant som betyr tom eller ledig. Det vil si at et atom forlater sin plass i<br />
gitteret og etterlater et tomrom. Tomrommet har en tiltrekningskraft på de omkringliggende de andre atomene<br />
og man kan ved flere vakanser få sprekker.<br />
Interstitiell: Oppstår ved at et atom forlater sin opprinnelige plass og plasserer seg i midten av en gitterramme.<br />
Når dette skjer i sammenheng med en vakans vil man få en Frenkel-defekt.<br />
Substitusjon: Ved legering vil det ene materialets atomer enten plassere seg i gitterstrukturen på samme vis<br />
som det andre materialets atomer, eller plassere seg i et tomrom i gitterstrukturen.<br />
Figur 1 Forenklet modell som viser dislokasjon<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Dislokasjoner kan enklest forklares som at ekstra atomer oppstår inne i strukturen og forskyver strukturen i den<br />
ene eller andre retningen. Man vil ved disse defektene få spenningsforskjeller inne i krystallene. Dette påvirker<br />
materialets bæreevne og deformasjonsegenskaper.<br />
Figur 2 Forenklet modell som viser dislokasjon<br />
Legeringer<br />
Rene metaller brukes sjeldent i dag. Ved å bruke legeringer kan man få et produkt med lavere smeltepunkt,<br />
minsket evne til å føre varme og elektrisitet, og mindre tøyelighet. I tillegg får man en bedre bæreevne. Rene<br />
metaller har et klart definert smeltepunkt, mens legeringer har et smelteområde. I dette området vil man ha en<br />
blanding av fast og flytende fase. Temperaturen hvor smelting begynnes kalles solidus og liquidus når<br />
smeltingen er komplett.<br />
Kaldbearbeiding<br />
Er bearbeiding av metall uten å tilsette varme. Et materiale blir sterkere og hardere når det blir plastisk<br />
deformert. Det kan for eksempel foregå ved at stålet blir påført laster og dermed avlastes. Man får et materiale<br />
som tåler større påkjenninger, men som også er sprøere. En valdig vanlig metode er å dra en stålstang<br />
gjennom et for lite hull. Videre har vi kaldvalsing og kaldvridning som også er vanlig.<br />
Varmebehandling<br />
Ved varmebehandlig av et materiale vil de mekaniske egenskapene endres. Man vil få en avspenning,<br />
rekrystallisjon og kornvekst. Ved avspenning vil de indre spenningene utløses på grunn av at atomene<br />
diffunderer hurtigere. De resterende spenningene vil sørge for en rekrystallisering. Man får et mer duktilt<br />
materiale. Denne prosessen er avhengig av temperatur, den tiden materialet blir utsatt for temperaturen og<br />
avkjølningstiden. Temperaturen gir gitterstrukturen, mens avkjølningstiden bestemmer om det vil dannes<br />
krystaller som er i likevekt eller overmettede krystaller.
Stål<br />
Jern er det metallet som finnes mest av på jorden og er hovedbestanddelen i stål.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Jern framstilles ved at malm knuses og ikke-metallholdige emner sorteres bort. Når man har fjernet dette har<br />
man slig. Dette er en finkornet sand som blir samlet i større biter før de brennes i masovnen. Ut av masovnene<br />
får man produktet råjern. Dette benyttes til framstilling av stål. Man må fjerne svovel, fosfor og silisium fra<br />
råjernet for å kunne benytte det i stålproduksjon. Til dette ble det fram til 1900 – tallet benyttet en Bessemerkonverter.<br />
Denne fylles med flytende råjern og luft presses inn fra undersiden. Denne prosessen er nå avløst av<br />
LD-prosesen som gir bedre kontroll med den endelige kjemien.<br />
Stålet støpes deretter etter forskjellige støpemetoder. Man kan støpe det i sandformer, kokillestøping eller<br />
kontinuerlig støping. Kokillestøping er når stålet tappes i en støpjernsform og herder. Når stålet herder vil<br />
karbonet i stålet danne karbondioksid som igjen danner blærer i stålet. Dette svekker stålet. Ved å tilsette et<br />
deoksidasjonsmiddel kan man få et mer eller mindre tett stål. Dette er en kostbar prosess, da ca 20 % av stålet<br />
ikke kan benyttes på grunn av at det oppstår en sugning i det øverste partiet av stålet.<br />
Strengstøping er en form for kontinuerlig støping hvor stålet føres inn i en støpeform som er åpen i begge<br />
ender. Stålet avkjøles når det kommer inn i formen og når strengen forlater formen er den størknet.<br />
Legeringer<br />
Stål er en legering som i hovedsak består av jern og karbon. I tillegg kan det være tilsatt mangan, krom eller<br />
nikkel. Karboninnholdet i stålet angir hvor sterkt stål man får, samt hvor god sveiseevne det får. Vanlig jernkarbonlegering<br />
har et karboninnhold på 2,1 %. Når karboninnholdet overstiger 2,1 % blir det betegnet som<br />
støpjern. Et sterkt stål med god sveisbarhet har vanligvis ikke høyere karboninnhold enn 0,18 %.<br />
Karbonet finnes løst i jernet eller bundet kjemisk i cementitt. (jernkarbid Fe3C) I tillegg kan karbon skilles ut som<br />
grafitt når legeringen størkner.<br />
Jern kan krystallisere seg på to ulike måter. Den ene kalles ferrit. Da har man en kubisk romsentrert struktur<br />
som kan løse opptil 0,035 % karbon ved 723 grader celsius. Den andre måten kalles austenitt og her har man<br />
en kubisk flatesentrert struktur som kan løse opptil 2,1 % karbon. I tillegg har vi en struktur som kalles perlit. Det<br />
er når stålet har blitt avkjølt etter austenittfasen og ferrit og cementitt dannes i en lamellstruktur som gir et<br />
perlemorslignende utseende.<br />
Stålet kan legeres på flere måter:<br />
Ulegert stål (karbonstål): Stål hvor alle legeringsemnene er under en viss beskrevet verdi. NS-EN 10020 angir<br />
grensene for ulegert stål.<br />
Mikrolegert stål: Stål som inneholder noen hundredels eller tusendels prosent av f.eks. aluminium, nitrogen, bor,<br />
niob, titan, vanadium eller zirkonium. Disse grunnstoffene hever i større eller mindre grad flytegrensen,<br />
motvirker eldningsskjørhet og forbedrer slagseigheten.<br />
Lavlegert stål: Stål som inneholder en mindre mengde (2-5 %) av ett eller flere av de vanlige legeringsemnene<br />
(f.eks.: krom, nikkel vanadium, wolfram, molybden) som er tilsatt for å bedre egenskapene ved visse produkter.<br />
Høylegert stål: Inneholder mer enn 5 % legeringsemner. Dette gjelder vanligvis rustfritt stål. Legeringsemnene<br />
er først og fremst krom eller nikkel.<br />
Varmebehandling og sveising<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Varmebehandling defineres som oppvarming og avkjølning etter hverandre. Avkjølningen kan deles opp i to<br />
forskjellige prosesser. Enten snakker vi om en brå avkjølning ved at man legger stålet i kald væske etter<br />
oppvarming, eller så snakker vi om avkjølning ved romtemperatur. Varmebehandling kan foregå på følgende<br />
måter:<br />
- Mykgløding: Har til hensikt å bringe all cementitt over på kuleform. Stål som er mykglødet fører<br />
til mindre slitasje på verktøy ved sponfraskillende bearbeiding.<br />
- Spenningsgløding: Har til hensikt å fjerne indre spenninger i f. eks sveiser.<br />
- Normalisering: Ved normalisering får stålet en jevnere og finere kornstørrelse<br />
- Herding: Stålet varmes opp og avkjøles i vann. Stålet blir hardere og har større bæreevne.<br />
Stål blir vanligvis forbundet ved hjelp av sveising. Sveisbart stål er stål som kan sveises uten at man må gjøre<br />
spesielle tiltak og uten risiko for konstruksjonens funksjon. Stålkonstruksjonene smeltes lokalt til hverandre og<br />
deretter kjøles det ned.<br />
Stålets egenskaper<br />
Gjennom en strekkprøve bestemmes stålets bæreevne og strekkfasthet. Stålet vil først få en elastisk<br />
deformasjon til det når flytgrensen(B). Her vil stålet begynne å deformeres plastisk helt til det går til brudd. (E)<br />
Figur 3 Arbeidskurve for stål<br />
Stålets evne til å tøyes blir bedømt ved romtemperatur og ved en jevn statisk belastning. Ved lavere<br />
temperaturer eller ved påkjenning av en dynamisk last kan vi få et sprøtt brudd. Det er veldig viktig å vite ved<br />
hvilken temperatur man vil risikere slike brudd.<br />
Stålet kan i tillegg til å smelte ved brann, og gå til brudd ved lave temperaturer bli utsatt for korrosjon. For at<br />
stålet skal korrodere ved vanlig romtemperatur er man avhengig av en potensforskjell i ståloverflaten og tilgang<br />
til væske. Hvis væska inneholder syrer eller salter vil korrosjonen starte. Så lenge den relative luftfuktigheten<br />
holder seg under 60 % vil man sjeldent få korrosjoner. Ved høy RF og tilgang til forurensinger vil derimot<br />
korrosjonen skje hurtig.<br />
Hvis man plasserer to metaller med forskjellig ladning i lag vil man få korrosjon ved at det ene materialet<br />
oppfører seg som en anode og det andre som en katode. Man vil få en transport av elektroner og tæring. Denne<br />
korrosjonen foreløper vanligvis som groptæring. Dvs at man får en punktvis og dyp korrosjon. I tillegg kan man<br />
få spenningskorrosjon og gasskorrosjon. For å beskytte stålet kan man benytte forzinking, emaljering eller<br />
legeringer som gir et mer motstandsdyktig stål.
Produkter av stål<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Armeringsjern:<br />
- Armeringsnett Np<br />
- Armeringsstenger, angis med B, S, K, P, B for om de er armeringsstål, slett stang, kammet,<br />
profilert eller stegformet armering.<br />
Styrken til armeringsstålet angis som flytgrensen til stålet. Et eksempel på armeringskvalitet er B500NC hvor<br />
armeringen har en flytgrense på 500 MPa.<br />
Varmvalset stål:<br />
- Valsing ved temperaturer over rekrystallisasjonstemperaturen.<br />
- Stenger, enten runde, flate eller profilerte profiler. Se eksempler nederst på siden.<br />
Kaldvalset stål:<br />
- En valseprosess der emnet som skal bearbeides passerer valsene i kald tilstand. Kaldvalsing<br />
medfører som regel en økning av styrke og hardhet hos produktet, gir glatt overflate og presise<br />
dimensjoner. Finnes i stort sett de samme profilene som varmvalset stål.<br />
Byggeplater:<br />
- Stålplater som er flate, eller har profiler. Disse benyttes blant annet som kledning på tak eller<br />
vegger.<br />
Kilder<br />
http://www.uio.no/studier/emner/matnat/kjemi/MEF1000/h05/undervisningsmateriale/MEF1000-Kap7-<br />
Struktur.ppt#16<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/St%C3%B8ping<br />
http://stud.hsh.no/lu/inf/ingenior/InternationalWelder/Metalurgisk.htm<br />
http://materialteknologi.hig.no/Materiallare/arbeidsplan/10.%20Fe-C%20legeringerlikevektstrukturer/Materiallaere-TDL-10-Fe-C.pdf<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva betyr vakans, interstitial og substituasjonsatomer?<br />
Svar 1<br />
Spørsmål 2 Hva er det som gjør at et materiale blir sprøere etter kaldbearbeiding?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 30.11.<strong>2008</strong><br />
Svar 2 Etter at materialet er kaldbearbeidet vil atomene i materialet begynne å vandre og dermed<br />
endrer den strukturelle oppbygningen seg. Denne prosessen er temperaturavhengig og vil<br />
påskyndes ved høye temperaturer.<br />
Spørsmål 3 Hvilke egenskaper har kisel og mangan på en stållegering?<br />
Svar 3 Kisel finnes naturlig i stålet og blir tilsatt som et deoksideringsmiddel for å få et tettere stål.<br />
Mangan er også et tetningsmiddel og gir en høyere bruddgrense, tøyningsgrense og økt<br />
hardhet.<br />
Spørsmål 4 Hva er spenningskorrosjon?<br />
Svar 4 Korrosjon forårsaket ved felles virkning av statiske strekkspenninger i et materiale og et<br />
bestemt korrosivt medium. (Resulterer ofte i sprekkdannelse.) Strekkspenningene kan være<br />
direkte pålagte eller være restspenninger fra en tidligere deformasjon. Et eventuelt brudd skjer<br />
uten kontraksjon, sprøbrudd. Ved sprekkene vises ofte ingen korrosjonsprodukter.<br />
Spørsmål 5 Hva er gasskorrosjon?<br />
Svar 5 Nedbryting av materialer ved termisk aktivert reaksjon mellom materialet og en omgivende<br />
gassatmosfære, vanligvis over 100 °C. Dette skjer gjerne i forbindelse med valsing.<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
06.studiebolk: Mandag 01.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Metallurgi<br />
Stål<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 01.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 01.12.<strong>2008</strong><br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
Metall brukes i mange konstruksjoner, og tilvirkes etter forholdsvis nye metoder. På bare rundt 20 år har<br />
man fått metoder som legering og varmebehandling av stål for å få de egenskapene man vil i<br />
konstruksjoner. Disse egenskapene kan hindre korrosjon og gi et korrosjonsbestandig materiale for<br />
bruk i lang tid. Imidlertid kan for eksempel brann være en årsak til å tøye egenskapene til stål. Sveising<br />
har også fått nye metoder med årene for å gi en best mulig sammenføying av stålmaterialer.<br />
Metallurgi<br />
Metallene er oppbygd av krystaller med et regelbundet system av ensartet ladede atomkjerner som omgis av ett<br />
elektron. En vakans i et krystallgitter betyr at et atom mangler. Flere vakanser kan medføre sprekkdannelse.<br />
Dette fenomenet avhenger av temperaturen og øker med stigende temperatur. Krystallgitteret kan anta to<br />
posisjoner mtp legering. I det ene tilfellet er et atom inntar en ordinær gitterplass som substitusjonsatom, som<br />
for eksempel messing og bronsje. Den andre er at atomet legger seg i et tomrom i gitteret, sånn som for<br />
eksempel kull- og væskeatomer kan gjøre. Vi snakker på dette nivået om submikrostruktur.<br />
Når det gjelder mikrostruktur forstås det man kan se under et mikroskop. Man forstørrer gjerne opp til 2000<br />
ganger. Mikrostrukturen hos metaller avhenger av den behandling som materialet har gjennomgått. Strukturen<br />
og kornetheten er stikkord her. Man kan da gi et anslag av holdfastheten og slagseigheten.<br />
Makrostruktur vil si det man kan se med det blotte øyet. Denne struktur er ikke alltid så homogen som<br />
metallenes overflate gir inntrykk av.<br />
De metalliske egenskapene som holdfasthet, hardhet, slagseighet, krypningstall, deformasjonsegenskaper,<br />
korrosjonsmotstand osv varierer over vide grenser. Dette skyldes legeringer, kaldbearbeiding og<br />
