ASTM C99/C99M-18 Standardowa metoda badania modułu pękania kamienia wymiarowego

Norma „ASTM C99/C99M-18 Standardowa metoda badania modułu pękania kamieni wymiarowych” opublikowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania modułu pękania wszystkich rodzajów kamieni wymiarowych z wyjątkiem łupków.

Dla celów niniejszej normy obowiązują terminy i definicje podane w normie „ASTM C119-20 Standard Terminology for Dimensional Stone”.

Ta metoda badawcza jest użyteczna w wykazywaniu różnic w module pękania pomiędzy kamieniami o różnych rozmiarach. Ta metoda testowania pozwala również na porównywanie kamieni tego samego typu.

Dokładność maszyny wytrzymałościowej używanej w tych testach powinna mieścić się w granicach 50 procenta w zakresie od 5000 do 1 N. Obciążenie i podparcie próbek powinny być typu wahadłowego, o bokach co najmniej tak długich, jak szerokość próbki. Blok przyłożenia obciążenia może być typu wahadłowego lub sztywnego. Części bloków obciążających i podporowych, które mają kontakt z kamieniem, muszą być zaokrąglone i mieć nominalny promień 13 mm.

Próbkę wybiera się w taki sposób, aby reprezentowała prawdziwą średnią rodzaju lub klasy badanego kamienia oraz jakość oferowaną na rynku w ramach opisu typu poddawanego testowi. Próbkę może wybrać nabywca lub jego upoważniony przedstawiciel z wydobytego kamienia lub naturalnego odsłonięcia. Powinna ona mieć wystarczającą wielkość, aby umożliwić przygotowanie wymaganej liczby okazów do badań. W przypadku wystąpienia zauważalnych zmian, nabywca może wybrać tyle próbek, ile jest konieczne w celu określenia zmian modułu wytrzymałości na zginanie.

Dodatkowe informacje na temat wyboru, przygotowania i kondycjonowania próbek do badań zawarto w dokumencie „ASTM C1799/C1799M-22 Standard Guide for Dimension Stone Test Specimen Sampling and Preparation”.

Próbki powinny mieć wymiary 100 mm x 200 mm x 60 mm i być wykonane z tolerancją plus/minus 2 mm. Wycina się je z próbki i poddaje szlifowaniu, aż do uzyskania gładkiej powierzchni. Powierzchnie o wymiarach 100 mm x 200 mm powinny być możliwie płaskie i równoległe. W przypadku ładowania prostopadłego do szczeliny przygotowuje się pięć próbek o wymiarach 100 mm x 200 mm, których powierzchnie są równoległe do płaszczyzn szczeliny, a w przypadku ładowania równoległego do szczeliny przygotowuje się pięć próbek o wymiarach 100 mm x 60 mm, których powierzchnie są równoległe do szczeliny.

Termin pęknięcie jest tutaj używany w celu określenia kierunku, w którym kamień pęka najłatwiej. W przypadku kamieni warstwowanych przyjmuje się, że pokrywa się to z warstwowaniem lub stratyfikacją. Pracownik kamieniołomu powinien zawsze oznaczyć na próbce kierunek pęknięcia, ponieważ zazwyczaj nie jest możliwe określenie go na małym bloku.

Inny stan obciążenia może wystąpić w konstrukcjach, gdy płaszczyzny pęknięć są pionowe i równoległe do długości belki. Wytrzymałość kamienia można ocenić poprzez cięcie próbek o wymiarach 60 mm x 200 mm z powierzchnią równoległą do pęknięcia. Nieliczne dane dostępne dla tego stanu obciążenia wskazują, że wytrzymałość jest co najmniej tak duża, jak w przypadku obciążenia przyłożonego prostopadle do szczeliny, jak pokazano na rysunku.

Jeżeli wymagane jest przeprowadzenie badań kamienia zarówno w warunkach mokrych, jak i suchych, należy przygotować po dziesięć próbek dla każdego kierunku obciążenia, tj. pięć próbek do badań na sucho i prostopadle do badań pęknięć oraz pięć próbek do badań na mokro i prostopadle do badań pęknięć.

Podczas oznaczania i pomiaru próbek należy narysować linię środkową na powierzchni o wymiarach 100 mm x 200 mm prostopadle do jednej krawędzi (powierzchnia o wymiarach 60 mm x 200 mm) i przedłużyć obie krawędzie prostopadle do powierzchni o wymiarach 100 mm x 200 mm. W odległości 90 mm w każdym kierunku od linii środkowej narysowano dwa zestawy podobnych linii. Każdą próbkę oznacza się, wskazując kierunek szczeliny, i opisuje odpowiednimi numerami lub literami, aby ułatwić identyfikację podczas pomiaru i testowania.

Próbki suszy się w temperaturze 60 stopni plus/minus 2 stopnie przez 48 godzin przed wykonaniem testów w warunkach suchych. Po 46, 47 i 48 godzinach próbki są ważone, aby upewnić się, że mają tę samą wagę. Jeśli waga nadal spada, kontynuuj suszenie próbek, aż do uzyskania trzech kolejnych odczytów co godzinę z tą samą wagą. Po wyjęciu próbek z pieca, przed wykonaniem badania są one schładzane w eksykatorze do temperatury pokojowej. Przed przeprowadzeniem testu w warunkach mokrych próbki zanurza się w wodzie o temperaturze 22 stopni plus/minus 2 stopnie na 48 godzin. Bezpośrednio po wyjęciu z kąpieli próbki poddaje się badaniu poprzez wytarcie ich z powierzchni wody.

Próbkę umieszcza się płasko na blokach podporowych, w równej odległości od bloku obciążającego i w odległości 178 mm od siebie, przy czym trzy bloki obciążające i podporowe są umieszczone równolegle. Jeżeli wszystkie trzy bloki obciążające i podporowe są typu wahadłowego, należy zachować ostrożność i wyregulować wszystkie trzy, aż górna powierzchnia próbki będzie pozioma po obciążeniu. Po przyłożeniu obciążenia o wartości 44 N należy przerwać obciążanie i wyrównać wszystkie bloki obciążające i podporowe ze znakami na próbce, centrując próbkę pod blokiem obciążającym i przesuwając bloki podporowe pod znakami odstępu. Obciążenie przykłada się z szybkością nieprzekraczającą 4450 N/min aż do pęknięcia próbki. Moduł wytrzymałości na zginanie każdej próbki obliczany jest według wzoru podanego w normie.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście usługi badawcze świadczone są również przedsiębiorstwom zgodnie z normą „ASTM C99/C99M-18 Standardowa metoda badania modułu pękania kamienia wymiarowego”.