Keramika, dřevo, kovy a sklo

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
FAKULTA STAVEBNÍ
Prof. Ing. Jiří Adámek, CSc.
a kolektiv
STAVEBNÍ LÁTKY
MODUL BI-M04
KERAMIKA, DŘEVO, KOVY A SKLO



STUDIJNÍ OPORY
PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

































Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku zodpovídá autor.

© Ing. Michal Stehlík
Ing. Jan Koukal, CSc.
Ing. Pavel Schmid, Ph.D.
Stavební látky

- 3 (72) -

OBSAH
1 ÚVOD .........................................................................................................7
1.1 Cíle ......................................................................................................7
1.2 Požadované znalosti ............................................................................7
1.3 Doba potřebná ke studiu......................................................................7
1.4 Klíčová slova.......................................................................................7
2 KERAMIKA ...............................................................................................8
2.1 Keramické výrobky...........................................................................10
2.2 Cihlářské výrobky .............................................................................11
2.2.1 Prvky pro svislé konstrukce ......................................................12
2.2.2 Prvky pro vodorovné konstrukce ..............................................14
2.3 Pálená krytina....................................................................................15
2.4 Výrobky pro zvláštní účely ...............................................................17
2.5 Zdravotní keramika ...........................................................................17
2.6 Porcelán.............................................................................................17
2.7 Kamenina ..........................................................................................17
2.7.1 Stavební kamenina ....................................................................18
2.7.2 Kanalizační kamenina ...............................................................18
2.7.3 Chemická kamenina ..................................................................18
2.8 Žárovzdorné výrobky (ČSN 72 6001)...............................................19
2.8.1 Šamotové výrobky (ČSN 72 6101) ...........................................20
2.8.2 Dinasové výrobky (ČSN 72 60 61)...........................................20
2.8.3 Magnezitové, dolomitové a chromitové žárovzdorné výrobky.20
2.8.4 Uhlíkové a uhlíkaté výrobky.....................................................21
2.8.5 Tepelně izolační výrobky..........................................................22
2.8.6 Speciální žárovzdorná keramika ...............................................22
2.8.7 Zrněné žárovzdorné výrobky ....................................................23
2.9 Kontrolní otázky................................................................................23
2.10 Korespondenční úkol.........................................................................23
2.11 Autotest .............................................................................................24
2.12 Klíč..................................................................................................24
2.12.1 Klíč ke kontrolním otázkám......................................................24
2.12.2 Klíč ke korespondenčnímu úkolu..............................................25
2.13 Závěr..................................................................................................25


- 4 (72) -

2.13.1 Shrnutí ...................................................................................... 25
2.14 Studijní prameny............................................................................... 26
2.14.1 Seznam použité literatury ......................................................... 26
2.14.2 Seznam doplňkové studijní literatury ....................................... 26
2.14.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny............................... 26
3 STAVEBNÍ SKLO ................................................................................... 27
3.1 Hlavní složky a základní suroviny.................................................... 27
3.2 Výroba skla....................................................................................... 27
3.3 Obecné vlastnosti skel ...................................................................... 28
3.4 Druhy stavebního skla ...................................................................... 29
3.4.1 Ploché sklo tažené (ČSN EN 572)........................................... 29
3.4.2 Ploché sklo válcované (ČSN EN 572)..................................... 29
3.4.3 Tvarovaná skla.......................................................................... 29
3.4.4 Pěnové sklo (ČSN 70 1680) .................................................... 30
3.5 Výrobky z vláken.............................................................................. 30
3.5.1 Skleněná vlákna (ČSN 70 1600) ............................................. 30
3.5.2 Čedičová vlákna ....................................................................... 31
3.5.3 Minerální vlna........................................................................... 31
3.6 Kontrolní otázky ............................................................................... 31
3.7 Korespondenční úkol........................................................................ 31
3.8 Autotest............................................................................................. 32
3.9 Klíč .................................................................................................. 32
3.9.1 Klíč ke kontrolním otázkám ..................................................... 32
3.9.2 Klíč ke korespondenčnímu úkolu ............................................. 32
3.10 Závěr................................................................................................. 33
3.10.1 Shrnutí ...................................................................................... 33
3.11 Studijní prameny............................................................................... 33
3.11.1 Seznam použité literatury ......................................................... 33
3.11.2 Seznam doplňkové studijní literatury ....................................... 33
3.11.3 Odkazy na další studijní zdroje a prameny............................... 33
4 KOVY....................................................................................................... 34
4.1 Úvod ................................................................................................. 34
4.2 Výroba železa ................................................................................... 34
4.2.1 Přehled výroby surového železa ............................................... 35
4.3 Výroba oceli ..................................................................................... 36
Stavební látky

