A A+ A++
Pracownie Katedry

Pracownie Katedry

Pracownia Starzeniowa

Podstawą pracowni jest Symulacyjna rotacyjna klimatyczna komora starzeniowa zaliczana swoim działaniem do metod przyspieszonych badań starzeniowych z udziałem symulacji klimatycznej. Komora powstała w latach 90. na podstawie współpracy z Instytutem Badań Trwałości w Trondheim w Norwegii. Pierwotny tryb działania komory starzeniowej tzw. „tryb norweski” został przygotowany do symulowanych oddziaływań atmosferycznych  takich jak: nagrzewanie słoneczne, deszcz i wiatr oraz mrożenie.  

W trybie tym program klimatyczny odpowiada średniej wieloletniej charakterystyce klimatu Górnego Śląska. 1 cykl działania komory obejmuje nagrzewanie quasisłoneczne, zraszanie z podmuchami oraz mrożenie. Cykl trwa 4 x 40-50 minut. Podstawowy test badawczy wynosi 100 cykli i trwa 6 - 8 tygodni. Czas symulacji 100 cykli w komorze odpowiada okresowi 2 lata w warunkach naturalnych. Program klimatyczny może być zmieniany dla określonej charakterystyki klimatu referencyjnego. Przyspieszenie komory zależy od liczby cykli na dobę. Przy liczbie 2-3 cykle na dobę wynosi 6 razy. Komora starzeniowa jest swego rodzaju akceleratorem starzenia atmosferycznego.

     Stanowisko badawcze składa się z czterech komór: centralnej komory obrotowej do ekspozycji materiałów (wymiary ścian 1,55 x 2,10 m) i trzech komór symulujących dominujące czynniki atmosferyczne (rys.1).

Komora słońca” zadaje promieniowanie zbliżone do naturalnego słonecznego poprzez układ 20 lamp metalohalogenkowych o mocy 8kW oraz 10 promienników nadfioletu o imitujących promieniowanie UV. Lampy MH w liczbie 20 cechują się dobrym odwzorowaniem w zakresie widma naturalnego promieniowania słonecznego. Maksymalna temperatura na powierzchni eksponowanej to +65°C.

Komora deszczu” symuluje deszcz ukośny i wiatr za pomocą specjalnego układu dysz podających strugi powietrza odchylające opadające krople wody. Amplituda, częstość i prędkość podmuchów powietrza są regulowane. Stosowana jest woda demineralizowana. W przypadku symulowania zanieczyszczeń wielkomiejskich woda podawana jest z instalacji wodociągowej a zawarte w niej minerały stanowią odpowiedniki zanieczyszczeń atmosfery miejskiej.

Komora mrozu” oddziaływuje niskimi temperaturami, min. do -25°C.

     Stanowisko jest sterowane automatycznie. Parametry klimatyczne zadawane są na pulpicie. Dla symulacji klimatu Górnego Śląska zadawane parametry to: temperatura grzania +60oC, ilość wody na powierzchnię ściany to 6,5 mm (dm3/m2) na 1 cykl co odpowiada około 330 mm w ciągu roku. Podmuchy powietrza odpowiadają prędkości średniej wiatru 2,8m/s. Temperatura ujemna –16oC,

     W trybie norweskim na stanowisku mogą więc być wykonywane przyspieszone testy starzeniowe. W czasie testów zachodzą zmiany starzeniowe, które mogą mieć charakter makroskopowy, widoczny okiem nieuzbrojonym, lub niewidoczne, zachodzące wewnątrz mikrostruktury. W celu określenia zmian starzeniowych wykonywane są pomiary w odstępach czasu wybranych miarodajnych cech fizycznych np. gęstości, porowatości, nasiąkliwości, skurczu, oraz cech mechanicznych np. wytrzymałości, przyczepności. Korzystne jest także skaningowe badanie zmian morfologii powierzchni (analiza SEM) lub analiza zmian mineralogicznych metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) lub pomiary struktury porowej (metodą MIP). Uzyskane wyniki pozwalają na modelowanie charakterystyk starzeniowych a także ocenę lub prognozowanie zmian, odporności, trwałości.

