ASTM C99/C99M-18 Standardprüfverfahren für den Bruchmodul von Naturstein

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) veröffentlichte Standard „ASTM C99/C99M-18 Standard test method for modulus of rupture of dimension stone“ beschreibt ein Testverfahren zur Bestimmung des Bruchmoduls aller Arten von Natursteinen außer Schiefer.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die in der Norm „ASTM C119-20 Standard Terminology for Dimensional Stone“ angegebenen Begriffe und Definitionen.

Diese Testmethode ist nützlich, um Unterschiede im Bruchmodul zwischen Steinen unterschiedlicher Größe aufzuzeigen. Diese Prüfmethode ermöglicht auch den Vergleich von Steinen des gleichen Typs.

Die Genauigkeit der bei diesen Tests verwendeten Prüfmaschine sollte im Bereich von 50 bis 5000 N innerhalb von 1 Prozent liegen. Die Lastanwendung und die Stützen für die Proben sollten vom Wipptyp sein, mit Seiten, die mindestens so lang sind wie die Breite der Probe. Der Lastanwendungsblock kann vom Typ Wipp- oder starr sein. Die mit dem Stein in Berührung kommenden Teile der Lasteinleitungs- und Auflagerklötze müssen abgerundet sein und einen Nennradius von 13 mm aufweisen.

Die Auswahl der Probe erfolgt so, dass sie den tatsächlichen Durchschnitt der betreffenden Steinart bzw. -qualität und der auf dem Markt unter der zu prüfenden Typenbeschreibung angebotenen Qualität darstellt. Die Probe kann vom Käufer oder seinem bevollmächtigten Vertreter aus Steinbrüchen oder natürlichen Aufschlüssen ausgewählt werden und muss eine ausreichende Größe aufweisen, um die Herstellung der erforderlichen Anzahl von Testproben zu ermöglichen. Wenn erkennbare Änderungen auftreten, kann der Käufer so viele Proben auswählen wie nötig, um Änderungen im Bruchmodul festzustellen.

Weitere Informationen zur Auswahl, Vorbereitung und Konditionierung von Testproben finden Sie im „ASTM C1799/C1799M-22 Standard Guide for Dimension Stone Test Specimen Sampling and Preparation“.

Die Proben sollten eine Größe von 100 mm x 200 mm x 60 mm haben und mit Toleranzen von plus/minus 2 mm hergestellt werden. Sie werden aus der Probe geschnitten und durch Schleifen bearbeitet, bis ihre Oberflächen glatt sind. Die 100 mm x 200 mm großen Flächen sollten möglichst eben und parallel sein. Für eine Belastung senkrecht zum Schlitz werden fünf Proben von 100 mm x 200 mm mit ihren Oberflächen parallel zu den Schlitzebenen vorbereitet, und für eine Belastung parallel zum Schlitz werden fünf Proben von 100 mm x 60 mm mit ihren Oberflächen parallel zum Schlitz vorbereitet.

Mit dem Begriff Riss wird hier die Richtung bezeichnet, in der der Stein am leichtesten spaltet. Bei geschichteten Steinen wird davon ausgegangen, dass dies mit der Schichtung bzw. Stratifizierung zusammenfällt. Die Rissrichtung sollte immer vom Steinbrucharbeiter auf der Probe markiert werden, da es normalerweise nicht möglich ist, sie an einem kleinen Block zu bestimmen.

Ein weiterer Belastungszustand kann in Strukturen auftreten, wenn die Rissebenen vertikal und parallel zur Länge des Balkens verlaufen. Die Festigkeit des Steins kann ermittelt werden, indem Proben von 60 mm x 200 mm mit der Fläche parallel zum Riss geschnitten werden. Die wenigen für diesen Belastungszustand verfügbaren Daten lassen darauf schließen, dass die Festigkeit mindestens so hoch ist, als wenn die Last senkrecht zum Schlitz aufgebracht wird, wie in der Abbildung gezeigt.

Wenn Tests an Stein sowohl unter nassen als auch unter trockenen Bedingungen erforderlich sind, sollten zehn Proben für jede Belastungsrichtung vorbereitet werden, d. h. fünf Proben für Tests im trockenen Zustand und senkrecht zum Riss sowie fünf Proben für Tests im nassen Zustand und senkrecht zum Riss.

Zeichnen Sie beim Markieren und Messen von Proben die Mittellinie auf der 100 mm x 200 mm großen Oberfläche senkrecht zu einer Kante (60 mm x 200 mm große Oberfläche) und verlängern Sie beide Kanten senkrecht zur 100 mm x 200 mm großen Oberfläche. In einem Abstand von 90 mm in jede Richtung von der Mittellinie werden zwei Sätze ähnlicher Linien gezeichnet. Jede Probe ist mit einer Markierung versehen, die die Richtung des Schlitzes angibt, und mit den entsprechenden Zahlen oder Buchstaben zur Identifizierung während der Messung und Prüfung beschriftet.

Die Proben werden 60 Stunden lang bei 2 Grad plus/minus 48 Grad getrocknet, bevor sie im trockenen Zustand getestet werden. Nach 46, 47 und 48 Stunden werden die Proben gewogen, um sicherzustellen, dass das Gewicht gleich ist. Wenn das Gewicht weiter sinkt, trocknen Sie die Proben weiter, bis drei aufeinanderfolgende Stundenmessungen mit demselben Gewicht vorliegen. Nach der Entnahme aus dem Ofen werden die Proben vor der Prüfung in einem Exsikkator auf Raumtemperatur abgekühlt. Bevor die Proben im nassen Zustand getestet werden, werden sie 22 Stunden lang in 2 Grad plus/minus 48 Grad warmes Wasser getaucht. Unmittelbar nach der Entnahme aus dem Bad werden die Proben durch Abwischen des Oberflächenwassers getestet.

Die Probe wird flach auf die Stützblöcke gelegt, im gleichen Abstand vom Lastanwendungsblock und 178 mm voneinander entfernt, wobei die drei Lastanwendungs- und Stützblöcke parallel angeordnet sind. Wenn alle drei Lastanwendungs- und Stützblöcke vom Typ Wippschalter sind, muss darauf geachtet werden, alle drei so einzustellen, dass die Oberseite der Probe bei Belastung horizontal ist. Sobald die Last von 44 N angelegt ist, stoppen Sie die Belastung und richten Sie alle Lastanwendungs- und Stützblöcke an den Markierungen auf der Probe aus, indem Sie die Probe unter dem Lastanwendungsblock zentrieren und die Stützblöcke unter die Abstandsmarkierungen bewegen. Die Belastung wird mit einer Geschwindigkeit von höchstens 4450 N/min ausgeübt, bis die Probe bricht. Der Bruchmodul jeder Probe wird gemäß der im Standard angegebenen Formel berechnet.

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