Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Udostępnij materiał Zapisz jako PDF

Rozglądając się wokół, możemy dostrzec różne obiekty budowlane. Czy wiesz, z jakich surowców je zbudowano? Czy materiały stosowane współcześnie w budownictwie bardzo różnią się od tych z epoki faraonów? Czy glina i cegły to dzisiaj przeżytki? Jakie materiały obecnie dominują w architekturze?

Już wiesz
  • że w budownictwie wykorzystuje się skały wapienne i gipsowe oraz produkty ich termicznego rozkładu;

  • że kwaśne opady uszkadzają m.in. pomniki i elementy budowli wykonanych z marmuru i wapieni.

Nauczysz się
  • wymieniać surowce używane do produkcji wyrobów ceramicznych, cementu i betonu;

  • opisywać procesy technologiczne produkcji cegieł, wyrobów porcelanowych i cementu;

  • klasyfikować wyroby ceramiczne ze względu na ich właściwości;

  • rozróżniać przedmioty wykonane z gliny i z betonu.

iuoXrM4oHb_d5e166

1. Glina

Do najstarszych materiałów budowlanych zaliczają się: drewno, kamień i glina – skała osadowa, powszechnie występująca w przyrodzie. Najważniejsze składniki gliny powstają w procesie chemicznego wietrzenia skaleni. Proces ten przedstawia równanie reakcji chemicznej:

R17FnxMksLSKB1
Źródło: Agnieszka Lipowicz, licencja: CC BY 3.0.

GlinaglinaGlina początkowo służyła do wyrobu naczyń i przedmiotów codziennego użytku (garncarstwo), ale z czasem stała się głównym surowcem do produkcji cegieł i innych wyrobów ceramicznych. Nazwa wyroby ceramicznewyroby ceramicznewyroby ceramiczne pochodzi od greckiego keramos, tzn. ziemia, glina. Proces produkcji materiałów ceramicznych polega na dokładnym wymieszaniu odpowiednich surowców (głównie: gliny, piasku kwarcowego oraz skaleni) z wodą, formowaniu, wysuszeniu i wypaleniu. Niektóre wyroby ceramiczne są szkliwione. Najszlachetniejszym tworzywem ceramicznym jest porcelanaporcelanaporcelana. Do produkcji porcelany używa się najlepszych gatunków gliny (kaolinukaolin (glinka porcelanowa)kaolinu), charakteryzujących się białą lub lekko kremową barwą. Głównym składnikiem glinki porcelanowej jest minerał o nazwie kaolinitkaolinitkaolinit.

