1
Technologia betonu
BADANIA BETONU
Badania betonu
Beton –
materiał powstały ze zmieszania cementu, kruszywa grubego
i drobnego, wody oraz ewentualnych domieszek i dodatków,
który uzyskuje swoje właściwości w wyniku hydratacji
cementu.
Beton projektowany –
beton, którego wymagane właściwości i
dodatkowe cechy są podane producentowi,
odpowiedzialnemu za dostarczenie betonu zgodnego z
wymaganymi właściwościami i dodatkowymi cechami.
Beton recepturowy -
beton, którego skład i składniki, jakie powinny
być użyte, są podane producentowi, odpowiedzialnemu za
dostarczenie betonu o tak określonym składzie.
Badania betonu
1) badania niszczące:
¾
wytrzymałość na ściskanie wg PN-EN 12390-3:2001,
¾
wytrzymałość na zginanie wg PN-EN 12390-5:2001,
¾
wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupaniu wg PN-EN 12390-6:2001,
¾
gęstość betonu wg PN-EN 12390-7:2001,
¾
głębokość penetracji wody pod ciśnieniem wg PN-EN 12390-8:2001,
¾
mrozoodporność wg PN-B 06250:1988 „Beton zwykły”
2) badania małoniszczące:
¾
odwierty rdzeniowe wg PN-EN 12504-1:2001 pobrane m.in. w celu
wykonania badań niszczących,
¾
metoda „pull-out” wg PN-EN 12504-3:2006,
3) badania nieniszczące:
¾
metoda sklerometryczna wg PN-EN 12504-2:2002,
¾
metoda ultradźwiękowa wg PN-EN 12504-4:2005
BADANIA
BETONU W
KONSTRUKCJI
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
Próbki:
φ 15/30
typ
podstawowy!
D
≤ 31,5 mm
φ15 mm,
h 30 mm
Walec
amerykański
10
D
≤ 16 mm
100 mm
C
15
typ
podstawowy!
D
≤ 31.5 mm
150 mm
B
20
D
≤ 63 mm
200 mm
A
oznaczenie
uwagi
zalecenia
wymiar
boku
typ próbki
lub inne zgodne z PN-EN 12390-2
lub odwierty rdzeniowe zgodne z PN-EN 12504-1
30
/
15
10
20
15
25
.
1
96
.
0
05
.
1
φ
c
c
c
c
f
f
f
f
⋅
=
⋅
=
⋅
=
Przeliczniki:
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
Dostosowanie próbek do badania:
• szlifowanie;
• nakładanie warstwy wyrównującej: metoda zaprawy cementowej (C:P = 3:1);
• nakładanie warstwy wyrównującej: metoda mieszanki siarkowej (S:P = 1:1);
• nakładanie warstwy wyrównującej: metoda nakładek piaskowych;
Stanowisko badawcze:
c
A
F
c
f =
Wynik badania:
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
gdzie:
f
c
–
jest wytrzymałością na ściskanie [MPa];
F –
jest maksymalnym obciążeniem przy zniszczeniu [N];
A
c
–
jest polem przekroju poprzecznego próbki [mm
2
];
Wynik badania podaje się w zaokrągleniu do 0,5 MPa
2
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
Postacie zniszczenia próbek:
prawidłowe
nieprawidłowe
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
Określenie klasy betonu:
n
≥ 15
n = 3
Ilość próbek
f
ci
≥ f
ck
- 4
f
cm
≥ f
ck
+ 1,48
σ
Produkcja
ciągła
f
ci
≥ f
ck
- 4
f
cm
≥ f
ck
+ 4
Produkcja
początkowa
Kryterium II
Kryterium I
Produkcja początkowa – obejmuje produkcję do momentu
otrzymania co najmniej 35 wyników badań.
Produkcja ciągła – zostaje osiągnięta, gdy uzyska się co najmniej
35 wyników badań w okresie
nieprzekraczającym 12 miesięcy.
