Tworzywami nazywa się materiały, z których można wykonać rzeczy codziennego użytku oraz materiały konstrukcyjne służące do budowy dróg, budynków itp.
Wszystkie materiały konstrukcyjne można podzielić na dwie grupy:
- tworzywa organiczne - substratami dla tych tworzyw są związki organiczne
Cechą charakterystyczną tych tworzyw jest ich palność.
Np. drewno, polietylen (PCV), laminaty
- tworzywa mineralne - substratami dla tych tworzyw są związki nieorganiczne
W przeciwieństwie do tworzyw organicznych są niepalne.
Przegląd tworzyw mineralnych:
1. Metale
Metale to tworzywa charakteryzujące się wyjątkową wytrzymałością mechaniczną, są bardzo odporne na rozciąganie, z tego względu są często wykorzystywane jako materiały konstrukcyjne (np. szkielety budowli, mosty). Innymi ich właściwościami fizycznymi są : ciągliwość, kowalność, przewodnictwo cieplne oraz stosunkowo wysokie temperatury topnienia. Cechy te sprawiają, że metale są łatwe w obróbce. Poddają się walcowaniu, kuciu, cięciu, szlifowaniu, polerowaniu itp.
Często łączy się różne metale ze sobą, tworząc stopy metali. Otrzymane w ten sposób materiały nabierają specyficznych właściwości.
2. Ceramika
Ceramiką określa się wiele tworzyw powstałych z substancji nieorganicznych i niemetalicznych (głównie z tlenków glinu i krzemu - Al2O3 i SiO2). Ostateczne właściwości tworzywom ceramicznym nadaje się najczęściej poprzez działanie wysokiej temperatury. Wyroby ceramiczne cechuje zazwyczaj kruchość. Przykładami wyrobów otrzymanych z ceramik są: cegły, pustaki, płytki ceramiczne, glazura, klinkier.
3. Beton
Beton podobnie jak ceramika to tworzywo powstałe z substancji nieorganicznych i niemetalicznych. Stanowi jeden z najbardziej wytrzymałych budowlanych materiałów konstrukcyjnych. Beton powstaje przez połączenie wody, cementu (mieszanina tlenków: CaO, SiO2, Al2O3) i kruszywa (np. żwir lub piasek). W wyniku reakcji między tymi substratami powstają krzemiany, odpowiadające za właściwości betonu. Jego charakterystyczną cechą jest to, że można mu nadać dowolny kształt już na placu budowy. Twardnieje zarówno w wodzie, jak i na powietrzu w 7 do 14 godzin. Przykłady zastosowań: schody, słupy, stropy.
4. Zaprawa wapienna (murarska)
Zaprawa wapienne służy do łączenia ze sobą innych materiałów konstrukcyjnych (np. cegieł) lub pokrywanie ścian. Substratami potrzebnymi do otrzymania jej są: woda, piasek oraz wapno palone. W pierwszym etapie zalewa się wapno palone uzyskując tzw. wapno gaszone:
CaO + H2O → Ca(OH)2
Następnie miesza się wapno gaszone z piaskiem oraz z wodą - w ten sposób powstaje gotowy produkt.
Zaprawa murarska zastyga na powietrzu pod wpływem działanie dwutlenku węgla oraz ciepła. Proces ten może zachodzić nawet kilka lat.
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
5. Szkło
Szkło to twarde, ale kruche tworzywo amorficzne (bezpostaciowe), które powstaje ze zmieszania krzemionki (SiO2), sody (Na2CO3) oraz wapienia (CaCO3) i wytopienie w wysokiej temperaturze. Wyróżnia się kilka rodzajów szkła, charakteryzujących się odmiennymi właściwościami fizycznymi, które zależą od dodatku innych substancji.