Próbki do badań: w komorze mogą być badane elementy drobnowymiarowe, mocowane do specjalnych ram montażowych komory centralnej oraz elementy wielkowymiarowe, np.  ekrany akustyczne, elementy elewacyjne, itp. o wymiarach nie przekraczających 1,55 szerokości i 2,1m wysokości i grubości do 0,25 m.

     Tryb norweski komory starzeniowej stosowany był w większości badań w latach od 1993 do 2018. W komorze starzeniowej badano zmiany i odporność na starzenie atmosferyczne takich materiałów lub wyrobów jak: drogowe ekrany akustyczne (Zielona ściana - Gomibud, Rockwool), polistyrenowe panele wykończeniowe na elewacje budynków (Austrotherm), polimero-metalowe obciążniki kolejowych trakcji elektrycznych, tynki elewacyjne różnych rodzajów i systemów (Euromix, Bolix, Atlas), kamień budowlany - piaskowiec, kostki brukowe i płyty tarasowe (Bruk-Bet), pianobeton (ITB-Katowice).

W ostatnich badaniach w roku 2023 na potrzeby badań pianobetonów zawierających dodatki materiałów zmienno-fazowych, komora została przystosowana do trybu „Grzanie-chłodzenie” z pominięciem wpływu symulacji deszczu.

schemat komory
widok komory centralnej

Rys.1. Komora przyspieszonego starzenia: a) schemat, b) widok w trakcie obrotu komory centralnej

komora przyspieszonego starzenia

Rys.2. Pracownia Badań Starzeniowych – Komora przyspieszonego starzenia

Możliwe do przeprowadzenia badania

  • Testy przyspieszonego starzenia,

  • Badania materiałowe (normowe) zmian cech fizycznych i mechanicznych materiałów lub wyrobów poddanych starzeniu,

  • Badania odporności i trwałości na starzenie atmosferyczne.

Aparatura

Aparatura

Komora starzeniowa stanowi zintegrowaną aparaturę badawczą, w skład której wchodzi komora centralna, trzy komory klimatyczne i urządzenia sterujące. Aparatura komory starzeniowej obejmuje następujące elementy składowe:

Centralna komora obrotowa

Centralna komora obrotowa

Centralna komora obrotowa wraz z napędem do montażu i ekspozycji testowanych materiałów
Komora klimatyczna 1

Komora klimatyczna 1

Komora klimatyczna tzw. „Komora słońca” wraz z układem jezdnym, symulująca promieniowanie słoneczne, wyposażona w układ 20 lamp MH, 8 promienników UV oraz pirometr do pomiaru temperatury.
Komora klimatyczna 2

Komora klimatyczna 2

Komora klimatyczna tzw. „Komora deszczu” wraz z układem jezdnym, symulująca deszcz ukośny i wiatr, wyposażona w układ 21 dysz podających strugi powietrza, wentylator z układem sterowania podmuchów, układ zraszania z pompą wody.
Komora klimatyczna 3

Komora klimatyczna 3

Komora klimatyczna tzw. „Komora mrozu” wraz z układem jezdnym, wyposażona w 2 parowniki typu KUBA Kaltetechnik D-62091 oraz Agregat chłodniczy BEHR Industrietechnik D-08499 z czynnikiem freonowym R404A.
Pulpit sterujący z monitorem LCD

Pulpit sterujący z monitorem LCD

Pulpit sterujący z monitorem LCD i układem sterowania zawierającym nowe oprogramowanie, falownik firmy LENZE, centralny sterownik PLC połączony ze sterownikami wykonawczymi poprzez zintegrowaną magistralę sieciową CAN i sterowniki PLC firmy EATON.
Rejestrator wielokanałowy THERM 5005 firmy Ahlborn