RlUd76CnikDsi1
Aplikacja prezentuje klasyfikację wyrobów ceramicznych z podziałami i ma postać schematu blokowego. Kliknięcie każdego pola schematu powoduje wyświetlenie u dołu okna definicji i charakterystyki danej grupy wyrobów. Schemat rozpoczyna duże pole reprezentujące Wyroby ceramiczne, wśród których rozróżniamy wyroby o czerepie porowatym i wyroby o czerepie spieczonym. Tutaj dochodzi do dalszego podziału. Wśród wyrobów o czerepie porowatym wyróżnia się wyroby garncarskie, fajansowe, ceglarskie i ogniotrwałe, a wśród wyrobów o czerepie spieczonym kamionkę, terakotę, klinkier i porcelanę. Każda z tych ośmiu grup jest ilustrowana przykładową fotografią wyrobu. Dodatkowo dwie ostatnie grupy wyrobów o czerepie porowatym oraz trzy pierwsze grupy wyrobów o czerepie spieczonym wyróżnione są wspólnym tłem w kolorze szarym podpisanym Materiały budowlane.
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Jugni (http://commons.wikimedia.org), Rept0n1x (http://commons.wikimedia.org), ZSM (http://commons.wikimedia.org), manhhal (https://www.flickr.com), Ashley Van Haeften (https://www.flickr.com), Tinou Bao (https://www.flickr.com), Fruggo (http://commons.wikimedia.org), Jayel Aheram (https://www.flickr.com), Tomas Castelazo (http://commons.wikimedia.org), Skatebiker (http://commons.wikimedia.org), Francisco Belard (http://commons.wikimedia.org), Karl Baron (https://www.flickr.com), Daniel Christensen (http://commons.wikimedia.org), Oosoom (http://commons.wikimedia.org), Kevin Poh (https://www.flickr.com), zielu20 (http://commons.wikimedia.org), böhringer friedrich (http://commons.wikimedia.org), Gryffindor (http://commons.wikimedia.org), AL Silonov (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
RM3XeKRsm3VLd1
Film rozpoczyna plansza z rysunkową podobizną cesarza Qin Shi Huang wykonaną współcześnie, ale na podobieństwo starych chińskich drzeworytów. Zmiana ujęcia na planszę przedstawiającą fotografię Wielkiego Muru Chińskiego z dużej odległości, ciągnącego się skomplikowanymi zawijasami w otoczeniu drzew przez grzbiety wierzchołki wzgórz od prawego dolnego rogu kadru w lewo, w górę i ponownie w prawo aż po odległy horyzont. Następuje zmiana planszy na fotografię odkopanej Terakotowej Armii, zaprezentowanej na zdjęciu od tyłu i nieco z boku. Ustawione tyłem liczne figury żołnierzy ciągną się od prawego dolnego do lewego górnego narożnika zdjęcia. W lewym dolnym rogu można też dostrzec figurę konia. Zmiana planszy na fotografię przedstawiającą Armię od przodu i z boku. Żołnierze stoją na dwóch poziomach, około czterdzieści figur na pierwszym planie ustawionych jest niżej w zagłębieniu skalnym, a reszta figur wyżej na odsłoniętej, zupełnie płaskiej ziemi. Zmiana zdjęcia na przedstawiające figurę rydwanu zaprzężonego w cztery konie stojącego w pomieszczeniu na czerwonej podłodze w otoczeniu czarnych, błyszczących ścian. Powożący rydwanem trzyma lejce i ma nad sobą duży parasol. Figury koni są wyraźnie jaśniejsze, niż rydwan i jego woźnica. Zmiana zdjęcia na przedstawiające wojownika Armii w zbliżeniu od przodu. Dostrzegalne są szczegóły jego zbroi, wyraz i rysy twarzy, a także szczególna poza: ugięte kolano opartej o coś lewej nogi i wsparta na tym kolanie, zgięta w łokciu lewa ręka. Ponowne zdjęcie figur stojących obok siebie, lecz tym razem sfotografowanych z boku. Po prawej stronie można wyróżnić co najmniej trzy zwarte szeregi, a po lewej grupki kilkunastu figur z jednym lub dwoma końmi w każdej. Grupki rozdzielają ociosane skały. Zmiana zdjęcia na szerokie ujęcie panoramiczne prezentujące całą armię od przodu stojące w wielkim hangarze. Figury ustawione w zagłębieniach pomiędzy podłużnymi blokami skalnymi ciągną się dziesięcioma rzędami przez cały hangar. Całość robi ogromne wrażenie i nawet na zdjęciu wygląda jak prawdziwa armia ludzi pokrytych pyłem.
Ciekawostka

W miarę wzrostu świadomości ekologicznej glina jako materiał budowlany znajduje coraz więcej zwolenników. Naukowcy badają zaskakujące właściwości tego surowca, a architekci coraz śmielej z niego korzystają, odkrywając go na nowo. Trudno dziwić się karierze gliny (i ceramiki budowlanej), gdyż jest to budulec o fantastycznych właściwościach, który we wnętrzach tworzy zdrowy i przyjazny człowiekowi klimat. Z gliny można zbudować praktycznie cały dom, wykorzystując ją do: murowania, tynkowania, rzeźbienia, konstruowania stropów i kopuł, stawiania z niej ścian nośnych i działowych, budowy pieców, robienia cegieł i posadzek, a nawet wodoodpornych dachówek. Współcześnie glina stanowi surowiec wyjściowy do produkcji różnorodnych materiałów budowlanych.

R1Cv1sLy83pbU1
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., Korona b (http://commons.wikimedia.org), Benjahdrum (http://commons.wikimedia.org), licencja: CC BY-SA 3.0.
iuoXrM4oHb_d5e215

2. Porcelana

PorcelanaporcelanaPorcelana to najszlachetniejsza odmiana ceramiki. Została wynaleziona w VII wieku przez Chińczyków, którzy doskonaląc przez wieki swój warsztat pracy, osiągnęli mistrzostwo techniczne. Do Europy pierwsze wieści o chińskiej porcelanie dotarły ok. XIII wieku, dzięki weneckiemu podróżnikowi Marco Polo, który w swych podróżach dotarł aż do Chin. W trakcie pobytu w Państwie Środka oglądał błyszczącą ceramikę i jej wygląd kojarzył mu się z niewielkimi muszlami małży morskich (po włosku porcello – świnka, po łacinie – genus porcellana), których gładka, półprzezroczysta skorupa przypominała właśnie ścianki porcelanowych naczyń. Europejczykom udało się otrzymać porcelanę dopiero na początku wieku XVIII.

