Laboratorium

Literatura i normy

1. K.

Nagrodzka

–

Godycka

„Badanie

właściwości

betonu

i

żelbetu

w

warunkach laboratoryjnych”. Arkady 1999,

2. Instrukcja ITB nr 194: „Badania cech mechanicznych betonu na próbkach

wykonanych w formach” ,

3. Instrukcja ITB nr 209: „Instrukcja stosowania metody ultradźwiękowej do

nieniszczącej kontroli jakości betonu w konstrukcji” ,

4. Instrukcja ITB nr 210: „Instrukcja stosowania młotków Schmidta do

nieniszczącej kontroli jakości betonu w konstrukcji” ,

5.

Łukasz

Drobiec,

Radosław

Jasiński,

Adam

Piekarczyk:

„Diagnostyka

konstrukcji żelbetowych” tom 1, PWN, 2010 ,

konstrukcji żelbetowych” tom 1, PWN, 2010 ,

6. Henryk

Dondolewski,

Mariusz

Januszewski:

Betony

cementowe,

zagadnienia wybrane” WNT , 2008 ,

7. PN-EN 1992 – 1 – 1 : 2008 „Konstrukcje betonowe żelbetowe i sprężone.

Obliczenia statyczne i projektowanie”,

8. PN-EN 12390 – 3, 4, 5, 6 :2001 „Badania betonu. Części 3, 4, 5, 6” ,

9. PN-EN 12504 – 1, 2 :2001 „Badania betonu w konstrukcjach”,

10. PN-EN 206 – 1:2003 „Beton. Część 1 Wymagania, właściwości, produkcja i

zgodność” ,

11. Budownictwo betonowe, tom VIII .

2

Badania laboratoryjne – wstęp

Cel badań laboratoryjnych

•Określenie

podstawowych

własności

wytrzymałościowych

materiałów

konstrukcyjnych

(bieżąca

kontrola

jakości

materiałów

stosowanych

w

budownictwie, analiza właściwości po wystąpieniu sytuacji wyjątkowej:
pożar,

wybuch,

awaria,

analiza

właściwości

przy

braku

informacji

o

konstrukcji w przypadku planowanej zmiany funkcji użytkowej, przebudowy,
itp.)

•Określenie sił oraz naprężeń w elementach konstrukcji

•Znalezienie rozkładu odkształceń i naprężeń w wybranych przekrojach
elementów konstrukcji

•Ocena granicznych odkształceń materiałów konstrukcyjnych i nośności
granicznej konstrukcji.

Badania prowadzone są w celach poznawczych, celem ich jest natomiast
określenie parametrów wyjściowych dalszej analizy np. naukowej, nośności
konstrukcji czy cech materiałowych.

3

Skala badań laboratoryjnych:

•

w odniesieniu do elementów konstrukcyjnych (np. stropy budynków, belki),

• w odniesieniu do całych obiektów (np. mosty)
• w odniesieniu do próbek,
• badania na modelach (modelowe)

Stosowane metody badawcze odkształceń i naprężeń

Badania bezpośrednie:

Punktowe

•

tensometria,

•

metoda ultradźwiękowa,

•

metoda sklerometryczna

•

Metoda pull out

Powierzchniowe

Powierzchniowe

•

kruche pęknięcia,

•

rentgenografia,

•

tensometria,

•

metody optyczne- elastooptyka, holografia, metoda Moire’a

•

holografia

Badania pośrednie:

Modelowanie

•

bezpośrednie,

•

pośrednie

Analogie

•

elektryczna,

•

magnetyczna

•

błonowa

4

Metody oceny wytrzymałości betonu in-situ:

•metody sklerometryczne,

• metoda czasu przejścia fali ultradźwiękowej,

• penetracja sondą,

• metoda „break-off”

• metoda „pull-out”,

•metoda „pull-off

”

5

Wstrzelenie sondy z twardego metalu np. stali w beton i pomiarze długo

ś

ci wystaj

ą

cej cz

ęś

ci sondy, a

nast

ę

pnie oszacowaniu zale

ż

no

ś

ci pomi

ę

dzy sił

ą

potrzebn

ą

do wstrzelenia sondy a długo

ś

ci

ą

wystaj

ą

cego stalowego rdzenia przy znanej jego długo

ś

ci całkowitej. Na tej podstawie szacuje si

ę

wytrzymało

ść

na

ś

ciskanie

W przypadku konstrukcji

ż

elbetowych stosowanie tej metody jest ograniczone ze wzgl

ę

du na obecno

ść

otuliny zbrojenia, która z reguły jest słabsza ni

ż

pozostała cz

ęść

struktury betonu.

Metoda pull – out ocena wytrzymałości na ściskanie

6

Na podstawie warto

ś

ci siły potrzebnej do wyrwania kotwy P okre

ś

la si

ę

skorelowan

ą

z ni

ą

wytrzymało

ść

betonu na

ś

ciskanie fc (kostka 150mm):

fc,cub = 1,41P - 2,82 - beton ≤ 50 MPa
fc,cub = 1,59P - 9,52 - beton > 50 MPa

•Obiekt istniej

ą

cy - kotwy osadza si

ę

w otworach nawiercanych w konstrukcji

•Konstrukcje nowopowstaj

ą

ce - kotwy osadzane s

ą

w betonie póki jest on jeszcze g

ę

stoplastyczny, nie

zaburzaj

ą

c jego struktury.

Metoda ta jest niezależna od parametrów materiałowych

7

Młotek Schmidta wersja elektroniczna 10-120 N/mm2.

•betonoskop, urządzenie do mierzenia prędkości rozchodzenia się fal
ultradźwiękowych w betonie (prędkość zależy od gęstości betonu), w celu
określenia jego jakości (wytrzymałości).

•Istnieje związek pomiędzy prędkością fali ultradźwiękowej w betonie a
właściwościami sprężystymi tego betonu,

•do badań betonu wykorzystywane są fale w przedziale od 30kHz do 500kHz,
rzadziej do 1MHz,

8

Prążki moiré (prążki mory)

to pewien rodzaj układu prążków powstałego na skutek interferencji (nakładania

się) dwóch siatek linii obróconych o pewien kąt lub poddanych deformacji
(zniekształconych względem siebie).

Jeżeli jedną siatkę umieścimy na płaskiej powierzchni, a drugą przymocujemy do
odkształcanego obiektu, to pojawią się prążki moiré. Ich wzorzec może być bardzo
złożony. Ich układ będzie zależał od deformacji badanego obiektu. Obraz prążków
po zarejestrowaniu oraz przetworzeniu przez odpowiednie oprogramowanie może
pozwolić na niezwykle precyzyjne określenie kształtu badanego przedmiotu, do
którego przyłożono siatkę referencyjną.

Dwie nakrywające się folie z paskami. Na jednej z nich wzorek
ma okres 10, na drugim 11.

Dwie nakrywające się folie z paskami o natężeniu sinusoidalnym.
Na jednej z nich wzorek ma okres 10, na drugim 11.

Gdzie można zaobserwować morę

Prążki moiré powstają, gdy nachodzą na siebie okresowe struktury.

Nachodzące firanki zrobione z gęstej tkaniny.
Przykrywające się siatki, płoty.

Prążki moiré powstają również, gdy rozmiar piksela jest porównywalnego rzędu
wielkości, jak okres wyświetlanej struktury.
Źle przeskalowane pliki graficzne.
Zdjęcia ekranu komputera.
Zdjęcia płotu.

9

W przypadku badań na modelach należy zwrócić uwagę na interpretację wyników
(modele różnią się cechami mechanicznymi od rzeczywistych obiektów, istotna
staje się interpretacja wyników).

W modelach zazwyczaj nie udaje się zachować zgodności modułu sprężystości oraz
współczynnika Poissona w stosunku do obiektów rzeczywistych.

Modele pośrednie – rezygnuje się z podobieństwa niektórych cech mechanicznych
materiału pozostawiając cechy wymiarowe (np. zastąpienie w modelu betonu
gipsem)

Tensometria

Bezpośrednia metoda badania elementów lub próbek polegająca na pomiarze
odkształceń materiału poddanego działaniu obciążeń zewnętrznych (statycznych
lub dynamicznych).

Jeżeli

odkształcenia

pozostają

w

granicach

prawa

Hooke’a

można

dla

pomierzonych odkształceń obliczyć odpowiadające im wartości naprężeń. Pomiar
odkształcenia dokonywany jest na pewnym założonym z góry odcinku zwanym bazą
pomiarową .

Odczytana wartość odkształcenia jest wartością średnią odpowiadającą długością

bazy.

