Учитывая, что морозостойкость играет решающую роль, в длительности службы природных каменных материалов, при оценке долговечности, камня обычно пользуются показателями морозостойкости. Согласно ГОСТ 9479-84 на морозостойкость должны испытываться все породы, предназначенные для использования в наружных облицовках.
Определение морозостойкости камня производят на образцах кубической формы с ребром 40 – 50 мм или цилиндрах диаметром и высотой 40—50 мм. Вначале образцы в течение 48 ч выдерживают в воде при температуре 20 °С, затем помещают в холодильную камеру, доводя в ней температуру до минус 17 ‑25 °C (длительность выдержки 4 ч). После этого промороженные образцы помещают в воду с температурой 20 °С и выдерживают при этой температуре до полного оттаивания, но не менее 2 ч. Далее цикл повторяется. После 15, 25 и 50 циклов замораживания и оттаивания по 5 образцов испытывают на сжатие.
Потерю прочности Δ,(%) образцов вычисляют по формуле
∆ = (Rсж – R»сж) / Rсж 100,
где Rсж и R»сж – средние арифметические значения предела прочности при сжатии пяти образцов соответственно в насыщенном водой состоянии и после испытания их на морозостойкость, МПа.
Если среднее значение величины потери прочности пяти образцов при сжатии после попеременного их замораживания и оттаивания не превышает 20 % при установленном количестве циклов (табл. 3 ГОСТ 9479—84), то горная порода отвечает соответствующей марке по морозостойкости. При величине потери прочности свыше 20 % испытываемый камень не отвечает соответствующей марке по морозостойкости.
Методика испытания материалов на морозостойкость
Методика испытания материалов на морозостойкость впервые предложена в 1886 г. русским ученым Н. А. Белелюбским, основавшим первую в России лабораторию строительных материалов.
Для используемого в наружных облицовках камня действующим стандартом установлена следующая минимальная морозостойкость: граниты и аналогичные изверженные породы, а также кварциты и гнейсы – 50 циклов; мраморы, мраморизован- ные известняки, пористые базальты, песчаники, плотные доломиты, травертины, пористые известняки и туфы вулканические – 25 циклов; туфы фельзитовые и известняки- ракушечники – 15 циклов.
Пригодность камня изверженных пород для производства облицовочных материалов, применяемых в конструкциях, которые соприкасаются с грунтом (цоколи, парапеты и т. п.), в соответствии с упомянутым выше стандартом оценивается путем испытания образцов в растворе сернокислого натрия. Высушенные до постоянной массы образцы помещают в раствор сернокислого натрия и выдерживают в нем в течение 20 ч при комнатной температуре, затем их переносят на 4 ч в сушильный шкаф, где поддерживается температура 105—110 °С. После этого образцы охлаждают до комнатной температуры, вновь заливают раствором сернокислого натрия, выдерживают в течение 4 ч и снова помещают в сушильный электрошкаф на 4 ч. В указанной последовательности операцию повторяют требуемое число раз. После 5 и 10 циклов попеременного выдерживания в растворе и высушивания в электрошкафу образцы промывают горячей водой для удаления сернокислого натрия, высушивают до постоянной массы и определяют их массу взвешиванием на гирных или циферблатных весах.
Потери образцов в массе Am (%) вычисляют по формуле
∆m = (m1 – m2) / m1 100,
где m1 и m2 – массы образца соответственно до испытания и высушенного до постоянной массы после испытания, кг.
Потеря образцов в массе не должна превышать 5 % после 10 циклов испытаний.