Badania dachówek ceramicznych

Fot. 1. Zakurzona dachówka z widocznymi rysami podkreślonymi przez pył ceramiczny

Gdy pewnych defektów nie da się zauważyć „gołym okiem”, to nie zawsze oznacza to, że ich nie ma. W takich sytuacjach należy sięgnąć po inne metody pomiaru, które będą w stanie dać bardziej obiektywną informację o interesujących nas cechach wyrobu, w tym wypadku dachówek.

Przyczyny podjętych badań
W czasie układania dachówek na połaci dachowej część z nich jest przycinana. Podczas tej czynności uwalnia się pył, który osiada na dachówkach. W rozpatrywanym przypadku na niektórych dachówkach pojawiły się linie utworzone z pyłu, wskazujące na występowanie pęknięć w dachówkach (fot. 1). Po oczyszczeniu dachówek z pyłu, w miejscach prawdopodobnych rys z trudem, ale dało się zauważyć zarysowania (fot. 2).


Fot. 2. Dachówka po oczyszczeniu z kurzu – rysa jest niedostrzegalna

Pojawiło się pytanie o głębokość tej rysy lub wręcz domniemanie pęknięcia dachówki na całej jej grubości. Gdyby to było pęknięcie na wylot, to taka dachówka będzie przeciekać. Zamarzająca woda w rysie może prowadzić do powiększenia się rysy, być może aż do zniszczenia dachówki. W pracy [1] autorzy stwierdzają: Dużo trudniejsza jest ocena odprysków i zarysowań dachówek, gdyż należy wyjaśnić, czy stosunkowo małe w danej chwili uszkodzenie nie ulegnie powiększeniu z upływem czasu. Postawiono sobie pytanie – w jaki sposób sprawdzić, czy rysa słabo widoczna, nie traktowana jako wada w zakładzie produkcyjnym ma znaczenie dla eksploatacji dachówki na dachu?

Zakres podjętych badań
Niejednokrotnie producent wyrobów, na potrzeby reklamy, sam sobie lub przy pomocy instytucji kontrolujących buduje obraz producenta idealnego, którego wyroby są bez wad. Podaje się, że wyroby mają np. idealne kształty, nie posiadają absolutnie żadnych deformacji, nie mówiąc o innych wadach, dyskwalifikujących wyrób. Chcąc utrzymać taki wyidealizowany obraz, przedstawiciele producenta odrzucają reklamacje,  obarczając winą za wady albo wykonawcę konstrukcji z tych rzekomo niewadliwych elementów, albo na użytkownika, usiłując wmówić mu zaniedbania w obszarze np. transportu lub użytkowania. O tym, że wyroby nie mogą mieć wad, ma świadczyć Oświadczenie Zgodności wystawiane przez producenta. Czasem jest to certyfikat zgodności, wystawiany przez upoważnioną jednostkę na okres np. 3 lat. Ten drugi dokument lepiej brzmi, ale również nie daje gwarancji, że wyroby będą bez wad.

Dowodem na to, że jakość wyrobu nie musi z zasady zależeć od wystawionych dokumentów, były przedstawione w niniejszym opracowaniu dachówki.

Aby zbadać rzeczywistą ich jakość zastosowano badania wizualne, ultradźwiękowe, penetracyjne i proste badania niszczące.

Badania wizualne
Badania wizualne pozwalają dostrzec bardzo drobne rysy tylko w dobrych warunkach oświetleniowych i z małej odległości [2]. Takie badania nie są jednak powszechnie stosowane. Ponadto kontrolerzy w zakładach produkcyjnych chętnie pomijają drobne rysy w nadziei, że nie zostaną one dostrzeżone przez nabywców,  a zniszczenie pojedynczych elementów nie będzie zagrożeniem dla konstrukcji. Gdy unik jednak się nie uda, trzeba rozstrzygnąć, kiedy wady się pojawiły i po czyjej stronie leży wina ujawnionych defektów?

W trakcie badań wizualnych zakwestionowanych dachówek zarejestrowano długości rys, ich kształt i szerokość. Położenie rys i ich długość można było ustalić dzięki podkreśleniu ich przez pył (fot.  3).



Fot. 3. Rysy na jednej z badanych dachówek: z zewnątrz, z góry (po lewej)i od spodu (po prawej)

Rysa od spodu była dużo krótsza. Co mogło być przyczyną takiego uszkodzenia? Według producenta winę ponosi dekarz, gdyż mógł nadepnąć nieuszkodzone dachówki podczas układania pokrycia, wskutek czego popękały one. Stan innych dachówek w ocenie wizualnej był podobny. Na spodniej stronie wykryto również inne rysy, wskazujące raczej technologiczną przyczynę ich powstania (fot. 4, 5).



Fot. 4. Pęknięcia dachówek w narożach i w miejscach zgrubień



Fot. 5. Defekty powstające na etapie formowania i suszenia dachówek

Próby pokrywania powierzchni barwnym penetrantem nie wniosły dodatkowych informacji o długości rys, dopiero na przełomie można było zmierzyć głębokość rysy jako strefę zabarwioną. Wichrowatość dachówki sprawdzano klinem pomiarowym (fot. 6).


