Seria: B U D O W N IC T W O z. 95 N r kol. 1559
Jerzy B O C H E N Politechnika Ś ląska
WPŁYW P R O C E S Ó W S T A R Z E N IO W Y C H N A Z M IA N Y
POROW ATOŚCI M IN E R A L N Y C H T Y N K Ó W E L E W A C Y J N Y C H
S treszczen ie. W a rty k u le z a p re z e n to w a n o w y n ik i b a d a ń s ta rze n io w y ch w y b ra n y c h tynków zew n ętrzn y ch . D o o p isu stru k tu ry ty n k ó w z a a d o p to w a n o z a g a d n ie n ia k in ety k i procesowej sto so w an e w o p isie p ro c e só w c h em icz n y ch i e n erg e ty c z n y ch . P o d u w a g ę w z ię to porowatość o tw artą, k tó rą m ie rz o n o w o d stę p ac h c za so w y c h m e to d ą p o ro z y m e trii rtęcio w ej dla rep rezen taty w n y ch ty p ó w w y p ra w ty n k o w y c h , p o d d a n y c h p ro c eso w i s ta rz e n ia w środowisku n atu raln y m i sy m u lo w a n y m . N a tej p o d sta w ie o k re ślo n o z w iąz k i k in e ty c z n e zmian p o ro w ato ści w ty c h ż e śro d o w isk a c h , d la k tó ry ch n a stę p n ie o k re ślo n o w z a je m n ą relację. U z y sk a n e zw iąz k i m o d e lo w e sta n o w ią p ró b ę o p isu stru k tu ry m a te ria łó w , k tó ra docelowo m o że m ie ć z a s to s o w a n ie w z w iąz k ac h trw a ło ści o ra z je j p ro g n o z o w a n iu n a podstawie k ró tk o trw a łe g o te s tu la b o ra to ry jn e g o .
INFLUENCE OF AGEING PROCESSES ON PORE VARIATIONS OF MINERAL FACADE PLASTERS
S u m m a ry . In th e p a p e r th e re su lts o f a g e in g tests o f som e ex tern al p la s te r a re p resen ted . To do this, e le m e n ts o f th e k in e tic s p ro c e ss e s th eo ry u se d in ch em istry a n d e n erg e tic s, h a v e been ad o p ted fo r d e sc rip tio n o f p o re s tru c tu re o f e x am in ed p lasters. T h e m ain a tte n tio n is placed on c ap illa ry p o ro sity , w h ic h w a s ex am in ed in tim e b y th e m erc u ry p o ro sim etry method, fo r so m e k in d s o f p laste rs, w h ic h w e re su b je c te d to a g e in g p ro c e ss e s in a n a tu ra l and an artificial en v iro n m en t. O n th is b a sis, th e k in e tic s o f p o ro sity c h a n g e s in p la s te rs in b o th environm ents an d m u tu al re la tio n w e re defin ed . T h e m o d e llin g re su lts fro m th e re se a rc h a re a proposal o f th e s tru c tu re d e sc rip tio n o f b u ild in g m a te ria ls th a t c a n b e u s e in d u ra b ility relationship a n d its p re d ic tio n o n th e b a sis o f a sh o rt lab o ra to ry test.
I. W prow adzenie
G łów ne fu n k c je , ja k ie p e łn ią ty n k i ele w a cy jn e , to o c h ro n a m u ró w śc ian p rz e d w p ły w e m czynników a tm o sfe ry cz n y c h o ra z w z g lę d y arch ite k to n ic z n e . S p e łn ie n ie ty c h fu n k c ji w y m a g a odporności n a cz y n n ik i, ta k ie ja k : te m p e ra tu ra i je j z m ia n y (z w ła sz c z a n is k a te m p e ra tu ra i
* O piekun n au k o w y : P ro f, d r inż. Ja n M ik o ś
96 J. Bochen
w a h a n ia w o k ó ł 0°C ), w ilg o ć i d eszcz, w ia tr, p ro m ie n io w an ie s ło n e cz n e o ra z zan ieczy szczen ia c h em icz n e a tm o sfery (rys. 1,2). C zy n n ik i te w y w o łu ją z ja w is k a fizy c zn e i ch em icz n e, a w sy tu a cjac h sk rajn y ch p ro w a d z ą d o d e fek tó w [1], G ra d ien ty te m p e ra tu r i w ilg o ci po w o d u ją ró ż n ic e o d k sz talca ln o śc i ty n k u i p o d ło ża , a te z kolei p o w s ta w a n ie n a p ręż eń . W czasie w y s y c h a n ia ścian y p o w s ta je z ja w isk o skurczu. E fek te m s ą z a ry so w a n ia i osłabienie p rz y cz ep n o ś ci ty n k u d o p o d ło ż a p ro w a d zą c e w d łu ższy m o k re sie d o o d sp o je ń i u b y tk ó w .
