Jak się bada kamień? - część 1 —nasiąkliwość

Na prośbę czytelników rozpoczynam cykl artykułów o metodach badań kamienia. Zacznę od kwestii bardzo zauważalnej w trakcie normalnego użytkowania — od nasiąkliwości przy ciśnieniu atmosferycznym.

W trakcie różnych szkoleń, które prowadzę dla firm zajmujących się kamieniem naturalnym, wielu słuchaczy jest żywo zainteresowanych zagadnieniem badań. Sami mówią, że „rzucane” są im suche liczby związane z właściwościami surowca kamiennego, ale w zasadzie nie do końca wiedzą skąd się takie, a nie inne wartości pojawiły.
Obecnie badanie nasiąkliwości przy ciśnieniu atmosferycznym badamy w oparciu o normę PN-EN 13755:2008-06E „Metody badań kamienia naturalnego —Oznaczanie nasiąkliwości przy ciśnieniu atmosferycznym”. Badanie samo w sobie nie jest skomplikowane, jednak wymaga zaopatrzenia się w odpowiednie urządzenia: suszarka o możliwości utrzymania temperatury 70 ±5°C, waga o dokładności odczytu 0,01 g oraz zbiornik z płaskim dnem wyposażony w nierdzewne i nienasiąkliwe podkładki pod próbki.

Próbki do badania powinny mieć kształt sześcianu, walca lub graniastosłupa o boku 70 ±5 mm lub 50 ±5 mm. Powinny one zostać wycięte piłą diamentową lub uzyskane z rdzeni, przy czym ich objętość winna wynosić przynajmniej 60 ml, a stosunek pola powierzchni do objętości powinien się zawierać w przedziale 0,10 —0,20 mm¹. Do badania potrzebujemy przynajmniej sześciu próbek.
Próbki umieszczone zostają w suszarce w temperaturze 70 ±5°C w celu wysuszenia do uzyskania stałej masy próbek —pomiędzy dwoma kolejnymi badaniami masy próbek różnice nie są większe niż 0,1%. Po wystudzeniu próbek w eksykatorze do temperatury 20 ±5°C próbki są ponownie ważone i następnie zanurzane w wodzie wodociągowej. Samo zanurzanie jest kilkuetapową czynnością i trwa około 120 minut.
Po 48 godzinach próbki należy wyjąć z wody, powierzchniowo wysuszyć, zważyć i ponownie przenieść do zbiornika z wodą. Po 24 godzinach ponownie wyjąć z wody, powierzchniowo wysuszyć i zważyć. Kontynuować do momentu osiągnięcia stałej masy próbek. Wynik ostatniego ważenia przyjmujemy jako masa nasączonej wodą próbki.
Nasiąkliwość wodą przy ciśnieniu atmosferycznym (Ab) każdej z próbek jest obliczane zgodnie ze wzorem:

gdzie:
Ab —nasiąkliwość przy ciśnieniu atmosferycznym
ms —masa próbki nasączonej wodą
md —masa próbki suchej
Wynik zaokrąglamy do 0,1 %

Oto przykład badania pewnego piaskowca. Do badania użyto 6 próbek o wymiarach 50 x 50 x 50 mm. Próbki zostały wysuszone i zważone (md), a następnie zanurzone w wodzie zgodnie z procedurą. Po osiągnięciu stałej masy i zanotowaniu mas próbek nasączonych (ms) wartości podstawiono do powyższego wzoru —wynik badania nasiąkliwość prezentuje się następująco:

W ten sposób oznaczyliśmy nasiąkliwość przy ciśnieniu atmosferycznym pewnego piaskowca. Wynik 5,7% jest przeciętnym wynikiem wśród piaskowców. Choć, dla porównania, granity mają nasiąkliwość zwykle poniżej 1,0%. Wartość 5,7% oznacza natomiast, że w każdej tonie materiału lub produktu może być nawet 57 kg wody —wody, która w trakcie zamarzania może zwiększyć swoją objętość o około 10%, czyli o prawie 6 litrów. A stąd prosty wniosek, że bardziej nasiąkliwe materiały mogą być mniej odporne na niszczące działanie wywołane zamarzaniem/rozmarzaniem wody. Oczywiście podatność na rozsadzanie skały pod wpływem zamarzania/rozmarzania wody wynika jeszcze z innych cech materiału, ale o tym innym razem, przy okazji opisywania badania innej cechy kamienia: mrozoodporności, ale o tym innym razem, przy okazji opisywania badania innej cechy kamienia: mrozoodporności.

Wykonywanie badania nasiąkliwości nakazują wszystkie normy związane z kamieniem naturalnym i produktami z kamienia naturalnego. Badanie takie powinno być wykonywane przynajmniej co 2 lata.

Ale jakie jest praktyczne zastosowanie wiedzy o nasiąkliwości kamienia? Bardziej nasiąkliwe kamienie chętniej „ciągną wodę”, co, w zastosowaniach zewnętrznych, może skutk-ować powstaniem przebarwień lub powsta-waniem mało estetycznych wilgotnych plam. Wysoka nasiąkliwość powinna również być sygnałem do wykonania badań dodatkowych: wcześniej wspominanej mrozoodporności czy odporności na ścieranie próbki nasączonej wodą. Niektóre materiały po nasączeniu wodą są mniej odporne na ścieranie, a to może mieć wpływ na decyzję o wyborze materiału na kostkę brukową czy płyty chodnikowe.
Przy pomocy badania nasiąkliwości można rownież ocenić skuteczność stosowanych w naszej firmie środków impregnujących. Nadmienię tylko, iż wyniki badań zaimpregnowanych kamieni nie zawsze są oczywiste...

Artykuł z serii: Jak się bada kamień

#michalfirlej