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
Projektowanie:
Kontrola:
f
cm
= f
ck
+ t
⋅ σ
dane jest
σ
t = 2
⇒
f
cm
= f
ck
+ 2
⋅ σ
brak
σ
⇒
f
cm
= f
ck
+ (6
÷ 12)
dane jest
σ (k. ciągła)
t = 1,48
⇒
f
cm
= f
ck
+ 1,48
⋅ σ
brak
σ (k. początkowa)
⇒
f
cm
= f
ck
+ 4
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
BWW
Wytrzymałość na ściskanie (PN-EN 12390-3)
LBWW
Wytrzymałość na zginanie (PN-EN 12390-5)
Próbki:
9
próbki prostopadłościenne wykonane i pielęgnowane zgodnie
z PN-EN 12390-2 lub
9
próbki wycinane z konstrukcji.
Dostosowanie próbek do badania:
Szlifowanie jeżeli niezbędne
Stanowisko badawcze:
3
Wytrzymałość na zginanie (PN-EN 12390-5)
Wynik badania:
Zginanie trzypunktowe
Zginanie czteropunktowe
(zalecane)
2
2
1
=
d
d
l
F
cf
f
2
2
1
2
3
=
d
d
l
F
cf
f
gdzie: f
cf
– wytrzymałość na zginanie [MPa];
F – maksymalne obciążenie [N];
l – jest rozstawem wałków podpierających [mm];
d
1
i d
2
– są poprzecznymi wymiarami próbki [mm];
Wytrzymałość na zginanie należy wyrazić z zaokrągleniem do 0,1 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu
(PN-EN 12390-6)
Próbki:
9
próbki walcowe 150/300 mm (zalecane),
9
próbki sześcienne lub prostopadłościenne (dopuszczone)
wykonane i pielęgnowane zgodnie z PN- EN 12390-2 lub
9
wycinane z konstrukcji.
Dostosowanie próbek do badania:
Szlifowanie
Stanowisko badawcze:
podkładki
Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu
(PN-EN 12390-6)
Wynik badania:
gdzie:
f
ct
–
jest wytrzymałością na rozciąganie przy rozłupywaniu [MPa];
F –
jest maksymalnym obciążeniem przy zniszczeniu [N];
l – jest długością styku próbki z podkładkami [mm];
d – jest wymiarem przekroju poprzecznego próbki [mm];
Wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu należy wyrazić z
zaokrągleniem do 0,05 MPa
d
L
F
2
f
ct
⋅
⋅
π
⋅
=
Gęstość (PN-EN 12390-7)
Próbki:
o objętości nie mniejszej niż 1l.
¾
w stanie w stanie rzeczywistym (m
t
z dokładnością 0,1%);
¾
lub nasyconym wodą (m
s
, po zanurzeniu w wodzie o temperaturze
(20±2) °C do czasu, aż zmiany masy w czasie 24 h będą mniejsze niż
0,2%);
¾
lub wysuszonym (m
o
, po wysuszeniu w suszarce w temperaturze
(105±5) °C do czasu, aż zmiany masy w czasie 24 h będą mniejsze
niż 0,2%).
Masę próbki określa się:
Objętość próbki określa się:
¾
za pomocą pomiaru objętości wypartej wody przez próbkę wcześniej
nasyconą (waga hydrostatyczna) (metoda zalecana);
¾
za pomocą pomiarów wymiarów liniowych i obliczenia objętości bryły
regularnej;
Gęstość (PN-EN 12390-7)
Wynik badania:
V
m
D =
gdzie:
D –
jest gęstością, odpowiadającą stanowi badanej próbki oraz metodzie
oznaczania objętości [kg/m
3
];
M –
jest masą próbki do badania [kg];
V –
jest objętością oznaczoną zastosowaną metodą [m
3
];
Gęstość należy wyrazić z zaokrągleniem do 10 kg/m
3
.
Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem
(PN-EN 12390-8)
o krawędzi, średnicy
≥ 150 mm
6 x
skuta warstwa stwardniałego zaczynu
brak powłoki izolacyjnej
ok. połowy długości krawędzi lub średnicy
badanej powierzchni
Wiek próbek 28 dni
Próbki:
4
Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem
(PN-EN 12390-8)
Stanowisko badawcze:
Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem
(PN-EN 12390-8)
Procedura badania:
Ciśnienie 500 kPa ± 50 kPa
Czas badania 72 h ± 2 h
Obserwacja bocznych powierzchni
próbek
⇒ zawilgocenia
Rozłupanie próbki i pomiar maksymalnej
głębokości penetracji:
Klasyfikacja wyników badania:
PN-EN 206-1: 2003
Jeśli powinna być oznaczana
wodoszczelność na próbkach do badania,
metodę badania oraz kryteria zgodności
należy uzgodnić między specyfikującym i
producentem
Głębokość penetracji wody pod ciśnieniem
(PN-EN 12390-8)
Wynik badania:
głębokość wniknięcia wody
DIN 1045-2:1999
głębokość wniknięcia wody < 50 mm
⇒ beton wodoszczelny
głębokość wniknięcia wody > 50 mm
⇒ beton nie może być uznany za wodoszczelny
Mrozoodporność (PN-B 06250:1988)
formowanych o boku 100, 150 lub 200 mm
próbek wyciętych z konstrukcji o min. wym. 100 mm
12 x
12 x
Wiek próbek min. 28 dni
Stopniowe nasycanie próbek wodą
min. 7 dni
24 h
Próbki:
lub
Mrozoodporność (PN-B 06250:1988)
Zamrażarka:
Procedura badania:
Próbki porównawcze
→ woda o temp. 18 ± 2
o
C
6
7
-18
± 2
o
C
4 h
18
± 2
o
C
2
÷ 4 h
Mrozoodporność (PN-B 06250:1988)
Cykle zamrażania
i rozmrażania
Ważenie
Ważenie i
Badanie
wytrzymałości
5
Mrozoodporność (PN-B 06250:1988)
Obliczanie i klasyfikacja wyników badania:
F300
ponad 200
F200
151
÷ 200
F150
101
÷ 150
F100
76
÷ 100
F75
51
÷ 75
F50
26
÷ 50
F25
do 25
Stopień
mrozoodporności
Wskaźnik N
Stopień mrozoodporności – symbol literowo-liczbowy klasyfikujący beton
pod względem odporności na działanie mrozu; liczba po literze F oznacza
wymaganą liczbę cykli zamrażania i odmrażania próbek betonowych.
N = liczba lat użytkowania konstr. + 50 (kapilarne podciąganie wody) + 100
(zmieniający się poziom wody lub oddziaływanie środków odladzających)
Mrozoodporność (PN-B 06250:1988)
Próbka nie wykazuje pęknięć
%
5
%
100
G
G
G
G
1
2
1
<
⋅
−
=
Δ
%
20
%
100
R
R
R
R
1
2
1
<
⋅
−
=
Δ
1.
2.
3.
