Jak się bada kamień? cz.7 - mrozoodporność

Trwałość obiektów budowlanych zależy między innymi od trwałości wyrobów budowlanych. Jednym ze wskaźników trwałości wyrobów jest ich mrozoodporność.
Badanie wykonujemy w celu oceny wpływu kolejnych cykli zamrażania i rozmrażania na kamień naturalny i powtarzamy je przynajmniej co 10 lat w ramach Zakładowej Kontroli Produkcji. Dla wyrobów budowlanych stosowanych na zewnątrz w naszym klimacie jest to jedna z najważniejszych właściwości materiału.

Obecnie badanie wykonywane jest zgodnie z postanowieniami normy PN-EN 12371:2010-09E „Metody badań kamienia naturalnego – Oznaczanie mrozoodporności”.
W trakcie badania poddawane są próbki kamienne cyklom obejmującym zamrażanie próbki kamiennej w tem- peraturze około –10oC i rozmrażania w wodzie o temperaturze w granicach +5 – +20oC. W trakcie zamarzania woda, która znajduje się w porach kamienia, zwiększa swoją objętość o około 10% i wywołuje naprężenia na ścianki porów mogące uszkodzić strukturę materiału.

Mamy dwie metody testów: metodę technologiczną (A) oraz metodę identyfikacyjną (B).
W metodzie technologicznej sprawdzamy wpływ cykli zamrażania i rozmrażania na cechy wytrzymałościowe surowca. Dlatego rozmiar próbek będzie taki, jak w przypadku później wykonywanego badania: wytrzymałości na ściskanie (50 x 50 x 50 mm), zginanie (50 x 50 x 300 mm) lub wyrwania kotwy montażowej (200 x 200 x 30-50 mm). W tym badaniu porównujemy zatem procentowy spadek średniej cechy wytrzymałościo- wej po badaniu mrozoodporności w odniesieniu do średniej wartości cechy przed mrozoodpornością. W przypadku, gdy spadek ten nie przekracza 20% materiał uznajemy za mrozoodporny.

W trakcie badania laborant dokonuje również oceny wizualnej kamienia, która opiera się o następującą skalę zmian:

0 – próbka nienaruszona
1 – bardzo małe zniszczenie (zaokrąglenie naroży i krawędzi), które nie powodują dezintegracji próbki,
2 – jedno lub kilka małych pęknięć (do 0,1 mm szerokości) lub oddzielenie małych frag- mentów (do 30 mm² na fragment),
3 – jedno lub kilka pęknięć, dziur lub oddzielenie się fragmentów większych niż z pkt. 2, albo deformacja materiału w żyłach lub próbka wykazuje istotne oznaki rozkruszenia lub rozpadu,
4 – próbka w kawałkach lub przełamana na dwie lub więcej części lub zdezintegrowana.

Przykład małego pęknięcia próbki kamiennej w trakcie badania mrozoodporności.

W trakcie badania identyfikacyjnego zamrażaniu poddawane są próbki o rozmiarze 50 x 50 x 300 mm. Po cyklach zamrażania-rozmrażania dokonana zostaje ocena wizualna. Następnie określany jest spadek objętości każdej z próbki. Materiał jest uznany za mrozoodporny, gdy objętość kawałków kamienia, które się wykruszyły nie przekracza 5%.

Kolejnym etapem badania jest określenie zmiany współczynnika sprężystości podłużnej (moduł Younga). Gdy jego obniżenie nie jest większe niż 30% należy uznać materiał za mrozoodporny.
Istotnym zagadnieniem jest liczba cykli zamrażania-rozmrażania. Dla różnych wyrobów sprawdzamy materiały przy innej liczbie cykli.

Dla wyrobów, które w trakcie użytkowania będą często narażone na nasączenie rośnie ryzyko szkodliwego działania zamarzającej wody. Z tego powodu wyroby brukowe (kostka, płyty krawężnik), płyty posadzkowe i schodowe zewnętrzne czy stopnie blokowe będą poddawane aż 56 cyklom zamrażania-rozmrażania. Z kolei dla elementów mocowanych do ścian, które będą w zasadzie stale osuszane wystarczy sprawdzić jak się surowiec zachowuje po 14 cyklach.

Tyle mówi norma na temat badania mrozoodporności. W niektórych przypadkach może zaistnieć potrzeba wykonania badania mrozoodporności w szczególnych warunkach – na przykład przy niższej temperaturze zamrożenia lub przy innej liczbie cykli zamrażania-rozmrażania. Wskazaniem do zastosowania takiej procedury badawczej może być konieczność uzyska- nia gwarancji wysokiej bezawaryjności elementu w trakcie bardzo długiego czasu użytkowania lub sprawdzenie materiału przeznaczonego do wyko- rzystania w wyjątkowo niekorzystnych warunkach (np. częste przemarzanie w bardzo niskich temperaturach jak ma to miejsce w okolicach koła podbiegunowego). Można również zastosować tę procedurę w przypadku niespecyficznego zacho- wania badanego materiału po wykonaniu badania zgodnie ze wskazaniem norm.

#michalfirlej