varmebehandling. Helt rene metaller brukes sjelden. Ved å innblande metalliske og ikke-metalliske stoffer får vi<br />
en legering. Kaldbearbeiding skjer ved en drapåkjenning i et material hvor man tøyer grensene for strekk og<br />
minsker grensen for brudd, hvorpå materialet kan utnyttes til høyere påkjenninger, men samtidig er blitt sprøere.<br />
Stål<br />
Stål er benevning på material med grunnmaterialet jern som hovedbestanddel, fremstilt gjennom en<br />
smelteprosess og med en gehalt som ikke overstiger ca 1,8 vektprosent (for legert stål er vektprosenten dog 2,5<br />
vektprosent). Jern kan forekomme på tre måter:<br />
• Grunnmaterial, Fe<br />
• Teknisk rent jern, for eksempel elektrolyttjern<br />
• Material med grunnmaterialet jern som hovedbestanddel og med høg gehalt, for eksempel glutjern<br />
I hverdagen brukes ordet jern som synonym for en del tilverkningsformer av stål, for eksempel armeringsjern.<br />
Grunnmaterialet jern utgjør ca 4,5 % av den faste jordskorpen. En kjemisk forgreining som er så rik på jern at<br />
den er lønnsom å utvinne kalles en malm. I malmen finnes ulike forurensninger, hvor svovel- og<br />
fosformineralene er de mest ubehagelige, siden de selv i små mengder gir stålet dårlige egenskaper. Malm<br />
inneholder ofte mer enn 40 % gråberg og må derfor først behandles. Dette skjer direkte ved gruven.<br />
Sluttproduktet av behandlingen kalles slig og er finkornig ”sand”. Denne foredles ytterligere i en smelteovn.<br />
Herfra sintrer man sligen, eller lager pellets av den. Takkjern fra smelteovner står i dag for ca 60 % av den<br />
svenske stålindustriens behov. Resten kommer fra skrot.<br />
Takkjernet er ikke umiddelbart anvendbart til valsning, til det er det for sprøtt. Derfor skal bl.a. mye kull og<br />
mangan tas bort i en annen prosess. De uønskede bestanddelene oksideres til motsvarende oksider. Dagens<br />
prosesser for råstålproduksjon kan deles inn i konverterprosesser og elektrostålprosesser, hvor man finner<br />
Bessemer-prosessen, LD-prosessen og lysbågsovnen.<br />
Ved kokillgjutning helles stålet i en gjutningsform der det får stivne. Her tilsettes et deoksidasjonsmiddel. Etter<br />
størkningen oppstår en sugning i dets øverste parti, som gjør at bortimot 20 % av godset blir udugelig og må<br />
kappes bort. Av denne grunn blir tettet stål temmelig dyrt.<br />
Stränggjutning er en relativt ny prosess. Det smeltede stålet helles i en vannavkjølt kokill, hvor stålet nærmest<br />
denne stivner. Ettersom det stränggjutna materialet er renere enn kokillgjutna blir den etterfølgende valsingen<br />
billigere.<br />
Vanlig konstruksjonsstål er en legering av bl.a. jern, kull, mangan og kisel. Av disse er kullet den bestanddelen<br />
med flest variasjoner i egenskaper. Fremfor alt er samspillet mellom andel kull og varmebehandling viktig. Ved<br />
0,3 % kullmengde ligger den viktige grensen for hardhet. Stål med disse mengder kull kan herdes ved at de fra<br />
oppvarmet tilstand avkjøles hurtig ved å dyppes i vann eller olje. Da blir det svært hardt, men samtidig også<br />
sprøtt. Mengden kull i konstruksjonsstål ligger under 0,8 %. I moderne stål med god sveisbarhet overstiger<br />
mengden normalt ikke 0,18 %. Verktøystål har høyere innhold av kull, 0,5-1,5 %, og er altså herdet. Kull kan<br />
forekomme i jern på tre måter:<br />
• Løst<br />
• Som sementitt<br />
• Som grafitt (helt rent kull, og forekommer bare i gjutjern)<br />
Jern kan krystalliseres på to ulike måter, ferrit og austenitt. Størstedelen av kol som finnes i vanlig<br />
konstruksjonsstål er bundet i sementitt.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 01.12.<strong>2008</strong><br />
Kisel finnes i alt stål. Dette kommer dels fra råmaterialet og dels fra det som er tilsatt som<br />
desoksidasjonsmiddel. Mangan finnes også i alt stål. Den gir en noe høyere strekk- og bruddgrense, samt<br />
hardhet. Mindre mengder av krom, kopper, nikkel og aluminium kan også forekomme. Syre og fukt er eksempel<br />
på forurensninger i konstruksjonsstål.<br />
Med hensyn til det totale innholdet av legeringsemnene inndeles jern/kull-legeringer i følgende grupper:<br />
• Ulegert stål: 0,05 – 1,3 % kull, 1 - 2 % legeringsemner og urenheter<br />
• Mikrolegert stål: opp til 1,5 % mangan, max 0,1 % spesielle legeringsemner<br />
• Lavlegert stål: 2 – 5 % legeringsemner<br />
• Høylegert stål: mer enn 5 % legeringsemner<br />
Om stål legeres med 13 % krom blir det motstandskraftig mot rustangrep. For enda bedre bestandighet mot<br />
korrosjon legeres stålet også med nikkel, og evt med molybden. Da kalles stålet syrefast eller syrebestandig.<br />
Rustfritt stål er fellesbetegnelsen på alt stål som har resistens mot korrosjon og for varmebestandig og syrefast<br />
stål.<br />
Varmebehandling defineres som varming og kjøling, eller varming og sakte kjøling for å endre visse<br />
egenskaper hos et material. For eksempel produseres seigherdningsstål ved at platen varmes opp til 900<br />
grader, for så å varmvalses. Den varme platen avkjøles så direkte og kontinuerlig mens den forlater ovnen.<br />
Samme prinsipp benyttes også ved tilvirkning av seigherdet armeringsstål.<br />
For stålkonstruksjoner er sveising den helt dominerende sammenføyingsmetoden. Ved sveising smeltes stålet<br />
lokalt veldig raskt og kjøles deretter fort av det omkringliggende kalde materialet. Dette fører til<br />
strukturomvandlinger og store egenspenninger i det sveisepåvirkede materialet. Et sveisbart stål menes derfor<br />
som et material som kan sveises uten spesielle forsiktighetsregler og uten at de nevnte forandringene<br />
medfører risiko for konstruksjonens funksjon. I forbindelse med herdeprosessen kan sprekker oppstå, ettersom<br />
stålet blir hardt og sprøtt. Risikoen for sprekkdannelse øker om væske kommer inn i stålet. Den frie væsken<br />
tas da opp og vandrer lett ut i den varmepåvirkede sonen. Dette fenomenet kalles væskeforsprøing, og<br />
sprekkene kalles væskesprekker.<br />
Om kullekvivalenten er mindre enn 0,41 kan materialet sveises med normale metoder uten begrensninger. Ved<br />
høyere verdi kan man for eksempel forvarme grunnmaterialet før sveising. Dermed minsker<br />
avkjølingshastigheten og risikoen for sprekkdannelse. Kullekvivalenten bestemmes ut fra formel.<br />
Stålets arbeidskurve følger Hooke’s lov opp til øvre strekkgrense, hvor materialet oppfører seg elastisk.<br />
Plastisk deformasjon begynner deretter, og man sier at materialet flyter. Ved økning av spenningen over<br />
strekkgrensen oppnås etter hvert bruddgrensen.<br />
Stålets elastisitetsmodul kan for samtlige konstruskjonsstål settes til E = 210 000 N/m 2 . Ved høyere<br />
temperaturer, for eksempel ved brann, får stålets krypning betydning. Når det gjelder bruken av stål i for- og<br />
etterspente konstruksjoner må stålets spenningssammenheng tas med i betraktning. Tøybarheten hos stål<br />
relateres til bruk ved normal temperatur og ved langsom, statisk belastning. Stål blir imidlertid sprøtt ved lave<br />
temperaturer og taper egenskaper for å ta opp dynamiske laster.<br />
Slagseighetsprøver tas for å gradere materialets følsomhet for sprøtt brudd. En vanlig metode kalles Charpyprøven,<br />
hvor små stålstaver slås ved ulike temperaturer. I et overgangsområde finner man en kombinasjon av<br />
seigt og sprøtt brudd. Det er av stor interesse å kjenne til hvor dette temperaturområdet finnes for hver<br />
stålkvalitet. Med omslagstemperatur menes overgangen fra seigt til sprøtt brudd, definert ved bruk av en<br />
energimengde på 27 J. Omslagstemperaturen for et gitt stål ligger ikke alltid fast. Dette avhenger av<br />
aldringsprosess i stålet og en evt. kaldbearbeiding.<br />
Stål brytes ned elektrokjemisk. Forutsetningen for et sånt angrep er en fri ståloverflate med elektrisk<br />
potensialforskjell, væske i kontakt med overflaten, og tilgang på syre. I luft skjer praktisk talt ingen korrosjon<br />
under 60 % relativ fuktighet. Forurensninger påvirker også. Tilgang på svoveldioksid og klorider kan medføre<br />
en kraftig økning av korrosjonshastigheten. Om metalloverflaten er meget skitten, kan skitten holde på fukt og<br />
dermed forårsake korrosjon, selv om relativ fuktighet er under 60 %. Om de katodiske og anodiske flatene er<br />
omtrent like store skjer en jevn avskalling av overflaten. Om den anodiske flaten er svært liten i forhold til den<br />
katodiske, får man groptæring, som kan få katastrofale følger. Et meget farlig korrosjonsfenomen er<br />
transkristallinsk korrosjon, som kan oppstå i rustfritt stål som står under mekanisk spenning. På stål som er<br />
nedsenket i vann får man de største rustangrepene der syrekonsentrasjonen er høyest, dvs ved og rett under
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 01.12.<strong>2008</strong><br />
vannoverflaten. De vanligste beskyttelsesmetodene mot korrosjon er maling, forsinkning, emaljering eller å<br />
bruke korrosjonsherdige legeringer. Valget av rustbeskyttelse har stor økonomisk betydning, samt med tanke<br />
på livslengde og framtidig vedlikehold.<br />
Armeringsstål fremstilles i dag vesentlig annerledes enn for 20 - 30 år siden. I dag har seigherding blitt en<br />
vanlig metode for å nå ønskede egenskaper. Når en armeringsstang forankres i betong, skjer dette til å<br />
begynne med gjennom kjemisk vedheft mot betongen. Deretter forankres stangen med friksjon. For å forbedre<br />
forankringen valses kammer eller profiler fra på stangens overflate. Armering klassifiseres etter struktur,<br />
strekkgrenseverdi og sveisbarhet, og i noen tilfeller etter produkt. Videre finnes også varmvalsede stenger,<br />
kallformede stålprofiler og profilerte plater.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er Charpy-prøven?<br />
Svar 1 Slagseighetsprøver tas for å gradere materialets følsomhet for sprøtt brudd. En vanlig metode<br />
kalles Charpy-prøven, hvor små stålstaver slås ved ulike temperaturer.<br />
Spørsmål 2 Hva skjer under sveising av stål?<br />
Svar 2 Ved sveising smeltes stålet lokalt veldig raskt og kjøles deretter fort av det omkringliggende<br />
kalde materialet. Dette fører til strukturomvandlinger og store egenspenninger i det<br />
sveisepåvirkede materialet<br />
Spørsmål 3 Hvor oppfører stålet seg elastisk og plastisk?<br />
Svar 3 Stålets arbeidskurve følger Hooke’s lov opp til øvre strekkgrense, hvor materialet oppfører seg<br />
elastisk. Plastisk deformasjon begynner deretter, og man sier at materialet flyter.<br />
Spørsmål 4<br />
Svar 4<br />
Spørsmål 5<br />
Svar 5
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
07.studiebolk: tirsdag 02.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Aluminium og Kobber<br />
Keramiske bygningsmaterialer<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver egenskapene til aluminium, kobber og keramiske bygningsmaterialer. Felles for<br />
disse er at de finnes i store deler i jordskorpa vår. Keramiske bygningsmaterialer og kobber har vært benyttet<br />
veldig tidlig som bygningsmaterialer og til bruksgjenstander og våpen. Aluminium er et materiale som trengs<br />
store energimengder for framstilling. Det er derfor dette er et relativt nytt materiale.<br />
Kobber benyttes i dag mest som kledingsmateriale i byggverk. Det har et pent utseende og er bestandig mot<br />
korrosjon hvis det ikke er i et aggressivt miljø. Aluminium blir også brukt som kledning, men kan også benyttes<br />
til andre bygningsmaterialer. Aluminium blir også benyttet der hvor man tidligere benyttet stål. Dette skyldes at<br />
aluminium har lavere egenvekt og bedre bestandighet mot korrosjon.<br />
De keramiske bygningsmaterialene har gått fra å være et materiale som ble benyttet i bærende konstruksjoner<br />
til å være kun brukt til kledninger. Hvis man velger å benytte teglstein i dag er det i hovedsak av ønske om en<br />
pen fasade, og ikke på grunn av steinens bæreevne. Men teglsteinen har god bæreevne, er varmebestandig, og<br />
har god bestandighet mot kjemiske og biologiske angrep.<br />
Aluminium<br />
Aluminium er et materiale som finnes i store mengder i naturen, bundet til andre materialer, blant annet leire. På<br />
grunn av vanskeligheten med å framstille det er det kun et fåtall råmaterialer som er egnet til å bruke for<br />
fremstillingen.<br />
Fremstillingen av aluminium foregår ved at man fremskaffer aluminiumoksid fra bauxitten. Aluminiumsoksidet<br />
blir deretter løst i kryolitt. Dette gjør at smeltetemperaturen reduseres fra 2000 grader celsius til ca 950-980.<br />
Ved å gjennomføre en smelteelektrolyse skiller en katode og en anode ionene Al 3+ og O 2- fra hverandre.<br />
Framstillingen er meget energikrevende, men aluminium kan lett gjenvinnes. Til dette trengs kun 5 % av den<br />
energien som brukes til å fremstille det.<br />
Aluminium legeres med mangan, magnesium, kisel, sink eller kobber for å forbedre bæreevnen. Det tilsettes ca<br />
10 % legeringsemner.<br />
Når man formgir aluminiumen benytter man først varmvalsing og så kaldvalsing. Ved varmvalsingen minker<br />
tykkelsen betraktelig. Den påfølgende kaldvalsingen minker tykkelsen ytterligere og forbedrer overflatens<br />
egenskaper og gir økt bæreevne. Denne prosessen brukes først og fremst ved framstillingen av plater. Stenger<br />
og rør blir framstilt ved at aluminium presses gjennom en matrise med ønsket form.<br />
Aluminium har en meget god bestandighet mot korrosjon. Dette skyldes at det dannes en tynn oksidfilm på<br />
overflaten som beskytter det bakenforliggende aluminiumet. Man vil få en litt mattere overflate på sikt. Hvis man<br />
utsetter aluminium for et aggresivt miljø som f. eks svært forurensede områder vil man få korrosjon. Vanligvis<br />
som groptæring. I tillegg kan man få korrosjon hvis det er i kontakt med andre metaller.<br />
Aluminium kan sveises, men da kun ved buesveising med beskyttelsesgass eller ved belagte elektroder.<br />
Aluminiumsstøv kan føre til lungeforandringer i form av økt bindevevsdannelse og emfysem. Akutt kan man få<br />
metallfeber og irritasjon i luftveier og i øynene. Ved sveising av aluminium vil også andre legeringselement<br />
forgasses og er forbundet med betydelig helsefare hvis ikke friskluftmaske brukes.