Obliczanie i klasyfikacja wyników badania:
Zmiana masy
Zmiana wytrzymałości
BADANIA BETONU
W
KONSTRUKCJI
Technologia betonu
BADANIA MAŁONISZCZĄCE
Odwierty rdzeniowe (PN-EN 12504-1)
Pobieranie odwiertów:
Lokalizacja – miejsca oddalone od połączeń lub
krawędzi elementu oraz tam gdzie nie ma wcale lub
jest niewiele prętów zbrojeniowych
Znakowanie – jednoznacznie i trwale oznakować rdzenie
(udokumentować ich lokalizację); przy cięciu na próbki
oznakować położenie próbki w odwiercie
Zbrojenie – odwierty do badań f
ci
nie mogą
zawierać prętów zbrojeniowych w osi podłużnej
lub jej pobliżu
l
φ
l/
φ
= 2
⇒ f
ci
na walcu
l/
φ
= 1
⇒ f
ci
na sześcianie
Odwierty rdzeniowe (PN-EN 12504-1)
Rdzenie wycięte z konstrukcji
Rdzenie pocięte na próbki
i gotowe do badań
Odwierty rdzeniowe (PN-EN 12504-1)
6
Metoda pull-out (PN-EN 12504-3)
Zastosowanie metody:
9
małoniszcząca ocena wytrzymałości betonu na ściskanie,
9
ocena jakości wykonania oraz warunków pielęgnacji warstwy
zewnętrznej betonu,
9
kontrola przy odbiorze elementów betonowych,
9
sprawdzenie rezerw wytrzymałości w elementach betonowych
przed ich dociążeniem
Metoda pull-out (PN-EN 12504-3)
Pomiar wytrzymałości
w nowo powstającym elemencie
Pomiar wytrzymałości
w istniejącym elemencie
Metoda pull-out (PN-EN 12504-3)
A
F
f
p
=
Wynik badania:
gdzie:
f
p
–
jest wytrzymałością na ściskanie oznaczana metodą wyrywania [MPa];
F –
jest siłą wyrywającą [N];
A –
jest polem powierzchni zniszczenia [mm
2
]; określonym zgodnie z:
(
)
(
)
[
]
2
1
2
1
2
2
1
2
4
4
1
d
d
h
d
d
A
−
+
⋅
+
⋅
π
⋅
=
gdzie:
d
1
–
średnica krążka kotwy [mm]; (25 mm)
d
2
–
wewnętrzna średnica pierścienia oporowego [mm]; (55 mm)
h –
odległość pomiędzy powierzchnią betonu i krążkiem kotwy [mm];
BADANIA BETONU
W
KONSTRUKCJI
Technologia betonu
BADANIA NIENISZCZĄCE
Metoda sklerometryczna (PN-EN 12504-2)
Zasada pomiaru:
Określa się powierzchniową twardość betonu na podstawie
odskoku masy uderzeniowej młotka – tzw. liczby odbicia L.
Wytrzymałość na ściskanie wyznacza się na podstawie
L
z krzywej regresji f
c
= f (L)
Przyrząd:
Młotek Schmidta
Metoda sklerometryczna (PN-EN 12504-2)
Typy młotków Schmidta:
9
Typ N,
9
Typ L – energia uderzenia 3 krotnie mniejsza
niż w typie N, zastosowanie do elementów
cienkościennych lub małych;
9
Typ LB – analog do typu L, specjalna końcówka
do badania wyrobów z ceramiki budowlanej;
9
Typ M – konstrukcje masywne;
7
Metoda sklerometryczna (PN-EN 12504-2)
Wyniki badania:
1. Obliczyć
2. Uwzględnić poprawkę
α
3. Obliczyć
4. Obliczyć:
L
α
L
c
L
b
L
a
f
c
+
⋅
+
⋅
=
2
Metoda ultradźwiękowa (PN-EN 12504-4)
Zasada pomiaru:
Określa się prędkość rozchodzenia się podłużnych fal
ultradźwiękowych V w stwardniałym betonie.
Zastosowania:
Prędkość rozchodzenia się fal ultradźwiękowych w materiale zależy od
jego gęstości i właściwości sprężystych, te z kolei zależą od jakości i
wytrzymałości badanego materiału.
¾
Oszacowanie wytrzymałości na ściskanie betonu;
¾
Wykrycie raków, pęknięć i innych uszkodzeń (defektoskopia);
Metoda ultradźwiękowa (PN-EN 12504-4)
Przyrząd:
W zależności od zastosowania: betonoskop, defektoskop itp.
Betonoskop
Metoda ultradźwiękowa (PN-EN 12504-4)
Wyniki badania:
Odczyt z betonoskopu
2. Obliczyć
, s
v
,
ν
v .
3. Obliczyć:
V
c
V
b
V
a
f
c
+
⋅
+
⋅
=
2
gdzie:
V
– prędkość rozchodzenia się fali [km/s];
S
– długość drogi pomiarowej [mm];
t
– czas potrzebny do pokonania drogi
pomiarowej przez falę [
μs];
⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
=
s
km
t
S
V
1.