Rejestrator wielokanałowy THERM 5005 firmy Ahlborn

Zrealizowane badania

Zrealizowane badania

  • BW-323/RB -4/93 “Badanie struktury porowatości zaczynów cementowych na różnych rodzajach cementów w aspekcie ich trwałości dla wybranych parametrów środowiska zewnętrznego”
  • BW-375/RB-4/94 “Badania trwałości zaczynów cementowych w zależności od ich struktury porowatości, w warunkach naprzemiennego działania czynników starzeniowych - część II.
  • BW-427/RB-4/95 “Badanie struktury porowatości zaczynów cementowych w aspekcie zmian trwałości w warunkach naturalnego i przyśpieszonego starzenia”
  • J.Mikoś, H.A.Nowak, J.Bochen: Projekt Badawczy nr 772329102/1995 pt: “Badania wpływu struktury betonu na jego trwałość w symulowanych warunkach naprzemiennego działania czynników zewnętrznych”
  • BW-528/RB-4/96 “Badanie współczynnika porowatości zaczynów cementowych poddanych kolejnym etapom starzenia w naturalnych i sztucznych warunkach klimatycznych”
  • BK-220/RB-4/96, J.Mikoś, J.Bochen: “Badanie trwałości wybranych gipsobetonów w symulacyjnej komorze naprzemiennego działania czynników destrukcyjnych”
  • J.Bochen, J.Spychała; Praca badawcza dla PPU-H “Thermodom” Żory, pt. “Badania trwałości wybranych materiałów ścian zewnętrznych w warunkach przyśpieszonego starzenia - Etap I ”, KPB 1997,
  • BW-409/RB-4/97 “ Badanie związków pomiędzy wytrzymałością na ściskanie a strukturą porowatości zaczynów cementowych poddanych starzeniu naturalnemu i sztucznemu”
  • BK-219/RB-4/97, J.Mikoś, J.Bochen: “Badanie trwałości wybranych tworzyw budowlanych w komorze symulowanych, naprzemiennie działających czynników destrukcyjnych”
  • J.Bochen, J.Spychała; Praca badawcza dla PPU-H “Thermodom” Żory, pt. “Badania trwałości wybranych materiałów ścian zewnętrznych w warunkach przyśpieszonego starzenia - Etap II ”, KPB 1998,
  • BK-258/RB-4/98, J.Mikoś, J.Bochen : “Badania wpływu symulowanych czynników destrukcyjnych na zmianę wybranych właściwości tworzyw budowlanych”
  • BK-240/RB-4/01, J.Mikoś, J.Bochen, "Badania trwałości wybranych wypraw tynkowych w warunkach przyspieszonego starzenia, z uwzględnieniem ich właściwości kapilarnych i struktury porowatości”
  • BW-432 /RB-4/02, J.Bochen : „Badania wybranych właściwości mineralnych tynków zewnętrznych poddanych procesowi starzenia w środowisku naturalnym i symulowanych czynników atmosferycznych”
  • BK-246 / RB-4/02, H.Krause, J.Bochen, T.Muzyczuk: „Badania bezspoinowego systemu ocieplenia budynków z uwzględnieniem zagadnień trwałości”.
  • BK-271/RB-4/04, J.Bochen : „Badania trwałościowe wybranych właściwości tynków cienkowarstwowych poddanych procesowi przyspieszonego starzenia”
  • J.Bochen, R.Maćkowski, G.Cygan: „Badania starzeniowe obciążników trakcyjnych w komorze symulowanego starzenia”. Praca badawcza dla ‘Marbet’ Sp. z o. o. z Bielska- Białej, Gliwice 2004.
  • BK-286/RB-4/05, J.Bochen : „Badania wpływu klimatu symulowanego na właściwości dyfuzyjne pocienionych wypraw elewacyjnych”
  • BK-431/RB-4/06, J.Bochen : „Badania procesu ekstrakcji związków wapnia z wybranych tynków elewacyjnych w warunkach symulowanych”
