Architecture | Higher education » Dr. Molnár József - Szerkezeti anyagok műszaki jellemzői

MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1 . SZERKEZETI ANYAGOK MŰSZAKI JELLEMZŐI 1.1 A szerkezeti anyagok jellemzésének általános szempontjai Gazdasági, műszaki, esztétikai, egészségvédelmi és környezetvédelmi szempontok. Műszaki anyagjellemzők: Általában fizikai módszerrel mérhető anyagjellemzők. Minőségi követelmények: Meghatározott anyagra a különféle szabványokban, esetleg az eladó és a vevő közti egyezségben kikötött műszaki jellemzők köre és azok értékei. 1.2 A szerkezeti anyagok főbb műszaki jellemzőinek csoportosítása 1. 2. 3. 4. 5. 6. az anyag szerkezete • atomos-molekuláris, kristályos szerkezet • mikroszkopikus szerkezet (szemcsézettség, mikrokristályos szerkezet, mikrorepedések, kolloid szerkezet, stb.) • makroszkopikus szerkezet (szemcsék, lemezek, szálak, pórusok, zárványok, repedések, stb.) szilárdsági tulajdonságok

felületi mechanikai jellemzők • keménység • kopási ellenállás (kopásállóság), dörzsállóság • szemcsehalmaz elporladási jellemzői • hasíthatóság, hasító-húzószilárdság • forgácsolási ellenállás szabálytalan alakú szemcsék és ömlesztett szilárd anyaghalmazok jellemzői • szemcsealak, szemcseméret, szemnagyság • szemcsehalmaz szemnagyságának jellemzői: • szemnagyság intervallum, szemnagyság terjedelme • szemcseeloszlás (szemnagyság eloszlás- és sűrűségfüggvénye) és statisztikai paraméterei: átlagos szemnagyság, szemnagyság szórása • fajlagos felület • tökéletesen szétválasztott és kevert szemcsehalmazok szemcseeloszlási jellemzői • a határoló felület minősége (érdesség) • sűrűség, porozitás és testsűrűség, szemcsehalmaz hézagossága és halmazsűrűség • súrlódási szög • természetes rézsűszög hidrotechnikai jellemzők • nettó és bruttó nedvességtartalom •

vízfelvétel, nedvfelvétel, vízfelszívás • dinamikai viszkozitás • szivárgási tényező • szivárgást megindító nyomásgradiens • diffúziós és ozmotikus tényező hőtechnikai jellemzők • fajhő • lineáris és térfogati hőtágulási tényező agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 2 . hővezetési tényező halmazállapot változási paraméterek: olvadási vagy lágyulási hőmérséklet és fagyáshő, forrási hőmérséklet és forrási hő • gyulladási feltételrendszer: lobbanáspont és gyulladási hőmérséklet, gyulladáshoz szükséges energia és anyagok • éghetőség, hőállóság, hőlökés állóság, tűzállóság akusztikai jellemzők • hangsebesség • akusztikus keménység (akusztikus impedancia) • hangcsillapítási tényező • porózus anyagok akusztikus jellemzői: fajlagos áramlási ellenállás, akusztikai

(látszólagos) porozitás, szerkezeti tényező elektromos-mágneses jellemzők • dielektromos állandó (permittivitás), remanens eltolódás • (mágneses) permeabilitás. remanens mágnesség, koercitív erő, Curie-pont • fajlagos ellenállás, átmeneti hőmérséklet • átütési szilárdság • érintkezési- (Volta-féle), termoelektromos és elektrokémiai standard potenciál • elektromágneses sugárzással szembeni viselkedést leíró jellemzők: törésmutató, extinkcióállandó, hősugárzási tényező nukleáris jellemzők • bomlási állandó, felezési idő • aktivitás • hatáskeresztmetszet különféle sugárzásokra tartósság • • 7. 8. 9. 10. 1.21 Az anyag szerkezete 1. 2. 3. atomos-molekuláris szerkezet mikroszkopikus szerkezet (szemcsézettség, mikrorepedések, kolloid szerkezet, stb.) makroszkopikus szerkezet (szemcsék, lemezek, repedések, stb.) mikrokristályos szálak, pórusok, szerkezet, zárványok, 1.22

