Vjezba 7 - Ispitivanje Najvaznijih Svojstava Maltera.docx

Materijali u građevinarstvu II

Vježba 7. ISPITIVANJE NAJVAŽNIJIH SVOJSTAVA MALTERA

TEORETSKI DIO Pod malterima se podrazumijevaju veštački kameni materijali koji se dobijaju kao rezultat očvršćavanja homogenizovanih mješavina agregata i veziva. Koriste se za:  Zidanje svih vrsta zidova od kamena, građevinske keramike, krečno-silikatne opeke, betonskih i šljako-betonskih blokova i od elemenata od lakog betona,  Spoljašnje i unutrašnje malterisanje zidanih i betonskih zidova, betonskih stubova, greda i donjih površina međuspratnih konstrukcija,  Oblaganje (kao spojno sredstvo) zidnih i podnih površina različitim vrstama keramičkih i kamenih ploča i pločica,  Zaštitu osnovnog - nosećeg materijala/elemenata konstrukcije od različitih uticaja (protivpožarna, hidroizolaciona, antikorozona zaštita itd.),  Poboljšanje termoizolacionih i zvukoizolacionih svojstava objekata, popunjavanje spojeva, injektiranje pukotina i šupljina itd. Osnovne komponente maltera su:  agregat,  veziva,  voda i  dodaci malterima. Agregati se u malterskim mješavinama koriste kao punioci. Osnovni zadatak im je zamjena dijela veziva u cilju smanjenja cijene maltera i poboljšanja nekih svojstava maltera (npr. smanjenje skupljanja, povećanje mehaničkih karakteristika, poboljšanje termoizolacionih svojstava itd.). U malterima se koristi sitnozrni agregat, tj. agregat krupnoće zrna do 4mm. Krupniji agregat se ne koristi, pošto se malteri u najvećem broju slučajeva primenjuju u vidu tankih slojeva čije debljine ne prelaze 3 cm. Agregati za izradu maltera mogu biti organskog ili neorganskog porijekla. Najčešće se za izradu maltera koristi riječni pijesak, a mogu se koristiti i:      

kvarcni pijesak, mermerna zrna, usitnjene magmatske stijene (granit, andezit, bazalt itd.), kameno brašno (mermerno, andezitno itd.), ekspandirani perlit i vermikulit, granule ekspandiranog polistirola itd.

Materijali u građevinarstvu II Veziva predstavljaju najvažniju komponentu maltera. Vrsta primjenjenog veziva utiče na način očvršćavanja, svojstva i primjenu maltera. Za izradu maltera se mogu koristiti veziva neorganskog mineralnog i organskog porijekla. Kao neorganska mineralna veziva koriste se:    

cementi (CEM I - portland cement, CEM II - portland-kompozitni cement, bijeli portland cement, specijalni cementi), građevinski kreč (hidratisani kreč i krečno tijesto), hidraulična veziva za zidanje i malterisanje, građevinski gips (malterski gips, štuk gips).

Od organskih veziva za izradu maltera mogu se koristiti:      

polimerni lateksi, praškaste emulzije, vodorastvorljivi polimeri, tečne smole (epoksidne smole), monomeri, katran i bitumen.

Malteri nose naziv prema vrsti primjenjenog veziva (krečni malter, cementni malter, krečnocementni malter, epoksidni malter itd.). Veziva moraju da ispune svoje uslove kvaliteta propisane odgovarajućim standardima da bi se koristila za izradu različitih vrsta maltera. Voda predstavlja osnovnu - strukturnu komponentu maltera kada se za njihovo spravljanje koriste neorganska mineralna veziva. U takvim slučajevima voda često ima dvostruku ulogu:  

tehnološku - omogućava povezivanje praškastih i zrnastih materijala i dobijanje malterskih mješavina određene "gustine" i hemijsku - omogućava odvijanje procesa hidratacije - vezivanja i očvršćavanja maltera u slučaju kada se kao vezivo koristi građevinski gips ili hidraulična veziva.