Kobber<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Kobber er et relativt edelt metall som har veldig god bestandighet mot korrosjon. I fuktig klima vil kobber danne<br />
basiske kobbersalter som har en blågrønn farger. Dette kalles irr og er giftig.<br />
Figur 1 Kobbertaket på Nidarosdomen. Man ser tydelig hvordan det har fått et blågrønt belegg.<br />
Hvis man legerer kobber med sink får man messing. Ved andre legeringsemner får man bronse. Som de andre<br />
metallene vil man forandre bæreevnen ved legering.<br />
Keramiske bygningsmaterialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Keramiske bygningsmaterialer kjennetegnes ved at de er bygd opp av leire eller andre oksidmaterialer. De<br />
formgis i plastisk tilstand hvoretter de tørkes og brennes. De keramiske materialene deles inn i finkeramikk og<br />
grovkeramikk. Det er i hovedsak grovkeramikk som benyttes i byggverk.<br />
Keramikk fremstilles på følgende måte:<br />
Forbehandling av råmateriale:<br />
Leire er en meget finkornete jordart og kan formgis når den er fuktig. Man skiller mellom fete og magre leirtyper.<br />
De fete leirtypene har en større andel finstoff enn de magre. Dette gjør at de er lette å bearbeide, men har stor<br />
fare for sprekkdannelser ved uttørking før brenning. Ved å tilsette sand i leira vil denne ”magres” noe og man<br />
reduserer risikoen for sprekkdannelser. Leiras sammensetning er veldig viktig for produksjon av<br />
bygningsmaterialer. Man må vite hva den inneholder for å sikre at sluttproduktet blir bra nok. Kalkfattig leire gir f.<br />
eks rød farge. Hvis leira i tillegg inneholder/ blir tilsatt mangandioksid vil det gi en mørkebrun farge.<br />
Formgivning:<br />
Leira formgis nesten utelukkende ved strengpressing. Man mater pressen kontinuerlig med leire som igjen har<br />
en bestemt form for å utforme leira. Man vil i tillegg til å presse leira, forsøke å få ut mest mulig luftporer. Man<br />
får da et tettere, mer bestandig materiale. Etter pressa kappes leira opp i gitte størrelser.<br />
Da alt dette i hovedsak skjer ved maskin, vil den ferdige teglsteinen eller mursteinen ha et ”kjedelig” utseende<br />
sett i fra arkitektenes øyne. De foretrekker handlaget. Dette utseende har man forsøkt å få til ved å tilsette leire<br />
med høyt fuktinnhold i pressa. Det gir et mer individuelt utseende på steinene.<br />
Hvis man velger å tørrpresse finmalt leire under høyt trykk vil man få en stein som har veldig nøyaktige mål. Det<br />
er fordi at man ved tørrpressing ikke vil få krympning som følge av tørkning. Denne metoden benyttes vanligvis<br />
på vegg- og golvplater.<br />
Tørking:<br />
Tørkingen av leira skjer i spesielle tørkere hvor man tilpasser tørkningsforholdene gjennom å regulere<br />
temperatur og lufthastighet. Tørkingen starter med lav temperatur og høyt fuktinnhold og avsluttes med høy<br />
temperatur og lavt fuktinnhold. Hvis man ikke passer på at leira tørkes jamt kan man få sprekkdannelser og<br />
store hull på innsiden som igjen sørger for lavere bæreevne og bestandighet.<br />
Tørkningstiden varierer mellom to og fem døgn. Etter tørkningen har leira et fuktinnhold på 1-2 % av vekta.<br />
Denne væska befinner seg i leira som fritt vann, porevann, adsorbert vann eller strukturelt bundet vann.<br />
Brenning:<br />
Brenningen skjer i dag nesten utelukkende i tunnelovner. Inni disse varierer temperaturen etter hvert som leira<br />
skyves innover. Leira brennes i ovnen i 50-70 timer. Leira utsettes for høyere og høyere temperatur helt til<br />
sintringen er fullstendig. Definisjonen på sintring er i følge Wikipedia: ”Sintring er når løse korn eller partikler i et<br />
kornet materiale (f.eks. pulvermateriale) blir bundet sammen slik at en får større stykker av sammenhengende<br />
korn.” Brenningen foregår i følgende stadier:<br />
- 150-600 grader celsius: Strukturelt bundet vann fordamper<br />
- 300-900: Organiske forekomster forkulles<br />
- 570-575: Strukturen forandres hos kvartsen. Dette innebærer en volumøkning hos kvartsen på ca 2 %.<br />
Denne temperaturskalaen må derfor passeres langsomt slik at ikke det oppstår sprekker.<br />
- 900-1150: Sintring. Se definisjon over.<br />
De ulike leirtypene har store variasjoner i temperaturintervallet fra begynnelse på sintring til fullstendig<br />
sammensmelting. Noen leirtyper trenger bare en temperaturøkning på 25 grader celsius fra begynt sintring til<br />
fullstendig sammensmeltning, mens for andre sorter kan denne temperaturøkningen være på 175 grader. Det er<br />
viktig å kjenne til dette intervallet, da leirene vil begynne å smelte hvis de blir utsatt for høyere temperaturer enn<br />
de tåler. Man kan ved fortsatt økt temperatur ende opp med å smelte leira og dermed ødelegge den.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Den tiden leira blir brent, brenningstiden, er avgjørende for gjennombrenningen av teglet. Man ønsker å få en<br />
jamn temperaturfordeling gjennom hele massen for å forhindre indre spenninger som følge av<br />
temperaturforskjell. En hulltegl vil få en jevnere brenning enn en fulltegl.<br />
Ved brenning kan man også påvirke hvordan fargen på steinen blir til slutt. En kalkfattig leire vil bli rød, mens en<br />
kalkrik leire vil gi en gul farge. Den kalkfattige leira har et veldig kort sintringsintervall. Dette påvirker fargen, da<br />
denne blir ved sintringstemperaturen og tar lang tid å utvikle. Man risikerer derfor at leira smelter. For å<br />
fremskynde fargeprosessen kan man brenne leira med underskudd på oksygen. Oksygenet vil da trekkes fra<br />
leiras mineraloksider og dette resulterer i mørkere brennfarger i overflaten. Den samme prosessen vil gi en mer<br />
brunsvart nyanse på ”røde” leirtyper.<br />
Glasur<br />
Ved å påføre glasur på keramikken vil man få en vanntett overflate. Glasuren består av ulike former for leire og<br />
fargegivende metallsalter. Keramikken dyppes i glasuren og brennes på nytt ved lavere temperatur. Et annet<br />
alternativ er å engobere keramikken og deretter påføre et gjennomsiktig lag med glasur. Dette gir et større<br />
utvalg i farger.<br />
Egenskaper<br />
De keramiske bygningsmaterialene kjennetegnes med følgende:<br />
- De er harde og sprø<br />
- De er momentelastiske, dvs har ikke plastiske deformasjoner<br />
- De er varmebestandige<br />
- De er bestandige mot alle former for biologiske og kjemiske angrep. Syrer kan gjøre skade<br />
- De er volumbestandiger<br />
- De er elektrisk isolerende<br />
Keramiske bygningsmaterialer består i hovedsak av kovalente bindinger mellom metall og syreatomer. Når man<br />
ser på de i mikrostrukturen vil man se at de har en krystallinsk oppbygning. De er også porøse til en viss grad.<br />
Dette avhenger av brenningstiden.<br />
Keramiske bygningsmaterialer har en teoretisk bæreevne som er høyere enn den faktiske bæreevnen. Det<br />
skyldes at materialet har flere mikrosprekker som er med på å redusere bæreevnen. Hulltegl har ikke dårligere<br />
trykkfasthet enn den massive. Dette skyldes at den er mer gjennombrent. Keramiske produkter har en bedre<br />
evne til å motstå strekkpåkjenninger enn f. eks betong. Det skyldes at materialet er så sterkt sammenbundet<br />
etter sintringen.<br />
Keramiske bygningsmaterialer er sterkt vannsugende. Mursteiner vil suge til seg vann fra murpussen under<br />
muring. Kortidssugingen vil ha påvirkning på hvilken mureteknikk som skal benyttes, hvor god heft man får<br />
mellom murstein og murpuss og vil ha mye å si i forhold til hvordan murverket egner seg som underlag for<br />
påstøp. Kortidssugingen angis som minuttsuging. [vann i kg/m 2 ·min]. Hvis materialet er svakt sugende vil det<br />
skape problemer ved muring i kaldt og fuktig vær. Når materialet suger vannet for fort kan man få problemer<br />
med heften mellom murpuss og stein. Dette sørger igjen for nedsatt bæreevne.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Keramiske materialer er som sagt veldig bestandige mot kjemiske og biologiske angrep. Det største problemet<br />
er av mer estetisk art, saltutslag. Flere leiretyper er av maritim art og består derfor også av salt. Ved regnvær og<br />
fuktig klima vil dette saltet binde seg til vannet og trekke ut. I tillegg til at saltet kan være en del av leira kan den<br />
også oppstå ved at man får kjemiske reaksjoner under brenningen som danner salter, eller det kan være salter i<br />
murpussen osv. Hvis saltet begynner å tære på murpussen ved saltsprengning kan man over tid også få<br />
redusert bæreevne i bygningsdelen. For å forhindre saltutslag kan man sørge for å brenne teglet lenge nok, slik<br />
at steinen blir tettere og dermed hindrer salttransporten til overflatene. Evt kan man tilsette visse tilsetningstoffer<br />
som vil danne uløselige salter.<br />
Figur 2 Saltutslag på murvegg<br />
Kilder<br />
http://www.murkatalogen.no/wip4/ekstranet/print.epl?id=31620
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er buesveis?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 02.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Buesveising menes alle sveisemetoder hvor det benyttes en elektrisk lysbue som varmekilde.<br />
Spørsmål 2 Hva er leire en forvitring av?<br />
Svar 2 Leire er en forvitring av ulike bergarter som f. eks gneis, granitt og porfyr.<br />
Spørsmål 3 Hvorfor kan man ikke benytte en porøs leire til å lage et materiale med lav porøsitet ved å la det<br />
sintringskrympe<br />
Svar 3 Til tross for at leira vil bli tettere ved sintringen kan man ikke bruke en porøs leire til å lage<br />
materialer med lav porøsitet. Det skyldes at når leira utsettes for varme vil de små leirpartiklene<br />
smeltes først og dermed vil også de små porene mellom disse forsvinne. De store porene vil<br />
bare bli større. For å få et materiale med lav porøsitet må man benytte en velgradert leire.<br />
Spørsmål 4 Hva heter det råmaterialet som brukes for framstilling av aluminium?<br />
Svar 4 Bauxitt<br />
Spørsmål 5 Hva er minuttsuging og vannabsorpsjon?<br />
Svar 5 Minuttsuging er den vannmengden en murstein kan suge opp på ett minutt når den er<br />
nedsunket i 10 mm vann. Vannabsorpsjon angir hvor mye vann en murstein kan suge til seg<br />
ved å være fullstendig nedsunket i vann i tre døgn.<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
07.studiebolk: tirsdag 02.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Aluminium og kobber<br />
Keramiske bygningsmaterialer<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
Aluminium<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
De første metoder til fremstilling av aluminium var ikke velegnet til stor produksjon, og de første mange år var<br />
metallet på samme prisnivå som gul og platina. Da først fremstilling ved hjelp av elektrolytiske metoder ble<br />
utviklet i midten av 1880 årene kom det i gang større produksjon av aluminium.<br />
Plater og bånd fremstilles gjennom etterfølgende<br />
kallvalsning. Ved varmvalsning får man kraftig minsking av<br />
tykkelsen men kallvalsningen gir bedre egenskaper og økt<br />
fasthet.<br />
Aluminium er meget bestandig mot korrosjon. Dette skyldes av en tynt oksidsjikt som dannes på metallets<br />
overflate. Derfor skjer det ingen korrosjon i ren atmosfære men industriluften og havvann kan være farlig for<br />
aluminium. Bestandighet mot korrosjon er PH- avhengig.<br />
Kobber<br />
Kobber er et anvendelig metall fordi det er mykt og lett å forme. Dersom kobber blir legert med andre metaller<br />
oppnås andre egenskaper, som for eksempel et hardere metall.<br />
Rent kobber er et hardt materiale, men samtidig er det seigt og strekkbart. Kobber egner seg godt til mekanisk<br />
bearbeiding og kan hamres, eller valses ut til tynne plater, og det kan strekkes ut til tynn tråd. Det har veldig god<br />
bestandighet mot korrosjon og derfor brukes til utvendige bekledninger og rør.<br />
Kobber egner seg derimot dårlig til støping. Smeltet kobber er tyktflytende, og det har lett for å danne seg<br />
blærer i godset. Støpt kobber blir derfor et dårlig og porøst materiale, men blandet med tinn (bronse) eller sink<br />
(messing) blir egenskapene annerledes, og disse legeringene egner seg godt til støping. Bronse og messing er<br />
imidlertid mye tyngre og hardere å bearbeide enn rent kobber.<br />
Keramiske materialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Begrepet ”keramiske materialer” dekker uorganiske ikke-metalliske materialer som er dannet under oppvarming.<br />
Inntil 1960 var dette hovedsakelig tradisjonell leire omdannet til keramikk, teglstein, fliser, porselen og lignende,<br />
samt sementer og glass.<br />
Mange keramer er harde, porøse og sprø. De er dermed slitesterke i bruk, men svake for mekaniske støt og<br />
sjokk. Studiet og utviklingen av keramiske materialer omfatter metoder for å løse utfordringene ved slike<br />
materialegenskaper, øke materialene bruddstyrke og finne fram til nye anvendelser.<br />
Fremstilling av keramiske materialer kan deles opp i 5 steg:<br />
• Forbehandling av råmaterialet<br />
Utforming av produkter<br />
Tørking av rå produkter<br />
Brenning og avkjøling<br />
Sortering<br />
Råmaterialer lages hovedsakelig av liere. Leire er finkornet jord med en kornstørrelse på mindre enn 0,002 mm.<br />
Den består av ulike fyllosilikatmineraler som består av silisium- og aluminiumoksider og hydroksider med<br />
varierende mengder med vann. Leire skilles fra annet finkornet materiale ved liten kornstørrelse, flak-form<br />
vannabsorbering og høy plastisitet. Vanligvis skiller man mellom mager og fet leire. Fet leire har minste<br />
fraktkornene og lett å forme. Dette resulterer i<br />
gode plastiske egenskaper og samtidig stor<br />
krymping ved tørkning. Mager leire har relativt<br />
stor mengde av finkornet sand og ikke like<br />
formbarhet som fet leire samt andre plastiske<br />
egenskaper.<br />
Nedenfor gjennomgås det ulike steg ved brenningen<br />
av leire:<br />
+150 ºC til +600 ºC. Strukturelt bundet vann<br />
avgår av leire.<br />
+300 ºC til +900 ºC (Oksidasjonsfasen)<br />
Leires porøsitet øker hele tiden pga<br />
avspaltningen av vann og gasser.<br />
+900 ºC til +1150 ºC (Sintring) Løse korn<br />
blir bundet sammen slik at det dannes større<br />
stykker av sammenhengende korn.<br />
Materialet får sin resulterende fasthet.<br />
Tørkning skjer i spesiale tørkere der man<br />
tilpasser temperatur og tørkningsforhold ved å<br />
variere temperatur og lufthastighet. Tørketiden<br />
varierer mellom 2 til 5 dager.<br />
Brenning skjer i tunnelovner og det tar normalt<br />
50-70 timer. Den tørkede råodukten utsettes<br />
for en langsom stigning av tempratur opp til<br />
det nivået der sintringen skjer.
Leirbaserte keramiske materialer karakteriseres av at de er:<br />
Harde og sprøe<br />
Varmbestandige<br />
Bestandige mot alle former av biologisk og kjemisk angrep<br />
Volumbestandige<br />
Elektrisk isolerende<br />
Man deler tegl inn i 4 fasthetsklasser:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Til tross for at keramiske materialer er kjemisk bestandige, kan det oppstå en sekundær effekt – saltutslag.<br />
Dette kan også forårsake saltsprenging. Årsaker til forekomst av løselige salter er blant annet salter i leire,<br />
salter i omgivelsene, salter som fås i reaksjoner under brenning osv…<br />
Kilder<br />
Byggnadsmaterial – Per Gunnar Burstrøm<br />
Byggforsk<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Hovedside<br />
http://ansatte.hin.no/ra/undervisn/mtrbearb/Mtr_fells_AB_IN/<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hvorfor re aluminium er meget bestandig mot korrosjon i ren atmosfære?<br />
Svar 1 På grunn av oksidsjikt som dannes på metallets overflate.<br />
Spørsmål 2 Hva kalles blanding av kobber og tinn for?<br />
Svar 2 Den kalles for bronse.<br />
Spørsmål 3 Nevn 5 steg i produksjon av keramiske materialer.<br />
Svar 3 Forbehandling, utforming, tørkning, brenning og avkjøling, sortering.<br />
Spørsmål 4 Hva er fet leire?<br />
Svar 4 Fet leire har minste fraktkornene og lett å forme.<br />
Spørsmål 5 Hva er sintring?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 5 Sintring er en prosess der løse korn blir bundet sammen slik at det dannes større stykker av<br />
sammenhengende korn.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
07.studiebolk: tirsdag 02.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Aluminium ock koppar<br />
Keramiska byggnadsmaterial<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-3 til sammendrag, side 4 til<br />
eksamensoppgaver og side 5(-6) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Aluminium finnes i store mengder i jordskorpen. Det eneste råmaterialet som er praktisk å utvinne aluminium fra<br />
er bauxitt. Elektrolyseprosessen krever ca 15000kWh elektrisitet for å produsere ett tonn aluminium. Aluminium<br />
brukes ofte som et alternativ til stål fordi det har god holdbarhet mot korrosjon og er lettere. Fremstillingen av<br />
bygningskeramikk og da spesielt teglstein, deles opp i fem steg. Produkter som blir laget av leirbasert keramikk<br />
er for det meste teglstein. Hulltegl er billigere enn massiv tegl<br />
Aluminium<br />
Aluminium finnes i store mengder i jordskorpen, ca 8%. Men siden aluminiumen for det meste inngår i leirer er<br />
den vanskelig og kostbar å fremstille. Det eneste råmaterialet som er praktisk å utvinne aluminium fra er bauxitt.<br />
Bauxitt er en leire som inneholder 20-30% aluminium og gjennom en kjemisk prosess skiller en ut<br />
aluminiumsoksid, Al2O3. Aluminiumsoksidet smeltets ved elektrolyse og da legger ren aluminium seg på bunnen<br />
av ovnen. Aluminiumet blir så tappet og støpt. Elektrolyseprosessen krever ca 15000kWh elektrisitet for å<br />
produsere ett tonn aluminium.<br />
Rent aluminium har lav styrkefasthet. For å øke styrkefastheten kan en tilsette legeringsstoffer som mangan,<br />
magnesium, kisel, sink eller kobber. En kan også øke styrkefastheten ved å kaldbearbeide materialet.<br />
Aluminium er lett å forme. Plater og bånd formes ved varmvalsing med påfølgende kaldvalsing. Varmvalsingen<br />
minsker tykkelsen på produktet, mens kaldvalsingen forbedrer overflateegenskapene og øker styrkefastheten.<br />
Stenger og rør blir formet ved pressing. Aluminiumet blir varmet opp til ca 500 o C og da er materialet så mykt at<br />
det kan presses gjennom en modellform.<br />
Aluminium anvendes ofte som et alternativ til stål. Det er to hovedgrunner til det. Aluminium har god holdbarhet<br />
mot korrosjon og er lettere. Densiteten er 2700 kg/m 3 mot stålets 7850 kg/m 3 . Materialkostnadene er høyere for<br />
aluminium enn stål.<br />
Kobber<br />
Figuren viser varm og kaldvalsing av aluminiumsplater<br />
Kobber har god holdbarhet mot korrosjon. Derfor anvender byggebransjen kobber som tak og veggkledning,<br />
takrenner og andre utvendige overflater. Kobber anvendes også som vannledningsrør inne i bygninger.<br />
Kobber kan legeres med andre stoffer. De mest brukte legeringene er messing og bronse.