Urządzenia służące do pomiaru odkształceń elementu nazywamy tensometrami.

10

Podział tensometrów w zależności od ich cech i techniki wykonywania
pomiarów

•

tensometry mechaniczne

•

tensometry elektrooporowe,

•

tensometry strunowe

•

tensometry indukcyjne

•

tensometry optyczno – mechaniczne

Podstawowe elementy tensometrii

Baza pomiarowa
– odcinek pomiarowy wyznaczony przez czujnik tensometru, którego wielkość
zmienia się wraz z odkształceniem materiału.

zmienia się wraz z odkształceniem materiału.

Czujnik pomiarowy
–

urządzenie

pozwalające

odczytać

zmianę

wielkości

mechanicznej

(odkształcenie badanego elementu)

Przekładnia

– część umożliwiająca przekazanie mierzonej wielkości fizycznej wywołanej

odkształceniem elementu.

Przełożenie

– skala zwielokrotnienia mierzonej przy odczycie wartości – stosunek długości

drogi przebytej przez wskaźnik urządzenia rejestrującego do odpowiedniej tej
drodze zmianie długości bazy.

11

Kryteria wyboru czujników

1. Miejsce wykonywania pomiarów (powierzchnia, wnętrze betonu,

zbrojenie),

2. Okres wykonywania pomiarów

•

doraźne,

•

długotrwałe,

3. Charakter przebiegu zmian odkształceń

•

obciążenia statyczne,

•

obciążenia dynamiczne,

4.

Wymagana dokładność pomiaru,

12

4.

Wymagana dokładność pomiaru,

5. Warunki instalacji i dokonywania pomiaru

•

laboratoryjne,

•

poligonowe,

6. Ilość miejsc równoczesnych pomiaru,

7. Wymiary i geometria badanych elementów

Niewłaściwy dobór czujników może prowadzić do fałszowania wyników,
wydłużenia czasu lub wręcz niemożności dokonania niezbędnych odczytów.

Dobór czujników tensometrycznych

- powinien być taki, aby pomiar był optymalny.

Dobór bazy pomiarowej

13

- odcinek na którym mierzymy wielkość przemieszczenia
powinien być taki, aby pomiar był obciążony jak najmniejszym
błędem.

Zasady doboru bazy pomiarowej.

Długość bazy ma znaczący wpływ na pomiary odkształceń betonu – im jest ona
dłuższa tym dokładność pomiaru jest większa.

Kryterium dokładności pomiaru

m

c

l

l

⋅

=

∆

=

ε

ε

min

gdzie:

ε- odkształcenie materiału,
c – działka tensometru,
m – przełożenie tensometru

Kryterium strukturalne

l

m

c

l

l

∆

⋅

=

→

⋅

=

∆

ε

–

wymaga się uwzględnienia niejednorodnej struktury betonu.

Baza

powinna

być

odpowiednio

długa

ze

względu

na

różne

współczynniki

sprężystości matrycy i kruszywa i zależy od maksymalnej wielkości ziaren
kruszywa.

Na podstawie wyników doświadczeń przyjmuje się, że baza powinna być:

> 4 -

5 d

g

(błąd pomiaru 5

%)

> 8 - 10 d

g

(błąd pomiaru 2,5%)

Kryterium naprężeniowe

– baza pomiarowa nie może być zbyt duża, aby umożliwić pomiar odkształcenia
występującego w przybliżeniu na niewielkim obszarze elementu, a nie średniego
pomiaru odkształceń całego elementu.

14

Błędy w dokonywanych pomiarach

Błędy grube

– powstają na skutek zmian warunków pomiaru lub spowodowane są przez
dokonującego pomiar, są łatwe do rozpoznania, a odczyt trzeba odrzucić.

Powstają np. w wyniku odczytania niewłaściwej podziałki, przestawienia cyfr,
zapisania innej liczby, zastosowania uszkodzonego czujnika itp.

Błędy systematyczne

– powstają na skutek różnorodnych okoliczności, mają w przybliżeniu przy stałych

– powstają na skutek różnorodnych okoliczności, mają w przybliżeniu przy stałych

warunkach stałą wartość, a skutek ich działania może być określony.

Są to najczęściej błędy samej techniki laboratoryjnej.

Część z nich można eliminować, a część skorygować przez wprowadzenie

poprawek w wynikach pomiaru.