Dodaci malterima ne predstavljaju osnovnu komponentu maltera. U cilju poboljšanja svojstava svježeg ili očvrslog maltera, mogu se koristiti različite vrste hemijskih i mineralnih dodataka. Hemijski dodaci su fabrički proizvedeni materijali organskog ili neorganskog porijekla koji se dodaju malterima u malim količinama (<5% u odnosu na masu cementa) u fazi spravljanja. Od hemijskih dodataka za spravljanje maltera se koriste:     

plastifikatori - poboljšavaju ugradljivost i obradljivost svježeg maltera, hidrofobi - obezbeđuju vodonepropustljivost očvrslog maltera, aeranti - veštački uvlače vazduh u svježi malter, poboljšavaju ugradljivost i obradljivost svježeg maltera i povećavaju otpornost na dejstvo mraza očvrslog maltera, akceleratori - ubrzavaju proces vezivanja i / ili očvršćavanja maltera.

Mineralni dodaci su fino usitnjeni materijali neorganskog porijekla koji se dodaju malteru prvenstveno u cilju poboljšanja plastičnosti - ugradljivosti i obradljivosti maltera tj. povećanja

Materijali u građevinarstvu II sposobnosti zadržavanja vode i produženja "otvorenog" vremena za rad na zidanju ili malterisanju. Mineralni dodaci, istorijski posmatrano, imaju dužu primjenu od hemijskih dodataka. Osnovi mineralni dodatak malterima je hidratisani kreč, odnosno krečno testo, a mogu se dodavati i:    

elektrofilterski pepeo, silikatna prašina, kameno brašno i granulisana zgura.

Najvažniji dodatak malterima je plastifikator. Naime, malterske smjese najčešće služe za zidanje sa poroznim elementima i malterisanje isto takvih površina, koje mogu vrlo brzo da izvuku vodu iz maltera koji, zbog toga, gubi svoja osnovna tehnološka svojstva ugradljivosti i obradljivosti. Pri tome se malteri nanose u tankim slojevima bez primjene posebnih postupaka za kompaktiranje. Dodavanjem plastifikatora neorganskog ili organskog porijekla omogućava se malterskoj mešavini da zadrži ugradljivost i obradljivost u dužem vremenskom periodu. Plastifikatori se najčešće dodaju malterima spravljenim sa cementom kao vezivom. Najčešće se kao plastifikator koristi hidratisani kreč, koji ima veliku specifičnu površinu (oko 10000 cm2/g) i hidrofilne čestice, koje su sposobne da se obaviju tankim filmom vode i da, na taj način, spriječe brzo izvlačenje vode iz maltera. U posljednje vrijeme se za spravljanje maltera sve više koriste plastifikatori hemijskog porijekla (reklamiraju se kao sredstva za spravljanje bezkrečnih maltera). VRSTE MALTERA Prema zapreminskoj masi malteri se dijele na:  lake (do 1500kg/m3),  obične (od do 1500kg/m3 do 2200kg/m3), i  teške (veće od 2200kg/m3). Prema broju upotrebljenih veziva, malteri mogu biti:  

prosti malteri, koji sadrže jednu vrstu veziva; to su: krečni, gipsni, i cementni malter i složeni malteri, koji sadrže dvije vrste veziva; to su: krečno-cementni i krečno-gipsni malter.

Krečni malter se koristi za zidanje i malterisanje zidova od kamena, opeke i raznih blokova. Dobija se miješanjem hidratisanog kreča ili krečnog tijesta, pijeska i vode. Krečni malter se odlikuje velikom plastičnošću, malim čvrstoćama i sporim i neravnomjernim očvršćavanjem. Mora očvršćavati u vazdušnoj sredini. Nije postojan u vodi i pod utjecajem vlage se relativno brzo raspada. Gipsni malter se koristi za unutrašnje malterisanje zidova. Pod gipsnim malterom se podrazumijeva ili samo mješavina gipsa i vode, ili gipsa, vode i agregata (pijesak, mermer u

