Badania właściwości mechanicznych betonu:a) badania nieniszcząceb) badania niszczące Badania nieniszczące betonu: Wytrzymałość betonu na ściskanie:Młotek Schmidta (sklerometr) typu N, L, M – metoda oparta na zależności pomiędzy powierzchniową twardością betonu a jego wytrzymałością na ściskanie Metody ultradźwiękowe - wykorzystujące relację pomiędzy prędkością rozchodzenia się fali ultradźwiękowych w betonie a wytrzymałością betonu. Wytrzymałość betonu na rozciąganie – na podstawie zależności korelacyjnych z wytrzymałością betonu na ściskanie. Rodzaje młotków (różnią się przede wszystkim energią uderzenia): N (normalny) stosowany do badań betonu zwykłego w konstrukcjach prefabrykowanych i monolitycznych, L (lekki), przeznaczony do badań betonów lekkich i zapraw, M (ciężki), używany w badaniach betonu nawierzchni dróg i lotnisk, mostów, fundamentów i innych masywnych konstrukcji, P (wahadłowy), przeznaczony do badań betonów i materiałów o małej twardości i wytrzymałości (gazobeton, tynk). Przy wyborze miejsca do badania należy pamiętać o następujących zaleceniach: miejsca badania o pow. min. 50 cm2 równomiernie rozłożone na elemencie konstrukcyjnym, badanie należy przeprowadzić min. w 12 punktach pomiarowych, w okolicy każdego punktu należy wykonać min. 5 odczytów, - nie przeprowadza się badania na powierzchni skorodowanej,- unika się badań elementów o małej sztywności np. płyt, ścian o grubościach mniejszych niż 10cm,- nie wykonuje się odczytów na ziarnach kruszywa grubego, - nie jest wskazane badanie powierzchni zawilgoconych (otrzymujemy zaniżone wyniki),- nie jest wskazane badanie miejsc, w których przewiduje się usytuowanie zbrojenia konstrukcyjnego lub innych wkładek na głębokości do 3cm,- nie wykonuje się odczytów w miejscach rakowatych i porowatych,- nie wykonuje się odczytów na górnej powierzchni elementów (mleczko cementowe). Należy pamiętać o następujących zaleceniach:- nadajnik i odbiornik powinny znajdować się na jednej prostej przechodzącej przez element,- unikać miejsc, w których na drodze leży zbrojenie główne, nie należy wykonywać pomiarów w miejscach największych koncentracji naprężeń,w miarę możliwości nie wyznaczać miejsc pomiarowych w odległości mniejszej niż 8cm od krawędzi badanego elementu, pomiar przeprowadzić co najmniej w 20 miejscach, unikać miejsc spękanych, zawilgoconych skorodowanych. Badania niszczące: Badania wytrzymałości na ściskanie na próbkach betonowych pobranych w trakcie betonowania (próbki sześcienne 15cm, lub walcowe o średnicy 15cm i wysokości 30cm). Badanie wytrzymałości na ściskanie na próbkach odwierconych z konstrukcji.

Badania niszczące wytrzymałości na rozciąganie: Badania bezpośrednie na próbkach klejonych do głowic lub mocowanych mechanicznie (badanie typu pull-off, pull-out) Próba brazylijska (rozciąganie przy rozłupywaniu).Dodatkowe badania: Badania średniego modułu sprężystości Ecm, Wytrzymałość na odrywanie, Wyznaczanie krzywych naprężenie –odkształcenie zarówno przy ściskaniu jak i przy rozciąganiu, wyznaczanie energii pękania betonu.

<Pull-off

Pull-out

Badania stali zbrojeniowej Wykonanie odkrywki i określenie gatunku stali zbrojeniowej na podstawie jej użebrowania.Pobranie fragmentu pręta zbrojeniowego (z miejsca o niewielkim wytężeniu konstrukcji) i wykonanie testu na maszynie do rozciągania. Uwaga. Określenie wytrzymałości stali na podstawie pomiaru jej twardości może prowadzić do błędów, zwłaszcza w przypadku obecnie stosowanych stali ulepszanych cieplnie (np. technologą Temcore). W przypadku konstrukcji żelbetowych najczęściej mierzone są wielkości:OdkształceniaPrzemieszczeniaSiła (obciążenie), siła sprężającaSzerokość rozwarcia rysŚrednice i sposób ułożenia zbrojenia Tensometria elektrooporowa bazująca na proporcjonalności zmiany oporu do odkształcenia: Zalety: metoda tania, łatwa w stosowaniu, ciągłość pomiaruWady: pomiar wrażliwy na wilgoć, stosunkowo delikatne czujniki, łatwe do uszkodzenia Tensometria mechaniczna pomiar przyrządem mechanicznym o ustalonej bazie pomiarowej, np. ekstensometr typu Demeck . Zalety: metoda niewymagająca specjalistycznego sprzętu, niewrażliwa na warunki atmosferyczneWady: brak ciągłości pomiaru, dokładnośćTensometry strunowe, pomiar zmiany częstości drgań struny wskutek jej odkształcenia. Zalety: metoda łatwa w stosowaniu, ciągłość pomiaru, niewrażliwość na warunki atmosferyczneWady: koszt czujników, wymiary geometryczne Tensometria indukcyjna – zasada pomiaru jak w przypadku indukcyjnego przetwornika przemieszczeń. Zależności korelacyjne pomiędzy zmianą napięcia w uzwojeniu cewki a przemieszczeniem metalowego rdzenia. Przyrządy: ugięciomierze zegarow, induk. czuj. przem czujniki siły: elektrooporowy, hydrauliczne, mechaniczne, Mikroskopy (lupki), np. lupka Brinella, wzorniki szerokości rys. Wykrywanie zbrojenia:Odkrywki Femetr - magnetyczna metod kontroli usytuowania zbrojenia w elemencie Zdjęcia rentgenowskie Badanie belki obejmowało:- badanie wytrzymałości betonu na ściskanie,- lokalizację zbrojenia poprzecznego,- pomiar przemieszczeń (ugięć), - pomiar odkształceń,- pomiar szerokości rozwarcia rys.

Cechowanie sprzętu naciągowego Do sprężania konstrukcji kablobetonowych używa się zespołów naciągowych składających się zazwyczaj z:elektrycznego bądź ręcznego agregatu pompowego tłoczącego olej do prasy naciągowejnaciągowej prasy hydraulicznej podwójnego działania. Prasa taka oprócz naciągu kabli ma możliwość kotwienia kabla (docisku szczęk do bloku kotwiącego po wprowadzeniu do kabla siły sprężającej). Podstawowa charakterystyka prasy sprężającej powinna zawierać informacje o:- maksymalnym wysuwie tłoka prasy, - dopuszczalnym ciśnieniu oleju tłoczonego do prasy, - powierzchni przekroju poprzecznego tłoka naciągowego oraz tłoka kotwiącego prasy,- ciężarze i wymiarach prasy.Cechowanie zespołu naciągowego ma na celu określenie strat własnych siły sprężającej, wynikających m. in. z:- oporów wewnętrznych siłownika,- spadków ciśnienia oleju w wężach wysokociśnieniowych,- sposobu połączenia prasy naciągowej z zakotwieniem cięgna sprężającego.Wielkość siły wprowadzanej do konstrukcji Pu można uzyskać odejmując od siły początkowej P0, rozumianej jako iloczyn pomierzonego ciśnienia oleju w agregacie pompowym i pola powierzchni tłoka prasy, wielkość wszystkich start siły zachodzących w urządzeniach naciągowych i w zakotwieniu:Pu = P0 − ΔP przy czym: ΔP = ΔPw + ΔPz gdzie: ΔPw – straty siły wewnątrz zespołu urządzeń naciągowych, ΔPz – straty siły powstałe w zakotwieniu cięgna.

Badanie belki sprężonej 1. Obciążenie bez sprężaniaZakres obciążenia P = 0 – 30 kNPomiar ugięć w punktach A, B, C, pomiar odkształceń D, 2. Odciążenie elementuPomiar wielkości jw.3. Wykonanie sprężenia Siła sprężająca 0 – 140 kNPomiar wielkości w punktach jw.4. Ponowne obciążenie elementuZakres obciążenia P = 0 – 60 kNPomiar wielkości w punktach jw.a) Stal wysokowęglowa ciągniona na zimnodruty gładkie z wysokowęglowej stali o średnicach od 2 do 10 mm,wiązki drutów gładkich (kable wielodrutowe),druty profilowane, nagniatane lub falowane,sploty 2, 3, 7 lub 19 drutów φ 2 do 7 mm, sploty 7-drutowe „zagęszczone”, mające w przekroju jeden prosty drut kołowy i 6 drutów spłaszczonych,wiązki równoległe splotów (kable wielosplotowe),liny z drutów o przekroju kołowym otwartym lub zamkniętym,b) Pręty ze stali stopowych walcowychpręty gładkie ze stali wysokostopowej φ 10÷50 mm,pręty ze stali wysokostopowej profilowane, o przekroju kołowym lub soczewkowym, użebrowane lub skręcane. Stal wysokowęglowa przeciągana na zimnoStal o zwiększonej zawartości węgla (do ok., 0,9%) oraz domieszki manganu, krzemu, chromu, niklu, miedzi, molibdenu i wanadu. Stale te charakteryzują się wysoką wytrzymałością, ale też większą kruchością. Stal stopowa walcowana na gorąco

