Metodę PST, której nazwa „Plastic-Sleeve Test” wskazuje na formę badania mieszanek cementowych, zapraw, fug, opracowano na Wydziale Budownictwa i Inżynierii Środowiska Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie. Nowy sposób pomiaru odkształceń skurczowych materiałów cementowych wymyślił i opatentował dr hab. inż. Adam Zieliński.

W środę „test foliowego rękawa” zaprezentował PAP w uczelnianym Laboratorium Odkształceń Skurczowych i Podatności na Pękanie. – Metoda PST dotyczy pomiaru odkształceń wszystkich kompozytów cementowych. Jest kompleksowa, uniwersalna – podkreślił naukowiec.

Wyjaśnił, że dzięki jego badaniom można opracować trwalsze, bardziej odporne na pękanie mieszanki betonowe, stosowane np. przy budowie dróg, mostów czy wieżowców. Wynalazkiem Zielińskiego zainteresowały się amerykańskie uczelnie oraz stowarzyszenia budowlane. Przez dwa lata weryfikowały poprawność pomiarową metody PST, jej niezawodność i powtarzalność. W ubiegłym tygodniu została ona zatwierdzona przez AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), organizację reprezentującą stanowe urzędy transportu.

- Standardy AASHTO stosowane są nie tylko w USA, ale także w Kanadzie, Ameryce Łacińskiej, jak również przy projektach realizowanych w Europie. Z norm AASHTO korzysta też GDDKiA – wyjaśnił Zieliński.

W laboratorium zaprezentował, krok po kroku, jak w foliowym rękawie umieszcza betonową mieszankę, stabilizuje próbkę w rynnie podporowej, a następnie umieszcza w dylatometrze, czyli urządzeniu do pomiaru zmian długości (objętości). Na jednym krańcu próbki zainstalowany jest czujnik deformacyjny, który np. co 5 minut przekazuje dane do analizy.

- Ze względu na rozbudowę funkcji jest możliwość sterowania różnymi procesami, czyli średnicą próbki oraz procesem pomiarowym. Wielką zaletą tej metody jest to, że możemy badać kompozyty nowej generacji, czyli charakteryzujące się wysokim skurczem autogenicznym. Taki beton stosowany jest np. w obiektach wysokich, drapaczach chmur – wyjaśnił Zieliński.

Metoda PST umożliwia jednoczesne, a zarazem rozdzielne monitorowanie skurczu autogenicznego i skurczu wywołanego wysychaniem, co pozwala na precyzyjną ocenę wpływu różnych czynników, takich jak: rodzaj spoiwa, domieszek chemicznych, kruszywa, włókien czy zawartość wody, na przebieg i kinetykę odkształceń skurczowych.

Zieliński, po wielomiesięcznych badaniach, zaproponował trzy średnice próbek: 25 mm, 40 mm i 65 mm. Ich długość jest stała – 30 cm. Polietylenowy rękaw pozwala uformować mieszankę i skutecznie ograniczyć wymianę wilgoci z otoczeniem. Zaletą szczecińskiego patentu jest również to, że formę można łatwo zdjąć. Np. po trzech czy siedmiu dniach, by zmierzyć skurcz całkowity.

- Rozcinamy nożykiem i mamy bardzo fajny efekt równomiernego, radialnego wysychania z powierzchni bocznej próbki – opisał Zieliński.

Kołowy przekrój zwiększa precyzję pomiaru skurczu wywołanego wysychaniem, w porównaniu do próbek o przekroju prostopadłościennym.

Natomiast dokładność pomiaru skurczu autogenicznego jest szczególnym wyzwaniem przy wysokojakościowych mieszankach, z których powstaje beton o wysokiej odporności na ściskanie (nawet 160 MPa, megapaskali). Zawiera on mało wody, mogą powstać w nim mikrozarysowania, co obniża trwałość i bezpieczeństwo konstrukcji.

- Obecnie stosowane metody, w USA i Europie, nie dają możliwości pełnej rejestracji odkształceń autogenicznych. Ta metoda jest jedyną, która pozwala w sposób niezaburzony badać cały proces odkształceń – zaznaczył.

Ponadto metoda PST jest tańsza od innych form pomiarów. Zieliński wyjaśnił, że plastikowy rękaw kosztuje ok. 10 centów, natomiast rurka z tworzywa sztucznego stosowana przy podobnych badaniach, 10 dolarów.

Zastosowanie metody PST pozwala również ocenić skuteczność zabiegów pielęgnacyjnych betonu (zraszanie wodą, przykrywanie matami lub folią), a także optymalnie wykonać dylatację posadzki, nawierzchni drogi czy płyty lotniska. Zieliński wyjaśnił to na przykładzie keramzytu, który jest składnikiem mieszanek betonowych. Jego nasiąkliwość to ok. 15 procent. Ale kiedy mieszkanka zostanie wykonana w podciśnieniu, nasiąkliwość może wzrosnąć do 45-50 proc. - Efekt jest taki, że pielęgnacja jest zdecydowanie bardziej wydajna, przebiega od środka struktury betonu, czyli nie trzeba skraplać go z zewnętrz – wyjaśnił Zieliński.

Szczeciński naukowiec zaznaczył, że metoda PST został opatentowana również pod nazwą Polish Shrinkage Test (Polski Test Skurczu), a proces jej standaryzacji w USA trwał od 2024 r. Został przeprowadzony we współpracy z naukowcami Auburn University oraz University of Texas w Austin. Badania były finansowane ze środków ZUT, a później również z amerykańskich grantów naukowych.

Tomasz Maciejewski (PAP)

tma/ zan/