Chińska porcelana fascynowała chyba wszystkie cywilizacje, które się z nią zetknęły. Wielki rozgłos zyskała dzięki legendzie głoszącej, że porcelanowe naczynia rozpadają się po kontakcie z trucizną podaną w potrawie lub napoju. Między innymi z tego właśnie powodu wiele osób zabiegało o posiadanie zestawu z porcelany.

RhCJnBMIo59Lp1
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.
R1b1xjLVaKBIU1
Źródło: Dariusz Adryan, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 1

Wyjaśnij, jak odróżnić filiżankę wykonaną z porcelany od filiżanki fajansowej.

Wskazówka

Porównując obie filiżanki, zwróć uwagę na to, która z nich jest cięższa. Które z tych naczyń przy lekkim uderzeniu w krawędź wydaje ton wysoki, a które – niski? Która z filiżanek lepiej przepuszcza światło?

Odróżnianie porcelany od fajansu za pomocą atramentu
Doświadczenie 1
Problem badawczy

W jaki sposób można odróżnić porcelanę od fajansu?

Hipoteza

Porcelana i fajansfajansfajans to tworzywa ceramiczne o różnej porowatości, a tym samym o różnej nasiąkliwości.

Co będzie potrzebne
  • wyroby lub kawałki przedmiotów wykonanych z porcelany oraz z fajansu,

  • atrament,

  • strzykawka,

  • ściereczka,

  • woda.

Instrukcja
  1. Na nieszkliwiony fragment przedmiotu wykonanego z porcelany nanieś jedną kroplę atramentu.

  2. Na nieszkliwiony fragment przedmiotu wykonanego z fajansu również nanieś jedną kroplę atramentu.

  3. Po chwili sprawdź, czy powstałą plamę łatwo, czy trudno usuwa się za pomocą wody z obu przedmiotów.

  4. Jeśli dysponujesz kawałkami porcelany i fajansu, to zwróć uwagę na kolor widoczny na przekroju – czy jest on śnieżnobiały, czy też kremowy.

Podsumowanie

Próba z atramentem pozwala odróżnić porcelanę od fajansu poprzez zbadanie nasiąkliwości obu materiałów, gdyż fajans charakteryzuje się czerepem porowatym, a porcelana ma czerep nieporowaty (tzw. spieczony). Tworzywem szlachetniejszym jest porcelana, cechująca się brakiem nasiąkliwości. Jeśli powstaje plama, którą trudno usunąć wodą, to przedmiot z pewnością jest fajansem. Porcelana jest biała i szkliwi się ją szkliwem przezroczystym. Gdy stłuczemy ulubioną filiżankę, śnieżnobiały kolor nieszkliwionych jak i pokrytych szkliwem kawałków potwierdzi, że została ona wykonana z porcelany. Fajans ma barwę kremową. Aby wyrobom fajansowym nadać białą barwę, pokrywa się je szkliwem o odpowiednio dobranym składzie.

Ciekawostka

Porcelanę kiedyś nazywano „białym złotem”, ponieważ była bardzo ekskluzywnym towarem, na który mogli sobie pozwolić tylko najbogatsi. Jej wartość niejednokrotnie przekraczała ceny złota. Nic więc dziwnego, że wielu ceramików próbowało odkryć sekret produkcji porcelany. Nie było to jednak takie proste. 28 marca 1709 roku udało się to, mającemu zaledwie 27 lat, alchemikowi Johannowi Friedrichowi Böttgerowi, zatrudnionemu przez Augusta II Mocnego. Alchemik wykonał pierwszą porcelanową czarkę, używając glinki kaolinowej. Pilnie strzeżona tajemnica chińskich mistrzów została odkryta. August II Mocny, zachwycony wynalazkiem, jeszcze w 1710 roku postanowił otworzyć pierwszą fabrykę porcelany w Europie, a konkretnie w Dreźnie. Dwa miesiące później manufakturę przeniesiono jednak do zamku Albrechtsburg, położonego na wysokim, skalistym wzgórzu w Miśni. Położenie to miało dać gwarancję zachowania tajemnicy produkcji masy porcelanowej. Odtąd Miśnia stała się stolicą europejskiej porcelany. Friedrich Böttger myślał o ucieczce z tego mrocznego miejsca, ponieważ złamanie sekretu chińskich mistrzów nie przyniosło mu sukcesu finansowego. Król jednak dowiedział się o jego planach i wtrącił Böttgera do lochu w twierdzy Königstein, gdzie nikomu niepotrzebny i zapomniany, zmarł dziesięć lat po swoim wielkim odkryciu.

