Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Eksploatacja i obróbka skał Kamień naturalny: Oznaczanie Temat: odporności na ścieranie Norma: PN-EN 14157:2005

Transkrypt

1 Wydział Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej Instrukcja do zajęć laboratoryjnych Eksploatacja i obróbka skał Kamień naturalny: Oznaczanie Temat: odporności na ścieranie Norma: PN-EN 14157:2005 Opracował: dr inż. Paweł Strzałkowski Nr ćwiczenia: 1 Wprowadzenie Ścieranie materiałów kamiennych jest efektem użytkowania posadzek kamiennych. Przez ścieranie kamienia należy rozumieć niszczenie wierzchniej warstwy w wyniku tarcia elementu pocierającego o warstwę materiału kamiennego. To tarcie powoduje oddzielanie cząstek materiału kamiennego (ubytek masy, objętości oraz grubości materiału kamiennego) w skutek rysowania. Odporność na ścieranie jest istotną i podstawową właściwością decydującą o zastosowaniu materiału kamiennego na posadzki. Oznaczanie odporności na ścieranie kamienia naturalnego, zgodnie z normą PN-EN 14157:2005 wykonywać można metodami: na szerokiej tarczy (Capona), na tarczy Boehme go i na tarczy Amslera. Badanie ścieralności na szerokiej tarczy polega na ścieraniu użytkowej powierzchni próbki za pomocą materiału ściernego, w znormalizowanych warunkach. Badanie ścieralności Boehme go polega na umieszczeniu na torze badawczym tarczy ściernej Boehme go badanej próbki, na którą nasypuje się standardowe ścierniwo. Następnie tarcza jest obraca, a próbkę poddana jest ścieraniu pod obciążeniem przez określoną liczbę cykli. Zużycie wskutek ścierania określa się jako ubytek objętości próbki. Odporność na ścieranie metodą Amslera określa się poprzez umieszczenie próbki na tarczy Amslera, na której rozsypuje się standardowe ścierniwo. Następnie tarcza obraca się i próbki są poddawane ścieraniu przy określonej liczbie cykli (PN-EN 14157:2005). Normy europejskie nie określają i nie klasyfikują wyników badań, zatem nie można określić czy materiał kamienny jest odporny na ścieranie. Materiały kamienne muszę spełniać wymagania, w tym odpowiednią odporność na ścieranie, wskazane przez projektanta w specyfikacjach technicznych, projektowanych poszczególnych elementów budowlanych z kamienia naturalnego. Największą odpornością na ścieranie cechują się materiały kamienne o wysokiej twardości (np. granit). Cel zajęć laboratoryjnych Oznaczanie odporności na ścieranie na tarczy Boehme go wybranego kamienia naturalnego. Aparatura Tarcza ścierna Boehme'go składa się z obrotowej tarczy z torem badawczym (na którym umieszcza się ścierniwo), uchwytu do mocowania próbki oraz dźwigni obciążającej (rys. 1). Tarcza również powinna być wyposażona w licznik obrotów oraz urządzenie wyłączające ją automatycznie po 22 obrotach. Obrotowa płaska tarcza ustawiona poziomo powinna być wykonana z żeliwa, mieć średnicę wynoszącą około 750 mm. Jej obroty po obciążeniu powinny wynosić 30±1 na minutę. 1

2 1. Przeciwwaga 2. Tor badawczy 3. Obciążnik 4. Mocowanie próbki 5. Próbka do badania 6. Obrotowa tarcza Rys. 1. Budowa tarczy ściernej Boehme go (wymiary w mm) Tor badawczy powinien być w kształcie pierścienia lub koła o szerokości 200 mm. Uchwyt do mocowania próbki powinien składać się z ramki w kształcie U ustawionej tak, aby odległość osi próbki od osi tarczy wynosiła 220 mm. Dźwignia obciążająca powinna składać się z dwóch ramion o różnej długości, obciążnika oraz przeciwwagi. Obrotowe zamocowanie dźwigni nie powinno wykazywać tarcia, a dźwignia w czasie badania powinna być w przybliżeniu pozioma. Masę obciążnika dobiera się tak, aby uzyskać siłę docisku równą 294±3 N (odpowiadającą orientacyjnie 0,06 N/mm2). Materiały do badań Próbka do badań Próbka do badania powinna być sześcianem z krawędziami długości 71±1,5 mm lub prostopadłościanem z kwadratową podstawą o boku 71±1,5 mm. Czołowa stykowa powierzchnia i przeciwległa powierzchnia próbki powinna być równoległa i płaska. Próbka do badania powinna być czysta i wysuszona w temperaturze 70±5 C do stałej masy. Materiał ścierny sztuczny korund Metoda badania 1. Przed badaniem należy określić gęstość objętościową próbki (ρb) mierząc jej boki z zaokrągleniem do 0,1 mm i ważąc ją z zaokrągleniem do 0,1 g. 2. Wsypać na tor badawczy 20 g standardowego ścierniwa. Zamocować próbkę do badania w uchwycie i po ustawieniu powierzchni czołowej na torze, obciążyć osiowo siłą 294±3 N. 3. Uruchomić tarczę, uważając, aby ścierniwo pozostało rozłożone równo na torze określonym przez szerokość próbki do badania. 4. Po każdych czterech cyklach zważyć próbkę z dokładnością do 0,1 g. 5. Poddawać próbkę do badania 8 cyklom ścierania (wg normy PN-EN 14157:2005 próbkę do badanie poddaje się 16 cyklom ścierania), każdy po 22 obroty. 6. Po każdym cyklu wyczyścić zarówno tarcze, jak i powierzchnię czołową, obrócić w tym samym kierunku próbkę do badania o 90 i ponownie wsypać na tor 20 g ścierniwa. 2

3 Przedstawianie wyników Obliczyć zużycie wskutek ścierania po 8 (16) cyklach, jako średnie zmniejszenie objętości próbki V, ze wzoru: m m f V gdzie: V zmniejszenie objętości po 8 (16) cyklach, z zaokrągleniem do najbliższego milimetra sześciennego, mm 3 m masa próbki przed badaniem, g mf masa po 8 (16) cyklach, g ρ b gęstość objętościowa próbki, g/mm 3 Literatura PN-EN 14157:2005, Kamień naturalny. Oznaczanie odporności na ścieranie. b 3

4 Sprawozdanie z badań Kamień naturalny: Oznaczanie odporności na ścieranie PN-EN 14157:2005 Grupa Imię i nazwisko studenta Data Numer albumu Ocena 1. Opis ćwiczenia (metoda badania i przebieg badania) 2. Nazwa petrograficzna kamienia 4

5 3. Wyniki badań i obliczenia 4. Wnioski 5