Materialversagen
aufgrund thermischer Dehnung
Hinweis-Beispiel
Die Haftung ist ausgeschlossen.
Beim Temperaturwechsel entstehen Druck-, Zug- und Scherspannungen. Die Temperaturwechsel führen zu elastischen Materialverformungen. Beim Temperaturausgleich werden die Materialspannungen wieder aufgehoben.
Materialien verfügen über eine Temperaturwechselbeständigkeit, sofern die Druck-, Zug- und Scherspannungen die spezifischen Materialwerte nicht übersteigen.
Bei schneller Erwärmung oder Abkühlung verringert sich der Wert der Material Temperaturwechselbeständigkeit.
Bei zu höher Temperaturdifferenz und zu schnellem Temperaturwechsel kommt es zum Materialversagen, bzw. zum Materialbruch.
Der äußere Materialbereich hat durch die unterschiedliche Temperatur zum Material-Kernbereich eine andere Ausdehnung, wobei sich das Materialvolumen nicht verändert hat.
Daher baut sich zwischen dem Materialkern und dem Materialmantel ein Wärmespannung auf. Wird bei Natursteinen der kritisch Wert überschritten kommt es zu Rissbildungen.
Bei der versetzten Platte wird die auf dem Untergrund verklebte Unterseite der Platte gegenüber der Oberseite bei der Ausdehnung gehemmt.
Die auftretenden thermischen Wärmespannungen verursachen eine mechanische Verformung.Die Erwärmung durch Sonneneinstrahlung findet auf der Oberseite der Platte statt. Dadurch verändert sich das Ausdehnungsverhalten und das Bruchrisiko steigt.
Größte Temperaturdifferenz +70°C – 20°C = 50°C (50K)
Nero Assoluto Zimbabwe Allgemeine technische Werte
Die folgenden Werte sind nur Richtwerte. Tatsächliche, nachgewiesene Werte sind nur über aktuelle, für das verwendete Material erstellte Prüfzeugnisse erhältlich und gültig.
Handelsnamen: Nero Assoluto Zimbabwe, Zimbabwe black, Nwgro Austrial, Rhodesia black
Farbe: Schwarz
Struktur: Feinkörnig
Herkunftstland: Simbabwe, Mutoka
Alter: Präkambrium (Erdfrühzeit)
Gesteinsgruppe: Ergussgesteine
Gesteinsart: Basalt/Gabbro- Dolerit
Dolerit ist ein subvulkanisches Ganggestein, das chemisch und mineralogisch
dem vulkanischen Basalt bzw. dem plutonischen Gabbro entspricht.
Rohdichte: 3,05 t/m³
Wasseraufnahme: Mittelwert 0,11%
Biegefestigkeit: 31 MPa = 31.000 kN 1MPa=1000 kN/m²
Unterer Erwartungswert ca. 25 MPa
Druckfestigkeit: 225 MPa
Wärmeausdehnungskoeffizient: 0,0085 mm/mK
Wärmeleitfähigkeit: 2,8 W/(m*K)
Poissonzahl: 0,11 - 0,25 (Querkontraktion)
Die Poissonzahl beschreibt das Querkontraktionsverhalten der Werkstoffe.
E-Modul: 100.000-120.000 N/mm²
Kratzfest: 27 mm
Stoßfest: Keine Beschädigung bei Fall einer Kugel 400mm
Politurfähig: Ja, auch im Außenbereich dauerhaft.
Frostbeständig: Ja
Säurebeständigkeit: Das Gestein ist im üblichen Rahmen beständig gegen Säureangriff.
Bei gleichförmiger Erwärmung ist die thermische Dehnung proportional zur Temperaturänderung.
Wärmeausdehnungskoeffizient Nero Assoluto Zimbabwe: 0,0085 mm/mK
Längenausdehnung Flächenausdehnung
Δl = l1 * α * Δϑ und l2 = l1 + Δl
Länge vorher l1: = 2000 mm Fläche vorher: = 10.000 cm²
Temperaturänderung Δϑ: = 50 K (°C) Temperaturänderung Δϑ: = 50 K (°C)
Länge nachher l2: = 2000,85 mm Fläche nachher: = 10.008,5 cm²
Längenunterschied Δl: = 0,85 mm Flächenunterschied: = 8,5 cm²
Breitenausdehnung Raumausdehnung
Δl = l1 * α * Δϑ und l2 = l1 + Δl
Länge vorher l1: = 500 mm Volumen vorher: = 20.000 cm³
Temperaturänderung Δϑ: = 90 K (°C) Temperaturänderung Δϑ: = 90 K (°C)
Länge nachher l2: = 500,2125 mm Volumen nachher: = 20.017 cm³
Längenunterschied Δl: = 0,2125 mm Volumenunterschied: = 17 cm³
Max. Biegemoment Mmax 25 kNm
Stelle des max. Biegemoments x0 1 m
Durchbiegung w,0 0,0089 mm < 0,85 mm
Durch die Verklebung der Platte wird die Ausdehnung der Unterseite gehemmt.
Bei der Verlegung ohne Entkoppelung ist das Materialversagen zu erwarten.
Zur Beurteilung des Bruchverhaltens Infolge thermischer Spannungen sind Erfahrungswerte wesentlich.