Materijali u građevinarstvu II zrnu ili prahu itd.). Nisu pogodni za fasadna malterisanja pošto je građevinski gips neotporan na vlagu, naročito na dejstvo mraza. Cementni malter se upotrebljava za zidanje i malterisanje svih vrsta zidova, izradu košuljica i podloga, injektiranje itd. Posjeduje veće čvrstoće, ali lošiju ugradljivost i obradljivost u odnosu na ostale vrste maltera. U normalnim uslovima je vrlo postojan i trajan materijal. Predstavlja mješavinu cementa, pijeska i vode. Razmjere miješanja čvrstih komponenti po zapremini kreću se u granicama: Vc : Vp=1 : 1 do 1 : 4. Malteri sa većim sadržajem cementa (1:1 i 1:2) zovu se masniji malteri i podložni su pojavi prslina što je posljedica skupljanja cementa pri očvršćavanju. Malteri sa manjim sadržajem cementa se zovu posni malteri i imaju lošiju ugradljivost. Voda se dozira u količini potrebnoj za dobijanje zahtijevanog stepena ugradljivosti i obradljivosti (konzistencije). Krečno-cementni (produžni) malter koristi se za zidanje i spoljašnje i unutrašnje malterisanje raznih vrsta zidova. Svojstva produžnog maltera nalaze se izmjenu krečnog i cementnog maltera. Ovi malteri imaju manje čvrstoće od cementnih maltera, ali bolju ugradljivost i obradljivost. Nastao je dodavanjem kreča, kao plastifikatora, cementnom malteru radi poboljšanja ugradljivosti i obradljivosti. Za spravljanje produžnog maltera koriste se cement, kreč, pijesak i voda, sa razmjerom miješanja čvrstih komponenti po zapremini: Vc : Vhk : Vp=1:1:5, 1:2:5, 1:1:6 i 1:2:6. Krečno-gipsni malter se koristi za unutrašnje malterisanje zidova. Kreč ima ulogu plastifikatora i poboljšava ugradljivost i obradljivost, a usporava proces vezivanja gipsnog maltera. Za spravljanje ovog maltera koriste se kreč, gips, pijesak i voda. Prilikom izrade ovih maltera prvo se miješaju kreč, pijesak i voda, a gips se dodaje neposredno pred upotrebu maltera. Voda se i u ovom slučaju dozira do postizanja potrebne konzistencije. U zavisnosti od namjene razlikuju se:  Malteri za zidanje,  Malteri za malterisanje i  Specijalni malteri. Malteri za zidanje se upotrebljavaju za zidanje zidova i temelja od kamena, opeka i blokova od pečene gline, i zidova od silikatne opeke, blokova od gas, pjeno i šljakobetona. Služe za ostvarivanje potrebne čvrstoće zida. Kao malteri za zidanje mogu se upotrebljavati: krečni malter, krečno-cementni malter i cementni malter. Najčešće se pripremaju na gradilištu. Ako se radi o zidanju objekata viših spratnosti i nosećih zidova koriste se malteri boljih mehaničkih karakteristika (cementno-krečni malteri i cementni malteri). Portland cementi sa dodatkom pucolana ili sulfatno-otporni cementi koriste se za dijelove konstrukcija koji se nalaze u agresivnoj sredini. U slučaju da su u pitanju niži objekti, za zidanje nenosećih zidova i pregrada koriste se krečni ili krečno-cementni malteri za njihove nadzemne dijelove, a cementni malter za dijelove ispod hidroizolacije. Osnovni uslovi kvaliteta maltera za zidanje su:  konzistencija,  sposobnost zadržavanja vode,  klasa maltera,

Materijali u građevinarstvu II  

adhezija za podlogu i otpornost na dejstvo mraza.

Malteri za malterisanje služe za izradu ravnih glatkih ili specijalno obrađenih površina zidova. Osnovna uloga maltera za malterisanje je zaštita zida od dejstva atmosferskih padavina, povećanje toplotno-izolacionih svojstava i postizanje boljeg estetskog izgleda zidova. Nanose se u nekoliko slojeva, a najčešći slojevi su:  prvi sloj za ostvarivanje boljeg prijanjanja,  osnovni sloj i  završni sloj. Prvi sloj se nanosi direktno na zid i predstavlja podlogu za ostale slojeve. Radi boljeg prijanjanja, često se na zid prvo nanosi, prskanjem ili premazivanjem pomoću četke, tzv. "špric malter" - sloj tečnog maltera. Dijele se u dve grupe - obični malteri za malterisanje i dekorativni malteri, koji se mogu svrstati u specijalne maltere. Kao obični malter za malterisanje spoljašnjih površina zidova od kamena, opeke i blokova od keramike, i monolitnog betona koristi se krečno-cementni malter, a za donje delove zidova (sokle) tj. one koji su izloženi vlaženju cementni malter. Za malterisanje unutrašnjih površina zidova mogu se koristiti:    

krečni, krečno-gipsni, gipsni ili krečno-cementni malter.

Osnovni uslovi kvaliteta maltera za malterisanje su:     

konzistencija, sposobnost zadržavanja vode, klasa maltera, adhezija za podlogu i otpornost na dejstvo mraza.

U maltere posebne namene (specijalne vrste maltera) ubrajaju se:  dekorativni malteri,  hidroizolacioni malteri,  termoizolacioni i zvukoizolacioni malteri,  reparaturni malteri,  malteri za injektiranje,  malteri za izvođenje završnih slojeva podova,  malteri za zaštitu od požara itd.

PRAKTIČNI DIO

Materijali u građevinarstvu II ZADATAK VJEŽBE Ispitati sljedeća svojstva maltera:     

konzistencija svježeg maltera, adhezija maltera za podlogu, savojna čvrstoća očvrslog maltera, pritisna čvrstoća očvrslog maltera i kapilarno upijanje vode.

PRIBOR I APARATI -

Posuda za miješanje maltera, Menzura, Vaga i posuda za vaganje, Pribor za miješanje, Ravnalo, Mješalica za miješanje maltera, Potresni stolić.

POSTUPAK IZVOĐENJA VJEŽBE Napraviti mješavinu maltera čiji je sastav dat u tabeli 1. Vodocementni faktor je 0,6, dok je sadržaj superplastifikatora 0,5 % u odnosu na masu cementa. (Prvo dodati manju količinu vode, pap postepeno povećavati udio dok se ne postigne željena obradivost.) Tabela 1. Komponente suhog maltera i njihovi maseni udjeli Komponenta Cement Krečnjački pijesak (0-4 mm) Filer (kamena prašina)

mas. % 25,0 55,0 20,0

ISPITIVANJE KONZISTENCIJE SVJEŽEG MALTERA Ispitivanje konzistencije svježeg maltera izvršeno je metodom potresnog stolića (sl.1.), koji se sastoji od okrugle, graduisane staklene ploče koja se može podizati i spuštati okretanjem ručke. Na sredinu ploče se postavi kalup koji se napuni svježim malterom do otprilike jedne trećine, a zatim sa 15 laganih probadanja štapićem masa ravnomjerno rasporedi u kalupu. Postupak se ponavlja još dva puta, nakon što se kalup napuni do 2/3 i do ukupne visine. Zatim se kalup podigne tako da ostane samo malter na ploči. Ciklusi podizanja i padanja ploče se ponavljaju 15 puta i nakon toga se očitava vrijednost poluprečnika rasprostiranja. Očitavamo dva poluprečnika koji su okomiti jedan na drugi i uzima se srednja vrijednost. Postupak se ponovi tri puta za svaki uzorak.