iuoXrM4oHb_d5e335

3. Cegły

Cegłycegła pełnaCegły były budulcem imperiów i wielkich cywilizacji. Budowano z nich świątynie, kilkunastopiętrowe minarety i tętniące życiem starożytne miasta. Najstarsze ślady użycia surowej cegły pochodzą z VI tysiąclecia p.n.e. z Azji. Obok kamienia i drewna cegły były podstawowym materiałem budowlanym w starożytnej Mezopotamii. Później o nich zapomniano i zastąpiono „nowoczesnymi” materiałami – betonem i metalem. W XX wieku uważano je za przeżytek. Jednak powróciły w wielkim stylu w czasach nam współczesnych, jako materiał budowlany oraz element dekoracyjny – głównie w nowoczesnych wnętrzach, np. w loftach.

Polecenie 2

Odpowiedz na pytanie: czy cegła jest materiałem ekologicznym?

Wskazówka

Jakie materiały wykorzystuje się do produkcji cegieł? Czy podczas produkcji tego budulca powstają jakieś odpady? Na czym polega recykling cegieł? Jak to jest możliwe, że jeszcze dziś podziwiamy wykonane z tego materiału obiekty pochodzące z czasów rzymskich?

R1IrZ13g5Vfmo1
Źródło: Dariusz Adryan, licencja: CC BY 3.0.
Polecenie 3

Wyjaśnij, czy ma to znaczenie, jaką cegłę wykorzystamy do budowy: szamotową czy klinkierową, pełną czy z otworami. Jakie cegły nadają się do budowy ścian nośnych, a jakie stosuje się do stawiania ścian działowych?

RrVnyVpHZZijY1
1. Cegła pełna (wytrzymałość na ściskanie: 31,1 MPa)
2. Cegła dziurawka (wytrzymałość na ściskanie: 6,2 MPa)
Wskazówka

Dlaczego cegły szamotowe nadają się do budowy wnętrza pieca hutniczego czy komina elektrociepłowni, a nie stosuje się ich do budowy ścian domu? Dlaczego z wyrobów drążonych nie wolno budować fundamentów, ścian piwnic oraz ścian, w których przebiegają przewody dymowe, spalinowe i wentylacyjne? Zwróć uwagę również na to, że typowa pełna cegła ceramiczna waży 3,2 kg, a cegła dziurawka – zaledwie 2,5 kg.