! / /
! / 1 /
/
i r
i. ■ ■ iWILGOĆ I WODA
\TEMPERATURA I * --- V PROMIENIOWANIE
^SŁONECZNE
3
WIATR1 -podłoże tynku, 2 - warstwa kontaktowa, 3 - wyprawa tynkowa Szczegół A
R y s.l. Schemat oddziaływań zewnętrznych na tynk elewacyjny
Fig. 1. Scheme o f weathering agents on external plaster
Rys.2. W pływ budowy porowatej tynku zewnętrznego n a penetrację czynników atm osferycznych [8]
Fig.2. Influence o f pore structure o f plaster on penetration o f atm ospheric factors [8]
D o d a tk o w y m z ja w isk iem je s t tra n s p o rt w ilg o ci, k tó rem u to w a rz y s z ą m ig ra c je soli w a p n io w y ch , k ry sta liz ac ja w p o ra ch ty n k u i p ę c z n ie n ie p ro d u k tó w . E fek ty e k sp a n sy w n e w y s tę p u ją ta k ż e w c z a sie z am ra ż a n ia i p rz em ia n fa z o w y c h w o d a-ló d . P ro w a d z ą o n e d o erozji i u b y tk ó w m asy ty n k o w ej o ra z sp ad k u w y trzy m ało ści. P ro c e sy te m a ją c h a ra k te r d łu g o trw ały i p o w o d u ją o b n iże n ie trw a ło ści ty n k u w cza sie e k sp lo atacji.
D o o p isu z ag a d n ie n ia w z ię to p o d u w a g ę efek ty z a c h o d zą ce w skali m ik ro n a p o z io m ie stru k tu ry po ro w atej ty n k ó w . T ak ie p o d e jście w y n ik a z d a n y ch lite ratu ro w y c h , w sk az u jąc y ch , ż e w ła śc iw o ści m ate ria łó w b u d o w la n y ch o ra z ich trw a ło ś ć z a le ż ą w isto tn y sp o só b od p o ro w a to śc i o ra z je j stru k tu ry . P rz y k ład e m s ą tutaj p ra ce: A .N e v ille ’a [2], G .F a g e rlu n d a [3], W .K ie m o ż y c k ie g o [4] i J.M ik o sia [5] w o d n ies ie n iu d o b e to n ó w , Z .R u s in a [6] w z g lęd e m k ru sz y w o ra z M .Ż y g a d ło [7] w z g lęd e m m a te ria łó w c era m ic z n y c h . W ia d o m o , ż e o d p o rn o ść tw o rz y w c em en to w y c h w cza sie zależ y od o b jęto ści p o ró w , ich w ie lk o ści i k sz ta łtu [5], W p o c zą tk o w y m stad iu m tw a rd n ie n ia tw o rz y w c em en to w y c h w ra z z e w z ro stem p ro d u k tó w h y d ra ta c y jn y c h w z ra s ta ilo ś ć p o ró w ż elo w y ch , m a le je ilo ść p o ró w k a p ila rn y c h i ty m sam ym w z ra s ta sz c ze ln o ś ć m ate ria łu [5], S p rz y ja to z m n ie js z e n iu ilo ści w ilg o ci i g a z ó w w n ik a ją cy c h
GAZY AGRESYWNE
S O , COz h2o WODA
WILGOĆ y-- P o ry w ypełnione c ie c z q |
w głąb struktury, a tym sam y m z w ię k s z e n iu trw a ło śc i. S z c ze g ó ln e z n a c z e n ie m a ją tu p o ry otwarte, za sp raw ą k tó ry ch z ac h o d zi p e n e tra c ja a g resy w n y ch m e d ió w (ry s.2). Z ja w is k a te świadczą o istotności i p o trz e b ie ro z p o z n a n ia z a g a d n ie n ia trw ało ści ty n k ó w . C o p ra w d a, irtnieją m etody ocen y trw a ło ści czy n a w e t je j p ro g n o z o w a n ia , a le d o ty c z ą in n y ch m ate ria łó w niż tynki. B rak je s t n a to m iast d o św ia d c z e ń b a d a w c z y ch p o św ię c o n y c h trw a ło ś c i w y p ra w tynkowych. Stąd te ż p rz ep ro w a d z o n o b a d a n ia sta rz e n io w e w y b ra n y c h ty n k ó w e le w a cy jn y c h oraz zaproponow ano o p is z m ia n z a c h o d z ą cy c h w ich stru k tu rz e p o ro w e j.