- 5 (72) -

4.4 Vliv přísadových prvků.....................................................................37
4.5 Druhy ocelí........................................................................................38
4.6 Značení ocelí .....................................................................................38
4.7 Vlastnosti ocelí..................................................................................39
4.8 Tváření oceli......................................................................................41
4.9 Ocel betonářská.................................................................................41
4.9.1 Vlastnosti a rozdělení betonářských ocelí.................................41
4.9.2 Koroze výztuže..........................................................................42
4.10 Tepelné zpracování oceli...................................................................43
4.11 Povrchové tvrzení oceli.....................................................................44
4.12 Litina .................................................................................................44
4.13 Neželezné kovy .................................................................................45
4.13.1 Hliník a jeho slitiny...................................................................45
4.13.2 Měď a její slitiny .......................................................................46
4.13.3 Ostatní kovy .............................................................................48
4.14 Kontrolní otázky................................................................................49
4.15 Korespondenční úkol.........................................................................50
4.16 Autotest .............................................................................................50
4.17 Závěr: ................................................................................................50
4.17.1 Shrnutí:......................................................................................50
4.18 Studijní prameny ...............................................................................50
4.19 Klíč...................................................................................................51
5 DŘEVO .....................................................................................................54
5.1 Charakteristika dřeva.........................................................................54
5.1.1 Dřevo.........................................................................................55
5.1.2 Druhy dřevin .............................................................................55
5.1.3 Struktura dřeva ..........................................................................57
5.1.4 Vlastnosti dřeva.........................................................................60
5.2 Trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi .......................................63
5.2.1 Ochrana dřeva ...........................................................................64
5.3 Základní druhy a typy dřevěných výrobků .......................................64
5.3.1 Lesní spotřební sortimenty........................................................64
5.3.2 Pilařské výrobky........................................................................65
5.3.3 Zušlechtěné dřevěné materiály..................................................67
5.4 Dřevo pro konstrukční účely.............................................................69


- 6 (72) -

5.5 Kontrolní otázky ............................................................................... 70
5.6 Korespondenční úkol........................................................................ 70
5.7 Autotest............................................................................................. 71
5.8 Závěr................................................................................................. 71
5.8.1 Shrnutí ...................................................................................... 71
5.9 Klíč ................................................................................................... 71
5.9.1 Ke kontrolním otázkám ............................................................ 71
5.9.2 Korespodenční úkol.................................................................. 72


- 7 (72) -
1 ÚVOD
1.1 Cíle
Předkládaná učební pomůcka je určena studentům prezenčního a kombinova-
ného studia v prvních ročnících pobytu na stavební fakultě. Získané znalosti se
stanou nezbytnými vstupy při studiu odborných předmětů všech směrů ve vyš-
ších ročnících.
Nezbytným doplňkem těchto textů jsou kontrolní otázky, korespondenční úkol,
autotest s klíčem ke kontrolním otázkám a korespondenčnímu úkolu, doporu-
čená studijní literatura a seznam norem.
V této části studijního textu se seznámíte s informacemi keramice, dřevu, ko-
vech a sklu.
1.2 Požadované znalosti
Pro porozumění studijního textu jsou nezbytné znalosti středoškolské fyziky a
a základní laický přehled o problematice. Základní údaje jsou v úvodu studijní-
ho textu zopakovány a vysvětleny.
1.3 Doba potřebná ke studiu
Doba studia závisí na znalostech čtenáře, obecně se dá říci, že na studium to-
hoto studijního textu 6 až 8 hod. studia.
1.4 Klíčová slova
Keramika, kamenina, dřevo, kovy, železo, ocel, sklo, neželezné kovy.