Błędy przypadkowe

– są efektem działania wielu drobnych i zmiennych czynników o charakterze
losowym.

Nie można ich ujawnić ani wyeliminować z wielkości pomiaru.

15

Opracowanie statystyczne wyników pomiaru.

Polega

na

dokładniejszym

oszacowaniu

mierzonej

wielkości.

Na

podstawie

pomiarów wielkości mierzonej odczytujemy n wyników: X

1

, X

2

, ....., X

n

.

Przyjmuje się, że prawdopodobieństwo wystąpienia błędów ujemnych o tej samej
wartości bezwzględnej jest takie same, jak prawdopodobieństwo wystąpienia
wartości dodatnich, a funkcja rozkładu bezwzględnych wartości jest malejąca.

Przy tych założeniach można przyjąć, że błędy przypadkowe podlegają rozkładowi
normalnemu Gaussa.

Przyjmuje się, że dla otrzymanych wyników najbardziej prawdopodobną wielkością
będzie średnia arytmetyczna określona wzorem:

∑

−

⋅

=

n

i

x

X

1

∑

=

⋅

=

i

i

x

n

X

1

Parametrem charakteryzującym rozrzut wyników jest odchylenie standardowe
poszczególnego pomiaru:

∑

−

−

⋅

=

2

)

(

1

X

i

X

n

s

Przy ograniczonej liczbie prób (tak jak jest zazwyczaj w praktyce):

∑

−

−

⋅

−

=

2

)

(

1

1

X

i

X

n

s

Ponadto określa się rozrzut średniej arytmetycznej serii pomiarów:

n

s

X

s

=

−

16

Techniki pomiarowe – tensometryczne pomiary odkształceń

Klasyfikacja czujników tensometrycznych

1. Czujniki do pomiaru przemieszczeń (wbudowane w układ tensometru),

2. Czujniki do pomiaru odkształceń

Podział czujników ze względu na budowę

1. Tensometry mechaniczne

•

Czujniki zegarowe,

•

Czujniki zegarowe Huggenbergera,

17

•

Czujniki zegarowe Huggenbergera,

•

Tensometr dźwigniowy Huggenbergera

2. Tensometry „elektryczne”

•

Elektrooporowe,

•

Indukcyjne,

•

Pojemnościowe

3. Tensometry strunowe

Tensometria mechaniczna

Tensometry mechaniczne są urządzeniami o przekładni mechanicznej w postaci
układów dżwigniowych.
Bazę tensometru mechanicznego wyznaczają dwa ostrza: stałe i ruchome.
Odkształcenie bazy badanego elementu powoduje przyrost bazy o ∆l, co
jednocześnie powoduje przemieszczenie się ruchomego ostrza.

Podstawowe typy czujników.

•

Czujniki zegarowe

– typowe czujniki mają działkę 0,01 mm oraz zakres pomiarowy 10mm.

Stosowane są do pomiaru ugięć oraz przemieszczeń poziomych oraz jako główny
element różnego typu tensometrów o przekładniach dźwigniowych.

Zasada pracy

– trzpień mierniczy jest połączony z układem kółek zębatych, przekazujących jego

ruchy na koło powodujące obrót wskazówki zegara.
Różnica wskazań zegara przy zadanym przyroście obciążenia pokazuje przyrost
przemieszczenia konstrukcji.

Schemat konstrukcji czujnika zegarowego

1.trzpień mierniczy,
2.koło zębate,
3.koło zębate,
4.wskazówka,
5.sprężyna powrotna,

sprężyna likwidująca luzy

18

Tensometry nasadowe (przykładane, ekstensometry)

19

Tensometr typu Huggenbergera

•długość bazy pomiarowej: 200-500 mm,

•zakres pomiarowy: ∆l

max

= 4 mm,

•dokładność pomiaru: 1 działka = 0,001 mm

Tensometr Demee

•długość bazy pomiarowej: 100, 200, 400,
500 mm

•zakres pomiarowy: ∆l

max

= 5 mm,

•dokładność pomiaru: 1 działka = 0,001 mm

1.

beleczka,

2.

ostrze stałe,

3.

ostrze ruchome,

4.

badany element,

5.

zacisk

Tensometr mechaniczno- optyczny Martensa

(o przekładni mieszanej mechaniczno – optycznej)

•skomplikowana budowa,

•duża wrażliwość na wstrząsy

•dokładność pomiaru: 1 działka = 2x10

-6

m

5.

zacisk

6.

zwierciadło,

7.

listwa z podziałką,

8.

lunetka obserwacyjna

.

