Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Ιδιότητες των δομικών υλικών (σελ. 39) – ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΟΜΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 3 · Ιδιότητες των δομικών υλικών (σελ. 39)

Απαντήσεις στις Ερωτήσεις του βιβλίου.

Ερώτηση: 1. Ποιες ιδιότητες αφορούν τον Μηχανικό του έργου & ποιες τον παραγωγό των υλικών;

Απάντηση:

Τον Μηχανικό ενδιαφέρουν οι ιδιότητες που καθορίζουν τη συμπεριφορά στο έργο: μηχανικές αντοχές (θλίψη/εφελκυσμός/κάμψη), ανθεκτικότητα/διάρκεια, θερμικές/υγρομετρικές ιδιότητες, αντοχή σε παγετό/φωτιά.
Τον παραγωγό ενδιαφέρουν οι ιδιότητες που αφορούν την παραγωγή & τυποποίηση: πρώτες ύλες, ειδικά βάρη, πορώδες, κοκκομετρία, ομοιομορφία, κόστος — ώστε το προϊόν να πληροί τις προδιαγραφές.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μηχανικός→αντοχές/ανθεκτικότητα (συμπεριφορά έργου)· παραγωγός→παραγωγή/τυποποίηση/κόστος.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση: 2–3. Τι είναι το πορώδες & η σχέση με την υδατοαπορρόφηση· σε ποιο υλικό συμπίπτει φαινόμενο & απόλυτο ειδικό βάρος & πόσο το πορώδες.

Απάντηση:

Πορώδες n: το ποσοστό των κενών/πόρων στον όγκο, \( n=(1-\gamma_\varphi/\gamma_\alpha)\cdot100\% \). Όσο μεγαλύτερο το πορώδες, τόσο μεγαλύτερη η υδατοαπορροφητικότητα.
Το φαινόμενο ειδικό βάρος συμπίπτει με το απόλυτο σε συμπαγές υλικό χωρίς πόρους (π.χ. γυαλί, χάλυβας) → πορώδες = 0%.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πορώδες=% κενών (n=(1−γφ/γα)·100)· ↑πορώδες→↑υδατοαπορρόφηση· συμπαγές→πορώδες 0%.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση: 4. Προσδιορίστε την απορροφητικότητα υλικού μάζας 600 g, αν μετά από 24 ώρες (23 °C) έχει βάρος 1 Kg.

Απάντηση:

Ξηρό: \( M_\xi=600\,g \)· υγρό: \( M_\upsilon=1000\,g \).
Υδατοαπορροφητικότητα (κατά βάρος): \( \dfrac{M_\upsilon-M_\xi}{M_\xi}\cdot100 = \dfrac{1000-600}{600}\cdot100 \approx 66{,}67\% \).

Σύνοψη: ≈ 66,67%.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση: 5–7. Επίπλευση ελαφρόπετρας, υδατοπερατότητα & εργαστηριακή αντοχή σε παγετό.

Απάντηση:

Ελαφρόπετρα: επιπλέει (πολύ μεγάλο πορώδες με κλειστούς πόρους γεμάτους αέρα → φαινόμενο ειδ. βάρος < 1). Αν τη βυθίσουμε 24 ώρες, ρουφά νερό σε μέρος των πόρων· όταν την αφήσουμε, αρχικά βυθίζεται λίγο/επιπλέει χαμηλότερα & σιγά-σιγά ξαναβγαίνει καθώς στραγγίζει (οι κλειστοί πόροι κρατούν αέρα).
Υδατοπερατότητα: η ικανότητα διόδου νερού υπό πίεση μέσα από το υλικό· μετριέται εργαστηριακά με τη ροή/όγκο νερού που περνά σε δεδομένο χρόνο & πίεση.
Αντοχή σε παγετό: εναλλασσόμενοι κύκλοι ψύξης (−) / απόψυξης σε κορεσμένο δείγμα· 25 κύκλοι ≈ ~25 χρόνια πραγματικής καταπόνησης (1 κύκλος ≈ 1 χειμώνας).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ελαφρόπετρα επιπλέει (κλειστοί πόροι/αέρας)· υδατοπερατότητα=δίοδος νερού υπό πίεση· παγετός: κύκλοι ψύξης (≈χρόνια).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση: 8. Μεταλλική ράβδος 14 m, από −10 °C (βράδυ) σε 45 °C (μεσημέρι), με επιμήκυνση 5 mm. Βρείτε τον συντελεστή θερμικής διαστολής.

Απάντηση:

\( \Delta L = \alpha\cdot L\cdot\Delta T \Rightarrow \alpha=\dfrac{\Delta L}{L\cdot\Delta T} \).
\( \Delta T = 45-(-10)=55\,°C \), \( \Delta L = 5\,mm = 0{,}005\,m \), \( L=14\,m \).
\( \alpha = \dfrac{0{,}005}{14\cdot55} = \dfrac{0{,}005}{770} \approx 6{,}49\times10^{-6}\ /°C \).

Σύνοψη: α ≈ 6,49 × 10⁻⁶ /°C.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ερώτηση: 9–10. Συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ (επίδραση πορώδους/υγρασίας) & ονομασία μονωτικών υλικών.

Απάντηση:

Θερμική αγωγιμότητα λ: μετρά τον ρυθμό με τον οποίο ένα υλικό άγει (μεταδίδει) θερμότητα (W/m·K). Μικρό λ = καλός μονωτής.
Επίδραση: μεγάλο πορώδες (πόροι με αέρα) → μικρότερο λ (καλύτερη μόνωση)· υγρασία → μεγαλύτερο λ (το νερό άγει πολύ καλύτερα από τον αέρα, άρα χειροτερεύει τη μόνωση).
Τα υλικά με μικρό λ που εμποδίζουν τη μετάδοση θερμότητας ονομάζονται θερμομονωτικά (π.χ. διογκωμένη πολυστερίνη, πετροβάμβακας).

Σύνοψη: (ενδεικτική) λ=ρυθμός αγωγής θερμότητας· ↑πορώδες→↓λ, ↑υγρασία→↑λ· μικρό λ=θερμομονωτικά.

Κριτήρια αξιολόγησης: