Jak się bada kamień? część 3 – wytrzymałość na zginanie

W poprzednim numerze pisałem na temat przeprowadzania badania wytrzymałości na ściskanie, w trakcie którego sprawdzamy właściwości surowca, który posłuży później do wykonania elementów o kształcie zbliżonym do sześcianu, na przykład kostki brukowej.

Dla elementów wydłużonych, np. krawężnik, płyta chodnikowa i posadzkowa, będziemy sprawdzać wytrzymałość na zginanie. W tym numerze omówimy jak przeprowadza się to badanie.

Dla elementów, które w trakcie użytkowania będą poddawane zginaniu przewidziano konieczność wykonania takiego badania. Są to wyroby takie jak: płyty chodnikowe, krawężniki, wyroby płytowe okładzinowe i wydłużone wyroby wymiarowe. Badania należy wykonywać nie rzadziej niż co 2 lata dla każdego surowca, z którego wykonywane są wyżej wymienione produkty.

Badanie zazwyczaj wykonujemy zgodnie z EN 12372 „Metody badań kamienia naturalnego —Oznaczanie wytrzymałości na zginanie pod działaniem siły skupionej”. Zasadą metody jest stopniowe obciążanie rolką obciążającą beleczki kamiennej spoczywającej na dwóch rolkach podporowych aż do momentu jej zniszczenia.

Do testów przygotowujemy przynajmniej 10 próbek o preferowanych wymiarach 50 x 50 x 300 mm. Można również stosować inne wymiary, przy czym grubość próbki powinna mieścić się w zakresie 25 —100 mm, jej długość powinna być równa sześciokrotnej grubości, a szerokość próbki powinna się zawierać w zakresie od 50 mm do trzykrotnej grubości —z zastrzeżeniem, że szerokość w każdym przypadku nie może być mniejsza od grubości.
Próbki są suszone do stałej masy w temperaturze około 70^o C i stygną, a następnie umieszczane są na rolkach podporowych. Kamień jest poddawany obciążeniu, którego wartość wzrasta z prędkością 0,25 ±0,05 MPa/s. Badanie zostaje zakończone, gdy próbka zostanie złamana.

Dla każdej próbki notujemy siłę jaka wywołała jej zniszczenie z dokładnością do 10 N oraz zaznaczamy miejsce, w którym nastąpiło zniszczenie. Z poniższego wzoru obliczamy wytrzymałość na zginanie:

         
R_tf =  3Fl / 2bh²

gdzie: 

R_tf —wytrzymałość na zginanie [MPa]
F —siła niszcząca próbkę [N]
b —szerokość próbki [mm²]
b —grubość próbki [mm²]
l —odległość pomiędzy osiami rolek podporowych [mm²]

Badanie powtarzamy dla pozostałych próbek, a następnie obliczamy następujące wartości:

• średnią arytmetyczną,
• odchylenie standardowe,
• współczynnik zmienności,
• spodziewaną wartość niższą.

PRZYKŁAD

Dostaliśmy do zbadania w laboratorium pewien importowany granit. Inwestor chciał się przekonać, czy płyty elewacyjne będą na tyle mocne, że nie ulegną zniszczeniu w trakcie użytkowania. W tym celu pobrano z budowy płyty grubości 30 mm. Próbki zostały przycięte do wymiarów 30 x 50 x 180 mm, a następnie wysuszone, ostudzone i poddane próbie wytrzymałościowej. Poniżej znajdują się wyniki badania:

W ten sposób obliczona została cecha wytrzymałościowa materiału kamiennego —wytrzymałość na zginanie. Protokół zawierający wyniki badań inwestor przekazał konstruktorowi. Na tej podstawie konstruktor, znając wymiary gotowych elementów i sposób montażu, mógł określić, czy przebadany surowiec będzie wystarczająco wytrzymały, czy należy poszukać innego surowca o wyższych parametrach wytrzymałościowych.

#michalfirlej