Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie

Wytrzymałość betonu na ściskanie określa się na próbkach sześciennych (f_ck,cube) o boku 150mm lub walcowych (f_ck,cyl) o średnicy 150mm i wysokości 300mm. Zalecana ilość próbek do badania to 12 - 15 sztuk, a minimalna 6 sztuk. Próbki sześcienne umieszcza się na prasie prostopadle do kierunku ich betonowania, zaś próbki walcowe bada się zgodnie z kierunkiem betonowania. Jeżeli powierzchnie próbek stykające się z płytami oporowymi prasy nie mają pożądanej gładkości, powinno się nanieść warstwę wyrównawczą maksymalnej grubości 5 mm. Wytrzymałość użytego do tego celu materiału nie może być mniejsza niż badanego betonu. Dopuszczalne jest także szlifowanie płaszczyzn styku z głowicą dociskową. Przed badaniem należy określić wymiary próbek z dokładnością do 0,1 mm. Prędkość przyrostu naprężeń ściskających w próbce powinna być stała i wynosić 0,6 ± 0,4 MPa/s.

Zależność wytrzymałościową pomiędzy próbką cylindryczną a sześcienną określa wzór:

klasę betonu określa się na podstawie wytrzymałości charakterystycznej betonu na ściskanie zdefiniowanej jako wartość, poniżej której może znaleźć się nie więcej niż 5% wyników wszystkich pomiarów wytrzymałości. Ocenę betonu z uwagi na jego wytrzymałość na ściskanie przeprowadza się na podstawie kryteriów zgodności.

Kryteria zgodności do oceny wytrzymałości na ściskanie

Produkcja	Liczba n wyników prób	Kryterium 1	Kryterium 2
				Średnia z n wyników fcm [N/mm^2]	Każdy poszczególny wynik fci [N/mm^2]
Początkowa	3	≥ fck + 4	≥ fck - 4
Ciągła	nie mniej niż 15	≥ fck +1,48δ	≥ fck - 4

Przechowywanie próbek betonowych (28dni)

• Wilgotność powietrza >95% 20±2⁰C

• W wodzie o temp 20±2⁰C

Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie przy rozłupywaniu.

Wytrzymałość betonu na rozciąganie zależy w dużej mierze od przyczepności ziaren kruszywa do stwardniałego zaczynu cementowego. Ze względu na duże zróżnicowanie ziaren kruszywa, wyniki tego typu badań wykazują duży rozrzut i są zależne od kształtu i wielkości próbek. Z tego względu dla celów praktyki budowlanej, wytrzymałość na rozciąganie uzależnia się od wytrzymałości na ściskanie.

Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie przeprowadza się je, przykładając siłę przez podkładki o szerokości 0,1d (d - szerokość/średnica dla próbek kostkowych/walcowych). Podkładki powinny być wykonane z twardej płyty pilśniowej grubości 4 mm ± 1 mm.

Do badań zaleca się stosowanie kostek o boku 150 mm lub walców o średnicy 150mm i wysokości 300mm.Próbkę obciąża się w sposób ciągły, wywołując wzrost naprężeń rozciągających w próbce z prędkością 0,06 ± 0,04 MPa/s, zaś czas do zniszczenia próbki nie powinien być krótszy niż 30 s.

Wytrzymałość próbek na rozciąganie przy rozłupywaniu oblicza się ze wzorów:

dla próbek kostkowych f_cl^spl =2F/ၰd²

dla próbek walcowych f_cl^spl =2F/ၰdl

Określenie średniego modułu sprężystości betonu E_cm

Beton nie jest materiałem idealnie sprężystym. Także jego charakterystyka determinowana relacją naprężenie - odkształcenie (σ-ε), nie ma przebiegu liniowego. Już przy niewielkich naprężeniach w betonie obserwuje się odkształcenie nieodwracalne (plastyczne). Zależność σ-ε ma więc przebieg krzywoliniowy, co łączy się z uszkodzeniami struktury obciążonego betonu. Zależność σ-ε w jednoosiowym stanie naprężenia przy obciążeniu doraźnym przedstawiono na poniższym rysunku.

W praktyce często posługujemy się modułem uśrednionym (zwany średnim modułem sprężystości), tzw. siecznym, determinowanym nachyleniem cięciwy, której E_cm=Δσ/Δε. Moduł ten wyznacza się najczęściej w przedziale naprężeń σ = (0,3 ÷ 0,6)f_c, gdzie f_c jest wytrzymałością na ściskanie próbki walcowej ø15/30 cm. Moduł ten oblicza się jako tangens kąta nachylenia siecznej (wykres).

W praktyce korzysta się ze wzoru:

dla:

gdzie:

f_cm - średnia wytrzymałość betonu na ściskanie, oznaczona na próbkach walcowych

Δl - zmiana długości próbki wywołana osiągnięciem f_cm

l - długość próbki walcowej

Doświadczalne określanie średniego modułu sprężystości betonu.

Według tej metody współczynnik sprężystości betonu powinien być określany jako wartość średnia z wyników badań co najmniej 3 próbek. Badania przeprowadza się na walcach o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm. Górne i dolne powierzchnie walców powinny być gładkie i równoległe do siebie. Warstwy wyrównawcze i kapsle piaskowe stosowane do betonów o wytrzymałości powyżej 60 MPa, podlegają identycznym wymaganiom dla próbek badanych na ściskanie.

Do pomiaru odkształceń stosuje się ekstensometry. Baza pomiarowa nie powinna być mniejsza niż 2/3 średnicy próbki i nie większa niż ½ jej wysokości. Dla walca ø15/30 cm stosuje się bazy 100 lub 150 mm.