Keramiske bygningsmaterialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Keramiske materialer er en benevning på materialer som er oppbygd av leire, andre oksidmaterialer og rene<br />
oksider. Etter forbehandling og formgivning i plastisk tilstand ved romtemperatur, blir materialet brent ved høy<br />
temperatur, omkring 1000 o C. Slik får materialene sine egenskaper.<br />
Leirbasert keramikk har flertusenårige tradisjoner. Under utgravninger i Jeriko er det funnet rester etter 10000 år<br />
gamle leirsteiner. I de nordiske landene regner en med at teglfremstillingen begynte for ca 800 år siden.<br />
Fremstillingen av bygningskeramikk og da spesielt teglstein, deles opp i fem steg:<br />
1. Forbehandling av råmaterialet<br />
2. Forming av produktene<br />
3. Tørking av råproduktene<br />
4. Brenning og avkjøling<br />
5. Sortering<br />
Ferdig fremstilte keramikkprodukter kan glaseres for å gi farge og glans. Dette skaper et estetisk fint utseende<br />
og brukes på materialer som fliser eller annen kledning. Glasering gjør også overflaten på materialet vanntett.<br />
Egenskapene til leirbaserte keramiske materialer bestemmes først og fremst av råmaterialets sammensetning<br />
og brenningsprosessen. De karakteristiske egenskapene til materialene er at de er:<br />
Harde og sprøe<br />
Varmebestandige<br />
Bestandige mot all form for biologiske og kjemiske angrep<br />
Volumbestandige<br />
Elektrisk isolerende<br />
Produkter som blir laget av leirbasert keramikk er for det meste teglstein. De finnes mange forskjellige typer<br />
teglstein, men de kan deles inn i to hovedgrupper. Murteglstein og fasadeteglstein. For fasadeteglstein stilles<br />
det særlige krav til utseende og blir mer utsatt for klimatiske påvirkninger.<br />
Teglstein kan lages med hull i. Dette gjør at teglsteinen får en bedre tørkings og brenningsprosess under<br />
fremstillingen, samt at steinen får lavere vekt. Hulltegl er billigere enn massiv tegl. Figuren under viser<br />
forskjellige teglstein med hull i.<br />
Figur viser ulike typer teglstein med hull i.<br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er bauxitt?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Bauxitt er en leire som inneholder 20-30% aluminium og gjennom en kjemisk prosess skiller en<br />
ut aluminiumsoksid, Al2O3<br />
Spørsmål 2 Hvordan kan en øke styrkefastheten til aluminium?<br />
Svar 2 En kan også øke styrkefastheten ved å kaldbearbeide materialet<br />
Spørsmål 3 Hvorfor anvendes aluminium ofte som et alternativ til stål?<br />
Svar 3 Aluminium har god holdbarhet mot korrosjon og er lettere.<br />
Spørsmål 4 Hva er de fem stegene i fremstillingen av bygningskeramikk?<br />
Svar 4 1. Forbehandling av råmaterialet<br />
2. Forming av produktene<br />
3. Tørking av råproduktene<br />
4. Brenning og avkjøling<br />
5. Sortering<br />
Spørsmål 5 Hva oppnår en vet å glasere ferdigstilte keramikkprodukter?<br />
Svar 5 Glasering gjør materialet vanntett, samt farge og glans
OPPGAVE:<br />
RAPPORT<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
08.studiebolk: onsdag 03.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Trä<br />
Plast og gummi<br />
Puts- och murbruk<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-3 til sammendrag, side 4 til<br />
eksamensoppgaver og side 5(-6) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Tre er det bygningsmaterialet med de eldste tradisjonene i Norden. Materialet kan brukes til det meste<br />
innen byggenæringen. Styrken til tre minker sterkt ved økende fuktinnhold. Med hardheten i et materiale<br />
refererer til evnen til å motstå inntrykk fra belastninger for små områder. Impregnering av trevirke er<br />
den beste måten å oppnå holdbarhet mot kjemiske angrep. Polymer er delt inn i tre grupper, nemlig<br />
termoplastisk harpiks, plast og gummi kjerne. Det finnes mange forskjellige typer termoplaster og<br />
hardplaster. Puss og morter består av en blending av bindemeddel, ballast, vann og tilsette stoffer.<br />
Tre<br />
Tre er det bygningsmaterialet med de eldste tradisjonene i Norden. Materialet kan brukes til det meste innen<br />
byggenæringen, som f.eks bærekonstruksjoner, gulvbelegg, ytter og innerveggskledning og innredninger. Tre<br />
klassifiseres ut ifra ulike kvaliteter. Avhengig av anvendelsesområde skilles tre med hensyn på utseende, som<br />
går til snekkervirke, og styrke som går til konstruksjoner.<br />
Ettersom materialegenskapene til tre i høy grad bestemmes av naturen, må en regne med store variasjoner i<br />
egenskaper innen samme treslag, og til og med innen samme tre. Normal variasjonskoeffisient for densitet er<br />
±15%, for styrke ±40% og for elastisitet ±35%. Dessuten påvirkes de fleste av treets egenskaper av<br />
fuktinnholdet. Både styrken og elastisiteten synker hvis fuktinnholdet øker. Tre sveller kraftig ved økende<br />
fuktinnhold og krymper i motsvarende grad ved uttørking.<br />
Densiteten til tre har betydning for flere viktige egenskaper som styrke, elastisitet, krymping/svelling og hardhet.<br />
Tabellen under viser verdier for densitet for forskjellige treslag.<br />
Alle treslag bygges opp av<br />
cellulose, hemicellulose og lignin.<br />
Disse består av molekyler med<br />
stor evne gjennom<br />
hydrogenbindinger å binde til seg<br />
vannmolekyler. Derfor har<br />
trematerialer et stort fuktinnhold,<br />
jamvel ved normale relative<br />
fuktigheter. Fuktinnholdet i tre har<br />
stor innvirkning på styrken.<br />
Styrken minker sterkt ved økende<br />
fuktinnhold. Dette er vist i figuren<br />
under.<br />
Tre har en komplisert anisotrop<br />
struktur. Den viktigste variabelen<br />
for styrken er derfor<br />
spenningsretningen med hensyn<br />
til materialets egen strukturretning<br />
og om det er trykk eller strekk.<br />
Styrken er størst ved belastning
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
ved strekk i fiberretningen, mens den er mist ved trykk vinkelrett mot fiberne. Dette er vist i figuren under.<br />
Styrken til materialet varierer med treslag.<br />
Deformasjoner<br />
Tre følger approksimativt Hook' lag opp til over 50 % av bruddstyrke, dvs. på praktisk talt tillatte spenninger.<br />
Omtrentlige verdier av E-moduler for ulike typer trevirke vist i tabell 18.6.<br />
Krypningen hos tre øker lineært med spenning opp til ca 50 % av bruddlast.<br />
Hardhet<br />
Med hardheten i et materiale refererer til evnen til å motstå inntrykk fra belastninger for små områder, for<br />
eksempel hæler på gulvet. Flere metoder er tilgjengelige. For tre er ofte brukt metoder "Brinell" eller "Janka".<br />
Den hardheten i treet avhenger ikke bare korn i hovedsak på tetthet. En stor andel sommerved gir en hardere<br />
tre. Den hardhet av tre er større med korn enn over fiber. Tabell 18.7 viser den omtrentlige hardhet priser for<br />
ulike typer trevirke i avstemninger i henhold til Brinell og Janka.<br />
Termiske egenskaper<br />
Takket være den høye porøsitet tre har gode varme isolerende egenskaper.<br />
Holdbarhet<br />
Kjemiske angrep<br />
Kjemiske angrep på veden kan oppstå og forårsake en permanent tap av styrke.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Angrep av sopp og bakterier<br />
I løpet av de tre liv, og under lagring ved lagring området og i det ferdige bygget, treet kan bli angrepet av ulike<br />
tre ødeleggende organismer.<br />
Mikroorganismer som forårsaker forråtnelse er ansvarlig for den største andelen av tre forfall.<br />
Alle mikroorganismer som forårsaker nedbrytning av trevirke krever for sin eksistens forhold, herunder i form av<br />
temperatur og fuktighet.<br />
Angrep fra insekter og marine dyr<br />
Det er flere insekter som angriper trevirke. Den viktigste og farligste av dem som angrep på trevirke er<br />
behandlet gamle huset BORER.<br />
Blant marine dyr er til svenske forhold pålmakken mest oppdatert.<br />
Kjemisk beskyttelse metoder<br />
Primær bekymringer ved bruk av trevirke i en slik og i et slikt miljø at forholdene skapte ikke gi opphav til<br />
biologiske angrep på tre. Denne tilnærmingen kalles for konstruktivt tre.<br />
Hvis konstruktive trebeskyttelse ikke er nok til å bli impregnert trevirke er den beste måten å oppnå holdbarhet.<br />
Standarder og kontroll<br />
Kvalitet vurdering er basert på den såkalte "Grønn Bok". Den beskriver seks varianter, som jeg å plassere lik<br />
høyeste kvalitet. Vanligvis samles varianter I-IV under navnet O / S, som kan regnes for høy kvalitet på trevirke<br />
snekkerier og synlig bekledninger.<br />
For bygging trevirke produkter brukes hovedsakelig av gran. Råvaren for dette sorteres ut variasjonen V-VI.<br />
Visuell sortering kan gjøres under instruksjon av sortering og merking av T-virke i tre klasser, T30, T24 eller<br />
T18.<br />
Bygg Wood rangert under noen av disse metodene er tilordnet annen tilpasset styrke klassene K30, K24, K12<br />
og K18.<br />
Limtre er produsert i tre forskjellige styrke klasser, L40, L30 og L20.<br />
Plast og gummi<br />
Generelt<br />
Produkter som består av plast eller gummi er blitt en viktig del av vårt daglige liv.<br />
Polymer er vanligvis syntetiske, noen ganger også naturlig stoffer som består av lange kjedeformede molekyler.<br />
Polymer er delt inn i tre grupper, nemlig termoplastisk harpiks, plast og gummi kjerne.<br />
Polymere material<br />
Funksjoner av plast er at de er i enkelte faser av produksjon er plast, som er det. skjema.<br />
En termoplast kan være oppvarmet og formet i flere sammenhenger, men at egenskapene endres.<br />
Produksjon av en kjerne plast produkt derfor krever bare et design og en kjemisk reaksjon.<br />
Gummi preget av at det, gjennom en prosess kjent som vulkning eller vulkanisering, bytter til en elastisk tilstand.<br />
Viktig Termoplaster<br />
Polyetylen(PE) finnes i to varianter: LD- Polyetylen er myke, brukes i form av folie til Vanndamp kontroll lag av<br />
bygninger, til plastposer og annen emballasje. HD- Polyetylen er stiv brukes til husholdning varer, krater, tuber,<br />
flasker, beholdere osv.<br />
Polystyren(PS) er ett hard og sprø material. Det er vanligst material for bestikk og disponibel kopper. Den<br />
viktigste bygningsteknikk brukes er i form av skum for varmeisolering.<br />
ABS-plast er forkortelse for acrylonitrile-butadiene-styrene harpiks. ABS-plast brukes f.eks til rør og rørdeler.<br />
Polymethylmethacrylate(PMMA) er den viktigst plasten i graupen akryl harpiks. PMMA er preget av utmerket<br />
lys åpenhet, godt vær motstand, og relativt høy overflaten hardere. Den viktigst egenskap er bruket til taket<br />
lyser domer og andre lyse inntaket.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Polyvinylklorid(PVC) finnes i form av stiv PVC og myke PVC. Stiv PVC brukes bl.a. til vindu profilene og<br />
henger gutters. Myke PVC er vanlig material for golvbelegg, folier, tepper og slanger.<br />
Polyvinyl acetatet(PVAC)har stor brukes bindemeddel i malinger for innadørs bruke og lim av dispersjonstype.<br />
Polytetrafluoreten (PTFE) er en plast som er mest kjent under handelsnavnet Teflon. Material har dels god<br />
resistens mot kjemikalier, høye temptur og klimapåvirkning, dels ekstremt lav friksjonskoeffisient.<br />
Viktig Hardplaster<br />
Epoxy(EP)er mest kjent i fiberarmert plast med glas, karbon og kevlar-fiber. Også viktig er som bindemeddel i<br />
farge, som lim og golvmaterial.<br />
Polyuretan( PUR) er brukes i form av skum for varmeisolering. Den er også et viktig bindemeddel i maling og<br />
PCB.<br />
Polyester(UP), det viktigst brukerområdet er til glasfiberarmert plast.<br />
Fenol Formaldehyd(PF) det viktigst brukerområdet er som lim og bindemeddel i Vann solid graderinger av<br />
kryssfiner og partikkel bord, samt viktige komponert i laminatets.<br />
Urea formaldehyd(UF) det viktigst brukerområdet er som lim og bindemeddel i Vann solid graderinger av<br />
kryssfiner og partikkel bord.<br />
Melamine Formaldehyd(MF)brukes til overflaten laget av laminert ark.<br />
Mekanisk og termisk egenskaper<br />
Termoplaster er seige ved romtemperatur, og dens mekaniske egenskaper er sterk påvirket av temperatur.<br />
Hardplaster er betydelig sprø enn termoplaster, og dermed kreves armering for å oppnå et god fasthet. Og dens<br />
egenskap påvirkes mye mindre av temperatur enn termoplaster.<br />
Varighet<br />
Varighet avhenger først og fremst på polymer egenskaper, men også i noen grad på tilsette stoffer.<br />
puss og morter<br />
Puss og morter består av en blending av bindemeddel, ballast, vann og tilsette stoffer.<br />
Morter brukt til å Sammenslå enkelte steiner til et murverk. Puss brukes for å gi den underliggende veggen en<br />
viss klimavernet og estetiske virkninger kan oppnås.<br />
Del material til bruk<br />
Bindemeddel<br />
Bindemeddel til bruk kan inndeles i 2 grupper:<br />
1, ikke hydrauliske bindemidler(kalk eller kalk luft)<br />
2, hydrauliske bindemidler (sement, hydrauliske kalk, mursement)<br />
Ballast<br />
Det viktigst ballastmaterial er sand. Korns størrelse og korns gradering hos sand påvirker i høy grad brukets<br />
egenskaper. Sands gradering har betydning både for det fresk og det herdet egenskaper.<br />
Det maksimal kornstørrelse skal valgt stort mulig med hensyn til aktuell bruk.<br />
arbeidbarhet blir akseptable<br />
lag tykkelse blir 3 ganger stor enn størrest kornstørrelsen.<br />
Vann<br />
Vann til bruk må være fri for forurensing skadelig.<br />
Tilsetts midel<br />
Tilsetts midel til bruk er ofte av sammen type som til betong. Det vanligste typer er Luftporbildare,<br />
plasticeringmedel, acceleratorer, Frostskyddsmedel og vann<br />
Pigment<br />
Pigment brukes for å få gjennomfarge.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Brukstyper<br />
Ved blandning av bruk, viser også mengder av del materialene. F. eks K 1:4, innbær 1 mengde kalk blanding<br />
med 4 mengder sand.<br />
Luftkalkbruk<br />
Ett vanlig kalkbruk harde i to stadier. Karbonatseringen tar mye lang tid og krever tilgang til luft.<br />
Sementbruk<br />
Ett sementbruk harde gjennom ett bindemidlet reagerer kemisket med vann, hydratisering<br />
Kalksementbruk<br />
Ett KC-bruk har to bindemeddeler med helt ulike egenskaper.<br />
Hydraulisk kalkbruk<br />
Harde på sammen måte som ett KC-bruk.<br />
Mursementbruk<br />
M-bruk har sement som bindemiddel og harde på sammen måte som sementbruk.<br />
Tørrbruk<br />
Ett tørrbruk består av samtlige tørr del materialer til ett bruk.<br />
Bruksegenskaper<br />
I tilfelle av møllens egenskaper må en skille mellom tre ulike tilfeller:<br />
1. Det ferske bruket.<br />
2. Det stive bruket<br />
3. Det harde bruket.<br />
Pynt<br />
En fasadepynt på et murverk består av tre sjikt. Grunningssjikt, grovpuss og fargesjikt.
