Jak się bada kamień? część 8 – współczynnik kapilarności

Przy planowaniu zastosowania kamienia w budownictwie bardzo często pomijana jest bardzo istotna cecha skał – kapilarność. To cecha związana z podnoszeniem się cieczy w kanalikach o bardzo małym przekroju wskutek działania zjawiska przyczepności (adhezji) do ścianek kapilar i napięcia powierzchniowego wody.

O kapilarności bardzo często zapomina się przy projektowaniu i wykonywaniu elewacji z kamienia i dla najniższego rzędu płyt, który ma bezpośrednią styczność z gruntem lub chodnikiem, nieświadomie używa się materiału o wysokim współczynniku kapilarności. Efektem tego jest stałe zawilgocenie płyt. Jeśli dodatkowo w bliskiej odległości od elewacji w miesiącach zimowych używana jest sól do odladzania to może to prowadzić do niszczenia kamienia.

Badanie związane ze zjawiskiem kapilarności dla kamienia naturalnego wykonujemy według dwóch norm:

• PN-EN 1925:2001-02P „Metody badań kamienia naturalnego – Oznaczanie współczynnika nasiąkliwości kapilarnej”,
• PN-EN 772-11:2011-08E „Metody badań elementów murowych – Część 11: Określenie absorpcji wody elementów murowych z betonu kruszywowego, kamienia sztucznego i kamienia naturalnego spowodowanej podciąganiem kapilarnym oraz początkowej absorpcji wody elementów murowych ceramicznych”.

W tym tekście zajmiemy się metodą z normy EN 1925.

Do badania potrzebujemy sześciu próbek sześciennych lub walcowych o wymiarach 50 lub 70 mm. Badane próbki suszymy w 70oC do uzyska-nia stałej masy i studzimy w eksykatorze. Próbki ważymy, mierzymy i umieszczamy w kuwecie płaszczyznami anizotropii w kierunku wznoszenia wody. Podstawę próbki zanurzamy w wodzie na głębokość około 3 mm i rozpoczynamy pomiar czasu.
Co jakiś czas próbki wyjmujemy z wody, powierzchniowo osuszamy szmatką i ważymy (md). Czas pomiędzy ważeniami jest uzależniony od rodzaju materiału. Dla materiałów bardzo nasiąkliwych są to czasy ti: 1, 3, 5, 10, 15, 30, 60, 480 i 1440 minut. Dla materiałów o małej nasiąkliwości stosujemy czasy ti: 30, 60, 180, 480, 1440, 2880 i 4320 minut.

Próbka po zanurzeniu

Wykonujemy wykres zależności nasiąkliwości wody w g/m2 od pierwiastka kwadratowego z czasu w s0,5 i wyznaczamy prostą regresji. Najczęściej wykres przyjmuje następującą postać:

Z pierwszej części powstałego oznaczamy współczynnik nasiąkliwości kapilarnej C jako stosunek między rzędną i odciętą w każdym punkcie tej linii, zgodnie ze wzorem:

gdzie:
ti – czas zanurzenia [s]
mi – masa próbki po nasączeniu w czasie ti [g]
md – masa wysuszonej próbki [g]
A – powierzchnia próbki [m2]

Skały o małych porowatościach otwartych, na przykład granity, osiągają niewielkie wartości wskaźnika (do 2,5 g/m²s^0,5), natomiast współczynnik materiałów o porowatości na poziomie 10% rośnie już do 25 g/m²s^0,5.

#michalfirlej