Szilárdsági tulajdonságok Az igénybevételek fajtái: húzó-, nyomó- (egy- és háromtengelyű), hajlító-, nyíró- és csavaró Az anyagokban ébredő feszültségek és a deformáció jellemzésére használt alapfogalmak: • feszültség, terhelési sebesség • fajlagos alakváltozás, deformációs sebesség • feszültség-fajlagos alakváltozás diagramok, rugalmasságiés folyáshatár, rugalmassági- (Young-) modulus, szilárdság • rugalmas (elasztikus) és képlékeny (plasztikus), szívós és rideg, szilárd, kemény anyagok • biztonsági tényező • Poisson-tényező és Poisson-szám • maradó alakváltozás • minimális hajlítási átmérő agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • 3 . kompresszibilitási (összenyomhatósági) tényező A szilárdsági vizsgálatok fajtái: • statikus szilárdsági vizsgálatok • dinamikus (ütő-)

vizsgálatok, jellemzője: ütőmunka • tartós terhelési (reológiai) vizsgálatok, jellemzői: tartós szilárdság, kúszási görbék, kúszási mérték, retardációs és relaxációs idő • fárasztó vizsgálatok, jellemzője: kifáradási határ 1.23 Felületi mechanikai jellemzők 1. Keménység: • Mohs-féle keménységi skála: 1. steatit, 2 kősó, gipsz, 3 kalcit, 4 fluorit, 5 apatit, 6 ortoklász, 7. kvarc, 8 topáz, 9 korund, 10 gyémánt • Brinell- (HB), Vickers- (HV) és Rockwell (HR(b), HR(c)) keménység • Janka-keménység (HJ) • dinamikus keménységi vizsgálatok 2. Kopási ellenállás: • sík felületű anyagok kopási vizsgálatai: • Bauschinger-Bőhme-féle (forgótárcsás) koptatógéppel, a kopásállóság jellemzője: a lekopott réteg vastagsága • Duna-módszer hatszög keresztmetszetű (forgótárcsás) koptatógéppel vízépítési betonok vizsgálatára, a kopásállóság jellemzője: a lekopott réteg vastagsága •

homokfúvásos vizsgálat (kemény szemcséket tartalmazó anyagokra), a kopásállóság jellemzője: a koptatott felület kvalitatív jellemzése • szabálytalan alakú szemcsés anyagok (pl. zúzottkövek) kopási vizsgálatai: • Los-Angeles- és Deval-vizsgálat (forgódobos) koptatógéppel, a kopásállóság jellemzője: relatív tömegveszteség • elporladási vizsgálat hengerben összenyomott szemcsés anyag halmazra: • Grittner- és Hummel-féle vizsgálat • textíliákra, papírokra, fóliákra dörzsállósági vizsgálat 3. Hasíthatóság • szálas, rétegzett anyagokra hasítóékkel • brazil-teszt: kövek és hasonló anyagok hasító-húzószilárdság 4. Forgácsolási ellenállás • A fő forgácsoló erő: Fc = f ⋅ K ⋅ A = K c1.1 ⋅ h − z ⋅ k γ ⋅ k k ⋅ k v ⋅ k s ⋅ A • h fogásmélyság, K c1.1 és z állandók, f forgácsolási ellenállás, K=k γ ⋅k k ⋅k v ⋅k s a kés alakjától, kopottságától, sebességétől és

szerszámanyagától függő korrekciós tényező, A forgács keresztmetszet. A késre az elmozdulás irányában ható erő:  µ   F = Fc + Fsúrl = f ⋅ K ⋅ A ⋅ 1 +  kF  1.24 Szabálytalan alakú szemcsék és ömlesztett szilárd anyaghalmazok jellemzői agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 4 . 1. szemcsealak, szemcseméret, szemnagyság 2. szemcsehalmaz szemnagyságának jellemzői • szemnagyság intervallum, szemnagyság terjedelme • szemcseeloszlás (szemnagyság eloszlás- és sűrűségfüggvénye) és statisztikai paraméterei: átlagos szemnagyság, szemnagyság szórása • fajlagos felület • tökéletesen szétválasztott és kevert szemcsehalmazok 3. a határoló felület minősége (érdesség) • kő felületek érdessége: szaggatott, bárdolt, durván nagyolt, durván hegyeselt, finoman hegyeselt, bordázott, felvert,

rovátkolt, szemcsézett, fűrészelt, csiszolt, fényezett • élek: nagyolt, sarkos, tompított, lekerekített, lecsapott, szegélyezett 4. sűrűség, porozitás és testsűrűség, szemcsehalmaz hézagossága és halmazsűrűség • A ρ sűrűség, a ρ t testsűrűség és a ρ h halmazsűrűség, valamint a p porozitás és a h halmaz hézagosság közti összefüggések: ρ t = ρ ⋅ (1 − p ) és ρ h = ρ t ⋅ (1 − h) . 5. súrlódási szög • A súrlódási szög (µ a súrlódási tényező): ρ = arctg µ . 6. természetes rézsűszög 1.25 Hidrotechnikai jellemzők A víz néhány – a szerkezeti anyagok szempontjából fontos – tulajdonsága: • Hígfolyós (viszkozitása kicsi, mely a hőmérséklettel csökken), felületi feszültsége nagy, ezért kapillárisokba általában könnyen felszívódik. • Megfagyva kb. 10%-kal tágul, nyomása táguláskor 10-100 MPa nagyságrendű • Fajhője, fagyás- és párolgáshője nagy. • Poláros oldószer:

dielektromos állandója (permittivitása) nagy, elektromosan jól polarizálható. SO 2 , NO x , CO 2 , NaCl oldódik benne Fémek elektrokémiai korrózióját, cementek korrózióját, mész mállását okozza. Szigetelő anyagok átnedvesedve vezetővé válnak. • Mikroorganizmusok létfeltétele. Fa, papír, természetes alapú textília, bőr gombákkal, baktériumokkal való fertőződését elősegíti. A víz baktériumoktól, gombáktól nyálkássá válhat (vízvezeték dugulások, hőcserélő hatásfok romlik). • A víz és a párás levegő jó hangvezető. Szerkezeti anyagok fagyállósága (tartóssági jellemző): Minőségi követelmény: a vízzel telített anyag bírjon ki 15, 25, 50 vagy 100 (-18°C-os) fagyasztásból és az azt követő felengedésből álló ciklust úgy, hogy a szilárdság és a kopásállóság ne csökkenjen a megengedett mértéknél jobban. Mértéke: fagylágyulási tényező 1. Nettó és bruttó nedvességtartalom: agjell1.doc,

20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • Szárításos mérés: A mintavétel után lehetőleg haladéktalanul meg kell mérni, 103±2°Con tömegállandóságig. A minta szárítás előtti (nedves) m n , és a szárítás utáni ( száraz) m sz tömegéből a nettó és a bruttó nedvességtartalom: nn = • 5 . mn − m sz m − m sz és nb = n m sz mn Más nedvességtartalom mérési elvek: fajhő-, permittivitás (dielektromos állandó), fajlagos ellenállás-, elektromágneses- illetve termikus neutron abszorpciós mérés. 2. Vízfelvétel, nedvfelvétel, vízfelszívás: • Vízfelvétel: vízfelvevő képesség. Mérése: először vízzel telítik, majd kiszárítják a mintát. A vízzel való telítés szabványos módszerei: (1) fokozatos, (2) forralásos, (3) vákumos, (4) nyomás alatti. A vízzel telített (nedves) minta m n , és a s zárítás utáni (száraz) m sz

tömegéből a vízfelvétel n= • mn − m sz . m sz A nedvfelvétel párafelvevő, a vízfelszívás kapillárisokkal való vízfelszívó képességet jelent. Kvantitatív értékelése a vízfelvételével azonos 3. Dinamikai viszkozitás: • Laminárisan v sebességgel áramló folyadékban a csőfaltól s távolságra a nyírófeszültség: τ ( s) = η ⋅ • • • dv + τ 0 (s) . ds τ 0 (s) a fal és a poláros folyadékrészecskék közti Coulomb-erőből ered. Kapillárisokban nem hanyagolható el, ezért a szivárgás megindításához is nyomásgradiens kell. A dinamikai viszkozitás hőmérsékletfüggő. A kinematikai viszkozitás ν=η/ρ. (ρ: a folyadék sűrűsége) 4. Szivárgási tényező • Szivárgás: Homogén, izotróp, porózus vagy kapillárisos közegben nyomásgradiens hatására létrejövő folyadékmozgás. • Szivárgási sebesség (v sziv ): a s zivárgó folyadéknak a közeg teljes keresztmetszetére számított átlagsebessége. •

Darcy-törvény: k S S  ⋅ grad p = k = g ⋅  = − ⋅ grad p ρ⋅g ν η  g nehézségi gyorsulás, η a folyadék dinamikai, ν a kinematikai viszkozitása, ρ a v sziv = − • sűrűsége. k szivárgási tényező, S a közeg porozitását és pórusszerkezetét jellemző állandó. A szivárgással terjedő tömeg differenciális alakban forrás- és nyelőmentes térben: dm = − •  k ⋅ grad p ⋅ dA ⋅ dt g A stacionárius szivárgással terjedő tömegáram: m = p1 − p 2 g l ⋅ k A l és A a közeg keresztmetszete és hossza, p 1 és p 2 a folyadéknyomás a szivárgási út két végén. agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • 6 . k-t meghatározó tenyezők: T, p, a közeg és a szivárgó folyadék viszkozitása 5. Szivárgást megindító nyomásgradiens 6. Diffúziós és ozmotikus tényező • A diffundáló