Charakteryzuje się niższą wytrzymałością od stali wysokowęglowej ale za to lepszą odpornością na korozję oraz podwyższone temperatury Wysoka wytrzymałość stali sprężającej otrzymywana jest w wyniku: Zwiększonej zawartości węgla od 0.1% do 0.9% (zwiększenie wytrzymałości 4 do 5 razy) Obróbka termiczna w postaci hartowania, patentowania (kąpiel w roztopionym ołowiu lub soli, ze wstępnym naciągiem w celu zmniejszenia relaksacji); zwiększenie wytrzymałości 2 do 3 razy Obróbka mechaniczna. Kilkakrotne przeciąganie na zimno przez dyszę, powodujące powstanie laminarnej struktury, zwiększa wytrzymałość nawet dwukrotnie. (przeciąganie na zimno przez dyszę kalibrującą z twardych spieków węgla i zgniatanie powierzchniowe) Uwaga. Zawartość węgla (ponad 0.7%) powoduje kruchość, pogorszenie właściwości plastycznych oraz istotnie zmniejsza odporność korozyjnąGEOMETRYCZNEWymiary przekroju Średnic Druty:2,5 mm <  < 10 mm Sploty z 3 lub 7 drutów: 5,2 mm <  < 16 mm Pręty: 15 mm <  < 50 mmPole przekrojuCharakterystyka powierzchni Gładka Nagniatan Żebrowana Mechaniczne Siła zrywająca pręty Fpk ( 190 kN ≤ Fpk ≤ 1500 kN ), Moduł sprężystości stali drutów i prętów E_p=200GPa,dla stali splotów E_p=190 GPa, Charakterystyczna granica plastyczności fp0,1k > 0,85 fpk , Charakterystyczne odkształcenie stali ε_uk ≥ 3,5% odpowiadające maksymalnej sile rozciągającej, Charakterystyka relaksacji stali w ciągu 1000 h : klasa 1 – wysoka relaksacja drutów i splotów, klasa 2 – niska relaksacja drutów i splotów, klasa 3 – niska relaksacja prętów, Wytrzymałość zmęczeniowa, określana jako minimalnyzakres zmian naprężeń Δσ przy górnym poziomie Δσ ≥ 170 MPa – dla splotów z drutów nagniatanych, Δσ ≥ 180 MPa – dla drutów nagniatanych i prętów żebrowanych Δσ ≥ 190 MPa – dla splotów z drutów gładkich, Δσ ≥ 200 MPa – dla drutów i prętów gładkich, Własności powierzchni-owe powłoki, dopuszczalne naloty, Odporność na korozję naprężeniową, badaną przy naprężeniu 0,8 fpk w roztworzerodanku amonowego NH4SCN. Miarą odporności jest czas t odzerwania:pojedynczej próbki t > 1,5h oraz t > 4 h dla 50% ogólnej liczby próbek podda- nych badaniu Rozszerzalność termiczna w zakresie od -20ºC do100ºCZmęczenie materiału jest postępującym, zlokalizowanym procesem kumulowania się trwałych zmian mikrostrukturalnych zachodzących w materiale poddanym wielokrotnie powtarzanym lub pulsacyjnym odkształceniom w zakresie naprężenia, którego maksimum jest mniejsze od granicy plastyczności materiału. Zmiany mikrostrukturalne spowodowane zmęczeniem mogą przekształcić się w zarodki pęknięć, które po przekroczeniu wielkości krytycznej wzrastają i mogą prowadzić do makropęknięć i zniszczenia materiałuDo powstania i rozrostu mikropęknięć konieczne jest występowanie rozciągającej składowej naprężenia. Większość pęknięć zmęczeniowych powstaje w obszarze koncentratorów naprężeń, np. wad materiałowych.