Wytrzymałość kostek „niezgodnych” a deklarowana data stosowania kostki.

Omówienie wyników badań prezentowanych podczas Konferencji ICCX 2023.

WSTĘP

            Od początku obowiązywania norm zharmonizowanych PN-EN 1338, 1339 oraz 1340, problematyczna jest interpretacja wymogów dotyczących deklarowania daty, od której wyroby są odpowiednie do stosowania.

            Jeśli chodzi o normę dotyczącą kostki brukowej (1338), kwestia daty pojawia się de facto tylko w jednym miejscu – rozdziale 7. Znakowanie. Zapisy tego rozdziału precyzują tylko, że:

- należy podawać datę produkcji kostek brukowych,

- jeśli dostarcza się kostki jeszcze nieodpowiednie do stosowania, należy podawać datę, od której kostki będą odpowiednie do stosowania.

            Oczywiście nie same daty nastręczają trudności, ale interpretacja terminu „odpowiednie do stosowania”. Co ten termin oznacza? Czy ma to być data, po której producent spodziewa się osiągnięcia przez kostki wszystkich deklarowanych właściwości i klas? W takim przypadku graniczną datą „odpowiedniości do stosowania” powinna być data odległa od daty produkcji o 28 dni, ponieważ dopiero po takim czasie sprawdza się odporność kostek na zamrażanie/rozmrażanie (przyjmuje się, że przed tym terminem kostki jeszcze mogą nie być odporne, a po nim już muszą). Wszyscy wiedzą, że jest to utopia, ponieważ jeśli założyć, że „stosowanie” to również „wbudowanie”, producenci kostek brukowych musieliby przeznaczyć na magazyny ogromne powierzchnie, aby mieć pewność, że „nieodpowiednie do stosowania” kostki nie staną się przyczyną zarzutów.

            W praktyce najbardziej ryzykownym obszarem związanym z deklarowaniem daty, od której kostki brukowe są odpowiednie do stosowania, jest wytrzymałość. Ta bowiem jest bardzo kapryśna. Zależy od niemożliwej do ogarnięcia kombinacji czynników:

- dopuszczalnych wahań cech pojedynczych materiałów i surowców,

- nakładających się dopuszczalnych wahań cech różnych materiałów i surowców,

- zmienności warunków otoczenia w czasie produkcji,

- zmienności warunków otoczenia podczas przechowywania w opakowaniach,

- dopuszczalnych wahań parametrów technologicznych,

- dopuszczalnych wahań dyspozycji operatorów maszyn.

            Bardzo często zapomina się, że kostki brukowe to produkcja praktycznie masowa. Sprawdzenie wytrzymałości każdej kostki jest niemożliwe, a ułomnością normy jest założenie, że tak naprawdę żadna kostka nie może mieć wady fabrycznej. Jeśli jednak producent nie podporządkuje się tej filozofii, pech wystąpienia dwóch kostek niezgodnych w jednej pobranej do badania próbce może skutkować finansową katastrofą producenta (niektórzy producenci niefrasobliwie i zapewne bezwiednie zaliczają całoroczną produkcję do jednej partii produkcyjnej).

            Nawet, jeśli producent skonfiguruje produkcję w sposób maksymalnie bezpieczny dla wytrzymałości wyrobów, masowość produkcji wyklucza stuprocentową pewność parametrów wytrzymałościowych. Ponadto takie podejście jest nie tylko nieekonomiczne, ale także nieekologiczne, bowiem jedynym sposobem, aby maksymalnie skrócić czas uzyskania pewności, co do wytrzymałości kostek z danej partii i tym samym zgodności partii, jest zastosowanie droższej i bogatszej w cement receptury.

            Naturalnie rynek ma swoje prawa - przesada z „obfitością” receptury obniża zdolność firmy do konkurowania. Stosowane są więc receptury, które co prawda zapewniają uzyskanie parametrów wytrzymałościowych, lecz w dłuższym czasie.

            Niezależnie od stosowanych receptur i metod, widoczne jest irytujące zjawisko polegające na nieosiągnięciu w dniu badania zadowalającej wytrzymałości pojedynczej kostki, pomimo pokaźnego zapasu wytrzymałości innych kostek z pobranej próbki. Problemu nie rozwiązuje wydłużenie czasu dojrzewania przed badaniem (a wydłużanie go w nieskończoność jest niemożliwe).