tömeg differenciális alakban forrás- és nyelőmentes térben, Fick-törvény (D: diffúziós tényező, c: koncentráció):  dm = − D ⋅ grad c ⋅ dA ⋅ dt • Stacionárius diffúzióval terjedő tömegáram: m = • c1 − c 2 1 l ⋅ D A l és A a közeg hossza és keresztmetszete, c 1 és c 2 a koncentráció a diffúziós út két végén. D-t meghatározó tényezők: T, c, a közeg és a diffundáló anyag 1.26 Hőtechnikai jellemzők 1. fajhő 2. lineáris és térfogati hőtágulási tényező 3. hővezetési tényező • A hővezetéssel terjedő energia differenciális alakban forrás- és nyelőmentes térben, Fourier-féle hővezetési törvény (λ hővezetési tényező, T: hőmérséklet):  dQ = −λ ⋅ grad T ⋅ dA ⋅ dt • A stacionárius hővezetéssel terjedő hőáram erőssége:  = T1 − T2 Φ 1 l ⋅ λ A • l és A a hőt vezető közeg hossza és keresztmetszete, T 1 és T 2 a hőmérséklet a rúd két végén. λ-t

meghatározó tényezők: • λ a hőmérséklettel csökken (fémekben – ρ fajlagos ellenállás – ρ⋅λ∼T) • a hővezető közeg fajtája, porozitásával • gázpórusos anyagokban általában csökken • vízzel, jéggel telt pórusú anyagokban általában nő • faanyagokban szál- (tengely) irányban nagyobb, mint sugár- és húrirányban 4. halmazállapot változási paraméterek • olvadási és forrási hőmérséklet és hő • lágyulás: kovalens kötésű lánc/hálós nagymolekulás anyagokban • C-láncosak: bitumen, paraffinok, termoplasztikus polimerek • Si-hálósak: savanyú vulkáni kőzetek, szilikátüvegek 5. gyulladási feltételrendszer • éghető anyag, gyulladási hőmérséklet (gyulladáshoz szükséges energia) és anyagok • lobbanáspont: valamely éghető anyag illó komponenseinek gyulladási hőmérséklete agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József:

Építőanyagok (Anyagjellemzők) 7 . 6. éghetőség, hőállóság, hőlökés állóság, tűzállóság • Éghetőség: szenesedésre, izzás közbeni oxidációra, nyílt lángú égésre való képesség. Kategóriái: nem éghető, nehezen éghető és éghető anyagok. • Hőállóság: a tűzállóságénál alacsonyabb hőmérsékletre előírt minőségi követelmények. • Hőlökés állóság: • Tűzállóság: 1540°C hőmérsékletre előírt minőségi követelmények tűzterek anyagaira (pl. szilárdság, mérettartóság, gázzáróság, savállóság, hőlökés állóság, éghetetlenség, stb.) Al 2 O 3 -ból, SiO 2 -ból álló, de alkáliát nem tartalmazó keramikus anyagok 1.27 Akusztikai jellemzők Hangtér jellemzése: • hangok terjedése: testhang, léghang • hangszigetelő anyagok: a testhangok terjedését gátolják • hanggátló anyagok: a léghangoknak a szerkezetbe való bejutását gátolják • a hangerősség mértékei: •

abszolút mértékek: A hangintenziás (I) a terjedő hang teljesítménysűrűsége, küszöbértéke I 0 =10–12 W⋅m–2. A hangnyomás (p) a hang nyomás amplitúdója, küszöbértéke p 0 =20 µPa. • relatív mértékek, a küszöbértékekre vonatkoztatva: a hangintenzitás szint (L I ) és a hangnyomás szint (L p ) I LI = 10 ⋅ lg I0 • • (dB) . hangosság: szubjektív mérték, a v izsgálandó (I intenzitású) hanggal egyformán hangosnak hallott 1kHz frekvenciájú hang I 0 intenzitásához viszonyított mérték H = 10 ⋅ lg • 2  p  p (dB) és L p = 10 ⋅ lg  = 20 ⋅ lg p0  p0  I I0 ( phon) . korrigált hangintenzitás és hangnyomás szint: A hangintenzitás és hangnyomás szintnek a három (A, B és C) görbe valamelyikével korrigált értéke. A hangossághoz hasonló értéket ad, mértékegysége dB( A9), dB(B) vagy dB(C). Társalgási hallásküszöb 30dB, maradandó károsodást okoz tartósan hatva 100110 dB, 7s

alatt 120-125 dB, azonnal 140 dB. A 6 kHz-es frekvencián a magyar lakosság hallásküszöbe néhány évtized alatt 15 dB-t romlott. 1. hangsebesség • rezgési sebesség: a vibráció sebesség amplitúdója a fázistér egy helyén • hullámterjedési (fázis-) sebesség: longitudinális és transzverzális 2. akusztikus keménység (akusztikus impedancia) • Definíciója: a ρ sűrűségű közeg akusztikus impedanciája, ha benne a hang fázissebessége c, nyomás amplitúdója p, rezgési sebesség amplitúdója v max : Z= • c ρ = p v max . Visszaverődési fok két közeg határán (a közeg határáráról visszavert hullám intenzitása a beérkezőéhez viszonyítva): agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők)  Z − Z2 R =  1  Z1 + Z 2 8 . 2   .  3. hangcsillapítási tényező • Abszorpciós törvény: d vastagságú, µ