Materijali u građevinarstvu II

Slika 1. Potresni stolić za ispitivanje konzistencije svježeg maltera

Tabela 2. Rezultati ispitivanja konzistencije maltera R.br. Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Sr. vrijednost

Prečnik 1 (mm)

Prečnik 2 (mm)

Srednja vrijednost prečnika (mm)

Konzistencija

15,8 14,5 16,5

ISPITIVANJE ADHEZIJE MALTERA ZA PODLOGU Adhezija je privlačna sila koja djeluje između različitih molekula ili dijelova različitih tijela. Adhezija maltera na podlogu je ispitivana na sljedeći način: izrezani su komadi EPS ploča 10×10 cm, a zatim je pripremljena smjesa svježeg maltera dodatkom određene količine vode u suhu mješavinu. Nakon toga, malter se u tankom sloju nanosi na površinu EPS ploča, a zatim se ploče postavljaju na podlogu). Kao podloga korištena je betonska ploča dimenzija 30×30 cm. Prije samog stavljanja EPS ploče na podlogu stavljena su dva tanka užeta između podloge i EPS ploče, tako da kada malter očvrsne, betonska ploča na kojoj se nalaze EPS ploče, okrene se naopako, a za užad se pričvrsti posuda u koju se sipa pijesak. U jednom trenutku, usljed opterećenja, doći će do odvajanja EPS ploče od podloge, i kada se to desi mjerimo masu posude sa pijeskom. Nakon toga jednostavnim proračunom dobijamo adheziju u kPa:

𝐹 =𝑚∙𝑔 𝐴𝑑ℎ𝑒𝑧𝑖𝑗𝑎 [𝑘𝑃𝑎] = Gdje su: F-sila [N] m-masa [kg] g-ubrzanje sile Zemljine teže [m/s2] A-površina EPS ploče [mm2]

(1) 𝐹 · 1000 𝐴

(2)

Materijali u građevinarstvu II Tabela 3. Rezultati ispitivanja adhezije maltera za podlogu R.br.

Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Sr. vrijednost

Masa posude (kg)

Površina EPS ploče (mm2)

Sila (N)

Adhezija (kPa)

15,8 14,5 16,5

ISPITIVANJE SAVOJNE I PRITISNE ČVRSTOĆE OČVRSLOG MALTERA Priprema uzoraka očvrslog maltera Za pripremu uzoraka pripremljene su homogenizirane mješavine suhog maltera, sa masenim udjelima komponenata koji su prikazani u tabeli 1. Za svaku vrstu ispitivanja standizirani su oblici i dimenzije ispitivanih tijela i načini njihove izrade. Ispitivanje savojne i pritisne čvrstoće se radi po standardu BS EN 1015-11. Pripremljena su po tri uzorka od svakog maltera, dimenzija 40×40×160 mm, tj. ukupno 15 uzoraka. Kalup za uzradu probnih tijela prikazan je na slici 4. Svježi malter se unosi u kalup u tri sloja jednake visine. Poslije unošenja svakog sloja masa se zbija pomoću metalnog tučka. Nakon 24 sata kalup se rastavlja i uzorci se vade, a zatim stavljaju u vodu u trajanju od 27 dana. Nakon ukupno 28 dana od izrade uzoraka pristupa se ispitivanju osobina očvrslog maltera.

Slika 2. Kalup ispunjen svježim malterom

ISPITIVANJE SAVOJNE ČVRSTOĆE OČVRSLOG MALTERA Savojna čvrstoća je sposobnost materijala da se odupre deformaciji usljed opterećenja. Za određivanje savojne čvrstoće ispituju se tri prizme dimenzija 40×40×160 mm. Ispitivanja su vršena nakon 7 i 28 dana. Prizma se osloni na dva valjkasta oslonca i izlaže dejstvu

Materijali u građevinarstvu II koncentrisane sile u sredini, kao što je prikazano na slici 5. Intenzitet sile se povećava sve do loma uzorka.