20

Przykłady tensometrów mechanicznych

Tensometr dźwigniowy Huggenbergera

•

długość bazy pomiarowej: 20-1100 mm

•

zakres pomiarowy: ∆l

max

= 0,1 – 0,125

mm

•

wszechstronność stosowania, duża

dokładność pomiaru,

•

bogaty osprzęt – przedłużacze bazy

pomiarowej, osprzęt mocujący do
elementu, podkładki oparcia ostrza na
powierzchni elementu

.

Budowa tensometru dźwigniowego Huggenbergera

1.ostrze nieruchome,

1.ostrze nieruchome,
2.kadłub,
3.ostrze ruchome,
4.dźwignia,
5.beleczka pozioma,
6.dźwignia,
7.wskazówka,
8.oś obrotu,
9.sprężyna napinająca,
10.skala

21

Zalety tensometrii mechanicznej

•duża dokładność pomiaru,

•stabilność zera pomiarowego (możliwe pomiary długotrwałe),

•możliwość wykonania pomiarów jednym czujnikiem w wielu miejscach,

•niewrażliwość na wpływy zmian wilgotności.

Wady tensometrii mechanicznej

•brak możliwości pomiaru odkształceń pod obciążeniami dynamicznymi i
wielokrotnie zmiennymi,

wielokrotnie zmiennymi,

•wrażliwość na zmiany temperatury (eliminuje się je poprzez wykonanie
metalowych części z inwaru i kontrolowanie zmienności bazy pomiarowej),

•kłopotliwy sposób mocowania do badanych elementów,

•niemożliwość pomiaru w momencie zniszczenia elementu,

•brak możliwości pomiaru odkształceń na powierzchniach zakrzywionych,

•brak możliwości pomiaru odkształceń stali zbrojeniowej.

22

Tensometria elektryczna

Tensometria elektryczna wykorzystuje do pomiaru odkształceń elementów
zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego w warunkach zmiany
długości czujnika.

Zasadnicze części tensometrii elektrycznej:

•czujnik

– przejmuje odkształcenia badanego elementu i przetwarza je na

wielkość elektryczną,

•mostek pomiarowy

– układ elektryczny z elementem zasilającym w którym

czujnik pracuje,

•wzmacniacz

– urządzenie wzmacniające wielkość sygnału przekazywanego od

czujnika lub mostka pomiarowego

czujnika lub mostka pomiarowego

•urządzenie rejestrujące zmiany mierzonych wielkości

Podział tensometrii elektrycznej w zależności od czujników:

•tensometria elektrooporowa

•tensometria indukcyjna,

•tensometria piezoelektryczna.

•tensometria pojemnościowa.

23

Tensometria elektrooporowa

Wykorzystuje zjawisko zmiany oporności przewodnika prądu na skutek zmiany jego
długości

.

R

R

k

k

R

R

∆

⋅

=

→

⋅

=

∆

1

ε

ε

k – stała tensometryczna wyznaczana doświadczalnie.
Po raz pierwszy zjawisko to zostało wykorzystane do pomiaru odkształceń w 1937 r
przez Simmonsa i Ruge.

Czujnik oporowy

– składa się z odpowiednio ukształtowanego drucika oporowego oraz 2 warstw
bardzo cienkiej bibułki, folii lub plastiku.
Druciki wykonane są ze stopów metali półszlachetnych, w Polsce najczęściej

Druciki wykonane są ze stopów metali półszlachetnych, w Polsce najczęściej
stosowany jest konstantan (stop miedzi i niklu: 60%Cu, 40% Ni), od rodzaju drutu
zależy stała czujnika

k=1,2-3,5.

Czujnik wężykowy

1.

siatka rezystancyjna w kształcie wężyka,

2. podkładka nośna lub ochronna (papier lub folia),
3. przewody doprowadzające

24

1

. drut rezystancyjny,

2. podkładka nośna lub ochronna (papier lub folia),
3. przewody doprowadzające,
4. poprzeczki miedziane

.