hangcsillapítási tényezőjű plánparallel falba merőlegesen lépő I 0 intenzitású hanghullám a m ásik határfelülethez érkezve az energiaelnyelődés miatt csak I intenzitású: I = I (µ , d ) = I 0 ⋅ exp(− µ ⋅ d ) . 4. porózus anyagok akusztikus jellemzői • fajlagos áramlási ellenállás • akusztikai (látszólagos) porozitás • szerkezeti tényező 1.28 Elektromos-mágneses jellemzők 1. dielektromos állandó (permittivitás) • ferroelektromos jelenség: hiszterézis, remanens eltolódás 2. (mágneses) permeabilitás • ferromágneses jelenség: hiszterézis, remanens mágnesség, koercitív erő, Curie-pont 3. fajlagos ellenállás, átmeneti hőmérséklet • Az elektromos áram differenciális alakban forrás- és nyelőmentes térben, Ohm-törvény (ρ: fajlagos ellenállás, U: potenciál)  dQ = − ρ ⋅ grad U ⋅ dA ⋅ dt • Stacionárius esetben, egyenáram erőssége: I= • U1 − U 2 l ρ⋅ A l és A a vezeték hossza és

keresztmetszete, U 1 és U 2 a potenciál a vezeték két végén. ρ-t meghatározó tényezők: T (a hőmérséklettel nő), U, a közeg • szupravezetés 4. átütési szilárdság Az a maximális elektromos térerősség, melyben a szigetelő anyag szigetelő marad, átütés nem jön létre. • Értékét az anyag inhomogenitásai csökkentik. • Rétegzett anyagokban a réteghatárokra merőlegesen nagyobb, mint azokban párhuzamosan. 5. érintkezési- (Volta-féle), termoelektromos és elektrokémiai standard potenciál 6. elektromágneses sugárzással szembeni viselkedést leíró jellemzők • törésmutató (n). • elektromágneses hullám sebessége anyagi közegben (c≈3⋅108m⋅s–1): c′ = c n agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • relatív törésmutató (n 1,2 ) elektromágneses sugár K 1 közegből K 2 közegbe való áthaladásakor

(Snellius-Descartes-törvény): n1, 2 = • 9 . sin α 2 n2 = sin α 1 n1 visszaverődési fok két (K 1 és K 2 ) közeg határán (a közegek határáráról visszavert hullám intenzitása a beérkezőéhez viszonyítva):  n − n2 R =  1  n1 + n2 2   .  a törésmutatót befolyásoló tényezők: • a röntgen- és a keményebb sugárzásokra n=1, elektromos sugárzásra (rádióhullámokra) n=ε0,5. • a hullámhosszal csökken, de az abszorpciós maximum helyeken ugrásszerűen nő. extinkcióállandó (κ): a d vastagságú, κ extinkcióállandójú plánparallel falba merőlegesen lépő I 0 intenzitású elektromágneses sugárzás a m ásik határfelülethez érkezve az abszorpció és a szóródás következtében csak I intenzitású: • • I = I (κ , λ , d ) = I 0 ⋅ exp(− κ (λ ) ⋅ d ) • (κ = κ (λ ) ) hősugárzási tényező: • Kirkhoff-féle hősugárzási törvény: elektromágneses sugarakat kibocsátó és

elnyelő felületen az emittált (e) és az abszorbeált (a) teljesítménysűrűség hányadosa a hőmérséklettől és a hullámhossztól függ: • e = E (λ , T ) a Az infravörös tartományban kibocsátott teljesítménysűrűség csak hőmérséklettől függ, Stefan-Boltzmann-törvény (C a hősugárzási tényező):  T  q = C ⋅   100  a 4 1.29 Nukleáris jellemzők Spontán radioaktív bomlás: • Fogalma: Az egyes atommagok külső hatás nélkül bomlanak. • Spontán bomlási jelenségek a Föld felszíni körülmények között: • természetes radioaktivitás: a Th-nál magasabb rendszámú elemek • stabil magok: a Pb-nél nem magasabb rendszámú elemek • természetes állapotban előfordul: az U-nál nem magasabb rendszámú elemek • mesterségesen mindem elem radioaktívvá tehető • bomlási sorok: U-ból Pb-ba tartó sorozatok, U, Ac ls Th csládok (bomlási sorok) 1. bomlási állandó, felezési idő • A spontán bomlás

reakciókinetikája: • Az egymást követő bomlások közti időtartamok egymástól függetlenek (exponenciális eloszlásúak), azaz • az időegység alatti bomlások száma így Poisson-eloszlású. • A bomlástörvény: A bomlásra váró atommagok számát adja meg az idő függvényében, λ a bomlási állandó: agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • 10 . dN = −λ ⋅ N , melyből N (t ) = N (0) ⋅ exp(− λ ⋅ t ) dt A felezési idő az a t 1/2 időtartam, melynek során a bomlásra váró atommagok száma spontán módon megfeleződik. A bomlástörvényből: t1 / 2 = ln 2 λ . 2. aktivitás • Az aktivitás meghatározott fajta atommag bomlásakor a(t ) = dN (t ) = −λ ⋅ N (t ) . dt 3. hatáskeresztmetszet különféle sugárzásokra • A d vastagságú, κ extinkcióállandójú plánparallel falba merőlegesen lépő I 0 intenzitású