  • BW-418/RB-4/07,J.Bochen: „Testowanie komory starzeniowej z nową instalacją chłodzącą oraz testy porównawcze z metodą normową badania mrozoodporności”
  • Praca NB-4/RB-4/09/RB-9, J.Ślusarek, R.Żuchowski, L.Dulak, J.Bochen: „Badania właściwości akustycznych i trwałości paneli akustycznych poddanych starzeniu w warunkach symulowanych”. Gliwice 2009.
  • J.Bochen: Prognozowanie trwałości komponentów budowlanych eksponowanych na czynniki atmosferyczne na podstawie testów przyspieszonego starzenia. Projekt badawczy finans. przez MNiSW: NN506250138, Praca PBU-33/RB9/2010, Gliwice IV.2010 – VI.2013.
  • J.Ślusarek, R.Żuchowski, L.Dulak, J.Bochen: Badania starzeniowe i akustyczne pochłaniania dźwięku drogowych ekranów akustycznych typu zielona ściana produkcji GOMIBUD w warunkach symulowanych. Praca U-643/RB-9/2012, Gliwice 2012.
  • J.Bochen: Badania starzeniowe elewacyjnych elementów Austrotherm FPP typu deska oraz ich połączeń w
    zmiennych warunkach atmosferycznych. Praca U-694/RB-9/2013, Gliwice 2013.
  • J.Ślusarek, J.Bochen, L.Dulak, R.Żuchowski, A.Nowoświat. Research on sound absorption of noise barriers
    subjected to accelerated ageing test of 400 cycles. Research U-776/RB-3/2013 for Rockwool B.V, the Netherlands, Gliwice, June 2014.
  • J.Ślusarek, J.Bochen, L.Dulak, R.Żuchowski, A.Nowoświat: Research on sound absorption of noise barriers subjected to accelerated ageing test of 550 cycles – Part 2. Research U-717/RB-3/2014 for Rockwool B.V, the Netherlands, Gliwice, Sept.2004 -June 2015.
  • J.Bochen. Wpływ sposobu pielęgnacji na skurcz tynków w okresie letnim . Wybrane problemy badawcze materiałów i komponentów budowlanych, BK–228/RB-3/2017, Gliwice, 2017.
  • J.Bochen, J.Ślusarek, G.Cygan, J.Michalska: Badania starzeniowe betonowych kostek brukowych i płyt tarasowych z symulacją 10 lat warunków naturalnych – 500 cykli dla wybranych serii wyrobów. Praca U-718/RB3 /2017 dla Bruk-Bet, Gliwice 2017/2018.
  • J.Bochen: Badania starzeniowe pianobetonów dla różnych rodzajów gęstości. Praca badawcza dla ITB oddział Katowice, Gliwice 2017/2018.
  • B.Klemczak, J.Bochen, Testy starzeniowe 700 cykli pianobetonów zawierających dodatki zmiennofazowe PCM, badania w ramach Projektu 03/060/UEB20/0084, Gliwice 2023.
Lokalizacja

Lokalizacja

Adres
ul. Krzywoustego 7
44-100 Gliwice
pokój:

Opiekun pracowni:
Jerzy Bochen
tel./fax  +48 32 237 18 66
e-mail: jerzy.bochen@polsl.pl

Obciążenie pracowni

Obciążenie pracowni

Rezerwacja

Rezerwacja

Chcesz zarezerwować pracownię?

Wypełnij formularz zgłoszeniowy. Opisz co chcesz zbadać i podaj termin w którym chcesz przeprowadzić badania

Ankieta rezerwacji

© Politechnika Śląska

Polityka prywatności

Całkowitą odpowiedzialność za poprawność, aktualność i zgodność z przepisami prawa materiałów publikowanych za pośrednictwem serwisu internetowego Politechniki Śląskiej ponoszą ich autorzy - jednostki organizacyjne, w których materiały informacyjne wytworzono. Prowadzenie: Centrum Informatyczne Politechniki Śląskiej (www@polsl.pl)

Deklaracja dostępności

„E-Politechnika Śląska - utworzenie platformy elektronicznych usług publicznych Politechniki Śląskiej”

Fundusze Europejskie
Fundusze Europejskie
Fundusze Europejskie
Fundusze Europejskie