Stavební látky

- 8 (72) -

2 KERAMIKA
K tradičně nejstarším oborům lidské činnosti patří průmysl keramiky. Kerami-
kou se v širším slova smyslu rozumí průmyslové zhotovování výrobků pálením
keramických surovin, k nimž patří zejména hlíny, jíly, kaolíny, spraše, jílovité
břidlice, lupky atd.,tedy využívání anorganických nerudných surovin. Pro ke-
ramický průmysl je typické, že výrobky jsou tvarovány za studena a potom
zpevňovány pálením, případně odléváním taveniny.
V současné době říkáme, že keramické výrobky se zpracovávají:
• keramickým způsobem - nejčastěji, tj. vytvářejí se za sucha a potom
se zpevňují pálením - pálená keramika
• hutnickým způsobem - tj. roztavením surovin v žáru a odléváním ta-
veniny - keramika odlévaná.
Keramika je soudržná polykrystalická látka, získaná převážně
z přírodních anorganických nekovových surovin s určitým podílem skel-
né fáze, získaná zpracováním do tvaru a vypálením v žáru,při kterém do-
jde slinováním ke zpevnění a dosažení požadovaných fyzikálně mecha-
nických vlastností.
Pro keramiku je typický technologický postup výroby, který sestává
z následujících etap :
• těžba, úprava a zpracování surovin
• vytváření za normální teploty,
• sušení výrobků,
• výpal za vysokých teplot.
Úprava surovin
Úprava surovin se provádí buď za sucha nebo (a to nejčastěji) za mokra. Prin-
cipem mokré úpravy je rozplavování suroviny v přebytku vody za vzniku sus-
penze kalu, z něhož se usazováním nebo na sítě odstraní hrubší zrna příměsí.
Při úpravě za sucha se jedná o drcení, mletí a třídění vhodnými zařízeními jako
jsou drtící válce, různé drtiče, sušící mlýny, hrotové mlýny a síta, za účelem
dosažení stejnorodosti výrobní směsi.
Vytváření
Výrobní směs získává po úpravě vlastnosti, které se jeví v tom, že ji lze převést
ručně nebo strojně do předepsaného tvaru, což označujeme jako vytváření.
Podle obsahu vody (konzistence) rozlišujeme v zásadě tři vytvářecí způsoby :
• vytváření z plastického těsta - tažením na šnekových lisech, lisováním
nebo vytáčením na hrnčířském kruhu. Obsah rozdělávací vody se pohy-
buje okolo 25 %.
• vytváření ze zavlhlé směsi neboli drolenky - suchý způsob, kde obsah
vody se pohybuje od 8 do l2 % a vytváření probíhá lisováním .

- 9 (72) -

• vytváření z břečky - litím do tlustostěnných vysušených sádrových fo-
rem, tzn. při přebytku vody, které se pohybuje okolo 40 %.
Sušení
Výtvorek, zvláště z plastického těsta, obsahuje značné množství vody, které je
nutno před pálením odstranit. Odstranění vody se provádí sušením.
Výpal
Je zpravidla poslední technologickou etapou, při níž výrobek získává své cha-
rakteristické vlastnosti jako stálost tvaru, pevnost, vzhled, barvu, tepelně tech-
nické vlastnosti, odolnost proti působení povětrnosti, agresivním látkám a pod.
a to při teplotách 900 až 1400
o
C. Při výpalu jde o kompaktaci pórovité látky o
malé pevnosti (syrového střepu) na výrobek (vypálený střep) mnohonásobně
pevnější. Zpevňování keramických výtvorků se děje pochodem, který nazývá-
me slinování.V žáru dochází k chemickým reakcím v tuhé fázi za částečného
vzniku taveniny, která utuhne a vytvoří ve střepu spojovací skelnou fázi.
Obecně se slinování definuje jako zpevňování práškové nebo pórovité látky
vzájemným spojováním zrn účinkem teploty, aniž by se látka musela tavit.
Tomuto spojování říkáme keramická vazba.
Pece k pálení keramických výrobků dělíme na :
• pece periodické - s přetržitým provozem, k nimž náleží pece komoro-
vé, muflové, vozokomorové a poklopové,
• pece kontinuální - s nepřetržitým provozem, ponejvíce zastoupeny pe-
cemi tunelovými, rotačními, šachtovými či staršími pecemi kruhovými.
Důležitým charakteristickým znakem keramických výrobků je keramický
střep. Pod tímto označením rozumíme buď oddělenou část nebo celý keramic-
ký výrobek. Keramické výrobky potom podle vlastností střepu dělíme :
• dle nasákavosti (NV) :
o pórovitý,kde NV je nad l2 % ,
o polohutný kde NV je 8-l2 %,
o hutný s NV 2-8 %,
o slinutý s NV pod 2 %,
• dle barvy střepu: - bílý,
o barevný,
• dle charakteristiky střepu : - cihlářský,
o bělninový,
o kameninový,
o žárovzdorný,
o porcelánový,
o ostatní,
• dle použití :
Stavební látky