R18ZANd5xXFef1
Animacja składająca się z ilustracji. Ilustracja przedstawia pierwszy etap produkcji cegieł, czyli Wydobycie surowca. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek żółtej koparki z łyżką zagłębiającą się w hałdzie brązowej gliny. Opis po prawej stronie planszy głosi: Glina po wydobyciu z ziemi jest magazynowana na hałdach, na których powinna spędzić nawet rok, by odpowiednio się zhomogenizowała. Ilustracja przedstawia drugi etap produkcji cegieł, czyli Rozdrabnianie mechaniczne. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek układu szarych szerokich kół z naniesionymi strzałkami wskazującymi kierunki obrotów. Z rysunku wynika, że wszystkie trzy znajdujące się blisko siebie koła –dwa pionowe i jedno większe poziome – obracają się w różnych kierunkach. Opis po prawej stronie planszy głosi: Następnie glina rozdrabniana jest w gniotowniku, czyli maszynie rozdrabniającej. Ilustracja przedstawia trzeci etap produkcji cegieł, czyli Mieszanie. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek dwóch podajników, z których jeden nasypuje na wielkie sito substancję brązową, a drugi szarą. Wymieszane przesypują się na znajdujący się pod sitem taśmociąg. Opis po prawej stronie planszy głosi: Rozdrobniona glina jest mieszana z odpowiednią ilością piasku i wody, a w przypadku cegły konstrukcyjnej także z trocinami. Ilustracja przedstawia czwarty etap produkcji cegieł, czyli Formowanie cegieł. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek maszyny, w której pas w ceglastym kolorze opuszcza maszynę po prawej, przechodzi przez system tnący i trafia na taśmociąg w postaci cegieł. Opis po prawej stronie planszy głosi: Gotową mieszankę taśmociągi dostarczają do prasy próżniowej, która poprzez wylotnik, czyli stalową ramę z bolcami wypycha tzw. pasmo. Jest to masa ukształtowana już w formę prostopadłościanu o odpowiednich rozmiarach. Kolejna maszyna z ciepłej i miękkiej wstęgi wycina pojedyncze cegły w takim kształcie i rozmiarze, jaki akurat jest w planie produkcyjnym. Ilustracja przedstawia piąty etap produkcji cegieł, czyli Suszenie. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek cegieł złożonych na paletach. Opis po prawej stronie planszy głosi: Uformowaną cegłę poddaje się suszeniu. Surowiec jest ogrzewany powietrzem o temperaturze od 80 do 100 stopni pochodzącym ze strefy chłodzenia pieca przez 46 godzin. Wilgotność zmniejsza się wówczas z 21 procent do 1 procent. Ilustracja przedstawia szósty etap produkcji cegieł, czyli Wypalanie w piecu tunelowym. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek dużego rozpalonego pieca, do którego wjeżdżają trzy palety lub platformy wyładowane cegłami. Opis po prawej stronie planszy głosi: Cegła konstrukcyjna spędza w piecu o temperaturze 840 stopni Celsjusza około szesnaście godzin. Cegłę klinkierową wypala się aż trzydzieści siedem godzin w piecu nagrzanym do ponad tysiąca stopni Celsjusza. Ilustracja przedstawia siódmy etap produkcji cegieł, czyli Rozładowanie i sortowanie. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek tego samego pieca, co w poprzedniej planszy, z którego wyjeżdża platforma z cegłami. Dwie inne platformy stoją obok, częściowo rozładowane. Opis po prawej stronie planszy głosi: Jeszcze ciepłe cegły rozładowuje się z wózka piecowego. Następnie cegły sortuje się ręcznie. Uszkodzone wybiera się i w zależności od zmian kolorystycznych dzieli się je na pierwszy i drugi gatunek. Ilustracja przedstawia ósmy etap produkcji cegieł, czyli Foliowanie, magazynowanie i sprzedaż. Po lewej stronie planszy znajduje się rysunek żółtego wózka widłowego przenoszącego paletę wyładowaną z cegłami na pakę samochodu dostawczego. Opis po prawej stronie planszy głosi: Cegły zabezpiecza się folią, układa na drewniane palety i magazynuje na placu lub ładuje na samochody i wysyła do odbiorców.
iuoXrM4oHb_d5e409

4. Wapno

Wapno gaszone, czyli Ca(OH)2, jest materiałem towarzyszącym człowiekowi od tysiącleci. Stosowanie przez tysiąclecia (aż do naszych czasów) wapna jako spoiwa w budownictwie świadczy o nieprzemijających zaletach tego materiału. Obecnie wapno jest też stosowane do otrzymywania stiuków, czyli dekoracyjnej masy składającej się z zaprawy wapiennej, gipsowej lub mieszanej (wapienno‑gipsowej) oraz proszku lub piasku marmurowego. Stiuk był materiałem dekoracyjnym stosowanym powszechnie przez architektów w starożytnym Rzymie do wykonywania tynków, rzeźb i sztukaterii. Często imitował dużo droższy i trudniejszy w obróbce marmur.

R767F7YllNG4H1
Źródło: Dariusz Adryan,, licencja: CC BY 3.0.
iuoXrM4oHb_d5e442

5. Cement

CementcementCement to najważniejszy materiał budowlany o charakterze spoiwa, otrzymywany w cementowniach ze zmielonych skał wapiennych (skał zawierających węglan wapnia), glin bogatych w uwodnione krzemiany i glinokrzemiany oraz gipsu krystalicznego. Obecnie najczęściej używa się, stosowanego od 1824 roku, cementu portlandzkiego, którego skład chemiczny opracował angielski murarz Joseph Aspdin. Kolor otrzymanego cementu przypominał wynalazcy kamień budowlany, wydobywany w okolicach Portlandu, stąd nazwa cement „portlandzki”. Obecnie jest on stosowany do przygotowywania zapraw cementowych i cementowo‑wapiennych.

Przygotowanie zapraw budowlanych o różnym składzie
Doświadczenie 2
Problem badawczy

Jakie znaczenie ma wybór rodzaju zaprawy stosowanej podczas budowy?

Hipoteza

Różny skład zapraw budowlanych ma wpływ na zakres ich stosowania.