PROBLEM Z DATĄ (TEORETYCZNIE) ROZWIĄZANY

            Z problemem interpretacji daty każdy producent radzi sobie według swojego uznania. Nasze Stowarzyszenie poszukuje jednak silnych podstaw funkcjonowania dla swoich Członków, dlatego poprosiliśmy Polski Komitet Normalizacyjny oraz Główny Urząd Nadzoru Budowlanego o rzucenie światła na te niejasności.

            Odpowiedzi obu instytucji są zbieżne i nie pozostawiają pola do interpretacji. Kostki brukowe muszą być zgodne z normą w chwili wprowadzenia do obrotu.

            Podejście producenta, że kostki „dążą do zgodności” może być traktowane jedynie jako ciekawostka lub jako wypadek przy pracy. W razie kontroli inspektor ma obowiązek skupić się na obowiązkowej informacji towarzyszącej oznakowaniu CE, a informacja ta nie obejmuje daty.

TROCHĘ BADAŃ PRZED POSTAWIENIEM DIAGNOZY

            Wiadomo, że kostkę można rozłupać zgodnie z normą tylko raz, dlatego jeśli pobraliśmy próbkę z danej partii, partię wysłaliśmy do klienta, a w badaniu wykonanym w założonym, późniejszym terminie, jedna sztuka z próbki nie osiągnęła 3,6 MPa, to mamy problem.

            Czy taka kostka miałaby szansę na „dociągnięcie” do reszty? Po jakim czasie?

            „Na potrzeby nauki” postanowiliśmy nieco zmodyfikować normatywne badanie wytrzymałości na rozciąganie przy rozłupywaniu, aby możliwe było sprawdzenie, co dzieje się z kostkami, które w próbce okazały się „czarnymi owcami”. Uściślając, chcieliśmy sprawdzić, czy kostki niezgodne osiągną swoje deklarowane parametry po dłuższym okresie dojrzewania, a jeżeli tak, to po jakim czasie można je bezpiecznie wprowadzić do obrotu.

            W naszym doświadczeniu, prowadzonym na próbnych wyrobach z okresu od października 2021 roku do marca 2022, badanie rozciągania przy rozłupywaniu było dwustopniowe. Na próbnej recepturze, mieszanej raz dziennie, produkowano partie próbne i losowo pobierano próbki następnego dnia. Kostki były przechowywane na zewnątrz. Pierwsze badanie rozciągania przy rozłupywaniu pojedynczej kostki odbyło się po ok. miesiącu od formowania, kolejne kilka miesięcy później. Rozpatrywane były głównie kostki niezgodne, czyli takie, które w pierwszym badaniu nie przekroczyły 3,6 MPa.

            Aby zbadać kostkę dwukrotnie, rozłupanie nie mogło być symetryczne. Wykonaliśmy je dzieląc kostkę na trzy; pierwsze badanie w jednej trzeciej szerokości, drugie w połowie pozostałości.

            Żadna kostka nie uległa widocznemu uszkodzeniu w poprzek przełomu podczas pierwszego badania.

            Spośród kilkuset kostek, w doświadczeniu znaleziono 150 kostek niezgodnych po pierwszym rozłupaniu. Jako punkt odniesienia, do tego zestawu dołączono 40 kostek, które przekroczyły granicę 3,6 MPa.

            Wśród kostek niezgodnych 13 sztuk nie osiągnęło minimalnego normatywnego poziomu 2,9 MPa.

            Po około pół roku przechowywania na zewnątrz odbyło się drugie badanie rozciągania przy rozłupywaniu. Wszystkie kostki zanotowały wzrost wytrzymałości, średnio o ponad 28%. Minimalny przyrost wytrzymałości przekroczył 6%, maksymalny 56%.