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hvilke tre grupper er polymer delt inn i?<br />
Svar 1 Polymer er delt inn i tre grupper, nemlig termoplastisk harpiks, plast og gummi kjerne<br />
Spørsmål 2 Nevn noen viktige termoplaster.<br />
Svar 2 PE, PS, ABS-plast, PMMA, PVC, PVAc, PTFE<br />
Spørsmål 3 Forklar mekaniske og termiske egenskaper til termoplaster.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 3 Termoplaster er seige ved romtemperatur, og dens mekaniske egenskaper er sterk påvirket av<br />
temperatur.<br />
Spørsmål 4 Forklar mekaniske og termiske egenskaper til hardplaster.<br />
Svar 4 Hardplaster er betydelig sprø enn termoplaster, og dermed kreves armering for å oppnå et god<br />
fasthet. Og dens egenskap påvirkes mye mindre av temperatur enn termoplaster.<br />
Spørsmål 5 Hvordan forholder styrken til tre seg i forhold til fuktinnholdet?<br />
Svar 5 Styrken minker sterkt ved økende fuktinnhold<br />
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
08.studiebolk: onsdag 03.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Tre<br />
Plast og gummi<br />
Puts- og murbruk<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Trær er høyreiste planter, ofte med en stamme med greiner, men de kan ha flere stammer. Greiner og stamme<br />
består av langstrakte celler bygd opp av cellulose som er kittet sammen med lignin. Dette gjør veden hard og<br />
stabil. I tillegg inneholder veden i mange treslag kvae for å beskytte mot sopp og insektangrep.<br />
Trær er større enn busker, men noen entydig grense mellom trær og busker er ikke klart definert. Enkelte<br />
treslag opptrer både som tre og busk avhengig av vekstforholdene. I følge det svenske Nationalencyklopedin<br />
skal et tre kunne nå en minimumshøyde på fem meter, noe også mange busker gjør.<br />
Trær kan bli over 100 meter høye og tidvis bli over 1000 år gamle. Her i Norge kan gran bli 50 m høy og eik kan<br />
bli 1000 år gammel. Normalt dør trærne lenge før de når slik høyde og alder. De vanligste årsakene til at trær<br />
dør er soppangrep, insektangrep og stormfelling.<br />
Trevirket har en meget komplisert oppbygging<br />
som ikke kan sammenlignes med noe annet<br />
materiale. Hvert treslag har igjen sin<br />
karakteristiske oppbygging, men innen det<br />
samme treslaget er det heller ikke to trær som<br />
er like. Tegningene i dette Fokus er forenklede<br />
og viser hovedprinsippene.<br />
Bark er døde celler som beskytter vekstlaget<br />
innenfor.<br />
Bast er levende celler som transporterer<br />
byggestoffer nedover i treet.<br />
Kambiet består av celler som deler seg. De<br />
fleste cellene settes av innover, men det<br />
dannes også bastceller utover.<br />
Yteved transporter vann og næringsstoffer<br />
oppover i treet.<br />
Kjerneveden består av døde celler.<br />
Trevirket er bygget opp av hule fibre eller celler med<br />
sterkt varierende form. De er aller fleste cellene orientert<br />
tilnærmet vertikalt i treets lengderetning, mens en del<br />
celler også er orientert i horisontal retning. Hos bartrær<br />
har de vertikale cellene som oppgave å stive opp<br />
stammen, samt å være transportkanaler for væske fra<br />
roten og opp til toppen. Det er de tynnveggede<br />
vårvedcellene som primært står for væsketransporten,<br />
mens de tykkveggede sommervedcellene står for<br />
avstivningen. I bartrevirke er tykkelsen på cellene ca.<br />
0,03 mm og lengden ca. 3 mm, dvs. at lengden er 100<br />
ganger større enn tykkelsen. De horisontalt orienterte<br />
kanalene kalles margstråler og går i radiell retning ut fra<br />
margen. De har bl.a. som oppgave å lede næringsstoffer<br />
som er dannet i kronen innover fra basten.<br />
Årringbredde og densitet<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Med trevirkets densitet mener vi forholdet mellom masse og volum. Fordi selve celleveggen hos alle treslag har<br />
tilnærmet samme densitet, 1,5 g/cm3 (1500 kg/m3) i absolutt tørr tilstand, vil det være forholdet mellom<br />
cellevegg og cellehulrommet som bestemmer treets densitet. Densiteten i bartre påvirkes av mange faktorer.<br />
Den vil variere innenfor et treslag både mellom skogsbestand, mellom trær i samme bestand og innenfor<br />
samme tre. Mindre gunstig klima for vekst vil redusere tykkelsen av sommerved fordi veksten stopper tidligere<br />
på høsten. Dette betyr at ved samme årringbredde vil barskog som har vokst lenger nord eller høyere over<br />
havet ha lavere densitet enn sydligere og mer lavtliggende barskog. Høy densitet vil føre til økt volumkrymping,<br />
og lav densitet vil gi mindre krymping.<br />
Fuktighet<br />
Trefuktigheten beregnes som forholdet mellom vekten av vannet i trevirket og vekten av trevirket i absolutt tørr<br />
tilstand uttrykt i prosent. Absolutt tørt trevirke har dermed 0 % fuktighet, mens fuktig yteved har over 100 %<br />
fuktighet. Kjerneveden har 35 - 40 % fuktighet og yteveden 110 -130 %. Celleveggen begynner å tørke når det<br />
frie vannet i cellehulrommet er tørket ut. Fra ca. 28 % fuktighet, som tilsvarer fibermetningspunket, og ned til 0<br />
% fuktighet vil bartre gjennomsnittlig krympe etter følgende verdier:<br />
Fasthet<br />
De mekaniske egenskapene for trevirke varierer med<br />
fuktighetsinnholdet. Økning av trefuktigheten gir lavere<br />
verdier både for fasthet og E-modul. Dette skyldes til en<br />
viss grad at når celleveggen sveller, vil det være mindre<br />
celleveggmateriale per arealenhet. Det viktigste er<br />
imidlertid at når vann trenger inn i celleveggen, blir<br />
bindingene som holder mikrofibrillene sammen, dårligere.<br />
Fuktigheter over fibermetningspunktet har ingen betydning<br />
for de mekaniske egenskapene, fordi det da bare er snakk<br />
om variasjoner i mengden av fritt vann i cellehulrommet.<br />
De ulike fasthetene endrer seg ikke likt når trefuktigheten<br />
endres. For eksempel vil økt fuktighet ha større betydning<br />
for trykkfastheten enn for strekkfastheten i fiberretningen,<br />
fordi det er knekkingen av hver enkelt trecelle som fører til<br />
trykkbrudd. På grunn av løsere bindinger mellom<br />
mikrofibrillene vil celleveggen knekke lettere ut<br />
ved høy fuktighet.<br />
Deformasjon<br />
Tangentielt 8 %<br />
Radielt 4 %<br />
Lengde 0,3 %<br />
Volum 12 %<br />
I praksis sier man at under fibermetningspunktet vil 1<br />
% endring i trefuktigheten tilsvare ca. 0,25 % endring<br />
i tverrsnittsdimensjonen. Det kan være store<br />
individuelle forskjeller.<br />
Fordi trevirket krymper omtrent dobbelt så mye i tangentialretning<br />
som i radialretning, vil skurlasten endre form under<br />
tørkeprosessen. Det er årsaken til at årringene retter seg ut når<br />
trelasten tørker. Spenningene som oppstår under tørking, kan<br />
ofte utløse radielle sprekker. Faren for oppsprekking øker med<br />
økende tverrsnitt og jo raskere tørkingen foregår.<br />
Formendringenes størrelse og type er avhengig av hvor i stokken<br />
plankene eller bordene er sk.ret ut.
Plast og gummi<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Plast er et syntetisk materiale som i all hovedsak lages av fossil olje eller gass. Plastproduksjon beslaglegger 4-<br />
8 prosent av verdens uttak av fossil olje og gass. Uttak og bearbeiding av plastens råvarer er energikrevende og<br />
dessuten forurensende prosesser. Fossilt brensel står for 77 prosent av verdens energibruk, og ved produksjon<br />
av plast forbrukes ca 1 kilo olje/gass (som energikilde) per kilo plast produsert. I tillegg brukes ca 1 kilo olje/gass<br />
som råstoff til selve plasten.<br />
Plast er et syntetisk materiale, sammensatt av hydrokarboner (dvs. molekyler av hydrogen og karbon). Plasten<br />
lages ved at enkle hydrokarbonmolekyler (kalt monomerer) bindes sammen i lange kjeder (kalt polymerer).<br />
Forskjellige monomerer og kombinasjoner av disse, gir polymerer med ulike egenskaper. Eksempler på vanlige<br />
monomerer er etylen (eten), butylen (buten) og propylen (propen).<br />
Det er to hovedgrupper av plast - termoplast og herdeplast:<br />
Termoplastene har trådformede molekyler og beholder sin plastisitet - formbarhet. De kan varmes opp og<br />
formes på nytt.<br />
Dette lar seg ikke gjøre med herdeplastene. De har molekylene i et tredimensjonalt nettverk, som blir kjemisk<br />
herdet under produksjon. Molekylene bindes sammen til en uoppløselig kjede.<br />
Termoplastene<br />
Termoplastene er helt dominerende både når det gjelder antall typer plast og volum. De som er lette å arbeide<br />
med, rimelige og benyttes i store mengder, kalles volumplaster. Materiale med spesielle egenskaper som<br />
brukes til mer krevende oppgaver, kalles konstruksjonsplast eller teknisk plast. Disse er ofte vanskeligere å<br />
bearbeide til produkter og mer kostbare. I Norge dominerer volumplastene. De deles i to grupper, amorfe og<br />
krystallinske plaster, etter den evne de har til å danne krystallstrukturer.<br />
Amorfe termoplaster:<br />
PS – polystyren, PVC- polyvinylklorid, PMMA- polymetylmetakrylat (plexi), CA – celluloseacetat, ABS -<br />
akrylnitril-butadien-styren<br />
Krystallinske termoplaster:<br />
PE – polyetylen, PP – polypropylen, POM – polyoxymetylen, PA - polyamid (nylon), PETP-<br />
polyetylentereftalat, PTFE-polytetrafluoretylen, PUR – polyuretan<br />
Herdeplastene<br />
Herdeplastene deles inn i to typer materiale. Det ene har tett nettverk og stive kjeder, og er det vi vanligvis kaller<br />
herdeplast. Det andre materialet har åpent nettverk og myke kjeder, og kalles gummi eller elastomerer.<br />
Herdeplaster med tett nettverk:<br />
UP - umettet polyester, EP - epoxy-plast, PF – fenolformaldehyd, MF – melaminformaldehyd, PUR –<br />
polyuretan, SI -silikon<br />
Herdeplaster med åpent nettverk:<br />
NR – naturgummi, SBR -syntetisk gummi , PUR – polyuretan, SIR - silikon<br />
Gummiene (som også går under den mer generelle betegnelsen elastomerer), utgjør en stor og meget viktig<br />
gruppe polymere materialer.<br />
Et typisk syntetisk gummi er bygget opp av et løsmasket, romlig nettverk av myke kjedesegmenter der<br />
avstanden mellom knutepunktene (tverrbindingene) normalt er flere hundre karbonatomer. Da<br />
nettverksstrukturen er permanent, kan brukt gummi ikke resirkuleres. De enorme kvanta av brukte bildekk er<br />
således et miljøproblem, selv om en del i de senere år brukes til fremstilling av aktivkull (ved pyrolyse), eller<br />
males opp for tilsetning til asfalt, noe som gir asfalten en mykere, mer elastisk konsistens.<br />
Puts- og murbruk<br />
Bindemiddel til bruk kan delles i 2 grupper:<br />
Ikke hydrauliske bindemiddel (kalk eller kuftkalk)<br />
Hydrauliske bindemiddel (sement, hydraulisk kalk, mursement)<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Kalk er en betegnelse for kalsiumkarbonat CaCO3 eller kalsiumoksid CaO. Kalk er en generell term for ulike<br />
naturlig forekommende mineraler og materialer som kan lages fra dem, hvor karbonater, oksider og hydroksider<br />
av kalsium dominerer. Disse materialene er brukt i store mengder som byggemateriale og byggestein.<br />
Materialene omfatter også kalkprodukter, betong og morter og som kjemisk halvfabrikat.<br />
Bergartene som disse materialene kommer fra, er oftest kalkstein eller kritt, består vesentlig av<br />
kalsiumkarbonat. Bergartene kan skjæres i blokker, pulveriseres eller knuses, og de kan også endres kjemisk til<br />
anvendelige stoffer. Innen landbruk kalles det landbrukskalk.<br />
Kalsiumoksid kalles brent kalk fordi det fremstilles ved gløding eller brenning av kalkstein eller annet som<br />
inneholder kalsiumkarbonat, CaCO3. Blandet med en viss mengde med leire får vi sement.<br />
Slemmet i vann H2O kalles kalken for lesket kalk.<br />
CaCO3 + varme = CaO + CO2<br />
CO2 + H2O = H2CO3<br />
Sement er generelt sett et materiale med adhesive egenskaper. I moderne bruk refererer sement til finmalte<br />
materialer som sammen med vann danner et bindemiddel med sterke adhesive egenskaper. For betong er det<br />
stort sett portland cement som benyttes.<br />
Tilslag<br />
Fine og grove grusmaterialer som blir limt sammen av sementlimet.<br />
Det er ønskelig med et høyt innhold av tilslag pga høy fasthet.<br />
Fingrus<br />
Kornstørrelser fra 0-8 mm<br />
Grovt tilslag<br />
Kornstørrelser fra 8-64 mm<br />
Tilsetningsstoffene deles inn i klasser etter hvilken funksjon de har:<br />
A - akselererende (gjør at betongen herder raskere)<br />
P - vannreduserende, eller plastiserende (gjør at vi kan bruke mindre vann i betongen)<br />
R - retarderende (gjør at betongen herder langsommere)<br />
I - injiserende (øker flyteevnen til betongen)<br />
L - luftinnførende (øker luftinnholdet i betongen)
Kilder<br />
Byggnadsmaterial<br />
Byggforsk<br />
http://www.treteknisk.no/<br />
http://www.takstolteknikk.no/<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Hovedside<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Yteved transporter yteved oppover i treet?<br />
Svar 1 Vann og næringsstoffer.<br />
Spørsmål 2 Hvor stor fuktighet fuktighet tilsvarer fibermetningspunket?<br />
Svar 2 Ca 28 %<br />
Spørsmål 3 I hvilnen retning (tangential eller radial) krymper trevirket mer?<br />
Svar 3 Trevirket krymper omtrent dobbelt så mye i tangentialretning som i radialretning.<br />
Spørsmål 4 Nevn to hovedgrupper av plast.<br />
Svar 4 Termoplast og herdeplast.<br />
Spørsmål 5 Hvilke bergartene kommer kalk fra?<br />
Svar 5 Kalkstein, kritt.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong>
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
08.studiebolk: onsdag 03.12.08<br />
Tema: Tre<br />
Plast<br />
Mur og puss<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver egenskapene til tre, plast og mur/puss. Tre er et materiale med en kompleks struktur<br />
som gjør at dens egenskaper i forhold til bæreevne, transport av fukt og temperatur er sterkt varierende alt etter<br />
hvordan man ser på treet. Avgjørende for treets egenskaper er fibrene som sørger for transport av vann, samt<br />
har en avstivende effekt på trevirket.<br />
Plast er et materiale som benyttes i stor grad. Det kan være en termoplast som kan varmes opp og endres<br />
fasong på eller en sterk armert herdeplast.<br />
Et murbruk benyttes for å holde sammen steiner ved oppføring av f. eks en teglfasade. Et pussbruk benyttes for<br />