- 10 (72) -

o stavební keramika (cihlářské výrobky,kamenina),
o zdravotnická keramika,
o žárovzdorné materiály,
o technická keramika (konstrukční a elektrotechnická),
o speciální keramika.
2.1 Keramické výrobky
Tradiční keramická výroba je založena na použití přírodních surovin, které
mají schopnost, po smíchání s vodou, vytvářet plastické těsto.Vytvarované
výrobky z tohoto těsta jsou schopny podržet si svůj tvar i po vysušení. Surovi-
ny střepové jsou suroviny základní. Tyto rozdělujeme dále, podle jejich chová-
ní po rozdělání s vodou na :
suroviny tvárlivé (plastické),
které po rozdělání s vodou poskytují plastické těsto schopné tvarování a které
po výpalu dodávají výrobku charakteristické vlastnosti, které rozdělujeme do
čtyř druhů podle typicky vysokého stupně disperze na jíly, hlíny, prachy a pís-
ky.
Každý z těchto druhů musí obsahovat podíly (frakce) určité velikosti které mají
zvláštní pojmenování :
• jílovina se zrny menšími než 0,002 mm,
• prachovina se zrny 0,002 - 0,050 mm,
• pískovina se zrny od 0,050 do 2,0 mm.
Potom jíly jsou s obsahem nad 50 % jíloviny, hlíny 20-50 % jíloviny a 50-80
% prachoviny s pískovinou, prachy nad 30 % prachoviny, pod 50 % pískoviny
a pod 20 % jíloviny, písky nad 50% pískoviny a pod 20 % jíloviny.
suroviny netvárlivé (neplastické).
Kromě základní plastické složky obsahují surovinové směsi ještě neplastické
suroviny (přísady), jejichž společným znakem je, že nejsou schopny samy o
sobě vytvořit plastické těsto.
Dělí se na :
• ostřiva,
• taviva,
• lehčiva.
Ostřiva
se svými vlastnostmi a chemickým složením (povahou obsažených oxidů) blíží
chemickému složení surovinové směsi. Za syrova snižují plastičnost, nebezpečí
smrštění a tvorbu smršťovacích trhlin při sušení, za tepla napomáhají vzájemné
reakci s oxidy přítomnými v základní surovině, aby vznikl hutný střep. Jako
ostřiva se nejběžněji používají písek (křemen), kalcinovaný jíl (šamot),popílek,

- 11 (72) -

škvára, struska a ostřiva,které řadíme do tzv. zvláštních jako korund,
SiC,magneziový slínek,wollastonit atd.
Taviva
ovlivňují tavitelnost surovinových směsí tak, aby již při relativně nízkém žáru
nastalo zhutnění až slinutí střepu. Nejrozšířenějším tavivem jsou u nás živce
sodný, draselný a vápenatý. Dále pegmatity a taviva eutektikální, což jsou su-
roviny obsahující ve vhodné formě některý z tavících oxidů - CaO, MgO, FeO
ap. Tyto reagují v žáru s SiO
2
a dalšími oxidy a vytváří nízkotavitelné slouče-
niny.
Lehčiva
zmenšují objemovou hmotnost keramického střepu,např. tvorbou pórů a tím
zlepšují tepelně izolační vlastnosti. Jako lehčiv se používá uhelný prach, dře-
věné piliny, rašelina a pod., které při výpalu vyhoří a vytvoří tak p