Czujnik kratowy (Gustafssona)

1

. siatka rezystancyjna,

2. podkładka nośna,
3. nakładka ochronna,
4. przewody doprowadzające,
5. klej

Czujnik foliowy

Układy rozet tensometrycznych

•

prostokątny

•

typu delta

Aparatura pomiarowa

– służy do pomiaru zmiany oporności układy wskutek odkształcenia.
Najczęściej stosowane układy: mostek Wheatstone’a dla metody wychyłowej i

metody zerowej.

Rozety tensometryczne

25

Metoda wychyłowa:

•Mostek zeruje się za pomocą
potencjometru przed każdym pomiarem
•Odkształcenie elementu powoduje
zmianę oporu i rozstrojenie mostka oraz
wychylenie wskazówki galwanometru.
•Na podstawie odczytu tego wychylenia
można obliczyć ε (lub od razu ze skali
odczytuje się ε)

P – potencjometr,
T

c

, T

k

– tensometry: czynny i kompensacyjny,

R

3

, R

4

– oporniki mostka

Układ pomiarowy mostka Wheatstone’a

T

c

, T

k

– tensometry: czynny i kompensacyjny,

R

3

, R

4

– oporniki mostka

R

regul

– opornik regulowany

Metoda zerowa

•Pomiaru dokonuje się przez
zrównoważenie mostka przed i po
obciążeniu.
•Uzyskanie równowagi dokonuje się za
pomocą regulowanego opornika.
•Różnica odczytu przed i po obciążeniu
pozwala na wyznaczenie ∆R lub ε

Powszechnie stosuje się mostki z wbudowanymi wzmacniaczami zastępując
wrażliwy na wstrząsy galwanometr miliamperomierzami.

26

Zalety tensometrii elektrooporowej

•duża czułość czujników skutkująca dużą dokładnością pomiaru, do 0,001‰

•możliwość dokonywania pomiaru w dużej liczbie punktów pomiarowych, także
oddalonych od siebie lub trudno dostępnych,

•pomiary można prowadzić aż do zniszczenia próbki (elementu),

•możliwość elektronicznego przetwarzania pomiarów,

•niewrażliwość na wstrząsy umożliwiająca pomiar odkształceń przy obciążeniu
zarówno statycznym jak i dynamicznym,

zarówno statycznym jak i dynamicznym,

•małe wymiary i łatwość mocowania,

•możliwość pomiaru na powierzchniach zakrzywionych,

•możliwość pomiarów odkształceń stali zbrojeniowej.

Wady tensometrii elektrooporowej

•zjawisko pełzania eliminuje możliwość pomiarów długotrwałych

•wrażliwość na wpływy zmiany temperatury i wilgotności,
możliwość jednorazowego użytku

27

Tensometria indukcyjna

Opiera się na zjawisku zmiany prądów indukcyjnych wywołanych zmianami
wielkości mechanicznych czujnika (odkształceniami).

Czujniki indukcyjne
– stosowane są gdy obciążenia są statyczne lub cykliczne.

Czujniki indukcyjne pracują razem z urządzeniem z falą nośną i woltomierzem

cyfrowym.

Bezpośrednio wartość przemieszczenia możemy obserwować na wyświetlaczu

woltomierza cyfrowego.

Działanie ich jest oparte na zasadzie zmiany indukcyjności zespołu cewka

indukcyjna

–

rdzeń

magnetyczny

pod

wpływem

przemieszczenia

elementu

konstrukcji.

Schemat budowy czujnika indukcyjnego

28

Zalety tensometrii indukcyjnej

•

Duża dokładność pomiaru do 0,001‰,

•

Możliwość stosowania do pomiarów przy obciążeniach długotrwałych,

•

Możliwość elektronicznego przetwarzania wyników,

•

Niewrażliwość na wilgoć.

Wady tensometrii indukcyjnej

29

Wady tensometrii indukcyjnej

•

Wrażliwość na zmiany temperatury,

•

Brak możliwości stosowania przy obciążeniach dynamicznych,

•

Kłopotliwy sposób mocowania do elementu,

•

Brak możliwości pomiaru powierzchni zakrzywionych

Tensometria strunowa

Opiera się na pomiarze zmian częstotliwości drgań własnych napiętej struny
wywołanych zmianą wielkości mechanicznej czujnika (odkształceniem).

Schemat budowy tensometru strunowego Schäfera

1.

struna,

2.

ostrze nieruchome,

2.

ostrze nieruchome,

3.

ostrze ruchome,

4.

