Initiatie materiaalleer Bert Belmans, HCO, BA1 ARCH
Inhoudstafel
1) Deel N: natuurkunde
I. Krachten
II. Warmte en licht
• Warmte
• Licht
III. Geluid
IV. Vocht
2) Deel E: eigenschappen
I. Inleiding
II. Opbouw van materialen/materiaalgroepen
III. Chemische en fysische eigenschappen
IV. Mechanische eigenschappen i.v.m. gewicht, sterkte en vervorming
• Dichtheid
• Sterkte
• Stijfheid
V. Bouwfysische eigenschappen i.v.m. isolatie, fotometrisch, akoestisch en vocht
• Thermische uitzetting, geleidbaarheid en capaciteit
• Fotometrische eigenschappen
• Akoestische eigenschappen
• Vocht- en dampdoorlatendheid
VI. Visuele verschijning i.v.m. kleur, glans, translucentie en textuur
• Kleur
• Glans
• Translucentie
• Textuur
VII. Aantasting materialen door corrosie, vocht, licht en insecten
• Corrosie
• Vocht (schimmels)
• Insecten
• Licht
VIII. Duurzaamheid en levenscyclusanalyse
• Historische basis
• Inleiding
• Gebouwde omgeving
• LCA
• Reductie-impact
1
,3) Deel T: toepassingen
I. Metalen
• Inleiding
• Staal
• Gietijzer
• Aluminium
• Koper
• Zink
• lood
II. Keramische producten en silicaten
• Natuursteen: graniet
• Natuursteen: basalt
• Natuursteen: Kalksteen
• Natuursteen: zandsteen
• Natuursteen: marmer
• Natuursteen: schalie en natuurleien
• Kunststeen: baksteen
• Kunststeen: kalkzandsteen
• Kunststeen: kunststeencomposieten
• Glas
III. Polymeren/kunststoffen
• Polymeren en kunststoffen
• Kristalliniteit bij polymeren
• Polymeren: mechanische eigenschappen
• Elastomeren
• Voorbeelden
IV. Composieten
• Hout
• Beton
2
,1) Deel N: natuurkunde
1.1 Krachten
▪ Def: een kracht is elke oorzaak van vervorming of verandering van de
bewegingstoestand van een voorwerp
▪ Statisch = vervorming (elastiek, spons, …)
▪ Dynamisch = beweging (vallen, afremmen, …)
= verandering van versnelling, [a] = m/s²
▪ Vectorgrootheid = grootte + richting <-> scalaire grootheid heeft enkel grootte
➔ Kan opgeteld worden
➔ 1e wet van Newton = een voorwerp waarop geen resulterende kracht werkt, is in
rust of beweegt zich rechtlijnig voort met constante snelheid (want geen wrijving)
▪ Massa = de grootheid evenredig met de hoeveelheid materie in dat voorwerp
= som van de massa van alle deeltjes (moleculen, atomen, …)
= product van de hoeveelheid deeltjes n met de molaire massa M
m = M.n
▪ 1 mol = 6,02214.10²³ = de hoeveelheid stof van een systeem dat evenveel deeltjes
bevat als er atomen zijn in 12 g koolstof-12
▪ 1 unit = 1/12 . de massa van het C-12 atoom = 1,66054. 10−24g
▪ 1 atoom C-12 = 12 u = 1,99265. 10−23 g
➔ 1 mol C-12 = 6,02214.10²³ . 12 u = 12 g
▪ Van massa naar volume:
m = V. ρ
▪ 1 kg = massa van 1 L water bij 4°C
ρ(water) = 1000 kg/m³ bij 4°C
ρ(lucht) = 1,3 kg/m³
▪ 2e wet van Newton = het product van de massa m en versnelling a is constant voor een
gegeven kracht
F = m.a
▪ Gravitatiewet: Fz = (G .𝒎𝒂 . 𝒎𝒃 )/ r² (G = 6,667. 10−11 Nm²/kg²)
▪ F = m.a => Fz = G = m. g (g = 9,81 m/s²)
▪ Actie = reactie: Als een voorwerp A een kracht op een voorwerp B uitoefent, gaat
deze kracht gepaard met een even grote, maar tegengestelde kracht van B op A.
▪ Def: De druksterkte Fc of treksterkte Ft van een materiaal is de druk/trek (spanning) in
MPa die het materiaal kan weerstaan vooraleer het bezwijkt of breekt.
3
, ▪ Luchtdruk: de massa van de atmosfeer is 5. 1018 kg en de aardoppervlakte is 5. 1014 m²
➔ Op iedere m² drukt 10 000 kg lucht
➔ G = 10 m/s² . m = 10 000 N/m
➔ Luchtdruk = 100 000 N/m² (=Pa) of 1000 hPa of 1 bar of 1 atm
1.2 Warmte en licht
1.2.1 Warmte
▪ Warmte = Q = energie-uitwisseling tussen systemen die niet in thermisch evenwicht zijn
(J of N/m)
▪ Warmtestroom = φ = warmte-uitwisseling per tijdseenheid (W of J/s)
▪ Warmtestroomdichtheid = q = warmtestroom per oppervlakte-eenheid (W/m² of
J/s.m²)
▪ Warmtetransport:
➔ Conductie/geleiding = transport door snel trillende moleculen die hun energie
afgeven aan traag trillende moleculen EN door beweging van vrije elektronen bij
metalen
➔ Convectie = lucht strijkt langs lichamen en wisselt warmte uit, door deze
warmtetoevoer/-afvoer verandert de densiteit en ontstaat stroming (ook in
vloeistoffen)
➔ Straling = transport van energie door elektromagnetische straling met
verschillende golflengten (bewegend in het vacuüm)
o Zonnecontante = 1353 W/m²
▪ Temperatuur is een maat voor de bewegingsenergie van moleculen en atomen
= scalaire grootheid
➔ θ (thèta) = 1 °C↔ T = 1 K (SI eenheid)
➔ 0 °C = smeltpunt = smeltpunt van water
➔ 100 °C = het kookpunt van water bij 1 bar (100000 Pa)
➔ 0 K= -273,15 °C = absolute nulpunt, deeltjes trillen niet
4