Fot. 6. Dachówki ułożone na łatach. Badana dachówka podparta w trzech punktach, czwarty uniesiony jest o 6 mm

Badania ultradźwiękowe
Badania wykonano próbnikiem ultradźwiękowym UNIPAN 543 z głowicami eksponencjalnymi 100 kHz [3]. Zasada badania polegała na tym, że końce głowic ustawiono w stałej odległości od siebie, najpierw na fragmencie dachówki bez rys i określono średni czas przejścia impulsu. W ten sposób zmierzono jednak prędkość fali powierzchniowej CP, a głębokość rysy badana jest falą podłużną, dlatego CL określono metodą przepuszczania. Następnie w stałej odległości 2 cm ustawiono głowice po obu stronach rysy (fot. 7).


Fot. 7. Sposób badania głębokości rysy w dachówce

Znając prędkość ultradźwięków CL w ceramice, wynoszącą 2,09 km/s, można było obliczyć głębokość rysy [4]. W praktyce wystarczyło porównać czasy przejścia impulsu na tej samej bazie, aby odpowiedzieć na pytanie, czy rysa jest powierzchniowa, głęboka, ewentualnie czy przechodzi na wylot (tab. 1). Rys o małej głębokości (około 2 mm) nie dało się zbadać, gdyż fala powierzchniowa przechodziła przez nie bez dostrzegalnej zmiany prędkości.


Badania niszczące
Ponieważ producent dachówek pozostawał głuchy na argumenty i upierał się przy swoim stanowisku, że dachówki uszkodził dekarz, przeprowadzono eksperyment (fot. 8). Polegał on na obciążeniu już pękniętej dachówki w taki sposób, że jeden bok dachówki przytwierdzono do łaty, a drugi obciążono ciężarem człowieka (85 kg). Pomimo pęknięcia dachówka nie złamała się pod obciążeniem statycznym. Dopiero obciążenie dynamiczne (zeskok z wysokości 30 cm) doprowadził do złamania zarysowanej dachówki.



Fot. 8. Statyczne obciążenie zarysowanej dachówki ciężarem człowieka nie doprowadziło ani do jej złamania, ani do powiększenia zarysowań

Ponieważ wcześniej rysa została zabarwiona na niebiesko, to na przełomie można było obserwować głębokość pęknięcia. Głębokość rysy w różnych dachówkach była różna (fot. 9). Pomimo tego tak mocno osłabiona dachówka nie pękała pod statycznym obciążeniem ciężarem człowieka.



Fot. 9. Rysa zabarwiona penetrantem dochodziła do 1/3, 1/2 grubości dachówki, a w miejscu pęknięcia na wylot zabarwienie widoczne jest na całej grubości

Z badań wynika jeden tylko wniosek: rysy musiały powstać na etapie suszenia, wypalania lub studzenia, a więc w procesie technologicznym. Gdyby obciążenie ciężarem równym wadze dorosłego mężczyzny doprowadziło do pęknięcia, to byłoby to równoznaczne ze złamaniem elementu tak kruchego, jakim jest dachówka ceramiczna.

Podsumowanie
Do wykrywania słabo widocznych rys w dachówkach ceramicznych bardzo dobrze nadaje się metoda proszkowa. Połączenie jej z badaniami ultradźwiękowymi pozwala ponadto stwierdzić, czy rysa jest powierzchniowa, co nie miałoby wpływu na trwałość dachówki, czy też jest głęboka lub przechodzi na wylot. Rysy głębokie są równie niebezpieczne, jak te przechodzące na wylot, gdyż pod wpływem zamarzania i odmarzania wody w rysach po pewnym czasie doprowadzi do pęknięć na całej grubość dachówki. Ponadto warto jest uświadomić i producentom i odbiorcom dowolnych zresztą wyrobów, że posiadanie certyfikatu zgodności lub Deklaracji Zgodności nie jest tożsame z produkcją wyrobów bez wad, które zazwyczaj są efektem chwilowego zaburzenia w procesie produkcyjnym, awarii jakiegoś urządzenia itp.

Literatura
[1] R. Oswald, R. Abel: Wady i usterki w budynkach rozpoznawanie, zapobieganie, usuwanie. Instalator Polski, Warszawa 2000.
[2] B. Stawiski: Badania wizualne w budownictwie. Problemy remontowe w budownictwie ogólnym i obiektach zabytkowych. Remo 2000. Dolnośląskie Wyd. Edukacyjne 2000.
[3] T. Gudra, B. Stawiski: Charakterystyka głowic ultradźwiękowych do badania betonu za pomocą fal powierzchniowych. XXXVIII Otwarte Seminarium z Austyki OSA-91. Warszawa IPPT PAN 1991.
[4] J. Kaszyński: Ultradźwiękowa metoda badania głębokości i ukierunkowania rys w betonie. Inżynieria i Budownictwa 1989 nr 9.

dr inż. Bohdan Stawiski
Instytut Budownictwa
Politechnika Wrocławska