Kamienie i ich odporność na ścieranie

Materiały kamienne są powszechnie występującymi materiałami. Wydobywane w kamieniołomach, a następnie urabiane (ręcznie, mechanicznie, za pomocą materiałów wybuchowych), w zależności od ich właściwości i przeznaczenia. Poddawane są właściwej obróbce, gdzie podczas procesu technologicznego nadaje się bryle kamienia określony kształt, wymiar i fakturę powierzchni. Cechują się różnym stopniem twardości, co najlepiej określa skala Mohsa, gdzie różne kamienie wymienione są w skali od 1 do 10. 

Przykładowo “jedynką” określa się skały miękkie, które już łatwo zarysować paznokciem (np. talk), “czwórką” kamienie twarde, jak fluoryt, a od “ósemki” do “dziesiątki” najtwardsze kamienie, które przecinają szkło (diament, korund, topaz). Ma to oczywiście wpływ na proces ścierania. Te o najmniejszym współczynniku ścieralności (skały magmowe, twarde piaskowce i marmury) nieprzypadkowo wybierane są na posadzki i schody. Żeby jednak faktycznie określić możliwość starcia elementu kamiennego w trakcie eksploatacji, potrzeba jest dodatkowych badań, i właśnie tu niezbędna jest tarcza Boehmego. 

Tarcza Boehmego - z czego się składa? Na czym polega badanie?

W badaniach tej właściwości obowiązuje norma PN-EN 14157:2005-12P “Kamień naturalny - Oznaczanie odporności na ścieranie”. Tarcza Boehmego składa się z kilku elementów: przeciwwagi, toru badawczego, obciążnika, mocowania próbki, próbki do badania, obrotowej tarczy. Badanie polega na tym, by docisnąć próbkę badawczą do tarczy ściernej, na jakiej uprzednio wysypano ścierniwo (korund). Tarcza wykonuje określoną liczbę obrotów, dzięki czemu można ocenić, jak duży jest ubytek objętości próbki. Żeby móc prawidłowo wykonać badanie, potrzeba kilku (przynajmniej sześciu) próbek prostopadłościennych o kwadratowej podstawie (71x71 mm). Muszą one zostać wysuszone do stałej masy (no chyba że badanie przeprowadza się na mokro - w tej sytuacji nasącza się je wodą), i dopiero po tym kroku sprawdza się ich wagę i wymiary. 

Na tor badawczy należy wysypać niedużą (około 20 gramów) porcję korundu. W dalszej kolejności próbkę umieszcza się w uchwycie i dociska osiowo siłą około 294 N. Właściwe badanie polega na tym, by poddać ją 16 cyklom ścierania, przy czym każdy z nich ma 22 obroty. Gdy kończy się cykl, trzeba wysprzątać tarczę i na nowo nasypać korund. Każdy proces ścierania pokazuje zmiany wysokości próbki (w mm) i jej objętości (mm3). 

Inne metody sprawdzania ścieralności

Jak już wspomnieliśmy, ścieralność to niezwykle istotna właściwość mechaniczna materiału, które ukazuje pomiar utraty wysokości lub ubytku masy na cm2 powierzchni ścieranej próbki. Artykuł dotyczy tarczy Boehmego, lecz warto wiedzieć, że do oznaczania ścieralności używa się też innych aparatów, których dobór jest zależny do rodzaju materiału. 

Tarcza Boehmego wykorzystywana jest głównie dla materiałów kamiennych i betonu, ale gdy potrzeba ocenić inne tworzywo, używa się innych urządzeń. Jednym z nich jest aparat Alpha dla określenia ścieralności drewna. Żeby uzyskać miarodajny wynik ścierania, próbkę dociska się do taśmy ściernej. Innym jest aparat Stuttgart dla tworzyw sztucznych, gdzie podczas badania próbka wprowadzana jest jednocześnie w ruch posuwisty i obrotowy. Dla kruszyw zaś przeznaczono bęben Los Angeles. W tym przypadku próbkę umieszcza się w bębnie razem z kulkami stalowymi o średnicy ok. 48 mm, które następnie wzajemne się ścierają.

Podsumowując, dzięki określeniu stopnia ścieralności możemy ocenić twardość kamienia i na tej podstawie przeznaczyć go do konkretnego zastosowania. Chcą sprawdzić stopień ścieralności danego tworzywa lub wykonać inne pomiary, zapraszamy pod adres viateco.eu/.