α, β részecskék, vagy termikus neutronok sugárzása a másik határfelülethez érkezve az abszorpció és a szóródás következtében csak I intenzitású (σ hatáskeresztmetszet, m2⋅kg–1): • I = I 0 ⋅ exp(− n ⋅ σ ⋅ d ) A σ hatáskeresztmetszetet meghatározó tényezők: • • a sugárzás fajtája (α, β vagy n-sugárzás) és a r észecskék kinetikus energiája (frekvencia) a lemez anyaga (sűrűség, rendszám, moláris tömeg) 1.210 Tartósság Fogalma: Tartós (krónikus) hatásokkal szembeni ellenálló képesség. Mértéke: A vizsgált anyag vagy szerkezet meghatározott idő vagy használati mennyiség után is megfelel az előre meghatározott minőségi követelményeknek. Néhány gyakoribb krónikus tönkremeneteli mód: • korrózió: fémek kémiai és elektrokémiai korróziója, betonok habarcsok, kövek korróziós jelenségei • fizikai mállás: víz, olaj, fagyás és hőingadozás hatására. • polimerek öregedése: víz,

elektromágneses és radioaktív sugárzás hatására • tönkremenetel krónikus mechanikai hatásra: kifáradás, kúszás (tartósfolyás). • faanyagok, papírok, textíliák, bőrök tönkremenetele: rágások, mikrobiológiai (gomba és baktérium) fertőzések. agjell1.doc, 20040928 20:55:17 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.3 Anyagjellemzők tájékoztató értékei 1.1 táblázat Néhány szerkezeti anyag fajhője 20°C-on (tájékoztató értékek) anyag víz jég levegő fémek • acél, öntöttvas, Ni, Cr, Mn • bronz, Zn, Cu • Al • Ca • Pt, Pb, Au Ag, Sn kerámiák • porcelán • agyagtégla • hőálló téglák üvegek • ablaküveg • ólomüveg • kvarcüveg • üveggyapot beton, salak • betonok • salakok kőzetek • tömör üledékes kőzetek • kvarchomok • száraz agyag • homokos talaj faanyagok textíliák • selyem • gyapjú szén- és

szénhidrogén származékok • aszfalt • kátrány, paraffin agjell1.doc, 20040928 20:55:17 állandó nyomáson mért fajhő (J⋅kg–1⋅ K–1) 4187 2094-2512 1005 427-540 360-389 234 624 130-134 226-234 796-1089 712 779-867 733-1235 502 729 795-1474 879-1130 754-796 837 712 921 1842 1340-1357 1256 1675 921 2094 11 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.2 táblázat Néhány szerkezeti anyag lineáris hőtágulási tényezője (tájékoztató értékek) anyag víz (lineárisra számolva) jég fémek • Al • Zn, Pb • réz ötvözetek, bronz • vas kerámiák • porcelán • tégla üveg beton • beton • cementkő tömör kőzetek fa aszfalt agjell1.doc, 20040928 20:55:17 lineáris hőtágulási tényező (10–5 K–1) 6,00 5,10 2,39 2,90-3,00 1,62-1,84 1,19 0,30 0,50-1,00 0,90 1,20 1,89 0,50-0,80 0,70 4,50 12 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr.

Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.3 táblázat Néhány szerkezeti anyag hővezetési tényezője (tájékoztató értékek) anyag víz (lineárisra számolva) jég levegő fémek • vas, acél • alumínium • vörösréz • sárgaréz • bronz kövek • gránit, bazalt, márvány • mészkő • laza üledékek • tömör homokkő • kő- és salakgyapot betonok • kavicsbeton • vasbeton • téglatörmelékes beton • könnyűbeton • fabeton • salakbeton habarcsok • mészhabarcs • cementhabarcs • gipszhabarcs • homokos gipszhabarcs szilikátkerámia elemek • tégla • tégla fal • soklyukú tégla • soklyukú tégla fal • salaktégla • kőszivacs tégla • porcelán • kőagyag (mettlachi) • csempe nemhidraulikus kompozitok • vályogtégla • vályogtégla fal • mészhomok tégla • mészhomok tégla fal • magnezit padló • gipsztábla üvegek agjell1.doc, 20040928 20:55:17 hővezetési tényező