śruba regulacyjna,

5.

badany przedmiot,

6.

wzbudnik drgań,

7.

stabilizator napięcia,

8.

struna wzorcowa

9.

kadłub,

10. oscylograf

30

Zalety tensometrii strunowej

•

Bardzo duża dokładność pomiaru,

•

Niewrażliwość na wilgoć (pod wodą także),

•

Możliwość elektronicznej rejestracji pomiarów,

•

Możliwość wielokrotnego użytkowania czujników,

•

Możliwość pomiarów przy obciążeniach długotrwałych.

31

Wady tensometrii strunowej

•

Wrażliwość na temperaturę,

•

Kłopotliwy sposób mocowania,

•

Brak możliwości pomiaru na powierzchniach zakrzywionych.

Oznaczenie wytrzymałości betonu na ściskanie – metody niszczące

Przeprowadzenie badań wytrzymałościowych betonu

Próbki do badań betonu wg PN – EN 12390 – 1 mogą mieć kształt sześcienny,
walcowy lub prostokątny o różnych wymiarach nominalnych.

Norma rozróżnia formy zwykłe i precyzyjne oraz określa dla nich wymagania w
zakresie płaskości, prostopadłości i równości powierzchni.

Próbki do badań wg PN – EN 12390 – 2 powinny być :

•

wykonane w formach napełnianych

•

zagęszczanych w co najmniej w dwóch warstwach .

•

grubość każdej warstwy nie powinna być większa niż 100 mm.

•

zagęszczenie – wibratorem wgłębnym , na stole wibracyjnym; lub ręcznie –

prętem.

•

próbki w formach 16 godz. ale nie dłużej niż 3 dni.

•

temperatura 20 ± 2°C

•

wilgotność względna ≥95%

32

4. Kształt, wymiary i tolerancje próbek do badania wg 13590 -1

4.1 Postanowienia ogólne

Dla każdego kształtu próbki zaleca się, aby podstawowy wymiar d wynosił co
najmniej 3 i pół krotności wymiaru nominalnego ziaren kruszywa w betonie

33

34

Badanie wytrzymałości na ściskanie wg PN – EN 12390 – 3

Przeprowadza się na próbkach sześciennych, walcowych wykonanych w
formach lub odwiertach.

Jeśli wymiary próbek są przekroczone to należy je odrzucić lub dostosować

Dostosowanie – wyrównanie powierzchni przez szlifowanie lub nałożenie
warstwy wyrównującej (zaprawa z cem. glinowego, nakładki mieszanki
siarkowej , nakładki piaskowej.

Obciążenie powinno narastać ze stałą prędkością: 0,2 – 1,0 Mpa/s

Wytrzymałość betonu na ściskanie zaokrąglamy do 0,5 MPa

Wytrzymałość betonu na ściskanie zaokrąglamy do 0,5 MPa

Prawidłowy kształt zniszczonych próbek

Główną właściwością określającą beton jest wytrzymałość charakterystyczna
na ściskanie.

Wytrzymałość charakterystyczna

–

wartość wytrzymałości , poniżej której może się znaleźć 5% populacji

wszystkich możliwych oznaczeń wytrzymałości dla danej objętości betonu

35

Wytrzymałość charakterystyczną betonu na ściskanie oblicza się:

Przy produkcji ciągłej liczba próbek w serii ≥ 15

Przy produkcji początkowej wymagana liczba próbek w serii wynosi n=3

f

cm

≥ f

ck

+ 1,48σ

; fci ≥ fck - 4

f

cm

≥ f

ck

+ 4 ; fci ≥ fck - 4

36

Wstępne odchylenie standardowe s, oblicza się na podstawie co najmniej 35
kolejnych wyników badań , wykonanych w okresie do 3 miesięcy bezpośrednio
poprzedzającym okres produkcji, podczas którego ma być sprawdzona zgodność.

Wartość ta powinna być przyjęta jako oszacowanie odchylenia standardowego
populacji, σ.

Przyjęta wartość powinna być potwierdzona, w toku późniejszej produkcji betonu
według wybranej metody 1 lub 2.

7 Obliczanie wyników

Wytrzymałość na ściskanie oblicza się ze wzoru

fc = F / Ac

37

Rys. 1 Prawidłowe zniszczenie próbek sześciennych

38

Rys.2 Wybrane przykłady nieprawidłowego zniszczenia próbek sześciennych

39