Zmiany mikrostruktury ceramiki wynikające ze subflorescencji siarczanu sodu

• Autorzy: Wesołowska M.

Warianty tytułu

EN

Microstructure ceramic changes resulting from sodium sulphate subflorescence

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wpływ krystalizacji siarczanu sodu na zmiany mikrostruktury w ceramice tradycyjnej. Elementy badawcze w postaci połówek cegieł poddano kapilarnemu nawilgacaniu roztworami siarczanu sodu o stężeniach 5, 10, 15, 20 i 25%, a następnie zabezpieczono podstawy ekranami polietylenowymi w celu zapewnienia wysychania tylko przez boczne powierzchnie. Po wyschnięciu wydzielono próbki z warstwy licowej (5mm) oraz położonych poniżej 2 kolejnych warstw (każda po 10mm). Tak przygotowane próbki posłużyły do analizy porównawczej zmian mikrostruktury ceramiki, spowodowanej zabudowaniem krystalizującą solą oraz Zniszczenia materiału widocznego po ekstrakcji soli. W badaniach wykorzystano porozymetrię rtęciową oraz mikroskopię konfokalną. Z uwagi na konieczny w badaniach porozymetrycznych proces suszenia próbek do stałej masy, ustalono temperaturę 80̊±5C, która pozwoliła na usuniecie wolnej wody bez naruszenia struktury wykrystalizowanej soli. Na podstawie analizy mikrostruktury ceramiki ustalono graniczne stężenie soli inicjujące proces makroskopowego zniszczenia w wyniku subflorescencji (odspojenia warstwy licowej). Analiza obrazu z mikroskopu konfokalnego pozwoliła ustalić mechanizm zniszczenia materiału ceramicznego. Zaobserwowano charakterystyczny rozpad granularny, który jest efektem wypychania ceramiki przez rozbudowane kryształy siarczanu.

EN

In this article the influence of sodium sulphate crystallization was discussed on microstructure changes in traditional ceramic. The tested elements in form of brick halves underwent capillary moistening in sodium sulphate solution with concentration of 5, 10, 15, 20, and 25%, and then their bottom walls were protected with polyethylene covers in order to ensure drying only through side walls. After drying, samples were taken from face walls (5mm) and 2 subsequent lower layers (each 10mm thick). So prepared samples were used for comparative analysis of ceramic microstructure changes caused by salt crystallization and material damage visible after salt extraction. In the tests mercury porosimetry and confocal microscopy were used. Because of necessity to dry the samples to solid mass, the temperature of 80±5C was defined which enabled removing free water without damaging of crystallized salt structure. Based on ceramic analysis there was found the initial salt concentration when macroscopic damage starts as a result of subflorescence (face layer delamination). The analysis of pictures from a confocal microscope enabled to define the mechanism for ceramic material damage. There was observed characteristic granular diffusion which is the effect of pushing out ceramic by building out the sulphate crystals.

Słowa kluczowe

PL

subflorescencja soli; mikrostruktura; ceramika

EN

salt subflorescence; mikrostruktura; ceramic

• Wydawca: Instytut Fizyki Budowli Katarzyna i Piotr Klemm S.C.
• Czasopismo: Fizyka Budowli w Teorii i Praktyce
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 10, nr 1
• Strony: 45--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Wesołowska M.

• Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy, Wydział Budownictwa Architektury i Inżynierii Środowiska, Al. prof. S. Kaliskiego 7, 85-796 Bydgoszcz

Bibliografia

• [1] Grimmer A.E., A Glossary of Historic Masonry Deterioration Problems and Preservation Treatments. Department of Interior National Park Service, Preservation Assistance Division Washington1984.
• [2] London M., How to Care for Old and Historic Brick and Stone. Preservation Press Washington 1988.
• [3] Hueston F.M., Subflorescence: the deterioration of historic stone &masonry trough the crystallization of water-soluble salts. The National Training Centre for Stone & Masonry Trades Longwood 1996.
• [4] Rokiel M., Hydroizolacje w budownictwie - poradnik. Dom Wydawniczy Medium Warszawa 2006.
• [5] Pel L., Huinink H., Kopinga K., van Hees R.P.J., Adan O.C.G., Efflorescence pathway diagram: understanding salt weathering. Constr. Build. Mater.18(5) 2004, 309-313.
• [6] ASTM D4404 - 10 Standard Test Method for Determination of Pore Volume and Pore Volume Distribution of Soil and Rock by Mercury Intrusion Porosimetry.
• [7] IUPAC Reporting Physisorption Data, Pure Appl. Chem., 57 (1985) 603J.
• [8] Wesołowska M., Wpływ zewnętrznego pola elektromagnetycznego na kinetykę procesów nawilgacania i wysychania kompozytu ceramicznego. Praca doktorska. Politechnika Łódzka 2000.
• [9] Tokarski Z., Wolfke S., Korozja ceramicznych materiałów budowlanych. Arkady, Warszawa 1969.
• [10] Koniorczyk M., Grymin W., Konca P., Gawin D., Transport i krystalizacja soli podczas wysychania materiałów budowlanych, 58 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB, Rzeszów-Krynica 2012.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).