(J⋅m–1⋅s–1⋅K–1) 6,00 5,10 0,024 46,5-58,2 203,5 395,4 93,0-116,3 58,2 2,33-3,50 0,93-1,16 0,46-0,81 0,93-2,24 0,04-0,07 1,28-1,51 1,51-2,4 0,76-1,05 0,41-0,76 0,41-0,52 0,35-0,70 0,87 1,16 0,26 0,52 0,58 0,79-0,87 0,41-0,58 0,46-0,58 0,42-0,58 0,17-0,28 0,81-1,86 1,16 1,05-1,16 0,76 0,58-0,76 0,93-0,99 1,05 0,70 0,17 13 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) • ablaküveg • kvarcüveg • üveggyapot szervetlen hőszigetelők aszfaltok • paraffin • bitumen • aszfalt • aszfaltbeton faanyagok • fenyő, sugárirányban • fenyő, szálirányban • tölgy, sugárirányban • tölgy, szálirányban • pozdorja • fűrészpor • fa forgács szalma kóc textíliák • nemez • gyapjú, selyem bőr műanyagok, gumi • szervetlen töltőanyaggal • szerves töltőanyaggal • linóleum • gumi agjell1.doc, 20040928 20:55:17 0,58-1,05 1,34 0,04-0,07 0,04-0,41 0,21 0,17 0,72 1,05

0,14 0,29 0,21 0,35 0,14 0,12 0,07 0,06 0,05 0,07 0,05 0,17 0,58-0,90 0,29-0,38 0,19 0,15-0,23 14 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 15 . 1.4 táblázat A longitudinális hanghullámok terjedési sebessége néhány szerkezeti anyagban (tájékoztató értékek) anyag fémek • acél • vas • Al • Pb • sárgaréz (30% Zn) tégla beton homok faanyagok • parafa • fenyőfa szálirányban • fenyőfa sugárirányban • bükkfa üvegek műanyagok • polietilén • gumi • keménygumi hangsebesség (m⋅s–1) 5000 5100 5000 1210 3480 3600 3200 100-300 430 5260 3400 3400 5170-5570 40-150 920 1570 1.5 táblázat Néhány szerkezeti anyag fajlagos áramlási ellenállása (tájékoztató értékek) anyag tégla, habarcs nélkül • vakolatok • cementes vakolat • normál vakolat • porózus vakolat farostlemez • nagypórusú • finompórusú salakgyapot nemez agjell1.doc, 20040928

20:55:17 fajlagos áramlási ellenállás (kg⋅s–1⋅m–3) max. 130000 max. 33000 min. 8000 min. 8 max. 11 3500-26000 160-270 17-82 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.6 táblázat Néhány szerkezeti anyag látszólagos porozitása (tájékoztató értékek) anyag téglák • normál tégla • tufatégla • samott tégla • mészhomok tégla márvány keramikus szűrők porózus vakolat farostlemezek ásványi gyapot nemez vatta látszólagos porozitás (-) 0,26-0,30 0,45 0,15-0,35 0,02-0,06 0,005 0,33-0,42 0,60-0,65 0,65-0,80 0,80 0,83-0,95 0,90-0,95 1.7 táblázat Néhány szerkezeti anyag relatív permittivitása (tájékoztató értékek) anyag gázok (nyomásfüggő) apoláros folyadékok poláros folyadékok • alkoholok • víz üvegek • flintüveg • kvarcüveg • kvarc kőzetek műanyagok • műgyanta • bakelit • celluloid • ebonit • plexi • PVC gumik • keménygumi

• vulkanizált gumi kerámiák • porcelán fa agjell1.doc, 20040928 20:55:17 relatív permittivitás (-) 1,00007-1 2-5 26-34 81,1 6-12 11 3,7-4,2 4,7 5-8 7-8 4,5-8 2,6-6 2-3,5 3-3,6 3,7 2,5-3 2,5-3,5 3 100 alatt 5,5-6,5 2-8 16 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.8 táblázat Néhány szerkezeti anyag relatív permeabilitása (tájékoztató értékek) anyag Bi, Hg, Cu, N 2 , H 2 víz levegő O2 Al Pt, Mo, W, U Cr, Mn Co (közepes érték) Ni (közepes érték) öntöttvas (maximum) Fe (közepes érték) trafólemez (maximum) öntött acél (maximum) Fe-Ni (maximum) permalloy (maximum) hyperm (maximum) relatív permeabilitás (-) 0,9998-1 0,999991 1,000000 1,000002 1,000021 1,000269 1,000327 170 270 600 2000 7600 14800 19400 50000 50500 1.9 táblázat Néhány szerkezeti anyag fajlagos ellenállása (tájékoztató értékek) anyag fajlagos ellenállás (ohm⋅m) fémek • Al, Ag, Zn, Cu, Au,