å skaffe en vannavstøtende og estetisk overflate. Felles for disse to er kompleksiteten ved blandingen. Ved å<br />
benytte forskjellige ”oppskrifter” kan man forandre deres egenskaper slik at de passer det bestemte arbeidet.<br />
Tre<br />
Tre er det bygningsmaterialet som har vært mest brukt i Norge. Det skyldes det lette tilgangen til materialet.<br />
Treet har vært brukt til bærekonstruksjoner, kledninger, møbler, golvkledninger osv.<br />
Treets oppbygning og struktur<br />
Treet grovinndeles i kjerneved, yteved og bark. Barken beskytter treet mot uttørking, fysiske skader, sopp og<br />
innsekter. Den kan deles inn i innerbark og ytterbark. I innerbarken (basten) finner man levende celler som<br />
transporterer næringsstoffene fra bladene og ned til rota. I yteveden foregår vanntransporten fra rota og opp til<br />
bladene. Kjerneved oppstår ikke hos alle trer og ikke før treet er minst 30 år gammelt. Da dør cellene og<br />
væsketransporten stopper. Mellom barken og veden finnes det et sjikt som kalles kambium. I dette sjiktet<br />
utvikles nye celler og dermed treets tilvekst.<br />
Ettersom treet i hovedsak består av cellulose, hemicellulose og ligning er densiteten relativt uberørt av<br />
tresorten. Porøsiteten derimot avhenger av treslaget og av bredden på årringen. Densiteten til treet angis<br />
vanligvis med 12 % vanninnhold. Dette skyldes at treets geometriske form er enkel å måle ved dette<br />
vanninnholdet. Dimensjonene er gitt ved 20 % fuktinnhold for skurlast og justert skurlast. For høvellast er<br />
dimensjonene gitt ved 17 % fuktinnhold.<br />
Ettersom vi ikke kan påvirke treets oppbygning under tilblivelsen er det viktig at man ved høsting ikke behandler<br />
treet feil, slik at skader oppstår. Nedenfor er det listet opp en del vanlige feil og mangler ved treet:<br />
- Vindskjevhet eller vridning oppstår ved nedtørking av trelast hvor fibrene<br />
ikke er parallelle med trelastens lengdeakse. Dette kan forårsakes ved at<br />
sagingen av treet ikke er gjort parallelt med margen. Eller så kan det<br />
skyldes at treet er spiralvekst.<br />
- Hvis fibrene har en unormal form kan treet ikke benyttes til<br />
konstruksjonsvirke.<br />
- Kvistene kan påvirke treet negativt. Ved for store kvister kan bæreevnen<br />
svekkes. Dette skyldes at kvistene gir store forstyrrelser på<br />
fiberretningen.<br />
- Sprekker. Som f. eks tørkesprekker
Fuktinnhold<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Det at trevirket er bygd opp av celler som er skapt for å transportere vann gjør at tre er lett påvirkelig av<br />
fuktbetingende bevegelser. Når treet er nytt er alle cellene fylte med vann. I tillegg er det bundet vann i<br />
celleveggene. Når man har fjernet alt det frie vannet og står igjen med et fuktinnhold på 28-30 %. Dette kalles<br />
fibermetningspunktet. Mer konkret betyr fibermetningspunktet ”Den trefuktighet hvor trevirket ikke kan ta opp<br />
mer bundet vann i fiberveggen. Oppnås ved å utsette trevirket for 100 % relativ fuktighet over lang tid.<br />
(Overskytende fuktighet vil bli tatt opp som fritt vann i cellehulrommene.) Ved tørkning utover<br />
fibermetningspunktet vil naturligvis vannet fra celleveggene forsvinne. Da vil man få krympninger i treverket.<br />
Tilsvarende vil treverket svelle hvis man tilfører fuktighet. Krympningen er av forskjellig størrelse om man ser på<br />
langs på årringene eller radielt. I lengderetningen vil treet krympe relativt lite, men det vil gi estetiske feil f. eks<br />
ved belistning.<br />
Treet er hygroskopisk. Det vil ta opp vann fra omgivelsene sine og etter en stund i de samme omgivelsene med<br />
samme temperatur og relativ luftfuktighet vil treet ha oppnådd en bestemt fuktighet og har dermed oppnådd<br />
likevektsfuktighet. Fuktigheten transporteres ved hjelp av kapillærtransport, diffusjon i cellehulrommene eller<br />
diffusjon av bundet vann i celleveggene.<br />
Figur 1 Fuktinnhold i cellene<br />
Bæreevne<br />
Treet har en komplisert struktur. Når man skal angi bæreevnen blir derfor fiberretningen avgjørende. Treet har<br />
meget god evne til å tåle strekk i fiberretningen. Ved trykk i fiberretningen derimot er bæreevnen mye lavere.<br />
Man må derfor ved dimensjonering av bærende trekonstruksjoner sørge for at trykkpåkjenninger kommer på<br />
tvers av fiberretningen, mens strekkrefter blir påført i fiberretningen.<br />
Treets bæreevne avhenger av at fuktinnholdet ikke er for høyt. I tillegg blir bæreevnen bedre om densiteten er<br />
høy. Hvis temperaturen blir for høy vil ligninet mykne og bæreevnen vil svekkes.<br />
Deformasjon<br />
Trevirke blir på lik linje med stål og betong utsatt for krypning. Krypningen vil øke proporsjonalt med<br />
spenningen. Krypningen vil øke ytterligere ved økt fuktinnhold i treet, og blir spesielt stor hvis treet deretter<br />
tørker mens lasten fortsatt er der.<br />
Hardhet<br />
Treets evne til å motstå inntrykk fra laster angis i Brinell verdi. Eik har f. eks en relativt høy Brinell verdi. I alle fall<br />
om man sammenligner med furu. 3,4-4,1 mot 1,9. De fleste tresorter er myke og vil få merker etter<br />
punktbelastninger ganske fort.<br />
Termiske egenskaper<br />
Treet har på grunn av sin høye porøsitet gode varmeisolerende egenskaper, men også her har fiberretningen<br />
stor betydning. Varmekonduktiviteten er betydelig høyere i fiberretningen enn på tvers av denne.<br />
Bestandighet<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Tre utsettes kun for kjemiske angrep dersom syrene og basene har rett pH. Det vil si at de må være mindre enn<br />
2, eller større enn 10. Derfor kan man si at tre har god bestandighet mot kjemiske angrep.<br />
Organiske angrep som f. eks sopp og bakterier vil derimot være en større trussel. Ved de rette temperatur og<br />
fuktforholdene vil mikroorganismer begynne å bryte ned trevirke. Enkelte sopparter vil kun forårsake en<br />
misfarging av treet, mens andre vil utsondere enzymer som vil bryte opp cellulosen.<br />
Innsekter kan forårsake store skader da de legger egg i treverket, hvorpå de klekkede larvene begynner å spise<br />
seg gjennom treverket.<br />
For å beskytte seg mot biologiske angrep kan man benytte impregnert trevirke. Dette er trevirke som er trykk-<br />
eller vakuumimpregnert. Videre gjelder det å sørge for at man har en tett konstruksjon hvor fuktinnholdet ikke<br />
blir for stort slik at angrep kan initieres. Man må sørge for å overflatebehandle materialet som kan trekke til seg<br />
fuktighet og ellers sørge for at vann føres bort i fra konstruksjonen.<br />
Normer og kontroll<br />
Konstruksjonsvirke skal beregnes etter NS 3470-1. Videre finnes det flere standarder, både norske og<br />
europeiske som sier noe om hvordan trevirket skal testes, merkes, styrkesorteres osv.<br />
Bildet over viser et merke med godkjent trevirke. Det har bæreevne C18 og er merket etter INSTA 142 for<br />
visuell styrkesortering.<br />
Plast og gummi.<br />
Polymere materialer<br />
Polymer er sammensatt av de greske ordene poly og meros og betyr mange deler. Polymer er et stoff som<br />
består av molekyler med stor molekylmasse med repeterende strukturell enhet, eller monomerer, forbundet med<br />
kovalent kjemisk binding.<br />
Termoplaster er plaster som kan formes på nytt etter at de er varmet opp. Dett skyldes at de har svake<br />
bindinger mellom molekylene som gjør at de lett brytes og gjenopptas ved temperaturpåkjenninger. Den høye<br />
temperaturen gjør at molekylene begynner å svinge og ved tilstrekkelig høy nok temperatur har de så stor<br />
bevegelsesenergi at de bryter bindingene.<br />
Herdeplaster er laget av polymerkjeder som danner et nettverk med alle atomene i materialet. Denne strukturen<br />
bindes sammen av primære bindinger og kan ikke formes på nytt ved en økning i temperatur. Man formgir<br />
plasten og utsetter den deretter for en kjemisk reaksjon for at den skal stivne.<br />
Ved å bruke tilsetningsstoffer i plastene kan man drøye materialbruken, gjøre det billigere eller forbedre visse<br />
egenskaper. Det er vanlig å armere plasten for å øke dens stivhet. Vanlige armeringer er glassfiber eller<br />
kullfiber. I tillegg finnes det stabilisatorer som er med på å bedre plastens bestandighet. Det kan være mot<br />
nedbrytning forårsaket av aggressivt miljø, nedbrytning som følge av sollys osv.<br />
Mekaniske og termiske egenskaper<br />
Termoplastene er som regel seige ved romtemperatur. Ved synkende temperatur vil bruddtøyning og<br />
slagseighet synke, mens elastisitetsmodulen vil stige. Herdeplaster er opprinnelig sprøe og må armeres for å få<br />
god slagfasthet.
Puss og murbruk<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Puss og murbruk består av bindingsmiddel, tilslag, vann og tilsetningsstoffer. Det brukes hovedsakelig til å<br />
sammenføye mursteiner i et byggverk eller for å gi bakenforliggende betongvegg en klimabeskyttelse.<br />
Bindemiddel<br />
Bindemiddelet består enten av ikke-hydrauliske bindemiddel som kalk, eller hydrauliske bindemiddel som<br />
sement. Bindemidlenes sammensetning er med på å avgjøre sluttegenskapene til murpussen.<br />
Kalk som benyttes som bindemiddel må leskes før den kan brukes. Det vil si at den reagerer med vann og<br />
dermed utvikler kalkhydrat og varme. Hvis kalken inneholder silikater må den tørrleskes på grunn av at<br />
silikatene vil herde i nærvær av vann.<br />
Ved å benytte mursement som bindemiddel vil det ferdige bruket få bedre smidighet.<br />
Tilslag<br />
Ved tilslag i mur og puss gjelder de samme reglene som for betong. Tilslag består av sand og stein. Det kan<br />
være knust stein (pukk) eller naturlige forekomster. Ved naturlige forekomster er det viktig å se til at disse ikke<br />
inneholder humus. Tilslaget deles inn etter størrelse hvor filler er betegnelsen på finstoff med en diameter<br />
Kilder:<br />
www.wikipedia.org<br />
Trefokus<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er trakeider og hva er deres funksjon?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 03.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Trakeider er celler som består av cellulose, hemicellulose og ligning. Disse cellene bidrar til å<br />
transportere vann og virker som styrkevev som gjør at bartreet kan bli høyere. Cellene er ikke<br />
mer enn 1-4 med mer lange men har mange porer som gjør at vannet lett kan gå fra celle til<br />
celle.<br />
Spørsmål 2 Hva er margstråler?<br />
Svar 2 Margstråler er celler med samme formål som trakeider, bare at disse er orientert i radiell retning<br />
i forhold til stammens lengderetning.<br />
Spørsmål 3 Hva er polymerisasjon?<br />
Svar 3 Polymerisering (eller polymerisasjon) er en prosess der monomere molekyler reagerer og går<br />
sammen i en kjemisk reaksjon og danner tredimensjonale nettverk eller polymere kjeder<br />
Reaksjonen foregår under trykk, høy temperatur og ved hjelp av forskjellige katalysatorer, for<br />
eksempel under fremstilling av plastmaterialer.<br />
Spørsmål 4 Hva er våtlesking og tørrlesking av kalk?<br />
Svar 4 Våtlesking vil si at kalken blir blandet med mer vann enn hva som er nødvendig for den<br />
kjemiske prosessen. Tørrlesking betyr at kun nødvendig vannmengde blir tilsatt.<br />
Spørsmål 5 Når velger man murbruk og når velger man pussbruk?<br />
Svar 5 Et murverk skal brukes til å holde fast steinene og gi murverket en viss bæreevne. Et pussbruk<br />
skal ikke bidra til bæreevnen, men gi et vist estetisk uttrykk.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
09.studiebolk: torsdag 04.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Belegget materialer<br />
Lim<br />
Fugetetningsmateriale<br />
Varmeisoleringsmateriale<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
Belegget materialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong><br />
Hovedfunksjoner til belegget materialer er:<br />
• Beskytte underliggende materialer mot skadelig påvirkning av fukt, kjemikalier, mekaniske belastninger<br />
insekter osv…<br />
Å gi en estetisk effekt via farge, struktur og glans<br />
Forhindre diverse forandring av underliggende materialer<br />
Med belegget menes det først og fremst maling og lakk. Forskjellen mellom de to er at maling inneholder en<br />
pigment som legger til en farge til underliggende materialet.<br />
Maling består av bindemiddel, pigment, fyllingsmiddel, løsningsmiddel og tilsetningsmiddel. Malings egenskaper<br />
bestemmes hovedsakelig av pigmentvolumkonsentrasjon, PVK.<br />
PVK <br />
«smelter» sammen når væsken fordamper.<br />
pigment fyllingsmiddel<br />
pigment fyllingsmiddel<br />
bindemiddel<br />
Bindemidlet holder<br />
pigmentpartiklene sammen og<br />
gir malingen feste til underlaget.<br />
Bindemidlene i eksteriørmaling<br />
for trehus kan inndeles i tre<br />
hovedgrupper: oljebaserte,<br />
oljefrie og emulsjoner.<br />
Oljebaserte bindemidler tørker<br />
kjemisk ved å oppta oksygen fra<br />
luften. Deretter skjer en herding,<br />
etterfulgt av en svekkelse som<br />
gjør malingen stiv og sprø.<br />
Oljefrie bindemidler kan være av<br />
naturlig opprinnelse eller<br />
syntetiske. Kjente eksempler på<br />
moderne syntetiske bindemidler<br />
i denne gruppen er<br />
plastproduktene polyakrylat<br />
(akryl) og polyvinylacetat (PVA).<br />
Plastbindemidlene opptrer som<br />
«lateks», bestående av små<br />
plastpartikler fordelt i vann.<br />
Lateks tørker ved at partiklene<br />
En emulsjon består av en olje og et oljefritt bindemiddel. For å unngå at disse komponentene skiller seg,<br />
tilsettes et tredje stoff, en emulgator. Når emulsjonen for det meste består av et vandig bindemiddel, kan den<br />
tynnes med vann.<br />
Løsemidlet er en flyktig – fordampende – væske som kan løse faste og flytende stoffer. Løsemiddel brukes<br />
blant annet til å gi passende flyt, og fordamper under tørkeprosessen.<br />
Oljefrie malingstyper tynnes med vann. Oljebasert maling ble tidligere tynnet med vegetabilsk terpentin men i<br />
dag er dette erstattet med petroleumsproduktet white spirit.<br />
Hjelpestoffene tilsettes for å gi malingen enkelte ønskelige egenskaper. De viktigste av disse stoffene er<br />
tiksotropimidler (gjør malingen lettere å arbeide med og hindrer pigmentet i å bunnfelle) og fungicider (hemmer<br />
soppvekst i lagret og påført maling, men har begrenset levetid).