Skurcz betonu

1. Plastyczny - podczas wiązania mieszanki betonowej(tym większy im większe w/c)

2. Samoczynny - podczas twardnienia(cement łączy się z wodą, wyciągając jej ile może)

3. Od wysychania (długotrwały)

czynniki wpływające na skurcz betonu:

• Skład betonu (im więcej kruszywa tym mniejszy skurcz)

• w/c (im więcej cementu tym większy skurcz)

• klasa betonu (im wyższa klasa tym mniejszy skurcz)

• wilgotność środowiska (większa wilgotność mniejszy skurcz)

• temperatura

• wymiary zew elementu

Pomiar skurczu

3 próbki (100x100x400) przez pierwsze 24h zapewniamy 100% wilgotności) po 24h wsadzamy do komory wilgotnościowej RH(~50%-wilgotność) t=~20⁰C. Badanie trwa 90-120 dni i przez 7 dni raz dziennie mierzymy wielkość skurczu, a potem jakoś rzadziej.

Pełzanie materiału

Jest to wzrost odkształceń pod stałym obciążeniem.

czynniki wpływające na skurcz betonu:

• wiek betonu w chwili obciążenia(i młodszy beton tym większe odkształcenia pełzania)

• wilgotność względna powietrza

• wytrzymałość betonu

• pole powierzchni przekroju i stopień wystawienia powierzchni na bezpośredni kontakt z powietrzem

• rodzaj cementu i temperatura, w której twardnieje beton

• okres trwania obciążenia

Pomiar pełzania

Badanie rozpoczynamy po 28 dniach dojrzewania betonu. Występuje w warunkach RH(~50%-wilgotność) t=~20⁰C trwa min. 6 miesięcy. Na próbkę zakładamy ekstensometr. Próbka (chyba) 3 walce 150x300 i zakładamy na środkowy.

Nasiąkliwość

3szt regularne (5 sztuk nieregularnych) Co 24g ważymy próbkę G₂ aż nie ma przyrostu masy przez 3-4dni. Następnie suszymy w temp 105-110⁰C i ważymy G₁ co 24 godziny do stałej masy. Nasiąkliwości obliczmy

5% dla konstrukcji narażonych na czynniki atmosferyczne

9% dla konstrukcji nie narażonych na czynniki atmosferyczne

Wodoszczelność

Przepuszczalność wody przez beton

Stopnie wodoszczelności W2,W4,W6,W8,W10,W12 (liczba to ciśnienie parcia wody noW12-1,2MPa)

Zwiększamy ciśnienie co 24h do danego stopnia wodoszczelności od( 0,2;0,4;0,6;0,8- dla stopnia W8)

Na 6 próbek 2 mogą przesiąknąć wtedy beton jest wodoszczelny dla zadanego stopnia wodoszczelności.

Mrozoodporność betonu

12 sztuk próbek badanych po 28dniach dojrzewania. 6 próbek świadków(przechowywanych w odzie o temp 18⁰C 6 próbek zamrażamy w powietrzu do -18⁰C przez 4 h następnie w wodzie rozmrażamy do temp 28⁰C przez 2-4h (to jest jeden cykl)

Klasy mrozoodporności F25,F50,F75,F100,F150,F200,F300 (gdzie liczba to ilość cykli zamrażania odmrażania)

• próbki zamarzane nie powinny wykazywać pęknięć

• spadek masy w % mniejszy od 5%

• ubytek wytrzymałości na ściskanie mniejszy od 20%

jeżeli powyższe warunki są spełnione to próbki sa mrozoodporne (w danej klasie)

Badanie nieniszczące betonu

Sklerometryczne młotkiem Schmidta

Typy młotków

• N-normalny o energii uderzenia 2,21Nm

• L-lekki o energii uderzenia 0,74Nm

• M-ciężki o energii uderzenia 29,5Nm

• P-wahadłowy o energii uderzenia 0,89Nm

12 miejsc pomiarowych w każdym 9 odczytów (kolejna liczba odbicia nie może być większa niż +-5). Odległość między pomiarami wynosi 25mm na boki i dół góra oraz min 10cm od brzegu elementu. Grubość elementu nie może być mniejsza od 10cm. Dokładność w oszacowaniu wytrzymałości 25%. Liczbę odbicia koryguje się ze względu na

• Stopień zawilgocenia

• Wiek betonu

• Położenie młotka

Ultradźwiękowe (betonoskop)

20 miejsc pomiarowych element o grubości do 8m przykładamy aparat z jednej i drugiej strony w osi i mierzymy czas przebiegu fali. Korygujemy go ze względu na

• Procentowa zawartość kruszywa

• Jakość i rodzaj kruszywa

• Uziarnienie

• Cement

• Wiek betonu

• Stopień zawilgocenia

Określenie siły wyrywającej

Wiercimy otwór rozwiercamy go następnie umieszczamy kotwe i wyrywamy. Siła wyrywająca do pola stożka daje wytrzymałość na ściskanie? Minusy to dużo roboty i wysokie koszta kotew.

Rodzaje betonów

Do 60 MPa beton zwykły

60-100 BWW-beton wysokowartościowy

100-150 BBWW beton bardzo wysoko wartościowy

>150 BUWW beton ultra wysoko wartościowy

Rodzaje cementów

CEM I -portlandzki

CEM II - mieszany

CEM III - hutniczy

CEM IV - puculanowy

Im mniejsze W/C tym większa wytrzymałość betonu na ściskanie

---