2. Opis m etody badań
Badaniom sta rze n io w y m p o d d a n o cztery ty p y ty n k ó w m in e raln y c h ( ta b l.ł) , d w a zw y k łe:
cementowy i c em en to w o -w ap ie n n y o ra z d w a c ie n k o w a rstw o w e s y s te m o w e m o d y fik o w a n e dodatkami: cem en to w o -w ap ie n n y (sy s te m Y to n g ) i c e m e n to w y (sy s te m E u ro m ix ). S k ła d y zapraw ty n kow ych z w y k ły ch d o b ra n o z w a ru n k u m arki z ap raw y ty p u M 3.
S k ład y m in e raln e ty n k ó w _________ T a b lic a 1 RODZAJ
TYNKU C: W : P Maika
Zapr.
Wytrz.
[MPaJ
Cement [g]
Wapno [g]
Piasek [g]
Woda [ml]
Cementowy 1:0:6 M3 10,21 425 - 2550 480
Cement.-wapienny 1:1:6 M3 5,84 225 225 1350 315
Cem.-wapienny Ytong 0:1:5 M l,5 1,73 435 1365 450
Cementowy Euromix 1:0:5 M3 420 - 1680 520
Tynki sy ste m o w e w y k o n a n o z g o d n ie z recep tu ram i p ro d u c en tó w . Z z ap ra w o w w . składach w y k o n a n o p róbki p ły tk o w e 4 x l 4 x I 6 c m i p o d d a n o p ro c eso w i s ta rz e n ia n a tu ra ln e g o na stanow isku D B S (D łu g o trw ałe B a d a n ia S ta rze n io w e) p rz e z o k re s 8 la t o d 1993 do 2001 roku (rys.4). W ty m c z a sie p rz e p ro w a d z o n o ró w n ie ż te s ty sta rze n io w e ty n k ó w w y k o n a n y c h z zapraw jw . w w a ru n k a c h sy m u lo w a n y ch o d d z ia ły w ań w k o m o rze p rz y śp ie s z o n e g o sta rze n ia PBS (P rzy sp ieszo n e B a d a n ia S ta rze n io w e) [10], N a sta n o w isk u z a d a w a n o ta k ie cz y n n ik i, jak : prom ieniow anie św ietln e i u ltra fio le to w e , n a g rz e w a n ie do tem p e ra tu ry + 6 0 °C , z ra sz a n ie wodą z p o d m u ch am i p o w ie trz a o raz c h ło d z en ie d o -2 0 ° C , k tó re z a d a w a n o c y k lic z n ie i naprzem iennie. W k o m o rze ty n k i u ło ż o n o n a czte re c h ty p ac h p o d ło ży : z b lo c z k ó w betonow ych, z ceg ły ceram ic zn ej o ra z b e to n u k o m ó rk o w e g o i p u sta k ó w sty ro p ian o w y ch . Tynki p o z a k o ń c ze n iu tw a rd n ie n ia p o d d a n o d e stru k cy jn y m o d d z ia ły w an io m sy m u lo w a n e g o klim atu p rz ez o k re s 3 x 100 cy k li (ry s.3 ). W o d p o w ie d n ic h o d stę p ac h c za su d o k o n y w a n o
98 J Bochen
p o m ia ró w p o ro w a to ści ty n k ó w z o b u stan o w isk (D B S i P B S ) m e to d ą p o ro z y m e trii rtęciow ej n a a p a ra c ie C A R L O E R B A 2 0 0 0 o z ak re sie ciśn ień 0 ,1 -2 0 0 M P a i w y k ry w a n y c h p o ró w 7,5- 7 5 0 0 nm . W y n ik i (tab l.2 i 3) p o słu ż y ły d o o p ra c o w a n ia k in ety c zn y c h m o d eli trw ałości ty n k ó w w o p a rciu o zm ian y p o ro w a to ści ka p ilarn e j.
Rys.3. Ściana komory PBS do Rys.4. Stanowisko DBS do naturalnych badań
przyśpieszonych badań starzeniowych starzeniowych
Fig.3. The PBS cham ber for accelerated ageing Fig.4. The DBS stand for natural ageing test test
T ab lica 2 Z m iany porow atości n a stanow isku D B S w środow isku naturalnym
R odzaj tynku Zmiany porowatości AP[%]
stanO 1 rok 2 lata 5 lat 8 lat
Cementowy nC 0 4,17 6,25 7,81 9,05
Cementow o - wapienny nCW 0 3,80 5,07 7,34 9,19
Cem.-wapienny Y nWY 0 2,91 5,16 6,49 8,73
Cementowy E nCE 0 1,18 2,32 4,53 6,50
T a b lic a 3 Z m ia n y p o ro w ato ści w k o m o rze PB S w śro d o w isk u sy m u lo w an y m
Zmiany porowatości AP [%]
R odzaj tynku stanO 100c 200c 300c
Cementowy sC 0 2,80 3,59 8,97
Cementow o - wapienny sCW 0 2,24 5,32 9,62
Cem.-wapienny Y sWY 0 2,94 3,50 8,23
Cementowy E sCE 0 1,59 3,64 7,77
Cementowy E+Ahydrosil sCEA 0 1,25 3,45 6,70
3. Opis kinetyczny zm ian p orow atości
Z uwagi n a stały tren d zm ian p o ro w a to ści b a d an y c h ty n k ó w p a ra m e tr ten w y k o rz y sta n o do opisu stanu stru k tu ry . D o o p isu ja k o ś c io w e g o -zastosow ano z a s a d y k in ety k i p ro c eso w ej [11,12], ja k o że z m ia n y p o ro w a to ści są ró w n ie ż p ro c ese m , k tó re p rz y ję to n a p o d sta w ie pomyślnej adaptacji w o p isie p ro c e só w o d g a z o w a n ia w ę g la w in ży n ie rii m ate ria ło w ej [13,14], D o opisu ty ch zm ian z ap ro p o n o w a n o w ie lo re ak c y jn e ró w n a n ie k in ety c zn e [1 3 ,1 4 ]
d A P (t )
dt = z Jj j ° j 1^ * '
( i )gdzie: AP(t) - p rz y ro s t p o ro w a to ści w czasie, [% ]
koj - p rz e d e k sp o n e n c ja ln a sta ła k in e ty c zn a szy b k o śc i j-e j re ak c ji, [ l/s ] Ę - e n erg ia a k ty w ac ji j-e j reak cji, [k J/m o l]
AP.j - p rz y ro s t u d z ia łu p o ro w a to śc i p o c z a sie t = oo w y z n ac z o n y d la j-e j re a k c ji, [% ] R - sta ła g a zo w a , [kJ/m ol K]
Z uwagi n a tem p e ra tu ry p ro c e su (-2 0 ° C d o + 2 0 °C ), m ają c e n ie z n ac z n y w p ły w n a p rę d k o ść zmian p o row atości, p rz y ję to z ało że n ie o iz o te rm ic z n y m p rz e b ie g u p ro cesu . P o sc a łk o w a n iu w granicach od t = 0 d o t = o ra z A P(0) = 0 d o A P (ę ) = APę ró w n a n ie (1) p rz y jm u je p o sta ć :
j
_
a d 1 /, ■Ł'y ..
(
2)
AP( t ) = ^ APC
7=1
®7
/ f
( - EA \
1 - exp - K j ■ exP j
RT • t
V
\ / /
W yrażenie to je s t m o d ele m z m ia n p o ro w a to ści otw artej ty n k ó w w d w ó c h śro d o w is k ac h klim atycznych : n atu ra ln y m d łu g o trw ały m i p rz y śp ie szo n y m sy m u lo w a n y m . P o o k re śle n iu wzajemnej k o relacji m o d ele te m o g ą m ie ć z a s to s o w a n ie d o p ro g n o z o w a n ia trw a ło ś ci ty n k ó w .
4. Zm iany p orow atości w procesie starzen ia n atu raln ego
D o ró w n a n ia w ie lo re a k c y jn e g o o p isu ją c e g o z m ia n y p o ro w ato ści ty n k ó w w w a ru n k ac h rzeczyw istych (D B S ) p rz y ję to śre d n ią w ie lo le tn ią te m p e ra tu rę ro c z n ą z o k re su 1970 -2 0 0 0 w ynoszącą 7,8°C w g d an y ch sta ty s ty c z n y ch IM iG W w K ato w ica ch . A n a liz ę p rz e p ro w a d z o n o dla c zterech z ap ra w ty n k o w y ch : c e m en to w ej (C ), c em en to w o -w ap ie n n ej (C W ), cem .- wapiennej m o d y fik o w an e j (W Y ) i c em en to w ej z d o d atk am i (C E ). S tałe k in e ty c z n e k nj, Ej, i AP.j d la lic z b y re ak c ji J z o stały w y lic z o n e (tab l.4 ) n a p o d s ta w ie w y n ik ó w
100 J. Bochen
e k sp e ry m e n ta ln y ch d la w w . z a p ra w ty n k o w y c h (tab l.2 ) w p ro g ra m ie „ M a th C A D 20 0 0 ” w o p a rciu o a lg o ry tm o p ra co w a n y n a p o d sta w ie p o w y ż sz y ch ró w n a ń [14], Z e s ta w stałych k in ety c zn y c h u z y sk a n o d la ró w n a n ia z ło ż o n eg o z trzech re ak cji sp e łn ia ją c e g o w arunek m in im u m o d c h y le ń su m y k w a d rató w w arto ści m o d elo w y c h i e k sp e ry m e n ta ln y c h (3,4). W e fek c ie u z y sk a n o cztery k rz y w e z m ian p o ro w ato ści ty n k ó w w w a ru n k ac h n atu ra ln y c h o k o re la c ja c h 0,981 d o 0 ,9 9 8 (ry s.5 ) w ra z z k rz y w ą u ś re d n io n ą N A P o w s p ó łc z y n n ik u korelacji 0,975. A n a lo g ic z n ą a n a liz ę a p ro k sy m a c y jn ą p rz e p ro w a d z o n o d la ty n k ó w w środow isku sta rz e n ia p rz y śp ieszo n e g o .
2
¿ “ I z warunków:
ÓS
d i, = 0, Oj
P , - P ,.
A/,
óE, ÓS
d P { t )
dt
=
mm
= 0,
ÓS
ĆPr„
• 0.
(3)
(4) T ablica 4
RODZAJ TYNKU
Stale 1 równania Stale 2 rów nania Stale 3 rów nania
koi [s'1] E, [kJ/M] APocj [%] M s '] E2[kJ/M] AP-j[%] M s '1] E3[kJ/M]
Cementowy nC 5,5-10“ 29,0 3,0 3,7-105 30,0 7,0 1,3-10 12 71,0 8,0
Cement.-wap. nC W 1,7-102 39,0 3,0 4,5-108 54,0 5,0 1 ,2 -1013 73,0 9,0
Cem.-wap.Y nW Y 1,7-10'2 55,0 4,0 6,9-107 56,0 5,0 1,6-10" 63,0 9,0
Cementowy E nC E 1,7-102 55,0 4,0 6,5-107 60,0 5,0 0,8-10" 63,0 9,0
Aproksymacja NAP 2,0-104 33,0 3,0 5,0-109 59,0 7,0 3-10" 65,0 8,0
Rys.5. M odele kinetyczne zmian porowatości tynków na stanowisku DBS w warunkach naturalnych wraz z krzyw ą uśrednioną NAP
Fig.5. M odelized kinetic graphs o f porosity changes o f plastesr in the DBS stand in natural environm ent with the mean curve NA P
5. Zmiany p orow atości w p rocesie starzen ia sym u low an ego
W obec ty n k ó w p o d d a n y c h o d d z ia ły w an io m c z y n n ik ó w sy m u lo w a n y ch z a s to s o w a n o analogiczne p o stę p o w a n ie . A n a liz ę p rz e p ro w a d z o n o d la w y p ra w o p o d o b n y c h sk ła d a c h m ineralogicznych, p rz y czy m d o d a tk o w o je d e n ty n k m o d y fik o w a n y p o k ry to h y d ro fo b o w ą powłoką A h y d ro silu z ro z tw o ru ży w ic y m ety lo sy lik o n o w ęj. D o ró w n a n ia (2) zm ia n porowatości ty n k ó w w w a ru n k ac h k o m o ry P B S p rz y ję to c z a s „ lo k a ln y ” w y ra ż o n y w cy k lach . Przyjęto śre d n ią te m p e ra tu rę je d n e g o p e łn e g o cy k lu w y n o s z ą c ą 21,5°C (2 9 4 ,5 K ) n a podstawie c h ara k te ry sty k i term iczn ej w k o m o rze P B S [10], P rz y ro sty p o ro w a to ści w y p ra w tynkowych w k o le jn y c h etap ach s ta rz e n io w y ch o k re ślo n o n a p o d sta w ie p o m ia ró w porozym etrycznych (tab l.3 ). W efe k c ie o k re ślo n o p ię ć k rz y w y ch m o d elo w y c h (ry s.6 ) zm ian porowatości w c za sie testu.
T a b lic a 5 S tałe k in ety c zn e z m ia n p o ro w a to ści w śro d o w is k u sy m u lo w a n y m
Stałe 1 równania Stale 2 równania Stale 3 równania
RODZAJ TYNKU koi[s'] E][kJ/M] AP-j[%] km[s'] E2[kJ/M] AP -j[%] ko3[s'] E3[kJ/M] AP-4%]
Cementowy sC 1,7-102 29,0 4,0 1,9-tO4 65,0 6,0 3.5-1010 73,0 8,0
Cement.-wap. sCW 1,1-10 29,0 3,0 9,9-lG3 58,0 5,0 2,2-10’° 71,0 10,0
Cem.-wap. Y sWY 1,1-10 29,0 4,0 9.9-103 52,0 6,0 2,3-10'° 71,0 8,0
Cementowy E sC E 1,1-10 29,0 4,0 6,9-103 42,0 6,0 0,8-10’° 69,0 8,0
Cement. E+Ah sCEA 2,5-10‘ 29,0 4,0 2,9-103 50,0 5,0 1,5-10’° 71,0 8,0
Aproksymacja SAP 1,0-102 28,0 3,0 6-106 52,0 7,0 1,1-10'° 71,0 8,0
Rys.6. Modele kinetyczne zmian porowatości tynków w środow isku symulowanym DBS w komorze PBS w raz z krzyw ą w ypadkow ą SAP
Fig.6. M odelized kinetic graphs o f porosity changes o f plastesr in the PBS cham ber in simulate environm ent with the resultant curve SAP
102 J. B o ch en
W arto ść przyrostu porow atości po czasie t = a> o kreślono p o d o b n ie ja k dla w aru n k ó w natu raln y ch po p rzez p o m iar porow atości otw artej tynku, p o ch o d ząceg o z elew acji b u d ynku w zn iesio n eg o w 1934 roku, d la którego u zy sk an o w y n ik 22,8 % . S tałe k in ety c zn e u z y sk a n o ta k ż e d la trz e c h reak cji, d la k tó ry ch k o re la cja m o d elu z e k sp e ry m e n ta m i o sią g n ę ła w a rto ści od 0 ,8 8 7 d o 0,957. P o s z c z e g ó ln e k rz y w e s ą p o ło ż o n e b lis k o siebie. Ś w iad c zy to o p o d o b ie ń s tw ie k in ety k i p rzem ian p o szc ze g ó ln y c h ty n k ó w i m o żliw o ści z a s tą p ie n ia ich je d n y m m o d elem u śred n io n y m S A P z k o re la c ją 0 ,9 4 2 w z g lęd e m p u n k tó w e m p iry cz n y c h .
W w y n ik u p o w y ż sz y ch an aliz u z y sk a n o d w a zb io ry c h a ra k te ry sty k z m ia n p o ro w a to ści w d w ó c h ró żn y ch śro d o w isk ac h k lim a ty c z n y c h , n a tu ra ln y m (D B S ) i sy m u lo w a n y m (P B S ).
C h a rak tery s ty k i te s ą d o sie b ie z b liż o n e i m o g ą b y ć a p ro k sy m o w a n e k rzy w y m i w y p a d k o w y m i z e w sp ó łc z y n n ik ie m k o relacji w y n o s zą cy m 0 ,975 d la sta rze n ia n a tu ra ln e g o i 0 ,9 4 2 d la sy m u lo w an eg o . K rz y w e te p o z o s ta ją w z g lę d e m sie b ie w pew nej relacji i ce c h a ta m o ż e b y ć w y k o rz y sta n a w p ro g n o z o w an iu trw ało ści.
6. Z w iązk i kinetyki zm ian p orow atości tynków
D la k a żd e g o ty n k u o trzy m an o p a rę k rz y w y ch ilu s tru ją cy c h zm ia n y p o ro w a to ści o tw artej w śro d o w is k u n atu raln y m i sy m u lo w a n y m . O d n o szą c w arto ści p rz y ro s tó w p o ro w a to ści z k rz y w y ch sta rze n ia p rz y śp ie s z o n e g o d o w artości p rz y ro s tó w o k re ślo n y ch k rzy w y m i starzen ia n a tu ra ln e g o (ry s.7 ) m o żn a o k re ślić dla p o sz c ze g ó ln y c h tw o rz y w w z a je m n ą re la c ję (tab l.6 ).
Rys.7. Relacje modeli kinetycznych tynków dla starzenia naturalnego i symulowanego Fig.7. Relationship o f both kinetic plaster models for natural and simulate ageing
T a b lic a 6 W yniki p o ró w n a n ia z m ia n p o ro w a to ści w śro d o w is k u n a tu ra ln y m i sy m u lo w a n y m
R odzaj ty n k u W artość “AP” w PBS O dpowiadający
czas rzeczyw isty [lata]
Relacja P B S : DBS
100c 200c 300c
Cementowy 3,07 5,23 6,78 0,5 2,3 4,1 1 : 14
Cem.-wapienny 4,32 6,79 8,21 2,0 4,1 6,1 1 : 24
Cem.-wapienny Y 3,58 5,59 6,72 1,6 3,4 4,8 1 : 20
Cementowy E 3,08 5,07 6,37 2,8 4,7 8,0 1 : 30
Z relacji k rz y w y ch w y n ik a, ż e k in e ty k a zm ia n p o ro w a to ści je s t ró ż n a w p o sz c z e g ó ln y c h tynkach i w y n o si 14 - 3 0 razy . P o n ie w a ż 100 cy k li P B S trw a 1 m ie sią c, o z n a c z a to , ż e zmiany p o ro w ato ści w cią g u 100 cy k li sta rze n ia p rz y śp ie s z o n e g o o d p o w ia d a ją śre d n io zmianom w o k re sie 1,2 - 2,5 ro k u w w a ru n k a c h n a tu ra ln y c h . Ś red n ie p rz y sp ie s z e n ie s ta rze n ia wynosi 22 razy , czy li 100 cy k li p rz y sp ie s z o n e g o s ta rze n ia o d p o w ia d a o k re so w i o k o ło 2 ,0 lat starzenia w w a ru n k a c h n a tu ra ln y c h . Z w iąz k i te p o z w a la ją p ro g n o z o w a ć w ie lk o ś ć z m ia n porow atości, co m o ż e m ie ć z a s to s o w a n ie w m eto d z ie p red y k cji trw a ło śc i.
7. P odsum ow anie i w n iosk i
W yniki p rz e p ro w a d z o n y c h b a d a ń i ich a n a liz a n a s u w a ją n a stę p u ją c e w n io sk i :
1. P roces sta rze n ia ty n k ó w e le w a c y jn y c h w cza sie ich e k sp lo atac ji w y w o łu je z m ia n y porow atości o tw artej. C h a ra k te r ty ch z m ia n je s t sta ły i d la te g o p a ra m e tr p o ro w a to ści m o że służyć do o p isu sta n u stru k tu ry tyn k ó w .
2. Stan stru k tu ry p o ro w atej ty n k ó w i je j z m ie n n o ść w c z a sie m o ż n a o p isa ć w o p a rciu o zmiany k in ety k i p rz y ro s tó w p o ro w a to śc i k a p ilarn ej za p o m o c ą ró w n a n ia w ie lo re a k c y jn e g o , które stanow i d o b re p rz y b liż e n ie m o d elo w e z ac h o d z ą c y c h p rzem ian .
3. Z u z y sk a n y ch p o staci k in ety c zn y c h z m ia n p o ro w a to śc i otw artej ty n k ó w w śro d o w is k u naturalnym i sz tu cz n y m w y n ik a w z a je m n a re la c ja p ro c e s ó w sta rz e n io w y c h w w a ru n k a c h sym ulow anych w z g lę d e m w a ru n k ó w n a tu ra ln y c h , k tó ra w y n o si śre d n io 100 c y k li/2 lata i oznacza p rz y śp ies ze n ie 24 razy . Z w iąz k i te m o g ą b y ć w y k o rz y s ta n e do p ro g n o z o w a n ia z m ia n porow atości, co m o ż e m ieć z a sto so w a n ie w p ro g n o z o w an iu trw a ło ś ci u ż y tk o w ej.
104 J. Bochen
L IT E R A T U R A
1. H o w Son L ., Y u en G.: B u ild in g M a in te n an c e T ec h n o lo g y , M a c m illa n P re ss L td ., L ondon 1993.
2. N e v ille A .M .: W łaściw o ści b eto n u , A rk ad y , K ra k ó w 200 0 , W y d an ie czw arte.
3. F a g e rlu n d G .: T rw ało ść k o n stru k c ji b e to n o w y c h , A rk a d y , W a rsz a w a 1997.
4. K ie m o ż y c k i W .: K s zta łto w a n ie trw ało ści k o n stru k cji ż e lb e to w y c h w św ie tle w ym agań E u r o k o d u 2 , S y m p o zju m N a u k -T e c h n . pt. ‘B e to n w b u d o w n ic tw ie w o d n y m ’, Szczecin 2000.
5. M ik o ś J.: Z w iązk i fiz y c z n e stru k tu ry p o ro w a to śc i z cech am i b e to n u cem en to w eg o , Z e s z y ty N a u k o w e P o lite c h n ik i Ś ląsk iej, N r 618, G liw ice 1979.
6. R u s in Z .: Z ja w isk a fizy c z n e w z am raż a n y m k ru sz y w ie i ic h z w ią z e k z m ro zo o d p o rn o ś cią b e to n u , Z eszy ty N a u k o w e P o litec h n ik i Ś w ię to k rzy sk ie j, K ie lc e 1989.
7. Ż y g a d ło M .: T rw ało ść e k s p lo ata c y jn a w y ro b ó w ceram ik i b u d o w la n ej w w aru n k ach d z ia ła n ia m ro zu , Z es zy ty N a u k o w e P o lite c h n ik i Ś w ięto k rzy sk iej, K ie lc e 1988.
8. Ś c iślew sk i Z .: O c h ro n a k o n stru k cji ż e lb eto w y c h , A rk ad y , W a rsz a w a 1999.
9. S a ija A., V esikari E.: D u rab ility d esign o f C o n c rete S tru ctu res, R IL E M R e p o rt 14, 1996.
10. M ik o ś J., N o w a k H .A ., B o c h e n J., S p y c h a ła J.: S ta n o w isk o i m e to d y k a b a d a ń o d p o rn o ści i trw a ło ści m ate ria łó w i ele m en tó w b u d o w la n y ch , Z esz. N au k . P ol. Ś 1 , Z. 88, G liw ice 2000.
11. S z a rg u t J.: T erm o d y n am ik a, P W N , W a rsz a w a 1985.
12. S z a raw a ra J., S k rzy p ek J., G a w d z ik A.: P o d sta w y in ży n ierii re a k to ró w ch em icz n y ch , W y d a w n ic tw a N a u k o w o -T e c h n icz n e, W a rsz a w a 1991.
13. G il S.: B a d an ie w p ły w u c iś n ie n ia n a k in ety k ę k o n w ersji azo tu z w ę g la w trak cie o d g a zo w a n ia i sp a lan ia, P ra c a d o k to rsk a , P o lite c h n ik a Ś ląsk a, K a to w ic e 2000.
14. T o m e c z e k J., G il S.: K in e tic s o f p o ro sity ev o lu tio n d u rin g fa st h e a tin g o f co al, E ighth In tern atio n al C o n fe ren c e on C oal S cience, O v ie d o 1995.
R e ce n ze n t: P ro f. d r inż. Z b ig n ie w Ściślew ski
A b s tr a c t
T h e re su lts o f c arried o u t tests sh o w s th a t c h an g e s o f c a p illa ry p o ro sity in m in eral fa ca d e p las te rs a re c au sed b y a g ein g p ro c esses. T h ere fo re, th is p a ram ete r can b e u se fo r d e scrip tio n o f stru c tu re state p laste rs in tim e. In c re m en ts o f c ap illa ry p o ro sity can b e d e fin e b y k in etic m u ltire a c tio n eq u atio n . C o m p ariso n o f m o d el g ra p h s o f p o ro sity c h an g e s fro m n a tu ra l and s im u la ted ag ein g tests, sh o w s d iffere n t a n sw e rs o f m ate ria ls su b je cted to th e a g ein g pro cess.
O n th a t g ro u n d th e m u tu al co rre latio n o f d e stru ctiv e actio n b e tw ee n a sim u late e n v iro n m en t a n d a n atu ral o n e c an b e defin ed . T h e re su lt is 100 c y cles p e r 2 y e ars, w h ic h m ea n s an acc ele ratio n o f a b o u t 2 4 tim es. T h is re la tio n sh ip can b e u se fo r p re d ic tio n o f p o ro sity c h an g e s th a t can b e a p p lie d in th e p re d ic tio n o f d u ra b ility and serv ice life.