Lim<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong><br />
Lim et materiale som binder eller kleber to arbeidsstykker sammen ved adhesjon eller kohesjon. Liming er<br />
prosessen som anvender lim for å sammenføye forskjellige materialer.<br />
Den viktigste komponenten i limet er bindemiddel. I de fleste fall finnes det også fyllingsmiddel, løsningsmiddel<br />
og en del tilsetningsmidler.<br />
Fyllingsmiddelens funksjon er å fylle porer og ujevnheter, motvirke kryping samt å forbillige limet. I<br />
løsningsmiddelbaserende lim er bindemiddel løst i fyllingsmiddel mens bindemiddelet er finfordelt i vann.<br />
Tilsetningsmidler forbedrer visse egenskaper (tørkningstid, bestandighet osv).<br />
Liming skjer i 3 faser:<br />
Tørkning (Vann eller løsningsmiddel fordamper fra limet. Limet overgår fra flytende til fast form)<br />
Hardning (Det skjer en kjemisk reaksjon i limet. Hardningen starter ved temperaturhøyning eller ved<br />
kontakt med fukt fra luften eller fukt adsorbert på materialoverflate )<br />
Avsvalning (Limet i sin normal tilstand er i fast fase)<br />
Ved enkelliming påføres limet på en overflate. Deretter skjer det sammenføyningen innen limets tørketid, d.v.s.<br />
våt liming. Kontaktliming innebærer at limet appliseres på begge overflater. Innen sammenføyning fordampes<br />
det all løsningsmiddel. Dette fører til at man får høy fasthet umiddelbart.<br />
Fugetetningsmaterialer<br />
Fugetetningsmaterialer finnes i ulike former: fugemasser, fugelister og fugebånd. Fugemasser herder eller<br />
tørker og overgår til et mer eller mindre elastisk tilstand. Fugelister er prefabrikkert materialer og leveres i form<br />
av forskjellige profiler. Fugeskum påføres direkte fra beholderen, deretter ekspanderer i volum og hefter fast til<br />
fugekanter. Fugebånd brukes til å skape vanntette konstruksjoner utsatte for vanntrykk.<br />
Fugemasser inndeles iht. ISO11600 etter materialets elastisitetsegenskaper.<br />
Klassene gjenspeiler den maksimale bevegelse angitt i ± % av fugebredden.<br />
Elastiske fugemasser skal gi god heft til materialene, tåle opptredende deformasjoner uten å sprekke og i<br />
hovedsak gå tilbake til sin opprinnelige form ved bevegelige fuger. Alle kanter bør primes for å sikre best mulig<br />
vedheft for fugemassen.<br />
Elastisitetsegenskaper Klassebenevnelse Bevegelses- Merknad<br />
( ISO 11600 ) kapasitet<br />
Høyelastisk 25 LM ±25 % Lav elastisitetsmodul<br />
Høyelastisk 25 HM ±25 % Høy elastisitetsmodul<br />
Elastisk 20 LM ±20 % Lav elastisitetsmodul<br />
Elastisk 20 HM ±20 % Høy elastisitetsmodul<br />
Elastoplastisk 12,5 E ±12,5 %<br />
Plastoelastisk 12,5 P ±12,5 %<br />
Plastisk 7,5 P ±7,5 %<br />
Fugemassene må utføres i plan- eller bikonkavt<br />
tverrsnitt med tilsvarende verdier fra tabeller:<br />
Varmeisoleringsmaterialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong><br />
Varmetransporten gjennom veggen skjer via ledning, stråling og konveksjon. Varmeisoleringsevne av et<br />
materiale avhenger av alle disse tre faktorene. Materialets varmekonduktivitet er i høy grad berørende av<br />
densitet. Jo lavere densiteten jo mindre blir materialets varmekonduktivitet.<br />
Mineralull finnes både som steinull og glassull. Steinull produseres hovedsakelig fra diabas mens glassull er<br />
framført fra sand (SiO2). Råvarer smeltes ved høy temperatur og renner ut gjennom roterende spinnhjul.<br />
Ifølge figuren kan vi si at det finnes en optimal densitet for<br />
mineralull (60-70 kg/m 3 ) som tilsvarer varmeledningsevne<br />
0,030 – 0,039 W/m·K.<br />
Skumplast produseres ved å ekspandere tilstrekkelig plast.<br />
Det dannes et system av porer som fylles med luft eller<br />
annen gass. Skumplast brukes i bygg- og<br />
markisoleringsplater, isoleringsskåler for rør, eller som<br />
skum som sprøytes i tunneler, rundt dører og vinduer osv.<br />
Flere ulike skumplaster er på markedet, de vanligste er<br />
kjent som Isopor, styrofoam og polyuretanskum.<br />
De viktigste egenskaper er vist i tabellen nedenfor.
Kilder<br />
Byggnadsmaterial – Per Gunnar Burstrøm<br />
Byggforsk<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Hovedside<br />
http://www.riksantikvaren.no<br />
http://www.miljosanering.no/<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong><br />
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er PVK?<br />
Svar 1 Det er pigmentvolumkonsentrasjon.<br />
Spørsmål 2 Hva maling består av?<br />
Svar 2 Bindemiddel, løsemiddel, pigment, fyllingsmiddel, tilsetningsmidler.<br />
Spørsmål 3 Nevn 3 former som fugetetningsmaterialer finnes i.<br />
Svar 3 Fugemasser, fugebånd og fugelister.<br />
Spørsmål 4 Varme kan transporteres på 3 ulike måter. Hvilke?<br />
Svar 4 Ledning, stråling og konveksjon.<br />
Spørsmål 5 Hva er optimal densitet for mineralull?<br />
Svar 5 Den er ca 60-70 kg/m 3 .<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 08.12.<strong>2008</strong>
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
09.studiebolk: torsdag 04.12.08<br />
Tema: Overflatebehandling<br />
Lim<br />
Fugematerial<br />
Varmeisolerende materiale<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten beskriver egenskapene til noen av de forskjellige overflatematerialene, fugematerialene, lim<br />
og isolasjonsprodukter som finnes. Disse materialene skal komplettere større konstruksjoners egenskaper i<br />
forhold til bestandighet, vindtetthet og varmeledningsevne.<br />
Hvis man slurver med monteringen av overnevnte produkter, eller utelater de fullstendig, kan man få store<br />
skader på hovedmaterialene uavhengig av deres egenskaper. Man kan få et byggverk som er kaldt, trekkfullt,<br />
råteskadet osv.<br />
Overflatebehandling<br />
I de tidligere rapportene er det beskrevet hvor bestandige de forskjellige materialene er i forhold til kjemiske og<br />
organiske angrep, samt vanninntrenging osv. Overflatebehandlingens hovedoppgave er å beskytte de<br />
underliggende materialene mot disse. I tillegg kan man få et estetisk effekt gjennom farge, struktur og glans.<br />
Boken skiller mellom to overflatebehandlinger, farge og lakk. Forskjellen på disse er at det er tilsatt pigmenter i<br />
fargen, mens lakken er gjennomsiktig. Ordet farge trenger ikke nødvendigvis å bety maling. Fargene kan deles<br />
inn etter følgende faktorer:<br />
- Type og kvalitet på bindemiddelet<br />
o Oljefarger<br />
o Emulsjonsfarger<br />
o Farger med bindemidler som er løst i et organisk løsemiddel.<br />
o Uten løsemidler.<br />
- Typer og kvalitet på pigmentet<br />
- Type og kvalitet på fyllstoffet<br />
- Volumforholdet mellom de forskjellige komponentene.<br />
Bindemiddelet danner etter tørking et fast og sammenhengende sjikt. Pigmentet i overflatebehandlingen<br />
beskytter mot de skadelige UV-strålene fra sola. Fyllstoffene benyttes for å modifisere fargestyrken,<br />
konsistensen og glansen i overflatebehandlingen. Fargen blir også drygere og billigere.<br />
I tillegg til komponentene som er nevnt over kan man bruke ulike tilsetningsstoffer som gir en ønsket effekt. Det<br />
kan f. eks være et tilsetningsstoff som forhindrer soppangrep. De fleste overflatebehandlingene av treverk er<br />
tilsatt soppdrepende midler.<br />
Bindemidlene i overflatebehandlingen kan bestå av naturlige oljer som f. eks linolje. I det siste er alkyder blitt<br />
mer vanlig å bruke som bindemiddel. Den har kort tørketid og gir en veldig sterk overflate. I tillegg har vi<br />
polyvinylbindemiddel, reaktive bindemidler osv<br />
Oppbygningen av overflatesjiktet<br />
Først sparkler man overflaten. Det vil si at man jevner ut evt. ujevnheter. Deretter påfører man grunning. Denne<br />
skal gi god heft mellom toppstrøket og underlaget. Man kan påføre overflatebehandlingen med pensel, rull eller<br />
sprøyte.<br />
Underlagets påvirkning<br />
Ved påføring på tre: Treet har store fuktbetingende bevegelser. Disse leder ofte til sprekker. Det er derfor viktig<br />
å la treet få tørke ordentlig ut før overflatebehandlingen påføres. Ellers vil man få sprekker i denne også, og<br />
dermed vil ikke beskyttelsen være tilstrekkelig.<br />
Ved maling av mineraler: Betong, mur og puss har alle en porestruktur som kan virke negativt inn på<br />
overflatebehandlingen. De flytende bestanddelene i overflatebehandlingen vil absorberes.<br />
Overflatebehandling av metall skjer først og fremst for å beskytte det mot korrosjon og brann. Denne<br />
overflatebehandlingen kan være katodisk beskyttelse eller et passiviserende sjikt.
Lim<br />
Lim er et materiale som har som hensikt å føre i hop faste materialer. Limningseffekten oppstår ved en<br />
molekylær og mekanisk heftning.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Den mekaniske heftingen oppstår når lim trenger inn i porer og fordypninger i de materialene som skal limes.<br />
Etter at limet har herdet har man fått en mekanisk forankring.<br />
Molekylær heft er når molekylene i to forskjellige materialer bindes i lag.<br />
Limingen av to materialer danner følgende oppbygning:<br />
- Materiale 1<br />
- Grenseskille mellom materiale 1 og lim<br />
- Lim<br />
- Grenseskille mellom materiale 2 og lim<br />
- Materiale 2<br />
Limets sammensetning<br />
Den viktigste komponenten er bindemiddelet. Denne skal sørge for god adhesjon til det limede materialet.<br />
Bindemiddelets mekaniske egenskaper må være tilpasset den ønskede bæreevnen til forbindelsen. I tillegg må<br />
krav om vanntetthet osv være ivaretatt hos bindemiddelet.<br />
Fyllstoffet i limet skal fylle ut porer og ujevnheter i limoverflaten, motvirke krympning og gjøre limet billigere. I<br />
tillegg til fyllstoff inneholder også lim løsningsmiddel og tilsetningsstoffer som skal forbedre limets egenskaper.<br />
Herding av lim<br />
Limet herdes på tre ulike måter:<br />
- Tørking: Vann eller løsemiddel avdunster fra limet. Da går limet over fra flytende til fast stoff.<br />
- Herding: Det skjer en kjemisk reaksjon i limet som gjør at det herder. Enten kan herdelim bestå av to<br />
komponenter som blandes like før limingen skal skje, eller så er herdestoffet allerede tilsatt i limet og<br />
aktiviseres ved øket temperatur eller i kontakt med fukt fra luften eller omkringliggende materialer.<br />
- Avkjølning: Limet varmes opp og påføres overflaten. Når limet deretter avkjøles vil det herde og<br />
gjenoppta sin opprinnelige faste form.<br />
Ulike limtyper<br />
- Vegetabilsk lim: Bindemiddelet består av f. eks cellulose fra trær. De er vannløselige og limfugen er<br />
derfor svært utsatt ved vannpåkjenning.<br />
- Asfaltlim har et bindemiddel av bitumen og brukes ofte til å lime takpapp og lignende. Den er meget<br />
sterk og har god bestandighet mot klimatisk påvirkning.<br />
- PVAc lim er oftest brukt ved liming av treprodukter. Man får en stiv fuge som er noe utsatt ved fukt.<br />
- Akryllim: Brukes vanligvis som våtlim. Dette limet er hygienisk og har god bestandighet mot<br />
mykningsmiddel og alkalier.<br />
- Natur- og syntetisk gummilim ble tidligere bundet sammen av kloroprengummi. Man får en svak og<br />
elastisk limfuge. Dette limet brukes ofte ved liming av PVC-matter på betong tidligere, men dette er nå<br />
avviklet på grunn av helsekrav. Nå utvikles vanndispergert kontaktlim på syntetisk gummibase.<br />
Bakdelene med denne typen er mer følsomt i forhold til underlaget, temperatur og luftfuktighet.<br />
- Karbamid., melamin-, fenol- og resorcinollim: Brukes til industriell liming av tre, f. eks ved produksjon av<br />
limtre. Limfugen blir vanntett, men mørk ved bruk av fenol og resorcinol.<br />
- Epoxy: Dette er en herdelim som gir en veldig sterk og noe deformerbar fuge. Brukes vanligvis ved<br />
liming av betong, metall eller glass.<br />
- Polyuretanlim er en lim som forekommer som både enkomponet og tokomponent. Fugens egenskaper<br />
vedrørende bæreevne og deformerbarhet kan varieres. Limet har god bestandighet og brukes til liming<br />
av tre, metall og plast<br />
Fugematerialer<br />
Utviklingen av fuger er kommet på grunn av den økte bruken av betong i bygninger. På grunn av de<br />
bevegelsene som oppstår mellom ulike komponenter ble det nødvendig med fuger i mellom for å ta opp<br />
bevegelsene.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Fugene skal i tillegg til å tåle påkjenningene av bevegelser i betong, glass osv ha tetthet mot regn og vind. De<br />
skal være tette mot brannsmitte, lydoverføring og varmeoverføring. Det er viktig at fugen sørger for å ivareta de<br />
egenskapene konstruksjonen er i besittelse av.<br />
Ulike typer fugematerialer<br />
- Fugemasser: Består i hovedsak av bindemiddel, tilsetningsstoffer, pigmenter, løsemiddel og eventuelle<br />
mykgjørende stoffer. Bindemiddeltypen bestemmer fugemassens evne til å ta opp bevegelser og<br />
bestandighet. Fugemassene kan igjen deles inn i elastiske og plastiske fugemasser. De elastiske har<br />
som navnet tilsier elastiske egenskaper. Benyttes hovedsakelig til værutsatte fuger mellom<br />
betongelementer, rundt dører og vinduer, i våtrom, i gulvfliser, ved rørgjennomføringer og liknende.<br />
Fugemassen herder til homogen gummi, og forblir varig elastisk. De plastiske fugemassene<br />
opprettholder sine plastiske egenskaper etter påføring og er kun ment brukt på områder med begrenset<br />
bevegelse.<br />
- Fugelister er lister av metall, skumgummi, plast, gummi osv. De har en enkel montering, men har<br />
dårligere evner til å ta opp bevegelser enn andre fugematerialer<br />
- Dytt: brukes som varmeisolering i fuger. Materialene består oftest av mineralull eller polyeuretanskum.<br />
- Branntette fuger: Fugemasser med brannhemmende tilsetningsstoffer. Kan benyttes i lag med<br />
drivningsmateriale bestående av keramiske fibre. Denne sammensetningen kan gi en brannbeskyttelse<br />
i opptil 90 minutter.<br />
- Fugeband: PVC som er gjort myk. Brukes til tetting av støpefuger i betong.