            Ciekawie prezentują się wyniki drugiego rozłupania, jeśli podzieli się kostki na grupy w zależności od wyniku pierwszego rozłupania. Grupa kostek najsłabszych po pierwszym rozłupaniu wykazała największy średni przyrost – ponad 32% wytrzymałości:

W grupie kostek najsłabszych zauważono jeszcze jedną ciekawostkę: kostki z tej grupy, które również w drugim rozłupaniu były niezgodne, przyrosły średnio o ponad 19%, ale kostki, które okazały się ostatecznie zgodne, zwiększyły wytrzymałość o średnio ponad 42%.

Wyniki prezentują się następująco:

Jak widać, magiczna liczba 3,6 została przekroczona we wszystkich grupach, jeśli patrzeć tylko na średnie.

            Ostatecznie, ze 150 kostek niezgodnych, w drugim rozłupaniu 10 sztuk nie osiągnęło wytrzymałości normatywnej, ale tu należy zaznaczyć, że najniższa wytrzymałość drugiego badania wyniosła 3,25 MPa, a więc powyżej minimalnej dopuszczonej przez normę.

Te 10 sztuk to tylko 7% ze 150 kostek niezgodnych po pierwszym rozłupaniu, natomiast bardzo niewielki odsetek wszystkich kostek zbadanych w doświadczeniu (razem ze zgodnymi, wszystkich kostek było kilkaset). Co jednak ważne, próbki z każdego dnia były znacząco mniejsze od wskazanych w normie 16 sztuk, co oznacza, że gdyby określić partię jako produkcję pojedynczego dnia, wiele partii musiałoby być ostatecznie uznanych za niezgodne. W przypadku jednej próbki ostatecznie niezgodne okazały się dwie sztuki na sześć, ale średnia z tych czterech ostatecznie zgodnych wyniosła aż 4,62 MPa!

PODUMOWANIE, CZYLI NASZ KIJ W MROWISKO

            Norma PN-EN 1338:2005, która opiera się na angielskim odpowiedniku EN 1338:2003, bardzo rygorystycznie, naszym zdaniem, traktuje kwestię wytrzymałości. Założenie, że w praktyce wszystkie kostki powinny przekraczać pewną, dość wysoką wartość, jest trudne do obrony (chociaż jesteśmy ciekawi jaka jest geneza tego rygoru).

Ta sama norma daje producentom swobodę w kwestii odporności na czynniki atmosferyczne czy ścieranie. Co ważne, pokrewne normy 1339 i 1340 proponują różne klasy wytrzymałości dla płyt i krawężników. Skąd zatem tak twarde ograniczenia dla kostek brukowych? Przecież aby kostka ośmiocentymetrowa wykazała się wytrzymałością 2,9 MPa, wskazaną jako absolutne minimum normatywne, trzeba przyłożyć do niej siłę ponad

7 ton

w badaniu rozciągania przy rozłupywaniu. Ciągnik siodłowy z naczepą o DMC 40 ton wywiera nacisk wynoszący ok. 4 ton.

            Mamy wrażenie, że ten próg wytrzymałości jest nie tylko nielogiczny, ale również nieekologiczny i nieekonomiczny. Produkcja masowa, jaką jest wytwarzanie kostek brukowych, cechuje się pewną zmiennością, a chęć uzyskania wymaganej wytrzymałości przez WSZYSTKIE kostki spośród milionów sztuk zmusza np. do stosowania nieekologicznych receptur. Ani jednak ten zabieg, ani inne nie dają pewności, że wszystkie kostki przekroczą wymagany próg.

            Do tego dochodzi jeszcze problem zgodności kostek wprowadzonych do obrotu. Wszyscy wiemy, że beton dojrzewa przez lata poprawiając swoje właściwości i parametry. Jest przejawem zbiorowej schizofrenii udawanie, że wszystko jest w porządku. Nawet bezpieczna deklaracja producenta, że kostki są dostarczane przed datą, od której kostki są deklarowane jako odpowiednie do stosowania (rozdział 7 normy), nie rozwiązuje problemu. Chyba żadnego producenta i żadnego inwestora nie stać na magazynowanie kostki do osiągnięcia wytrzymałości zgodnej z normą. A nawet, jeśli któregoś stać i tylko takich dopuścimy do funkcjonowania, zostawimy na rynku kilka podmiotów monopolizując branżę.