Zagrożenia drewna polichromowanego przez fluktuacje wilgotności względnej

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Zagrożenia drewna polichromowanego przez fluktuacje wilgotności względnej"

Aleksander Kozak
7 lat temu
Przeglądów:

1 Zagrożenia drewna polichromowanego przez fluktuacje wilgotności względnej Michał Łukomski Instytut Katalizy i Fizykochemii Powierzchni PAN w Krakowie

2 Powstawanie i rozwój defektów warstw dekoracyjnych mechanizm zniszczenia Różna odpowiedź metryczna materiałów na bodźce środowiskowe (T, RH)

3 Mechanika polichromowanego drewna - pytania 1. Ile wynosi krytyczna wartość odkształcenia drewnianego podłoża dla którego następuje uszkodzenie warstwy dekoracyjnej 2. Jak krytyczna wartość odkształcenia zależy od liczby powtarzających się cykli krzywa zmęczeniowa

4 Metoda eksperymentalna Rozciąganie lub zgniatanie drewnianego podłoża w w celu imitacji wielokrotnie powtarzających się, wywołanych warunkami mikroklimatycznymi zmian metrycznych Monitorowanie rozwoju mikro - uszkodzeń warstwy dekoracyjnej

5 Próbka imitująca obraz na desce drewno lipowe warstwa kleju zwierzęcego grunt malarski (białe pole) farba alkidowa (czerwone pole) kierunek włókien drewna ekstensometr

6 Bezpośrednie monitorowanie rozwoju mikro-uszkodzeń powierzchni przy życiu Interferometrii Plamkowej: Pomiar jest: - szybki - dokładny - możliwy do przeprowadzenia w obiekcie zabytkowym

7 Rozciąganie próbki w maszynie testującej (0.4%) - imitacja wywołanych warunkami mikroklimatycznymi zmian metrycznych

8 Rozwój uszkodzeń warstwy malarskiej podczas cyklicznego rozciągania drewna (amplituda 0.25%)

9 Sumaryczna długość pęknięć w funkcji liczby cykli (50% RH) amplituda rozcigania % 0.35% Sumaryczna dugość pęknięć [mm] % 0.25% 0.15% Liczba cykli

10 Krzywa zmęczeniowa: wartość krytycznej zmiany wymiarowej dla cyklicznie powtarzanego bodźca 0,55 0,50 0,45 Amplituda rozciągania (%) 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0, Liczba cykli

11 Wyznaczona eksperymentalnie krytyczna wartość odkształcenia około 0.2% - potwierdzone eksperymentalnie kryterium zniszczenia gruntu malarskiego (punkt plastyczności ~ 0.25%) To kryterium jest bardzo konserwatywne: poniżej 0.2% odkształcenia nie zaobserwowano żadnych mikrouszkodzeń w cyklach (co odpowiada 100 latom dziennych wahań wilgotności)

12 Zniszczenie jest skorelowane ze strukturą drewna ESPI Termografia

13 Problem eksperymentalny Jaka jest wartość lokalnego odkształcenia drewna pod wpływem: 5 cm -przyłożonej siły -adsorpcji pary wodnej

Projekt Climate and dimensional changes in painted wood NIKU and Norwegian Building Research Institute, 1999-2001 Optyczne skanowanie powierzchni

14 Projekt Climate and dimensional changes in painted wood NIKU and Norwegian Building Research Institute, Optyczne skanowanie powierzchni polichromowanego drewna - szybka odpowiedź powierzchni na zmiany wilgotności - duży rozrzut wartości odkształceń powierzchni pomiędzy znacznikami

15 Eksperyment Interferomeria plamkowa zastosowana do pomiaru lokalnego pola odkształceń obiektu Henk Schellen Eric Wijen Department of Architecture, Building and Planning

16 Test rozciągania (drewno lipowe) 0,4 0,3 Siła [kn] 0,2 0,1 0,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Odkształcenie [%]

17 Deformacja Lokalne odkształcenie

18 Pole lokalnych odkształceń w teście na rozciąganie 0,2 0,3 0,4 Odkształcenie strain [%]

19 Test rozciągania - wyniki Suma lokalnych odkształceń jest równa całkowitej deformacji próbki makrofotografia 1 x 1 cm Pole lokalnych odkształceń odpowiada strukturze przyrostów rocznych drewna deformacja pole lokalnych odkształceń Zdjęcie rentgenowskie

20 Test wilgotnościowy (drewno lipowe) Przygotowanie próbki: 80% RH, T=20 0 C (24h) Warunki pomiarowe: T = 20 0 C, RH = 20% Przez 15 godzin monitorowano wywołany schnięciem skurcz próbki

21 Deformacja Lokalne odkształcenie

22 Pole lokalnych odkształceń w teście wilgotnościowym -0,25-0,20-0,15 Odkształcenie strain [%]

23 Pole lokalnych odkształceń podczas dochodzenia próbki do równowagi z otoczeniem Odksztacenie [%] 0,4 0,3 0,2 0,1 Zmiana wymiarowa Y [mm] czas

24 Znormalizowane odkształcenia wzdłuż przekroju drewna podczas całego testu 0,45 Odkształcenie [%] 0,40 0,35 0,30 0, Y[mm]

25 Maksymalne lokalne odkształcenie podłoża stanowi kryterium uszkodzenia warstwy malarskiej odkształcenie [%] 0,3 0,2 0,1 0.26% 0.24% test wilgotnościowy test rozciągania Y[mm]

26 Pomiar lokalnego pola odkształceń - wnioski Minimalna i maksymalna wartość lokalnego odkształcenia drewna jest taka sama w teście mechanicznym i wilgotnościowym Możliwe jest więc mechaniczne symulowanie wywołanych bodźcami klimatycznymi procesów zmęczeniowych Konieczne jest potwierdzenie powyższych obserwacji dla innych niż lipa gatunków drewna (topola, dąb)

27 Kolejny krok dozwolone wahania wilgotności względnej Globalna, uśredniona po wielu przyrostach rocznych, deformacja podłoża mniejsza od 0.2% nie powoduje powstawania mikrouszkodzeń warstwy dekoracyjnej w cykli Jakiej wartości fluktuacji wilgotności względnej odpowiada taka deformacja?

Podobne dokumenty

Dopuszczalne fluktuacje temperatury i wilgotności powietrza w otoczeniu zabytkowego drewna pomiary i modelowanie numeryczne

Dopuszczalne fluktuacje temperatury i wilgotności powietrza w otoczeniu zabytkowego drewna pomiary i modelowanie numeryczne Łukasz Bratasz Sławomir Jakieła Roman Kozłowski Polska Akademia Nauk, Kraków