Materialer for varmeisolering<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Materialer for varmeisolering benyttes for å stenge ute kulde, vind og regn. Jo mer man sikrer bygningen mot<br />
varmetransport jo lavere blir energikostnadene. Det er dette som er tanken bak de nye energikravene som ble<br />
iverksatt februar 2007.<br />
Mineralull<br />
Mineralull er bygd opp ved at sand eller stein smeltes ved ca 1400 grader celsius og renner deretter ned i en<br />
roterende spinner med vegger fulle av små hull. Det smeltede materialet slenges ut av disse hullene og størkner<br />
i lange tråder. Man kan få mineralull i løs form, eller som matter eller plater. I tillegg til varmeisolerende<br />
egenskaper kan det være av betydning å vite mineralullens bæreevne. Ved isolering av såkalte kuldebroer er<br />
det vanlig at mineralullen utsettes for belastning. Da er det viktig at mineralullen opprettholder former og ikke<br />
presses sammen. Hvis mineralullen presses sammen vil isoleringsevnen bli dårligere.<br />
Celleplast<br />
Celleplast lages ved at en plast ekspanderer. På denne måten oppstår porer. Mest kjent er isopor. Den leveres<br />
som ekspandert polystyren (EPS) som er små kuler av polystyren ekspanderer ved oppvarming, mellomlagres<br />
og oppvarmes på nytt med vanndamp som sørger for videre ekspansjon. Kulene smeltes sammen i<br />
kontaktflatene. En annen isopor er ekstrudert polystyren (XPS) som dannes ved at smeltet polystyren tilsettes<br />
en ekspansjonsgass. Deretter ekstruderes massen gjennom en dyse som fører til trykkavlastning og<br />
ekspansjon. XPS tåler større lastpåkjenninger enn EPS.<br />
Trebaserte varmeisoleringsmaterialer<br />
Trebaserte varmeisoleringsmaterialer eller Celluloseisolasjon er en fellesbetegnelse for isolasjon laget av<br />
returpapir eller trefibermasse. Produksjonen av celluloseisolasjon løsull foregår ved at råmaterialet går igjennom<br />
en hammermølle eller en raffinør som gir isolasjonen en ull-liknede konsistens. Produktet tilsettes borsyre og<br />
boraks som sammen gjør cellulosefibrene motstandsdyktige mot brann, sopp, råte og insekter. Mineralsaltene<br />
utgjør 5 – 25 vektprosent, avhengig av bruksområde for isolasjonen. Løsfyllet leveres komprimert i sekker, som<br />
tømmes i spesielle blåsemaskiner på byggeplassen. Materialet blåses så på plass ved hjelp av trykkluft. Det<br />
produseres også plater og matter av celluloseisolasjon. (Byggforsk 573.344)<br />
Øvrige materialer<br />
Skumglass (celleglass) er et rent glassprodukt. Glasset dras ut til en tynn streng mens det varmes opp. Deretter<br />
kjøles det ned og males til pulver. Pulveret blandes med et ekspansjonsmiddel slik at det ekspanderer når det<br />
varmes opp igjen. Skumglass leveres som plater.<br />
Skumglass brukes først og fremst når det er nødvendig med stor trykkstyrke i isolasjonsmaterialet, eller når det<br />
er behov for et materiale som i liten grad påvirkes av fuktighet. (Byggforsk 573.344)<br />
Kilder:<br />
Byggforsk 577.344<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hva er et pigment?<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 04.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 Pigment er hvite eller fargede partikler på 0,2-5 m. De bestemmer fargen, fargestyrken og<br />
täckförmåga.<br />
Spørsmål 2 Hva er EPS?<br />
Svar 2 EPS er forkortelse for ekspandert polystyren som er et isolasjonsprodukt som produseres i<br />
forskjellige densiteter for å tilfredsstille forskjellige varmetekniske krav og eventuelle krav til<br />
trykkfasthet.<br />
Spørsmål 3 Hva er XPS?<br />
Svar 3 XPS er en forkortelse for ekstrudert polystyren som produseres i forskjellige densiteter for å<br />
tilfredsstille forskjellige varmetekniske krav og eventuelle krav til trykkfasthet. Til forskjell fra<br />
EPS har denne lukkede porer og gjerne en tynn plastfilm på overflaten.<br />
Spørsmål 4 I hvilke to bruksområder er polyeuretanskum egnet?<br />
Svar 4 Polyeuretanskum benyttes som varmeisolering i kjøleskap, frysebokser og vinduer. Det gir god<br />
isolering i liten tykkelse. I tillegg benyttes det som vindtetting rundt vinduer. Skummet påføres<br />
direkte fra en trykkbeholder hvorpå det ekspanderer og stivner.<br />
Spørsmål 5 Hva er avgjørende når man skal beregne fugestørrelsen?<br />
Svar 5 Man må vite hvilke bevegelser som kan oppstå i fugen. Dette er bevegelser som oppstår på<br />
grunn av temperatur og fukt i omkringliggende materialer. Når man vet hvilke bevegelser som<br />
kan oppstå velger man fugemasse. Bredden på fugen må beregnes ut i fra fugens evne til å ta<br />
opp bevegelsene.
OPPGAVE:<br />
RAPPORT: oppgaveløsning<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong><br />
10.studiebolk: fredag 05.12.<strong>2008</strong><br />
Tema: Platematerial<br />
Glass<br />
Bitumen, byggpapp, folier og fuktsperrer<br />
Golvmaterial<br />
Naturstein<br />
Materialvalg<br />
Egenvurdering - karakter (A-F):<br />
Studenter:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
Etter hver studiebolk av totalt 10 bolker skal det som oppgave utarbeide et sammendrag av oppgitte fagemner,<br />
forslag til ”eksamensoppgaver” med løsningsforslag og foreta egenvurdering + evt. løse tilleggsoppgave.<br />
Sammendrag skal gi en klar beskrivelse av faginnholdet i kursbolkene med vekt på hva som er viktig.<br />
I praksis er hver besvarelse en rapport som din "arbeidsgiver" krever. Rapporten skal kunne legges ut på<br />
Intranett og benyttes til fagpresentasjon slik at de andre ansatte i "bedriften/etaten" skal kunne sette seg inn i<br />
fagemnet.<br />
I besvarelsen skal følgende gjennomføres:<br />
- benytte font: arial og bokstavstørrelse 10pt<br />
- benytte denne mal til besvarelsen som består av denne side, side 2-5 til sammendrag, side 6 til<br />
eksamensoppgaver og side 7(-8) til ekstraoppgaver. Dersom det blir gitt ekstraoppgaver blir det oppgitt i<br />
forelesningen.<br />
- starte sammendraget med ingress på 5-10 linjer (vanligvis benyttes halvfet kursive bokstaver)<br />
- benytte linjeskift mellom hovedtemaene i sammendraget<br />
- lage gode spørsmål med løsningsforslag<br />
- de enkelte grupper skal foreta egenvurdering av egen gruppebesvarelse<br />
I vurderingen karakter blir sammendraget (+ tilleggsoppgaven), spørsmålene med svar og egenvurderingen<br />
vektet med 1/3-del hver.<br />
Endelig karakter på gruppebesvarelsene blir gjennomsnittet av de 6 beste besvarelsene.<br />
Sammendrag med vekt på hva som er viktig<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
Denne rapporten gir et kort innblikk i forkjellige materialer som benyttes i byggebransjen. Dette er materialer<br />
som ikke benyttes for sine bærende egenskaper, men for sine egenskaper i forhold til å beskytte underliggende<br />
materialer. Disse materialene kan også brukes til å skape et visuelt inntrykk.<br />
Platematerialer<br />
De viktigste platematerialene som benyttes i bygningsindustrien er laget av tre, gips, sement og/eller ulike<br />
mineralfibre.<br />
Kryssfinér har lange tradisjoner som et sterkt platemateriale med lav vekt og stor styrke. Tynne lag av finér<br />
limes krysslagt før platene formatsages, pusses og sorteres etter ytterfinérens utseende.<br />
Lamelltre er bygget opp av en indre kjerne av treribber med finér eller treskiver på over- og underkanten.<br />
Trefiberskiver er laget av tre som males opp og tilsettes vann. Denne massen presses til skiver som deretter<br />
tørkes.<br />
MDF plater er et fabrikkert treprodukt laget av at mykt trevirke som brytes ned til trefibre og kombineres med<br />
voks og lim under høy temperatur og høyt trykk for å forme plater og paneler.<br />
Sponplater lages ved at trespon blandes med et karbamidherdelim og presses til en hard skive. Man finner den<br />
grove sponen i midten og en finere spon ved yttersiden. Den fine sponen er tilsatt mer lim enn den grove.<br />
Sementbundne plater er som navnet tilsier plater som inneholder sement. Sement, trespon og vann blandes.<br />
Glass<br />
Glass er et materiale som er gjennomsiktig, sterkt og ikke spesielt reaktivt, og på grunn av dette har mange<br />
bruksområder. Vanlig glass består av kiseloksid (SiO2) som også bygger opp kvarts og sand. Kiseloksidet er et<br />
oksid som ved avkjøling underkjøles og går over til en amorf tilstand. Kiseloksidet smelter ved 2.000 grader<br />
Celsus. Man tilsetter andre stoffer (flussmidler) for å redusere smeltepunktet som f. eks Na2CO3. Disse<br />
forårsaker samtidig dårligere kjemisk motstandsdyktighet og dårligere evne til å tåle raske temperaturendringer.<br />
Da kan man tilsette kalsiumoksid, magnesiumoksid eller aluminiumoksid (stabilisatorer) for å forbedre den<br />
kjemiske holdbarheten.<br />
Glasset har en densitet på 2300-3000 kg/m 3 . Glass har dårlig bestandighet mot høye temperaturer og vil bli<br />
plastisk ved ca 520-550 grader celsius. Glass er et hardt material, men kan få riper av diamant og hardt stål.<br />
Glass er ikke flytende som mange påstår. Glass har en meget høy viskositet og vil derfor ikke få en målbar<br />
deformasjon på mange, mange år. (millioner av år)<br />
Glass både slipper igjennom lys, absorberer det og reflekterer det. Hvor mye av hver avhenger av tykkelsen på<br />
glasset og hvilken type glass det er.<br />
Vanlig glass har høy motstand mot kjemiske angrep, men vil brytes ned av fluorforurensinger og alkaliske<br />
løsninger. De etser glasset.
Glass kan tilvirkes på flere sett:<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
- Blåst glass er munn- eller maskinblåst fremstilt ved at man blåser glassylindre opp, formes og avkjøles.<br />
- Trukket glass eller maskinglass framstilles ved at et kontinuerlig glassbånd trekkes vertikalt opp av den<br />
smeltede glassmassen.<br />
- Floatprosessen regnes som det mest revolusjonerende framskrittet innen framstilling av plateglass, og<br />
alt "normalt" bygningsglass framstilles i dag ved denne metoden. Råmaterialene mates inn i<br />
smeltewannen, og det smeltede glasset flyter til floatbadet. Her flyter glasset fram på et bad av smeltet<br />
tinn. Dette gir et glass med nesten optisk perfekte, planparallelle flater. Glassbåndet føres fram på ruller<br />
fra floatbadet inn i nedkjølingssonen til skjæringstemperatur på ca. 60 °C.<br />
- Trådglass er kontinuerlig valset glass med innvalset ståltrådnetting. Ved å bruke stål i glasset skaper<br />
det indre spenninger som gir dårligere bæreevne enn vanlig glass. Men om glasset knuser, vil ikke<br />
glasskårene falle ut. Det reduserer derfor risikoen for skader.<br />
- Valset glass kan inndeles i to hovedgrupper, nemlig ornamentglass og trådglass. Ornamentglass<br />
produseres ved at glassmassen valses mellom vannkjølte mønstrede valser som gir ønsket dekor.<br />
Glass kan produseres til forkjellige formål. Det finnes sikkerhetsglass, lys- og varmereflekterende glass og<br />
brannbeskyttende glass. Alle vindusruter som produseres i dag er av typen isolerglass. Det vil si at de er satt<br />
sammen av flere lag glassskiver som er hermetisk tette. Mellomrommene er fylte med gass som for eksempel<br />
argon.<br />
Bitumen, byggpapp, folier og fuktsperrer<br />
Bitumen<br />
Bitumen er en fellesbetegnelse for de deler av asfalt og tjære som kan løses i karbondisulfid. Asfalt tilvirkes<br />
enten ved destillering av råolje eller finnes naturlig. Tretjære tilvirkes ved tørrdestillering av tre. Bitumen brukes<br />
til å lage veiasfalt, som lim til takpapp og bitumenmatter. Bitumenmatter er bygd opp av mineralfiber eller<br />
polymer som impregnert og belagt med asfalt. De brukes vanligvis til vann og fuktisolering.<br />
Fuktsperrer<br />
Fuktsperrer tilvirkes nesten alltid av polyetylenfolie. Tykkelsen er normalt 0,2 mm. Fuktsperrer brukes i grunnen,<br />
vegger og tak. De benyttes også mellom tre og betong for å beskytte treet mot fukten fra betongen.<br />
I tillegg til plastduker og plater kan man også beskytte konstruksjoner ved å påføre epoxy i flytende form.<br />
Figur 1 Fuktsperre mellom parkett og betonggolv<br />
Golvmaterialer<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
Et golvmateriale skal være bestandig mot slitasje, skal være behagelig å gå på, dempe lyden av fottrinn osv.<br />
- Tregolv: kan være heltregolv av f. eks furu eller en parkett. Parkett er satt sammen av flere biter av<br />
heltre som legges på lameller av ”billigere” trelameller.<br />
- Tekstilmatter deles inn ettersom de er vevde, tuftede eller stiftede matter.<br />
- Linoleum er et materiale som er laget av linolje og naturhardpiks, blandet med tre- eller kalkmel og<br />
pigmenter.<br />
- Plastmaterialer finnes som matter, plater eller belegg. Polyvinylklorid (PVC)<br />
- Laminat er platemateriale bygd opp av en kjerne bestående av spon, et toppsjikte av papirlaminat og en<br />
laminat i bunnen som skal forhindre at laminaten bukter seg ved variasjoner i fuktinnholdet.<br />
- Kork er blitt vanlig å bruke som golvmaterial. Den gir en behagelig følelse å gå på og gir meget god<br />
demping av trinnlyd.<br />
- Gummimaterial er et belegg laget av naturgummi eller syntetisk gummi. Har meget god slitestyrke.<br />
- Keramiske plater brukes der det stilles store krav til rengjøring. De er bestandige mot væsker, smuss og<br />
har en god evne til å tåle mekaniske påkjenninger.<br />
- Sementmosaikk er stein og sement som knuses og blandes og støpes på fabrikk.<br />
- Betong<br />
Figur 2 Parkett<br />
Naturstein, kalksandstein<br />
Naturstein har meget god trykkfasthet, men dårlig strekkfasthet. I dag brukes steinsorter som granitt, kalkstein,<br />
marmor og skifer. Bruksområdene er mange, men de blir vanligvis brukt som kledning, tekking eller utomhus.
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
Kilder<br />
http://www.h-l.no/Webb/Fotogalleri.nsf/LookupFiles/kryss/$file/kryss.htm<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/MDF<br />
http://no.wikipedia.org/wiki/Glass_(materiale)<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong>
Forslag til ”eksamensoppgaver med svar”<br />
Spørsmål 1 Hvilke materialer er de vanligste platematerialene bygd opp av.<br />
STE6227 <strong>Bygningsmateriallære</strong> <strong>2008</strong><br />
http://www.hin.no/IB<br />
utskrift: 05.12.<strong>2008</strong><br />
Svar 1 De viktigste platematerialene som benyttes i bygningsindustrien er laget av tre, gips, sement<br />
og/eller ulike mineralfibre.<br />
Spørsmål 2 Hva står MDF for?<br />
Svar 2 Medium density fibreboard<br />
Spørsmål 3 Hva er transformasjonsintervallet<br />
Svar 3 Det er når glasset går fra å være sprøtt til å bli plastisk.<br />
Spørsmål 4 Hva er marmor og hva er de vanligste bruksområdene?<br />
Svar 4 Marmor er en omkrystallisert kalkstein. Marmor brukes vanligvis til golv og veggkledninger<br />
Spørsmål 5 Hva er bitumen?<br />
Svar 5 Bitumen er en felles betegnelse for de deler av asfalt og tjære som er løselige i koldisulfid.