27.07.2013 Views

Bygningsmateriallære 2008

Bygningsmateriallære 2008

Bygningsmateriallære 2008

SHOW MORE
SHOW LESS

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.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!