Co będzie potrzebne
  • 2 zlewki,

  • łyżeczka,

  • bagietka,

  • tryskawka z wodą,

  • 2 nakrętki (lub inne przedmioty mogące pełnić rolę formy),

  • piasek,

  • cement,

  • wapno hydratyzowane.

Instrukcja
  1. Do zlewki wsyp 4 łyżeczki piasku i 1 łyżeczkę cementu. Mieszając zawartość naczynia bagietką, dodawaj tyle wody, aby utworzyła się plastyczna masa.

  2. Otrzymaną zaprawą wypełnij formę i odstaw ją na kilka dni, obserwując czas twardnienia uzyskanej spoiny. Oceń jej twardość i kruchość.

  3. Do drugiej zlewki wsyp 9 łyżeczek piasku, 2 łyżeczki wapna hydratyzowanego i 1 łyżeczkę cementu. Mieszając zawartość naczynia bagietką, dodawaj tyle wody, aby utworzyła się mieszanina o konsystencji gęstego ciasta.

  4. Otrzymaną zaprawą wypełnij formę i odstaw ją na kilka dni, obserwując czas twardnienia uzyskanej spoiny. Oceń jej twardość i kruchość.

Podsumowanie

Świeżo przygotowana zaprawa cementowa po kilku dniach jest bardzo twarda i krucha oraz ma gładką powierzchnię. Mniejszą twardość i kruchość wykazuje zaprawa cementowo‑wapienna, która jest bardziej porowata. Obie zaprawy potrzebują na stwardnienie kilku dni. Opisane właściwości każdej z zapraw decydują o zakresie ich stosowania w trakcie budowy.

Polecenie 4

Której zaprawy: cementowej czy cementowo‑wapiennej używa się do tynkowania i jako spoiwa do cegieł, a z której wykonuje się części budynków narażone na duże obciążenia i ciągłe działanie wody? Z czego wynika wybór zaprawy z tych przypadkach?

Wskazówka

Która z tych zapraw ma większą twardość? Która spoina jest mniej odporna na działanie wody: gładka czy porowata?

RNRDku9F4gg3u1
Animacja składająca się z schematu przedstawiającego technologię produkcji cementu z podziałem na trzy zasadnicze etapy procesu. Po prawej stronie planszy znajduje się rysunek prezentujący symbolicznie nie tylko proces produkcyjny, ale przybliżony wygląd poszczególnych zakładów biorących udział w produkcji cementu. Budynki opisano i ułożono tak, aby tworzyły w pionie swego rodzaju linię produkcyjną zaczynającą się na górze planszy rysunkiem kamieniołomu, a skończyły u dołu rysunkami ciężarówki, pociągu i promu opuszczającymi fabrykę. Po lewej stronie planszy każdy z trzech opisów etapów produkcyjnych, odpowiadających określonej części rysunku zawierał dodatkowe trzy prostokąty z ważnymi informacjami. I tak pierwsza część, wyróżniona kolorem morskim to Wydobycie i przygotowanie surowców naturalnych. Surowce te to kopaliny, a głównie wapień, margiel i glina. W pierwszym elemencie linii produkcyjnej po opuszczeniu kruszarki, czyli młynie kulowym skład surowca korygowany jest dodatkami, takimi jak piasek, popioły lotne i surowce żelazonośne. Powstała tak mączka surowcowa trafia do wieży wymiennika ciepła, gdzie zostaje wysuszona. Drugi etap produkcji to przemiał i wypał, kiedy to mieszaninę wypala się w piecu kulowym, co daje w efekcie spiek zwany klinkierem. Piec ma kształt cylindra o długości około 60 i średnicy pięciu metrów, a temperatura wewnątrz niego dochodzi do dwóch tysięcy stopni Celsjusz. Powstały klinkier trafia do chłodni, gdzie chłodzony jest do temperatury stu stopni Celsjusza. Trzeci etap produkcji to mielenie cementu i dystrybucja. Klinkier po schłodzeniu miesza się z gipsem krystalicznym i miele. Otrzymany produkt to tak zwany cement portlandzki, który przechowuje się w silosach, a następnie dystrybuuje drogami, koleją lub barkami rzecznymi.
R1d6b8NViMXzm1
Animacja. Plansza przedstawiająca kilka rodzajów zapraw stosowanych w budownictwie z podaniem informacji dotyczących ich zastosowania w praktyce. Górna część ilustracji zawiera napis Rodzaje zapraw budowlanych, a pod nią znajdują się cztery następujące po sobie szare prostokąty, z których każdy po lewej stronie ma zdjęcie danego rodzaju przyprawy, a po prawej jej nazwę i informacje na jej temat. Licząc od góry pierwszą jest zaprawa cementowa, stosowana w miejscach występowania dużego obciążenia, odporna na działanie wody i wilgoci. Drugi typ to zaprawa cementowo wapienna, stosowana do robót tynkarskich i murarskich wewnątrz i na zewnątrz budynków. Lepiej się wyrabia, jest mniej sztywna i krucha. Trzeci typ zaprawy, wapienna, jest stosowana do robót murarskich i tynkarskich wewnątrz budynku. Cechuje ją mała odporność na wilgoć i czynniki atmosferyczne oraz duża ciepłochłonność. I wreszcie czwarta zaprawa, gipsowa jest mało odporna na wilgoć, a stosuje się ją do wykańczania ścian, produkcji płyt gipsowo kartonowych oraz tworzenia elementów ozdobnych, czyli sztukaterii gipsowej.
iuoXrM4oHb_d5e558