Slika 3. Ispitivanje savojne čvrstoće očvrslog maltera [10] Savojna čvrstoća se izračunava prema sljedećem izrazu:

𝑓 = 1,5

𝐹𝑙 𝑏𝑑 2

(3)

gdje je:

𝑓 -savojna čvrstoća, u N/mm2, 𝐹 -maksimalna sila kojom se optereti uzorak, u N, 𝑙 -osovinski razmak, u mm, 𝑏-širina uzorka, u mm, 𝑑 -visina uzorka, u mm. Kao mjerodavan rezultat uzima se srednja vrijednost tri mjerenja𝑓 1, 𝑓 2 i 𝑓 3. Tabela 4. Rezultati ispitivanja savojne čvrstoće maltera: R.br. Savojna čvrstoća maltera (MPa) Uzorak 1 6,7 Uzorak 2 5,9 Uzorak 3 6,3 Sr. vrijednost

ISPITIVANJE PRITISNE ČVRSTOĆE OČVRSLOG MALTERA Pritisna čvrstoća predstavlja maksimalni napon koji očvrsli malter može da podnese a da ne nastupi lom ili pucanje. Ovo ispitivanje se vrši na uzorcima na kojima je prethodno ispitivana savojna čvrstoća. Svaka polovina uzorka izlaže se postupnom opterećenju, okomito na pravac nabijanja prilikom izrade uzoraka. Pritisak djeluje na površinu od 4×4 cm2.

Materijali u građevinarstvu II Pritisna čvrstoća se računa po formuli.

p 

F A

(𝟒)

Gdje je:  p - pritisna čvrstoća, MPa (N/mm2) F – sila loma, N A – površina poprečnog presjeka, mm2 Tabela 5. Rezultati ispitivanja pritisne čvrstoće maltera: R.br. Pritisna čvrstoća maltera (MPa) Uzorak 1 20,5 Uzorak 2 19,8 Uzorak 3 21,6 Sr. vrijednost

ISPITIVANJE KAPILARNOG UPIJANJA VODE OČVRSLOG MALTERA Ispitivanje kapilarnog upijanja očvrslog maltera se ispituje na dijelovima uzoraka koji su prethodno bili podvrgnuti ispitivanju savojne čvrstoće. Ispitivanje se vrši prema standardu BS EN1015-18 nakon 28 dana njegovanja uzoraka. Duže strane uzoraka se najprije premažu parafinskim voskom ili sintetičkom smolom, a zatim se suše u sušioniku do konstantne mase. Na slici su prikazani uzorci koji su uronjeni u vodu.

Slika 4. Uzorci za ispitivanje kapilarnog upijanja vode očvrslog maltera Uzorci se postave uspravno i to tako da je prelomljeni dio okrenut prema dolje. Uzorci se postave u posudu na male oslonce (koji trebaju imati što manju površinu), a zatim se nalije voda u posudu, tako da su uzorci 5-10 mm uronjeni u vodu. Zabilježi se vrijeme uranjanja uzoraka. Mjerenja mase se ispituju nakon 10 i nakon 90 minuta. Uzorci se izvade iz vode, a zaostala voda na uzorcima se pokupi sa krpom, a zatim se mjeri masa uzoraka. Kapilarno upijanje predstavlja odnos mase upijene vode i mase suhog materijala.

Materijali u građevinarstvu II

Tabela 6. Rezultati ispitivanja kapilarnog upijanja nakon 10 min R.br. Kapilarno upijanje (%) Uzorak 1 2,67 Uzorak 2 3,15 Uzorak 3 2,90 Sr. vrijednost

Tabela 7. Rezultati ispitivanja kapilarnog upijanja nakon 90 min R.br. Kapilarno upijanje (%) Uzorak 1 9,13 Uzorak 2 8,26 Uzorak 3 7,96 Sr. vrijednost Ispitivanje volumne mase očvrslog maltera Volumna masa očvrslog maltera jeste odnos mase i volumena očvrslog maltera zajedno sa šupljinama i porama. Izražava se u kg/m3. Uzorak ima dimenzije 40×40×160 mm, i priprema se prema standardu BS EN 1015-11. Očvrsli uzorci se suše do konstantne mase, a zatim se vagaju. Volumen uzorka je poznat, tako da se volumna masa računa kao odnos mase uzorka i njegovog volumena.

Tabela 8. Rezultati ispitivanja volumne mase maltera R.br. Uzorak 1 Uzorak 2 Uzorak 3 Sr. vrijednost

Volumna masa (kg/m3) 1510 1514 1507

Datum vježbe: ___________

Student:

Asistent: