🏗️ Mrozoodporność kruszywa grubego — 10 cykli zamrażania do −17,5 °C pod wodą i rozmrażania w kąpieli około 20 °C

Budownictwo PN-EN 1367-1

Przegląd

Norma określa metodę badania dającą informację o tym, jak kruszywo zachowuje się poddane cyklicznemu działaniu zamrażania i rozmrażania. Wynik pozwala ocenić odporność kruszywa na tę postać działania czynników atmosferycznych. Badanie stosuje się do kruszyw o wielkości ziaren od 4 mm do 63 mm. Norma zaznacza, że naprężenia w kruszywie wywołane mrozem zależą między innymi od stopnia nasycenia wodą oraz od szybkości chłodzenia.

Mrozoodporność kruszywa ma bezpośrednie przełożenie na trwałość betonu. Kruszywo mrozoodporne stosuje się, by uzyskać beton odporny na agresywne oddziaływanie zamrażania i rozmrażania, odpowiadające klasom ekspozycji od XF1 do XF4. W betonie nawierzchniowym, ze względu na środki odladzające używane przy zimowym utrzymaniu dróg, stosuje się kruszywo mrozoodporne także w obecności soli — to badanie opisuje osobno część 6 tej samej serii, a wynik oznacza się symbolem FEC. Mrozoodporność wyznaczaną według części 1 oznacza się symbolem F.

Badanie składa się z dwóch części: nasączania pod ciśnieniem atmosferycznym i przechowywania w wodzie w celu pełnego nasycenia oraz ekspozycji na działanie mrozu pod wodą.

Zasada metody

Próbki kruszywa jednofrakcyjnego, wcześniej nasączone wodą pod ciśnieniem atmosferycznym, poddaje się dziesięciu cyklom zamrażania i rozmrażania. Cykl polega na schłodzeniu kruszywa pod wodą do −17,5 °C, a następnie rozmrożeniu w kąpieli wodnej o temperaturze około 20 °C. Po zakończeniu cykli kruszywo bada się pod kątem zmian: powstania pęknięć, ubytku masy oraz, gdy jest to właściwe, zmian wytrzymałości. Ubytek masy oblicza się jako iloraz różnicy mas przed i po badaniu do masy początkowej, wyrażony w procentach, gdzie masa początkowa to łączna masa trzech wysuszonych próbek, a masa końcowa to łączna masa tych próbek pozostała na określonym sicie.

Zastosowania

• Kwalifikacja kruszywa do betonu narażonego na zamrażanie i rozmrażanie (klasy ekspozycji XF1–XF4)
• Dobór kruszywa do betonu nawierzchniowego i mostowego
• Badania odbiorcze kruszyw w budownictwie drogowym
• Zakładowa kontrola produkcji u producenta kruszywa
• Ocena przydatności kruszywa z nowego złoża

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 1367-1:2007

Tytuł (PL)

Badania właściwości cieplnych i odporności kruszyw na działanie czynników atmosferycznych — Część 1: Oznaczanie mrozoodporności

Title (EN)

Tests for thermal and weathering properties of aggregates — Part 1: Determination of resistance to freezing and thawing

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie próbek

   Przygotować trzy próbki kruszywa przez pomniejszenie próbki pobranej z kruszywa jednofrakcyjnego, po usunięciu nadziarna i podziarna. Zalecana frakcja to 8/16 mm o masie 2000 g ± 5 %; dopuszczalne są też 4/8 mm o masie 1000 g ± 5 %, 16/32 mm o masie 4000 g ± 5 % oraz 32/63 mm o masie 6000 g ± 5 %.

2. Mycie, suszenie i ważenie

   Umyć próbki i oczyścić z przylegających ziaren, wysuszyć w temperaturze 110 °C ± 5 °C do stałej masy, ostudzić do temperatury otoczenia i zważyć. Ważenie wykonać z dokładnością do ±0,2 g dla kruszywa o wymiarze do 16 mm i do ±0,5 g powyżej 16 mm.

3. Nasączanie

   Przechowywać próbki w pojemnikach przez 24 h ± 1 h w temperaturze 20 °C ± 5 °C w wodzie destylowanej lub dejonizowanej, pod ciśnieniem atmosferycznym.

   ⏱ Czas: 24 h ± 1 h

4. Umieszczenie w szafie

   Zamknięte pojemniki z próbkami umieścić w szafie niskotemperaturowej i poddać dziesięciu cyklom zamrażania i rozmrażania.

5. Schładzanie do zera

   Zmniejszyć temperaturę z 20 °C ± 5 °C do 0 °C ± 1 °C w czasie 150 min ± 60 min i utrzymać 0 °C ± 1 °C przez 210 min ± 90 min.

   🌡 Temperatura: 0 °C ± 1 °C

6. Zamrażanie

   Zmniejszyć temperaturę z 0 °C ± 1 °C do −17,5 °C ± 2,5 °C w czasie 150 min ± 60 min i utrzymać −17,5 °C ± 2,5 °C przez co najmniej 240 min.

   🌡 Temperatura: −17,5 °C ± 2,5 °C

7. Rozmrażanie

   Rozmrażać próbki w wodzie o temperaturze około 20 °C, aż temperatura próbki osiągnie 20 °C ± 3 °C. Po zakończeniu każdego etapu rozmrażania pozostawić pojemnik w wodzie o temperaturze 20 °C ± 3 °C przez najwyżej 10 godzin. Każdy pełny cykl wykonać w ciągu 24 godzin.

8. Ocena i obliczenie

   Po dziesięciu cyklach ocenić zmiany makroskopowe kruszywa: powstanie rys i pęknięć oraz ubytek masy, a gdy jest to konieczne — zmiany wytrzymałości. Ubytek masy F obliczyć jako stosunek różnicy mas do masy początkowej, w procentach, gdzie masa początkowa to łączna masa trzech wysuszonych próbek, a masa końcowa to ich łączna masa pozostała na określonym sicie. W sprawozdaniu podać wynik wraz z badaną frakcją.

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Szafa niskotemperaturowa pracuje w −17,5 °C — rękawice chroniące przed odmrożeniem przy wyjmowaniu pojemników
• Pojemniki z wodą i kruszywem o masie kilku kilogramów — ostrożność przy podnoszeniu, ryzyko zalania stanowiska
• Suszarka nagrzana do 110 °C — rękawice termiczne, szczypce do wyjmowania naczyń
• Kruszywo po cyklach bywa popękane i ostre — rękawice przy przesiewaniu i ważeniu
• Pył mineralny przy myciu i przesiewaniu — ochrona dróg oddechowych, praca na mokro

Najczęstsze pytania