6. Beton

Już ponad 200 lat p.n.e. Rzymianie stosowali materiał, który otrzymywali przez zmieszanie wapna, tłucznia ceglanego z żużlem paleniskowym i kamieniem, nazywając go betunium. W wiekach średnich materiał ten został zapomniany. Na nowo doceniono go po wynalezieniu cementu portlandzkiego. Dzisiejsza masa betonowa powstaje po zmieszaniu kruszywa naturalnego (drobnoziarnistego, np. piasku o frakcji do 2 mm, lub gruboziarnistego, np. żwiru) albo kruszywa sztucznego (np. żużla), cementu i wody w odpowiednich proporcjach, w specjalnych urządzeniach z bębnem obrotowym zwanych betoniarkami. Masa ta w wyniku hydratacji cementu ulega wiązaniu, a następnie twardnieniu, stając się materiałem o właściwościach bliskich właściwościom skał naturalnych. Woda wiąże cement i nadaje mieszance odpowiednią konsystencję. KruszywokruszywoKruszywo jest materiałem wypełniającym, a jego frakcje (czyli średnice ziaren) dobiera się w zależności od wymaganych cech betonu. Te trzy główne składniki, dozowane w odpowiednich proporcjach, pozwalają otrzymać betonbetonbeton o różnej gęstości i odmiennych klasach. Wytrzymałość betonu na rozciąganie jest dziesięciokrotnie mniejsza w stosunku do jego wytrzymałości na ściskanie. Przenoszenie sił rozciągających można uzyskać, stosując zbrojenie betonu wkładkami stalowymi (pręty i siatki stalowe) – taki materiał nazywany jest żelbetem.

Ciekawostka

Żelazobeton otrzymano zupełnie przypadkowo w 1867 roku, kiedy francuski ogrodnik – Joseph Monier szukał pomysłu na misę, której nie rozsadzałyby korzenie roślin. Hodował palmy ozdobne w dębowych donicach, ale te trzeba było co pewien czas wymieniać na nowe. Najpierw odlał donicę z betonu, ale po pewnym czasie korzenie i tak ją uszkodziły. Wówczas postanowił wykonać mocną klatkę z drutu stalowego i dopiero ją zalał betonem. Kilka lat później patent odkupiła od niego pewna niemiecka firma. W 1879 roku beton zbrojony opatentowano, a w 1887 roku zbudowano pierwszy most łukowy z tego materiału w Muhlhausen w Niemczech i zaporę wodną w okolicach San Francisco. W roku 1903 w Greenburgu w Pensylwanii wzniesiono pierwszy budynek o całkowicie żelbetowej konstrukcji.

R1N2Ca3smJkzl1
Źródło: Krzysztof Jaworski, Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
R1R3equFUEDyK1
Źródło: Marco Bernardini(http://commons.wikimedia.org), Ytong(http://commons.wikimedia.org),Tumi-1983(http://commons.wikimedia.org), Grażyna Makles, Krzysztof Jaworski, licencja: CC BY-SA 3.0.
RGnhVZQTMcpLv1
Źródło: Tomorrow Sp. z o.o., HuBar (http://commons.wikimedia.org), Adam Mirowski (https://www.flickr.com), Radek (https://www.flickr.com), licencja: CC BY-SA 2.0.
iuoXrM4oHb_d5e605

Podsumowanie

  • Glina to skała osadowa, będąca podstawowym surowcem przemysłu ceramicznego.

  • Wyroby ceramiczne to produkty otrzymane w wyniku wypalenia odpowiednio uformowanej gliny.

  • Porcelana to rodzaj białej, przeświecającej ceramiki najwyższej jakości. Do jej wyrobu używa się glinki kaolinowej (kaolinu).

  • Cegła to powszechnie stosowany materiał budowlany. Cegła zwykła pełna (tzw. czerwona) powstaje w wyniku suszenia, a następnie wypalania uformowanej masy plastycznej złożonej z gliny, piasku i wody.

  • Zaprawa wapienna (powietrzna) to spoiwo budowlane, w skład którego wchodzą wapno gaszone, piasek i woda.

  • Cement to spoiwo hydrauliczne otrzymane z surowców mineralnych: wapienia, gliny i gipsu krystalicznego.

  • Beton to podstawowy materiał budowlany, powstający w wyniku stwardnienia mieszaniny złożonej z cementu, kruszywa i wody.

Praca domowa
Polecenie 5.1

W Anglii w 1795 roku wynaleziono specjalny rodzaj porcelany miękkiej, zwanej bone china. Jakie właściwości tej porcelany powodują, że traktuje się ją jak diament wśród produktów porcelanowych? Dlaczego nazywa się ją również porcelaną kostną?

Polecenie 5.2

W kilku zdaniach wyjaśnij, jakie znaczenie ma nanotechnologia w budownictwie?

iuoXrM4oHb_d5e652

Słowniczek

beton
Definicja: beton

materiał budowlany, który powstaje poprzez wymieszanie w odpowiednich proporcjach: cementu, kruszywa i wody

cegła
Definicja: cegła

ceramiczny materiał budowlany otrzymywany z mieszaniny gliny, piasku i wody, poddanej formowaniu, suszeniu i wypaleniu

cement
Definicja: cement

hydrauliczne spoiwo, które wiąże ze sobą piasek i kruszywa wchodzące w skład mieszanek betonowych lub zapraw murarskich

fajans
Definicja: fajans

tworzywo ceramiczne wytwarzane z zanieczyszczonego kaolinu, charakteryzujące się porowatym czerepem oraz jasnokremową barwą

glina
Definicja: glina

skała osadowa będąca podstawowym surowcem do produkcji wyrobów ceramicznych

kamionka
Definicja: kamionka

tworzywo ceramiczne o dużej twardości i odporności chemicznej, otrzymywane z glin ogniotrwałych

kaolin (glinka porcelanowa)
Definicja: kaolin (glinka porcelanowa)

skała osadowa, której nazwa pochodzi od chińskiej góry Gaoling, skąd rzekomo pierwszy raz ją wydobyto

kaolinit
Definicja: kaolinit

minerał z gromady krzemianów; składnik kaolinukaolin (glinka porcelanowa)kaolinu, powstający w procesie wietrzenia skaleni (glinokrzemianów)

kruszywo
Definicja: kruszywo

sypki materiał pochodzenia organicznego lub mineralnego stosowany głównie do produkcji zapraw budowlanych i betonów oraz do budowy dróg

porcelana
Definicja: porcelana

rodzaj białej, przeświecającej ceramiki wysokiej jakości, wynalezionej w Chinach w VII w.

terakota
Definicja: terakota

wyroby z dobrze oczyszczonej i wypalonej gliny w formie figurek lub płytek

wyroby ceramiczne
Definicja: wyroby ceramiczne

wyroby otrzymywane w wyniku wypalenia odpowiednio przygotowanej gliny

zaprawa hydrauliczna
Definicja: zaprawa hydrauliczna

spoiwo budowlane twardniejące pod wpływem wiązania wody, np. zaprawa gipsowa

zaprawa powietrzna
Definicja: zaprawa powietrzna

spoiwo budowlane twardniejące na powietrzu, np. zaprawa wapienna

iuoXrM4oHb_d5e894

Zadania

Ćwiczenie 1
Rpsk0aKVgbbPW1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 2
Rvvy2DvCzz3KQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.

Przyjrzyj się poszczególnym zdjęciom i określ, jakie wyroby ceramiczne przedstawiają.

Ćwiczenie 3.1
Rn9KS1vMEBbwN1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 4
RlgwPuRdOGulQ1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 5
RR0YacyMnQ4vi1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 6
R8FqfxvP3084P1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.
Ćwiczenie 7
RfBORQ7aX4Mvu1
zadanie interaktywne
Źródło: Grażyna Makles, licencja: CC BY 3.0.