W 0,016⋅10–6-0,073⋅10–6 • Pb, Sn, acél, bronz 0,1⋅10–6-0,25⋅10–6 • öntöttvas 0,6⋅10–6-1,6⋅10–6 félvezetők 0,5 • Ge 2300 • Si folyadékok • víz 1,82⋅105 0,2-0,5 • ZnSO 4 vizes oldata 6-17 • ecetsav 0,015-0,03 • H 2 SO 4 vizes oldata 0,013-0,025 • HCl vizes oldata 0,051-0,15 • NaCl vizes oldata 0,014-0,0022 • HNO 3 vizes oldata üvegek 10-108 műanyagok 1 • bakelit 100 • celluloid 10 • gumik 107-1010 • keménygumi kőzetek 10–3-1010 agjell1.doc, 20040928 20:55:17 17 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.10 táblázat Néhány szerkezeti anyag fajlagos átütési szilárdsága (tájékoztató értékek) anyag fajlagos átütési szilárdság (MV⋅m–1) 10-40 20-50 üvegek • szilikátüveg gumik • keménygumi • lágygumi műanyagok • alsó határ • felső határ porcelán csillám 20-40 25 6-40 25-50 20-31 50-90 1.11 táblázat

Volta-féle feszültségi sor (érintkezési elektromosság) agjell1.doc, 20040928 20:55:17 fém potenciál (V) Zn 0,89 Pb 0,50 Sn 0,44 Fe 0,14 Cu 0 Au -0,09 Ag -0,16 potenciálkülönbség (V) 0,39 0,06 0,30 0,14 0,09 0,07 18 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 19 . 1.12 táblázat Termoelektromos feszültségi sor (hőmérsékleti tényezők) A termoelektromos potenciál hőmérséklettől való függésének Taylor-sora a másodfokú taggal bezárólag: U(T)=a⋅(T-T 0 )+ b⋅(T-T 0 )2 fém Sb Fe Zn Au Cu Ag W Pb Al Pt Hg Ni Bi agjell1.doc, 20040928 20:55:17 az a tényező (µV⋅K–1) 32 13,4 0,3 0,1 0 -0,2 -1,1 -2,8 -3,2 -5,9 -6,0 -20,4 -72,8 MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 1.13 táblázat Elektrokémiai standardpotenciál sor elektród Li/Li+ Ca/Ca+ K/K+ Ca/Ca++ Na/Na+ Mg/Mg++ Al/Al+++ Mn/Mn++

Cr/Cr++ Zn/Zn++ Cr/Cr+++ Fe/Fe++ Cd/Cd++ Co/Co++ Ni/Ni++ Pb/Pb++ Sn/Sn++ Sn/Sn+++ Fe/Fe+++ Pt/H 2 /2H+ Sb/Sb+++ Pt/Cu+,Cu++ Bi/Bi+++ Cu/Cu++ Pt/O 2 /OH– Cu/Cu+ Pt/I 2 /I– Pt/Fe++,Fe+++ Ag/Ag+ Pt/Cl 2 /Cl– Pt/Mn++,MnO 4 Pt/F 2 /F– agjell1.doc, 20040928 20:55:17 elektród potenciál (V) -3,024 -3,02 -2,931 -2,868 -2,71 -2,372 -1,662 -1,185 -0,86 -0,7618 -0,744 -0,447 -0,402 -0,29 -0,23 -0,1262 -0,14 -0,05 -0,04 0 0,1 0,153 0,2 0,3419 0,401 0,52 0,5355 0,771 0,7996 1,3583 1,507 2,866 20 . MISKOLCI EGYETEM, Bányászati és Geotechnikai Tanszék Dr. Molnár József: Építőanyagok (Anyagjellemzők) 21 . 1.14 táblázat Néhány szerkezeti anyag hősugárzási tényezője (tájékoztató értékek) anyag abszolút fekete test tiszta fémes felületek • alumínium • réz • acél (esztergált) • acél (ónozott) • nemesfémek oxidált fémes felületek • alumínium • réz • acél (rozsdás) • ólom néhány nemfémes anyag (olajfesték, fehér csempe,

üveg, tégla, porcelán, tölgyfa, kátránypapír, gipsz, gumi) hősugárzási tényező (J⋅m–2⋅s–1⋅K–1) 5,769 0,41 0,50 1,40-2,56 0,50 0,09-0,41 0,54 4,54 3,95 1,63 4,88-5,58 1.15 táblázat Néhány elemi anyag hatáskeresztmetszete termikus neutronokra (tájékoztató értékek) anyag Fe H Co Cl Li Cd agjell1.doc, 20040928 20:55:17 hatáskereszt metszet (m2⋅kg–1) 0,0027 0,033 0,038 0,058 0,62 1,37