ÿþM I D Z Y N A R O D O W E C Z A S O P I S M O N A U K O W E
P O ZW I C O N E Z A G A D N I E N I O M C H E M I I
I T E C H N O L O G I I M A T E R I A AÓ W W I {C Y C H I B E T O N U
R O K X I I I / L X X V
L I P I E C S I E R P I E C 2 0 0 9 r .
N r 4
O r g a n S t o w a r z y s z e n i a P r o d u c e n t ó w C e m e n t u
D r i n |. I z a b e l a H a g e r
P o l i t e c h n i k a K r a k o w s k a , K a t e d r a T e c h n o l o g i i M a t e r i a Bó w B u d o w l a n y c h i O c h r o n y B u d o w l i
M e t o d y o c e n y s t a n u b e t o n u w k o n s t r u k c j i p o p o |a r z e
M e t h o d s f o r a s s e s s i n g t h e s t a t e o f c o n c r e t e i n f i r e d a m a g e d
s t r u c t u r e s
1 . W p r o w a d z e n i e 1 . I n t r o d u c t i o n
B e t o n j e s t m a t e r i a Be m k o n s t r u k c y j n y m z a c h o w u j c y m s t o s u n k o w o C o n c r e t e i s a c o n s t r u c t i o n m a t e r i a l p r e s e r v i n g r e l a t i v e l y w e l l i t s
d o b r z e s w o j e w Ba [c i w o [c i w p o d w y |s z o n y c h t e m p e r a t u r a c h . D z i k i p r o p e r t i e s a t h i g h t e m p e r a t u r e s . O w i n g t o i t s f a i r l y l o w c o e f f i c i e n t
s t o s u n k o w o n i s k i e m u w s p ó Bc z y n n i k o w i p r z e w o d n o [c i c i e p l n e j , o f t h e r m a l c o n d u c t i v i t y , h e a t m o v e m e n t t h r o u g h c o n c r e t e i s s l o w ,
r u c h c i e p Ba w t y m m a t e r i a l e j e s t p o w o l n y , c o d Bu g o c h r o n i w r a |l i - a n d t h u s r e i n f o r c i n g s t e e l , w h i c h i s s e n s i t i v e t o h i g h t e m p e r a t u r e ,
w n a d z i a Ba n i e t e m p e r a t u r y s t a l z b r o j e n i o w . W y j t e k s t a n o w i i s p r o t e c t e d f o r a l o n g p e r i o d o f t i m e . C o n c r e t e s t h a t e x h i b i t e x -
b e t o n y w y k a z u j c e p o i c h g w a Bt o w n y m o g r z a n i u s k Bo n n o [ d o p l o s i v e b e h a v i o u r ( s o - c a l l e d s p a l l i n g ) w h e n h e a t e d r a p i d l y a r e a n
e k s p l o z y j n e g o z a c h o w a n i a s i ( t z w . s p a l l i n g ) . Z j a w i s k o s p a l l i n g u e x c e p t i o n t o t h i s r u l e . S p a l l i n g i s o b s e r v e d i n c o n c r e t e e l e m e n t s
w y s t p u j e w e l e m e n t a c h b e t o n o w y c h o g r z a n y c h d o t e m p e r a t u r y h e a t e d t o t h e t e m p e r a t u r e o f 1 9 0 ° C 3 5 0 ° C , a n d m a n i f e s t s i t s e l f
w z a k r e s i e 1 9 0 ° C 3 5 0 ° C i o b j a w i a s i g w a Bt o w n y m o d s p a j a n i e m b y t h e v i o l e n t d e l a m i n a t i o n o f c o n c r e t e o r i t s i n t e n s i v e f l a k i n g ( t h e
s i f r a g m e n t ó w b e t o n u l u b j e g o i n t e n s y w n y m z Bu s z c z a n i e m ( t z w . s o - c a l l e d p o p c o r n e f f e c t ) , w h i c h l e a d s t o t h e r e i n f o r c e m e n t e x p o s i -
e f e k t p o p - c o r n u ) , c o p r o w a d z i d o o d s Bo n i c i a z b r o j e n i a , a w k o n - t i o n a n d , a s a c o n s e q u e n c e , t o a s u d d e n d r o p i n t h e l o a d - b e a r i n g
s e k w e n c j i d o g w a Bt o w n e j u t r a t y n o [n o [c i e l e m e n t u |e l b e t o w e g o . c a p a c i t y o f a r e i n f o r c e d c o n c r e t e e l e m e n t . H i g h - p e r f o r m a n c e
B e t o n a m i w y k a z u j c y m i s k Bo n n o [ d o e k s p l o z y j n e g o z a c h o w a n i a c o n c r e t e s ( H P C s ) a r e p a r t i c u l a r l y p r o n e t o e x p l o s i v e b e h a v i o u r ;
s i s z w Ba s z c z a b e t o n y w y s o k o w a r t o [c i o w e ( H P C ) , a s k u t e c z n t h e i n c o r p o r a t i o n o f p o l y p r o p y l e n e f i b r e s ( 1 ) i s a n e f f e c t i v e m e t h o d
m e t o d p r z e c i w d z i a Ba n i a t e m u z j a w i s k u j e s t s t o s o w a n i e w Bó k i e n i n m i t i g a t i n g o f t h i s p h e n o m e n o n .
p o l i p r o p y l e n o w y c h ( 1 ) .
W h e n c o n c r e t e i s h e a t e d u n d e r f i r e c o n d i t i o n s , t h e i n c r e a s e o f t e m -
W t r a k c i e o g r z e w a n i a b e t o n u w w a r u n k a c h p o |a r o w y c h w z r o s t p e r a t u r e o f d e e p e r l a y e r s o f m a t e r i a l i s p r o g r e s s i v e , b u t b e c a u s e
t e m p e r a t u r y g Bb s z y c h p a r t i i m a t e r i a Bu n a s t p u j e s t o p n i o w o , j e d n a k t h i s p r o c e s s i s s l o w , s i g n i f i c a n t t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a r e p r o d u c e d
n a s k u t e k p o w o l n e g o p r z e b i e g u t e g o p r o c e s u , w e l e m e n c i e b e t o - b e t w e e n t h e s u r f a c e a n d t h e c o r e o f t h e c o n c r e t e m e m b e r ( 2 ) . A s
n o w y m p o w s t a j d u |e r ó |n i c e t e m p e r a t u r p o m i d z y p o w i e r z c h n i a r e s u l t o f c o n c r e t e b e i n g e x p o s e d t o h e a t a n d a s a c o n s e q u e n c e
e l e m e n t u i j e g o w n t r z e m ( 2 ) . E f e k t e m d z i a Ba n i a t e m p e r a t u r y n a o f t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s f o r m e d , d e g r a d a t i o n o c c u r s , w h i c h i s m o s t
b e t o n o r a z w y s t p i e n i a g r a d i e n t ó w t e m p e r a t u r y j e s t j e g o d e g r a - f r e q u e n t l y m e a s u r e d b y d e t e r m i n i n g c h a n g e s i n t h e c o m p r e s s i v e
d a c j a , k t ó r n a j c z [c i e j o k r e [l a s i p o p r z e z p r z e d s t a w i e n i e z m i a n s t r e n g t h o f c o n c r e t e . R e s e a r c h h a s d e m o n s t r a t e d t h a t c h a n g e s i n
w y t r z y m a Bo [ n a [c i s k a n i e . J a k p o k a z u j b a d a n i a z m i a n y w y t r z y - t h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e a s a f u n c t i o n o f t e m p e r a t u r e a r e r e l a t e d
m a Bo [c i w f u n k c j i t e m p e r a t u r y z w i z a n e s m i d z y i n n y m i z e s k Ba - t o , i n t e r a l i a , c o n c r e t e c o m p o s i t i o n ( t h e t y p e o f a g g r e g a t e , t h e
C W B - 4 / 2 0 0 9 1 6 7
d e m b e t o n u ( r o d z a j z a s t o s o w a n e g o k r u s z y w a , w s k a zn i k w o d n o - w a t e r / c e m e n t r a t i o , t h e p r e s e n c e o f p o z z o l a n a a d d i t i v e s , e t c . ) ,
b u t t h e y a r e b a s i c a l l y d e t e r m i n e d b y t h e r a t e o f h e a t i n g a n d t h e
s p o i w o w y , o b e c n o [ d o d a t k ó w p u c o l a n o w y c h , i t p . ) , j e d n a k p r z e d e
t i m e o f c o n c r e t e e x p o s i t i o n t o t h e t e m p e r a t u r e ( 3 , 4 ) . T h e g r a d u a l
w s z y s t k i m z a l e | o d s z y b k o [c i w z r o s t u t e m p e r a t u r y o r a z o d c z a s u
d e g r a d a t i o n o f c o n c r e t e i s t h e r e s u l t o f p h y s i c o - c h e m i c a l c h a n g e s .
j e j o d d z i a By w a n i a n a b e t o n ( 3 , 4 ) . S t o p n i o w a d e g r a d a c j a b e t o n u
T h e i n c r e a s e o f t e m p e r a t u r e r e s u l t s i n w a t e r e v a p o r a t i o n , t h e C S H
j e s t w y n i k i e m z a c h o d z c y c h w n i m p r z e m i a n f i z y k o c h e m i c z n y c h .
g e l , c a l c i u m h y d r o x i d e a n d c a l c i u m a l u m i n a t e s d e c o m p o s i t i o n ,
W z r o s t t e m p e r a t u r y p o w o d u j e o d p a r o w a n i e w o d y z m a t e r i a Bu ,
r o z k Ba d |e l u C S H , w o d o r o t l e n k u w a p n i o w e g o i g l i n i a n ó w w a p n i o - e t c . I n p a r a l l e l w i t h t h e i n c r e a s e o f t e m p e r a t u r e t h e c h a n g e s i n t h e
a g g r e g a t e t a k e p l a c e , a m o n g o t h e r t h e p o l y m o r p h i c t r a n s f o r m a t i o n
w y c h . R ó w n o c z e [n i e z e w z r o s t e m t e m p e r a t u r y z a c h o d z t a k |e
o f q u a r t z o c c u r s a t t h e t e m p e r a t u r e o f 5 7 3 ° C w h i c h i s a c c o m p a -
p r z e m i a n y w k r u s z y w i e , m i d z y i n n y m i w t e m p e r a t u r z e 5 7 3 ° C
n i e d b y a n i n c r e a s e i n i t s v o l u m e ; a t 8 0 0 ° C , l i m e s t o n e a g g r e g a t e s
m a m i e j s c e p r z e m i a n a f a z o w a k w a r c u , k t ó r e j t o w a r z y s z y w z r o s t
d e c o m p o s e . A s a c o n s e q u e n c e o f t h e s e p h e n o m e n a , t h e p h y s i c a l
o b j t o [c i , a w t e m p e r a t u r z e 8 0 0 ° C d o c h o d z i d o r o z k Ba d u k r u s z y w
p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e c h a n g e ( 3 , 4 ) , i n p a r t i c u l a r c o m p r e s s i v e
w a p i e n n y c h . K o n s e k w e n c j t y c h z j a w i s k j e s t z m i a n a w Ba [c i w o [c i
s t r e n g t h . I t c a n b e a s s u m e d t h a t c o n c r e t e s t r e n g t h d e c r e a s e s
f i z y c z n y c h b e t o n u , a p r z e d e w s z y s t k i m j e g o w y t r z y m a Bo [c i ( 3 , 4 ) .
g r a d u a l l y a s t h e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s , a n d w h e n t h e t e m p e r a t u r e
P r z y j m o |n a , |e w y t r z y m a Bo [ b e t o n u s t o p n i o w o m a l e j e w r a z z e
e x c e e d s c a . 3 0 0 ° C , t h e d e c l i n e i n s t r e n g t h b e c o m e s m o r e r a p i d .
w z r o s t e m t e m p e r a t u r y , a p o p r z e k r o c z e n i u o k . 3 0 0 ° C s p a d e k t e n
W h e n t h e 5 0 0 ° C t h r e s h o l d i s p a s s e d , t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f
n a s t p u j e s z y b c i e j . P r z e k r o c z e n i e t e m p e r a t u r y 5 0 0 ° C p o w o d u j e
c o n c r e t e u s u a l l y d r o p s b y 5 0 t o 6 0 % , a n d t h e c o n c r e t e i s c o n s i -
z a z w y c z a j s p a d e k w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e o 5 0 - 6 0 % , a b e t o n
d e r e d f u l l y - d a m a g e d ( 6 ) . T h e E u r o c o d e m e t h o d o f c a l c u l a t i n g t h e
u z n a j e s i z a z n i s z c z o n y ( 6 ) . N a t y m z a Bo |e n i u o p i e r a s i m e t o d a
l o a d - b e a r i n g c a p a c i t y o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e e l e m e n t s s u b j e c t e d
o b l i c z a n i a n o [n o [c i e l e m e n t u |e l b e t o w e g o p o p o |a r z e w e d Bu g
t o a f i r e i s b a s e d o n t h i s a s s u m p t i o n ( 7 ) . I n t h e 5 0 0 ° C i s o t h e r m
z a Bo |e D E u r o k o d u ( 7 ) . W m e t o d z i e i z o t e r m y 5 0 0 ° C p o m i j a s i
m e t h o d , s e c t i o n s o f c o n c r e t e s u r f a c e w h e r e t h e t e m p e r a t u r e h a d
w o b l i c z e n i a c h c z [c i p o w i e r z c h n i b e t o n u , w k t ó r e j t e m p e r a t u r a
e x c e e d e d 5 0 0 ° C a r e d i s r e g a r d e d i n c a l c u l a t i o n s .
p r z e k r o c z y Ba 5 0 0 ° C .
M e t o d y d i a g n o s t y c z n e m a j n a c e l u n i e t y l k o o c e n s t o p n i a d e - D i a g n o s t i c m e t h o d s a i m n o t j u s t t o a s s e s s t h e d e g r e e o f m a t e r i a l
d e g r a d a t i o n c a u s e d b y e x p o s u r e t o h i g h t e m p e r a t u r e s , b u t a l s o
g r a d a c j i m a t e r i a Bu s p o w o d o w a n d z i a Ba n i e m w y s o k i e j t e m p e r a t u r y ,
t o d e t e r m i n e t h e e x t e n t o f t h e c h a n g e s c a u s e d . T h e e x t e n t o f
a l e r ó w n i e | o c e n z a s i g u z a i s t n i a By c h z m i a n . Z a s i g d e g r a d a c j i
c o n c r e t e d e g r a d a t i o n i s c l o s e l y c o r r e l a t e d w i t h t h e d i s t r i b u t i o n o f
b e t o n u j e s t [c i [l e p o w i z a n y z p r z e b i e g i e m i z o t e r m w o g r z e w a n y m
i s o t h e r m s i n t h e h e a t e d m a t e r i a l . A s h a s a l r e a d y b e e n m e n t i o n e d ,
m a t e r i a l e . J a k j u | w s p o m n i a n o u s z k o d z e n i a b e t o n u s p o w o d o w a n e
c o n c r e t e d a m a g e c a u s e d b y t e m p e r a t u r e i s u s u a l l y m e a s u r e d b y
d z i a Ba n i e m t e m p e r a t u r y o p i s u j e s i n a j c z [c i e j p r z e z o k r e [l e n i e
d e t e r m i n i n g r e s i d u a l c o m p r e s s i v e s t r e n g t h a n d / o r t h e m o d u l u s o f
r e s z t k o w e j w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e l u b / i m o d u Bu s p r |y s t o [c i
e l a s t i c i t y u s i n g d e s t r u c t i v e o r n o n - d e s t r u c t i v e m e t h o d s . H o w e v e r ,
m e t o d a m i n i s z c z c y m i , b d z n i e n i s z c z c y m i . J e d n a k z m i a n o m
o t h e r p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e a r e a l s o s u b j e c t t o c h a n g e a s
s p o w o d o w a n y m d z i a Ba n i e m t e m p e r a t u r y u l e g a j r ó w n i e | i n n e
a r e s u l t o f e x p o s u r e t o h e a t : i t s d e n s i t y , p o r o s i t y ( t h e t o t a l n u m b e r
w Ba [c i w o [c i f i z y c z n e b e t o n u : j e g o g s t o [, p o r o w a t o [ ( c a Bk o w i t a
a n d a v e r a g e s i z e o f p o r e s ) , c o l o u r , h a r d n e s s , e t c . a r e a f f e c t e d .
i l o [ p o r ó w i [r e d n i a w i e l k o [ p o r ó w ) , k o l o r , t w a r d o [, i t p . Z m i a n a
C h a n g e s i n t h e s e f e a t u r e s f o r m t h e b a s i s f o r o t h e r m e t h o d s o f
t y c h c e c h s t a n o w i p o d s t a w i n n y c h m e t o d o c e n y s t a n u b e t o n u
a s s e s s i n g t h e c o n d i t i o n o f f i r e - d a m a g e d c o n c r e t e .
p o p o |a r z e .
A s s e s s m e n t o f t h e c o n d i t i o n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s a f t e r b e i n g
P r z e p r o w a d z o n e b a d a n i a s t a n u b e t o n u w k o n s t r u k c j i p o p o |a r z e ,
p o z w a l a j c e n a o k r e [l e n i e j e g o r e s z t k o w y c h w Ba [c i w o [c i m e c h a - e x p o s e d t o f i r e , p e r m i t t h e d e t e r m i n a t i o n o f i t s r e s i d u a l m e c h a -
n i c a l p r o p e r t i e s a s w e l l a s t h e d e p t h o f t h e d a m a g e a n d m a k e i t
n i c z n y c h o r a z g Bb o k o [c i w y s t p o w a n i a u s z k o d z e D, u m o |l i w i a j
p o d j c i e d e c y z j i o z a k r e s i e d z i a Ba D n a p r a w c z y c h l u b p r a c w z m a c - p o s s i b l e t o d e c i d e o n r e m e d i a l a c t i o n o r s t e p s a i m e d a t r e p a r a t i o n
a n d r e i n f o r c i n g t h e c o n c r e t e e l e m e n t i n q u e s t i o n .
n i a j c y c h e l e m e n t b e t o n o w y .
2 . M e t h o d s o f a s s e s s i n g t h e c o n d i t i o n o f
2 . M e t o d y o c e n y s t a n u b e t o n u w k o n s t r u k c j i p o
c o n c r e t e i n s t r u c t u r e s a f t e r f i r e
p o |a r z e
T h e a s s e s s m e n t o f f i r e d a m a g e o f c o n c r e t e s t r u c t u r e u s u a l l y
O c e n u s z k o d z e D p o |a r o w y c h b e t o n u w k o n s t r u k c j i z a z w y c z a j
r o z p o c z y n a o c e n a w i z u a l n a , o p a r t a n a o b s e r w a c j i z m i a n s p o w o d o - s t a r t s w i t h a v i s u a l e v a l u a t i o n , w h i c h c o n s i s t s i n e s t a b l i s h i n g t h e
c h a n g e s c a u s e d b y h e a t e x p o s u r e . I n o r d e r t o s i m p l i f y t h i s t a s k ,
w a n y c h w p By w e m t e m p e r a t u r y . W c e l u u p r o s z c z e n i a t e g o z a d a n i a
s t w o r z o n o c z t e r o s t o p n i o w k l a s y f i k a c j u s z k o d z e D d l a b e l e k ( r y - a f o u r - d e g r e e c l a s s i f i c a t i o n o f d a m a g e o f b e a m s ( F i g . 1 ) , c o l u m n s
a n d s l a b s ( 5 , 8 ) h a s b e e n d e v e l o p e d , w h i c h i n c l u d e s t h e u s u a l
s u n e k 1 ) , s Bu p ó w i p By t ( 5 , 8 ) , w r a z z p r z e w i d y w a n y m i m e t o d a m i
r e p a i r m e t h o d s f o r e a c h d a m a g e c l a s s . T h e c o n d i t i o n o f e l e m e n t
n a p r a w c z y m i d l a k a |d e j z k l a s . S t a n e l e m e n t u o c e n i a s i b i o r c
i s c l a s s i f i e d t h r o u g h t h e a s s e s s m e n t o f t h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s :
p o d u w a g n a s t p u j c e p a r a m e t r y : o b e c n o [ s a d z y i o s m o l e n i a ,
t h e p r e s e n c e o f s o o t a n d s m o k e d e p o s i t s , t h e c o l o u r c h a n g e o f
z m i a n k o l o r u b e t o n u , w y s t p i e n i e z Bu s z c z e D b e t o n u l u b o d s p o j e D,
c o n c r e t e , c o n c r e t e f l a k i n g o r s p a l l i n g , t h e p r e s e n c e o f c r a c k s a n d
o b e c n o [ r y s i m i k r o r y s , s t o p i e D o d s Bo n i c i a s t a l i z b r o j e n i o w e j o r a z
1 6 8 C W B - 4 / 2 0 0 9
R y s . 1 . K l a s y f i k a c j a u s z k o d z e D p o |a r o w y c h b e l k i w e d Bu g ( 5 , 8 ) , 0 b e t o n n i e u s z k o d z o n y t e r m i c z n i e , 1 o b e c n o [ s a d z y i o s m o l e n i a , w i d o c z n a s i e
m i k r o z a r y s o w a D, 2 o d p r y s k i p o w i e r z c h n i o w e w i e l k o [c i d o 1 0 m m , r y s y w i d o c z n e i z o r i e n t o w a n e ( r o z w a r t o [ > 0 , 5 m m ) , 3 w i d o c z n e u b y t k i o t u l i n y
z b r o j e n i a , b e t o n z Bu s z c z o n y , w i d o c z n e o d s Bo n i t e z b r o j e n i e , 4 z b r o j e n i e w i d o c z n e i u s z k o d z o n e , w y r a zn e u b y t k i z n a c z n e j c z [c i b e t o n u
F i g . 1 . C l a s s i f i c a t i o n o f f i r e d a m a g e o f t h e b e a m s a c c o r d i n g t o ( 5 , 8 ) : 0 n o t h e r m a l d a m a g e o f c o n c r e t e ; 1 s o o t a n d s m o k e d e p o s i t s p r e s e n t , a n e -
t w o r k o f m i c r o c r a c k s v i s i b l e ; 2 s u r f a c e s p a l l i n g ( t o 1 0 m m i n d i a m e t e r ) , v i s i b l e o r i e n t e d c r a c k s ( c r a c k w i d t h > 0 . 5 m m ) ; 3 v i s i b l e d a m a g e o f c o n c r e t e
c l a d d i n g , s p a l l i n g o f c o n c r e t e , e x p o s e d r e i n f o r c e m e n t v i s i b l e ; 4 r e i n f o r c e m e n t v i s i b l e a n d d a m a g e d , s i g n i f i c a n t l o s s o f c o n c r e t e .
m i c r o c r a c k s , t h e d e g r e e t o w h i c h r e i n f o r c i n g
T a b l e 1
s t e e l i s e x p o s e d a n d p o s s i b l e v i s i b l e d e f o r m a -
A S S E S S M E N T M E T H O D S O F F I R E - D A M A G E D C O N C R E T E I N S T R U C T U R E S
t i o n s o f t h e s t r u c t u r e ( e x c e s s i v e d e f l e c t i o n o f
b e a m s a n d l a t e r a l d i s t o r t i o n o f c o l u m n s ) .
I n s i t u m e t h o d s L a b o r a t o r y m e t h o d s
I n T a b l e 1 t h e m e t h o d s u s e d t o a s s e s s d a m a -
G r o u p I . L o c a l a s s e s s m e n t G r o u p I I . S p e c i a l m e t h o d s f o r G r o u p I I I . A s s e s s m e n t
g e o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s i n a m o r e p r e c i s e
o f c o n c r e t e c o n d i t i o n t h e o v e r a l l a s s e s s m e n t o f t h e o f c o n c r e t e p r o p e r t i e s
m a n n e r a r e d e p i c t e d . D i a g n o s t i c t e c h n i q u e s
c o n d i t i o n o f c o n c r e t e w i t h i n b a s e d o n c o r e d r i l l i n g
e l e m e n t f a l l i n t o t w o m a i n g r o u p s : i n s i t u a n d l a b o r a t o r y
t e s t s . M o r e o v e r , t h r e e g r o u p s o f t e s t s h a v e
N o n - d e s t r u c t i v e m e t h o d s : M u l t i c h a n n e l A n a l y s i s o f S u r f a c e A s s e s s m e n t o f m e c h a n i c a l
b e e n d i s t i n g u i s h e d . G r o u p I c o m p r i s e s t e s t
v i s u a l e v a l u a t i o n ; W a v e s ( M A S W ) m e t h o d p r o p e r t i e s o f c o r e :
s c l e r o m e t r i c a s s e s s m e n t ; d i r e c t m e t h o d ; m e t h o d s w h e r e t h e c o n d i t i o n o f a c o n c r e t e
u l t r a s o u n d a s s e s s m e n t . G r o u n d P e n e t r a t i n g R a d a r i n d i r e c t m e t h o d s ( r e s o - e l e m e n t i s a s s e s s e d a t a s i n g l e p o i n t . G r o u p
( G P R ) n a n c e f r e q u e n c y t e s t ,
I I e m b r a c e s s p e c i a l t e c h n i q u e s e n a b l i n g t h e
P a r t i a l l y d e s t r u c t i v e u l t r a s o u n d m e t h o d )
o v e r a l l r e s p o n s e a s s e s s m e n t o f t h e c o n c r e t e
m e t h o d s : A n a l y s i s o f s u r f a c e i m a g e s o f
e l e m e n t . F i n a l l y , G r o u p I I I i n c l u d e s a s s e s s -
p u l l - o f f t e s t s ; d a m a g e d c o n c r e t e E s t i m a t i n g t h e t e m p e r a t u r e
m e n t t e c h n i q u e s b a s e d o n t h e p r o p e r t i e s e x a -
p u l l - o u t ( C A P O ) t e s t ; r e a c h e d b y c o n c r e t e :
m i n a t i o n o f s m a l l s a m p l e s t a k e n f r o m v a r i o u s
W i n d s o r p r o b e ; c o l o u r i m e t r y ;
l o c a t i o n s a n d a t d i f f e r e n t d e p t h s .
B R E i n t e r n a l f r a c t u r e t e s t ; D T A a n d T G A ;
d r i l l i n g r e s i s t a n c e . X - r a y d i f f r a c t i o n ;
2 . 1 . I n s i t u m e t h o d s
s c a n n i n g m i c r o s c o p y ;
t h e r m o l u m i n e s c e n c e ;
M o s t o f t h e i n s i t u t e c h n i q u e s i n c l u d e d i n
p o r o s i m e t r y ;
G r o u p I t h a t a r e u s e d t o a s s e s s t h e c o n d i t i o n
m i c r o c r a c k d e n s i t y
o f c o n c r e t e a f t e r b e i n g e x p o s e d t o f i r e a r e w e l l -
a s s e s s m e n t .
k n o w n m e t h o d s t h a t a r e w i d e l y u s e d t o c h e c k
t h e p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s .
e w e n t u a l n i e w i d o c z n e o d k s z t a Bc e n i a e l e m e n t u k o n s t r u k c y j n e g o
( n a d m i e r n e u g i c i e b e l e k , l u b w y b o c z e n i e s Bu p ó w ) .
T h e s c l e r o m e t r i c t e s t i s o n e o f t h e m o s t c o m m o n l y u s e d m e t h o d s
f o r e s t i m a t i n g t h e h a r d n e s s o f t h e s u r f a c e c o n c r e t e l a y e r . T h e
W t a b l i c y 1 z e s t a w i o n o s t o s o w a n e m e t o d y m a j c e n a c e l u b a r d z i e j
l i m i t a t i o n s o f t h i s t e c h n i q u e i n d i a g n o s i n g f i r e d a m a g e o f c o n c r e t e
p r e c y z y j n o c e n u s z k o d z e D b e t o n u w k o n s t r u k c j i . T e c h n i k i d i a g -
r e s u l t f r o m t h e a b s e n c e o f a f i x e d c o r r e l a t i o n b e t w e e n c o m p r e s s i v e
n o s t y c z n e p o d z i e l o n o n a d w i e g Bó w n e g r u p y : b a d a n i a w y k o n y w a n e
C W B - 4 / 2 0 0 9 1 6 9
i n s i t u o r a z b a d a n i a l a b o r a t o r y j n e . T a b l i c a 1
P o n a d t o w y r ó |n i o n o t r z y g r u p y
M E T O D Y O C E N Y U S Z K O D Z E C P O {A R O W Y C H B E T O N U W K O N S T R U K C J I
b a d a D. G r u p I s t a n o w i m e t o d y
b a d a D, w k t ó r y c h p u n k t o w e j o c e - M e t o d y i n s i t u M e t o d y l a b o r a t o r y j n e
n i e p o d l e g a b e t o n w e l e m e n c i e
G r u p a I I . S p e c j a l n e m e t o d y G r u p a I I I . O c e n a w Ba [c i w o [c i
b e t o n o w y m . D o g r u p y I I z a l i c z a G r u p a I . L o k a l n a o c e n a j a k o [c i
g l o b a l n e j o c e n y s t a n u b e t o n u b e t o n u p r o w a d z o n a n a o d w i e r -
s i s p e c j a l n e t e c h n i k i k o m p l e k s o - b e t o n u
w e l e m e n c i e t a c h
w e j o c e n y e l e m e n t u b e t o n o w e g o .
M e t o d y n i e n i s z c z c e : M e t o d a a n a l i z y f a l p o w i e r z c h n i o - O c e n a c e c h m e c h a n i c z n y c h
G r u p a I I I o b e j m u j e m e t o d y o c e n y
o c e n a w i z u a l n a , w y c h ( M A S W ) o d w i e r t ó w :
o p a r t e n a b a d a n i u w Ba [c i w o [c i
s k l e r o m e t r y c z n a , m e t o d b e z p o [r e d n i ,
o d w i e r t ó w p o b r a n y c h w r ó |n y c h
u l t r a d zw i k o w a . G e o r a d a r ( G P R ) m e t o d a m i p o [r e d n i m i : ( m e -
p u n k t a c h i z r ó |n e j g Bb o k o [c i
t o d c z s t o t l i w o [c i r e z o n a n -
e l e m e n t u b e t o n o w e g o .
M e t o d y c z [c i o w o n i s z c z c e : A n a l i z a o b r a z u u s z k o d z o n e j p o - s o w e j , m e t o d u l t r a d zw i k o -
m e t o d y p u l l - o f f , w i e r z c h n i b e t o n u w ) .
2 . 1 . M e t o d y s t o s o w a n e i n
m e t o d a p u l l - o u t ( C A P O ) ,
s i t u s o n d a W i n d s o r , O s z a c o w a n i e o s i g n i t e j p r z e z
m e t o d a d e s t r u k c j i , w e w n t r z - b e t o n t e m p e r a t u r y :
W i k s z o [ t e c h n i k s t o s o w a n y c h
n e j ( B R E ) , k o l o r y m e t r i a ,
i n s i t u d o o c e n y s t a n u b e t o - o p ó r w i e r c e n i a . D T A i T G A ,
r e n t g e n o g r a f i a ,
n u p o p o |a r z e , k t ó r e z n a l a z By
m i k r o s k o p i a s k a n i n g o w a ,
s i w g r u p i e I , t o m e t o d y z n a -
t e r m o l u m i n e s c e n c j a ,
n e i p o w s z e c h n i e s t o s o w a n e
p o r o z y m e t r i a ,
d o k o n t r o l i w Ba [c i w o [c i b e t o n u
o c e n a g s t o [c i m i k r o -
w k o n s t r u k c j i .
z a r y s o w a D.
M e t o d a s k l e r o m e t r y c z n a s t a n o w i
j e d n z n a j c z [c i e j s t o s o w a n y c h
s t r e n g t h a n d t h e r e b o u n d i n d e x o b t a i n e d a s a r e s u l t o f s c l e r o m e t r i c
m e t o d o r i e n t a c y j n e j o c e n y t w a r d o [c i p o w i e r z c h n i o w e j w a r s t w y
m e a s u r e m e n t s . M o r e o v e r , i n o r d e r t o o b t a i n c o r r e c t r e s u l t s , t h e
b e t o n u . O g r a n i c z e n i a t e j t e c h n i k i w d i a g n o s t y c e p o |a r o w y c h
t e s t s h o u l d b e c o n d u c t e d o n a f l a t s u r f a c e s , w h i c h i s d i f f i c u l t f o r
u s z k o d z e D b e t o n u w y n i k a j z b r a k u s t a Be j z a l e |n o [c i m i d z y
c o n c r e t e e l e m e n t s t h a t h a v e b e e n h e a v i l y - d a m a g e d b y f i r e a n d
w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e , a l i c z b o d b i c i a s t a n o w i c a w y n i k
e x h i b i t v i s i b l e s p a l l i n g . S c l e r o m e t e r m e a s u r e m e n t m e t h o d c o m -
p o m i a r u s k l e r o m e t r e m . P o n a d t o , w a r u n k i e m u z y s k a n i a p r a w i d Bo -
p r i s e s t h e f o l l o w i n g s t a g e s : v e r i f y i n g w h e t h e r t h e d e v i c e f u n c t i o n s
w y c h w y n i k ó w j e s t w y k o n y w a n i e p o m i a r ó w n a p Ba s k i e j p o w i e r z c h n i ,
p r o p e r l y , e s t a b l i s h i n g t h e r e b o u n d i n d e x f o r t h e d a m a g e - f r e e z o n e
c o w p r z y p a d k u e l e m e n t u s i l n i e u s z k o d z o n e g o d z i a Ba n i e m p o |a r u
o f t h e c o n c r e t e a n d t h e p e r f o r m a n c e o f m e a s u r e m e n t s i n d a m a -
z e z n a c z n y m i z Bu s z c z e n i a m i i o d s p o j e n i a m i j e s t t r u d n e d o z r e a l i z o -
g e z o n e s a c c o r d i n g t o t h e p r e d e t e r m i n e d m e a s u r e m e n t l o c a t i o n
w a n i a . W y k o n y w a n i e b a d a n i a s k l e r o m e t r e m z a k Ba d a n a s t p u j c e
p a t t e r n . T h e p a t t e r n p r o p o s e d b y L a b o r a t o i r e C e n t r a l d e s P o n t s e t
e t a p y : w e r y f i k a c j p r a w i d Bo w o [c i f u n k c j o n o w a n i a u r z d z e n i a ,
C h a u s s é e s i n ( 8 ) f o r t e s t i n g t h e f i r e d a m a g e d c o n c r e t e i n t h e l i n i n g
u s t a l e n i e l i c z b y o d b i c i a w s t r e f i e b e t o n u n i e n a r u s z o n e g o o r a z
o f t h e C h a n n e l T u n n e l a s s u m e s a r a d i a l p a t t e r n o f m e a s u r e m e n t
w y k o n a n i e p o m i a r ó w w s t r e f a c h u s z k o d z e D, w e d Bu g z a Bo |o n e g o
p o i n t s , w h i c h a r e e q u i d i s t a n t f r o m t h e v i s i b l e d a m a g e z o n e . S c l e -
s c h e m a t u r o z m i e s z c z e n i a p o m i a r ó w . Z a p r o p o n o w a n y p r z e z L a b o -
r o m e t r i c m e a s u r e m e n t s a r e u s u a l l y a c c o m p a n i e d b y c o m p r e s s i v e
r a t o r i u m D r ó g i M o s t ó w w P a r y |u ( 8 ) s c h e m a t p r z y j t y d o o c e n y
s t r e n g t h m e a s u r e m e n t s o f c o r e s i n o r d e r t o c o r r e l a t e t h e r e b o u n d
b e t o n o w y c h e l e m e n t ó w s k l e p i e n i a t u n e l u p o d k a n a Be m L a M a n -
i n d e x w i t h c o m p r e s s i v e s t r e n g t h .
c h e z a k Ba d a p r o m i e n i s t e r o z m i e s z c z e n i e p u n k t ó w p o m i a r o w y c h ,
w r ó w n o m i e r n y c h o d l e g Bo [c i a c h o d s t r e f y w y r a zn y c h u s z k o d z e D. I n t h e g r o u p o f n o n - d e s t r u c t i v e m e t h o d s a n o t h e r t e c h n i q u e , b a -
Z a z w y c z a j p o m i a r o m s k l e r o m e t r y c z n y m t o w a r z y s z y p o m i a r w y - s e d o n t h e m e a s u r e m e n t o f t h e u l t r a s o n i c w a v e s p e e d v e l o c i t y , i s
t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e b a d a n y n a o d w i e r t a c h w c e l u z n a l e z i e n i a u s e d . T h e v e l o c i t y o f p r o p a g a t i o n o f u l t r a s o n i c w a v e i n c o n c r e t e
k o r e l a c j i l i c z b y o d b i c i a z w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e . i s r e l a t e d t o i t s m o d u l u s o f e l a s t i c i t y a n d c o m p r e s s i v e s t r e n g t h . I t
i s t h e r e f o r e p o s s i b l e t o o b s e r v e s i g n i f i c a n t c h a n g e s i n t h e s p e e d
W g r u p i e t e c h n i k n i e n i s z c z c y c h o b o k m e t o d y s k l e r o m e t r y c z n e j
o f p r o p a g a t i o n o f u l t r a s o n i c w a v e s i n c o n c r e t e t h a t w a s e x p o s e d
s t o s u j e s i t e c h n i k o p a r t n a p o m i a r z e p r d k o [c i r o z c h o d z e n i a
t o h i g h t e m p e r a t u r e ( 6 , 8 , 1 0 ) . B y p l a c i n g m e a s u r e m e n t p r o b e s o n
s i f a l i u l t r a d zw i k o w e j . P r d k o [ r o z c h o d z e n i a s i f a l i u l t r a -
t h e s u r f a c e a n d i n c r e a s i n g t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e s o u r c e a n d
d zw i k o w e j w b e t o n i e j e s t z w i z a n a z j e g o m o d u Be m s p r |y s t o [c i
t h e r e c e i v e r , i t i s p o s s i b l e t o a s s e s s t h e p r o p e r t i e s o f i n c r e a s i n g l y
o r a z z w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e . D z i k i t e m u m o |l i w a j e s t
d e e p e r l a y e r s o f c o n c r e t e ( F i g . 2 ) . J u s t a s f o r t h e s c l e r o m e t r i c
o b s e r w a c j a w y r a zn y c h z m i a n p r d k o [c i r o z c h o d z e n i a s i f a l i
m e t h o d , t h i s t e s t r e q u i r e s a f l a t s u r f a c e s t h a t h a v e n o t b e e n d a -
u l t r a d zw i k o w e j w b e t o n i e , k t ó r y p o d d a n y b y B d z i a Ba n i u p o d w y |-
m a g e d b y s p a l l i n g .
s z o n e j t e m p e r a t u r y ( 6 , 8 , 1 0 ) . S t o s u j c p o w i e r z c h n i o w y u k Ba d s o n d
1 7 0 C W B - 4 / 2 0 0 9
p o m i a r o w y c h o z w i k s z a j c e j s i o d l e g Bo [c i p o m i d z y n a d a j n i k i e m C o n c r e t e c o n d i t i o n w i t h i n t h e s u r f a c e l a y e r m a y a l s o b e a s s e s s e d
i o d b i o r n i k i e m m o |n a o c e n i j a k o [ c o r a z g Bb s z y c h w a r s t w m a - u s i n g p a r t i a l l y d e s t r u c t i v e m e t h o d s . A m o n g t h e s e m e t h o d s , t h e
t e r i a Bu ( r y s u n e k 2 ) . P o d o b n i e j a k w m e t o d z i e s k l e r o m e t r y c z n e j p u l l - o f f t e s t s h o u l d b e m e n t i o n e d , c o n s i s t i n g o f a p p l y i n g a t e n s i l e
w s k a z a n e j e s t p r o w a d z e n i e b a d a D u l t r a d zw i k o w y c h n a p Ba s k i c h l o a d t o c o n c r e t e v i a a m e t a l d i s k g l u e d t o i t s s u r f a c e w i t h e p o x y
p o w i e r z c h n i a c h b e t o n u , n i e u s z k o d z o n y c h p r z e z o d s p o j e n i a . r e s i n a d h e s i v e . T h e t e s t e d m a t e r i a l c a n b e l o c a t e d d e e p e r t h r o u g h
t h e k e r f o b t a i n e d w i t h t h e s a w ( F i g . 3 ) . T h e p u l l - o f f t e c h n i q u e
p e r m i t s t h e t e s t i n g o f t h e t e n s i l e s t r e n g t h o f c o n c r e t e . I n o r d e r
t o e s t i m a t e t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o n t h e b a s i s o f t h e t e n s i l e
s t r e n g t h d e t e r m i n e d d u r i n g t h e p u l l - o f f t e s t , a p p r o p r i a t e e x p e r i -
m e n t a l r e l a t i o n s h i p s a r e u s e d .
R y s . 2 . Z a s a d a p o m i a r u p r d k o [c i r o z c h o d z e n i a s i f a l i u l t r a d zw i k o w e j .
R y s . 3 . P o m i a r w y t r z y m a Bo [c i n a r o z c i g a n i e b e t o n u m e t o d p u l l - o f f
U k Ba d p o w i e r z c h n i o w y s o n d p o m i a r o w y c h u m o |l i w i a j c y o c e n s t a n u
F i g . 3 . T e n s i l e s t r e n g t h t e s t i n g o f c o n c r e t e u s i n g t h e p u l l - o f f m e t h o d
b e t o n u w c o r a z g Bb s z y c h j e g o w a r s t w a c h ( 1 0 )
F i g . 2 . M e a s u r e m e n t o f t h e u l t r a s o n i c p u l s e v e l o c i t y . S u r f a c e a r r a n g e m e n t
A n o t h e r g o o d m e t h o d o f t e s t i n g t h e e x t e n t o f d a m a g e o f c o n c r e t e
o f m e a s u r e m e n t p r o b e s e n a b l i n g t h e i n v e s t i g a t i o n o f i n c r e a s i n g l y d e e p e r
i s t h e W i n d s o r p r o b e m e t h o d , w h i c h i s b a s e d o n m e a s u r i n g t h e
l a y e r s o f c o n c r e t e ( 1 0 )
d e p t h t o w h i c h a p r o b e s h o o t f r o m a s p e c i a l l y c o n s t r u c t e d g u n
p e n e t r a t e s i n t o t h e c o n c r e t e ( F i g . 4 ) . T h e s t r e n g t h o f c o n c r e t e i s
D o o c e n y b e t o n u w w a r s t w i e p o w i e r z c h n i o w e j m o |n a w y k o r z y s t a
f o u n d f r o m t h e c o r r e l a t i o n l i n k i n g t h e l e n g t h o f t h e p r o b e s t i c k i n g
r ó w n i e | m e t o d y c z [c i o w o n i s z c z c e . N a l e |y d o n i c h m e t o d a p u l l -
o u t o f t h e m a t e r i a l ( D , i n i n c h e s ) w i t h s t r e n g t h . T h i s m e t h o d m a y
o f f , p o l e g a j c a n a p r z y Bo |e n i u o b c i |e n i a r o z c i g a j c e g o b e t o n
b e u s e d f o r o r d i n a r y a n d h i g h - p e r f o r m a n c e c o n c r e t e s ( s i l v e r p r o b e )
p o p r z e z m e t a l o w y s t e m p e l p r z y k l e j o n y |y w i c e p o k s y d o w d o j e g o
a s w e l l a s t o l i g h t w e i g h t o n e s ( g o l d p r o b e ) . I t i s r e c o m m e n d e d t h a t
p o w i e r z c h n i . P o Bo |e n i e m a t e r i a Bu p o d d a w a n e g o r o z c i g a n i u m o |e
t h e h a r d n e s s o f t h e a g g r e g a t e u s e d i n c o n c r e t e w i l l b e d e t e r m i n e d
z n a j d o w a s i n i e c o g Bb i e j w b e t o n i e , d o k d s i g a b d z i e n a c i -
b e f o r e t h e t e s t , u s i n g t h e 1 0 - p o i n t M o h s s c a l e . S u b s e q u e n t l y , t h r e e
c i e w y k o n a n e z a p o m o c p i By k o r o n k o w e j ( r y s u n e k 3 ) . T e c h n i k a
p r o b e s a r e s h o o t f r o m t h e d i s t a n c e d e t e r m i n e d b y t h e t e m p l a t e
p u l l - o f f p o z w a l a n a w y z n a c z e n i e w y t r z y m a Bo [c i n a r o z c i g a n i e
t h a t i s i n c l u d e d i n t h e k i t . T h e a v e r a g e r e s u l t o f t h r e e v a l u e s i s
b e t o n u . W c e l u o s z a c o w a n i a w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e n a p o d -
R y s . 4 . Z e s t a w d o p o m i a r u w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e m e t o d s o n d y W i n d s o r o r a z k r z y w e p r z e d s t a w i a j c e z a l e |n o [ m i d z y d Bu g o [c i w y s t a j c e j
c z [c i s o n d y ( D ) i w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e b e t o n ó w z k r u s z y w o t w a r d o [c i o d 3 d o 7 w s k a l i M o h s a ( 1 2 )
F i g . 4 . A W i n d s o r p r o b e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h m e a s u r e m e n t k i t a n d c u r v e s i l l u s t r a t i n g r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n t h e l e n g t h o f p r o b e s t i c k i n g o u t f r o m t h e
m a t e r i a l ( D ) a n d t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e s m a d e f r o m a g g r e g a t e s w i t h a h a r d n e s s o f 3 t o 7 i n t h e M o h s s c a l e ( 1 2 )
C W B - 4 / 2 0 0 9 1 7 1
s t a w i e z m i e r z o n e j w p r ó b i e p u l l o f f w y t r z y m a Bo [c i n a r o z c i g a n i e
u s e d t o d e t e r m i n e t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e a t t h e
s t o s u j e s i o d p o w i e d n i e z a l e |n o [c i d o [w i a d c z a l n e .
m e a s u r e m e n t p o i n t i n q u e s t i o n . T h e a d v a n t a g e o f t h i s t e c h n i q u e i s
t h a t i t e n a b l e s c o n c r e t e s t r e n g t h t o b e d e t e r m i n e d a l s o o n u n e v e n
T r a f n o c e n u s z k o d z e D b e t o n u m o |n a u z y s k a s t o s u j c m e t o d
s u r f a c e s t h a t h a v e b e e n d a m a g e d b y s p a l l i n g ( 6 ) .
s o n d y W i n d s o r , o p i e r a j c s i n a p o m i a r z e g Bb o k o [c i p e n e t r a c j i
s w o r z n i a w y s t r z e l o n e g o z e s p e c j a l n i e s k o n s t r u o w a n e g o p i s t o l e t u
A m e t h o d u s e d i n S c a n d i n a v i a a s w e l l a s i n t h e U S a n d U K i s t h e
n a n a b o j e p r o c h o w e ( r y s u n e k 4 ) . W y t r z y m a Bo [ b e t o n u w y z n a c z a
C A P O ( c u t a n d p u l l o u t ) t e s t , w h i c h b e l o n g s t o t h e p u l l - o u t g r o u p
s i z e z n a l e z i o n e j k o r e l a c j i Bc z c e j d Bu g o [ w y s t a j c e j z m a t e r i a Bu
( 6 , 1 3 ) . T h i s i s a v a r i a n t o f t h e t r a d i t i o n a l p u l l - o u t t e c h n i q u e ( L O K
c z [c i s o n d y ( D w c a l a c h ) , z w y t r z y m a Bo [c i b e t o n u n a [c i s k a n i e .
t e s t ) , w h e r e r i n g s a r e e m b e d d e d i n c o n c r e t e d u r i n g c a s t i n g . A n
M e t o d a t a m o |e b y s t o s o w a n a z a r ó w n o d o b e t o n ó w z w y k By c h
a d v a n t a g e a n d p e c u l i a r f e a t u r e o f t h e C A P O t e s t i s t h e u s e o f a n
i w y s o k o w a r t o [c i o w y c h ( s w o r z e D s r e b r n y ) , j a k i d o b e t o n ó w
e x p a n d i n g r i n g p l a c e d i n a g r o o v e c u t w i t h i n a d r i l l e d h o l e u s i n g
l e k k i c h ( s w o r z e D z Bo t y ) . Z a l e c a s i , a b y p r z e d r o z p o c z c i e m
a m i l l i n g c u t t e r . T h e t e c h n i q u e i s b a s e d o n t h e m e a s u r e m e n t o f
b a d a D p r z e p r o w a d z i o c e n t w a r d o [c i k r u s z y w a z a s t o s o w a n e g o
t h e f o r c e r e q u i r e d t o p u l l o u t a s t e e l a n c h o r i n s t a l l e d i n a c o n c r e t e
w b e t o n i e , s t o s u j c s k a l M o h s a . N a s t p n i e w y k o n u j e s i t r z y
h o l e . T h e l o a d i s a p p l i e d v i a a h y d r a u l i c a c t u a t o r , w h i c h a p p l i e s
s t r z a By w o d l e g Bo [c i p o d y k t o w a n e j w i e l k o [c i s z a b l o n u s t a n o w i - p u l l - o u t f o r c e t o t h e a n c h o r , w h i l e o n t h e o t h e r h a n d i t p r e s s e s t h e
c e g o w y p o s a |e n i e z e s t a w u . Zr e d n i a z t r z e c h p o m i a r ó w d Bu g o [c i
c o n c r e t e s u r f a c e v i a a c o n c e n t r i c s t o p p e r r i n g ( F i g . 5 ) . O w i n g t o
w y s t a j c e j c z [c i s w o r z n i a p o z w a l a n a o k r e [l e n i e w y t r z y m a Bo [c i
t h e f a c t t h a t t h e s t o p p e r r i n g d i m e n s i o n s a r e a d j u s t e d t o t h e d e p t h
n a [c i s k a n i e b e t o n u w d a n y m p u n k c i e p o m i a r o w y m . Z a l e t t e j
a t w h i c h t h e a n c h o r i s p l a c e d a n d t o t h e d i m e n s i o n s o f t h e a n c h o r
t e c h n i k i j e s t m o |l i w o [ o c e n y w y t r z y m a Bo [c i b e t o n u t a k |e n a
i t s e l f , t h i s a r r a n g e m e n t r e s u l t s i n a c o m p l e x s t a t e o f s t r e s s l e a d i n g
n i e r ó w n e j p o w i e r z c h n i u s z k o d z o n e j o d s p o j e n i a m i ( 6 ) .
t o f a i l u r e . O n t h e b a s i s o f e x p e r i m e n t a l r e l a t i o n s h i p s ( F i g . 5 ) , t h e
c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e c o n c r e t e i s e s t i m a t e d .
W k r a j a c h s k a n d y n a w s k i c h , a t a k |e w U S A i W i e l k i e j B r y t a n i i , s t o -
s o w a n a j e s t m e t o d a p u l l - o u t n a z y w a n a C A P O ( a n g . c u t a n d p u l l
T h e B R E i n t e r n a l f r a c t u r e t e s t w a s d e v e l o p e d a n d p u b l i s h e d b y
o u t ) ( 6 , 1 3 ) . J e s t t o o d m i a n a t r a d y c y j n e j t e c h n i k i p u l l - o u t ( L O K
t h e B u i l d i n g R e s e a r c h E s t a b l i s h m e n t ( 1 4 ) . I n t h i s m e t h o d , a h o l e
t e s t ) , w k t ó r e j p i e r [c i e n i e o s a d z a s i w b e t o n i e w t r a k c i e b e t o n o - w i t h a d i a m e t e r o f 6 m m a n d a d e p t h o f 3 0 t o 3 5 m m i s d r i l l e d
w a n i a . S p e c y f i k i z a l e t m e t o d y C A P O j e s t s t o s o w a n i e p i e r [c i e n i
i n t h e m a t e r i a l t o b e e x a m i n e d . A n a n c h o r w i t h a n e x p a n s i o n
s a m o - r o z p r |a j c y c h s i p o w p r o w a d z e n i u d o w y |Bo b i e n i a , w y c i - s l e e v e i s i n s e r t e d i n t o t h e h o l e t o t h e d e p t h o f 2 0 m m . T h e h e a d i s
n a n e g o f r e z e m w e w n t r z o d w i e r t u . M e t o d a p o l e g a n a p o m i a r z e
t i g h t e n e d u s i n g a t o r q u e w r e n c h u n t i l t h e l o a d c a u s e s t h e a n c h o r
s i By p o t r z e b n e j d o w y r w a n i a z b e t o n u s t a l o w e j k o t w y w p r o w a d z o n e j
t o b e p u l l e d o u t ( F i g . 6 ) . T h e d i r e c t m e a s u r e o f c o n c r e t e q u a l i t y
d o w y k o n a n e g o w b e t o n i e k a n a Bu . O b c i |e n i e j e s t p r z e k a z y w a n e
i s t h e b r e a k i n g m o m e n t , w h i c h i s s u b s e q u e n t l y c o n v e r t e d i n t o
z a p o [r e d n i c t w e m s i Bo w n i k a h y d r a u l i c z n e g o , k t ó r y z j e d n e j s t r o n y
a c o m p r e s s i v e s t r e n g t h v a l u e .
p o d d a j e t r z p i e D k o t w y d z i a Ba n i u s i By w y r y w a j c e j , z d r u g i e j z a [
T h e d r i l l i n g r e s i s t a n c e t e s t m e t h o d m e r i t s s p e c i a l a t t e n t i o n . T h i s
j e s t w s p a r t y n a p o w i e r z c h n i b e t o n u z a p o [r e d n i c t w e m c e n t r y c z -
i s a r e l a t i v e l y e a s y a n d e f f e c t i v e t e c h n i q u e m a k i n g i t p o s s i b l e t o
n e g o p i e r [c i e n i a o p o r o w e g o ( r y s u n e k 5 ) . P i e r [c i e D t e n , d z i k i
e v a l u a t e t h e e x t e n t o f h e a t d a m a g e t o c o n c r e t e . W h e n e x a m i n i n g
w Ba [c i w e m u d o b o r o w i p r o p o r c j i s w o i c h w y m i a r ó w w s t o s u n k u d o
c o n c r e t e p r o p e r t i e s a f t e r t h e f i r e i n t h e C h a n n e l T u n n e l ( 8 ) , a s t a t i o -
g Bb o k o [c i p o Bo |e n i a k o t w y o r a z j e j w y m i a r ó w , w y m u s z a z Bo |o n y
R y s . 5 . Z a s a d a b a d a n i a b e t o n u m e t o d p u l l o u t ( C A P O ) o r a z p r z y k Ba d z a l e |n o [c i w y t r z y m a Bo [c i b e t o n u n a [c i s k a n i e o d s i By w y r y w a j c e j ( B r i t i s h
I n s t i t u t e o f N o n D e s t r u c t i v e T e c h n i c s , U K )
F i g . 5 . C A P O c o n c r e t e t e s t i n g i l l u s t r a t i o n a n d a n e x a m p l e o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e c o m p r e s s i v e s t r e n g t h o f c o n c r e t e a n d i t s h o l d i n g s t r e n g t h
( B r i t i s h I n s t i t u t e o f N o n D e s t r u c t i v e T e s t i n g , U K )
1 7 2 C W B - 4 / 2 0 0 9
R y s . 6 . I l u s t r a c j a z a s a d y b a d a n i a b e t o n u m e t o d d e s t r u k c j i w e w n t r z n e j [ B R E i n t e r n a l f r a c t u r e ( 1 4 ) ] o r a z z a l e |n o [ m i d z y m o m e n t e m o b r o t o w y m
p o w o d u j c y m n i s z c z e n i e ( N m ) i w y t r z y m a Bo [c i n a [c i s k a n i e ( M P a )
F i g . 6 . I l l u s t r a t i o n o f t h e B R E i n t e r n a l f r a c t u r e ( 1 4 ) m e t h o d u s e d t o t e s t c o n c r e t e a n d t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e b r e a k i n g m o m e n t ( N m ) a n d c o m -
p r e s s i v e s t r e n g t h ( M P a )
s t a n n a p r |e D, k t ó r y p r o w a d z i d o j e g o m i e j s c o w e g o z n i s z c z e n i a . n a r y d r i l l i n g r i g w a s u s e d , a n d t h e 5 0 0 h o l e s d r i l l e d m a d e i t p o s s i b l e
U s t a l o n e d o [w i a d c z a l n i e z a l e |n o [c i ( r y s u n e k 5 ) p o z w a l a j c n a t o c o m p i l e a m a p o f c o n c r e t e d a m a g e . I n d r i l l i n g r e s i s t a n c e t e s t s
o s z a c o w a n i e w y t r z y m a Bo [c i b e t o n u n a [c i s k a n i e . c o n d u c t e d b y F e l i c e t t i ( 1 1 ) , a g e n e r a l p u r p o s e h a m m e r - d r i l l f i t t e d
w i t h a n i n d u c t i v e d i s p l a c e m e n t s e n s o r a n d a p o w e r c o n s u m p t i o n
M e t o d a d e s t r u k c j i w e w n t r z n e j ( B R E i n t e r n a l f r a c t u r e ) z o s t a Ba
m e t e r w a s u s e d ( F i g . 7 ) . T h e i n f o r m a t i o n o b t a i n e d d u r i n g d r i l l i n g
o p r a c o w a n a p r z e z B u i l d i n g R e s e a r c h E s t a b l i s h m e n t ( 1 4 ) . W b a d a -
m a k e s i t p o s s i b l e t o c a l c u l a t e t h e d r i l l i n g r e s i s t a n c e e x p r e s s e d a s
n y m m a t e r i a l e w i e r c i s i o t w ó r o [r e d n i c y 6 m m i g Bb o k o [c i 3 0 - 3 5
t h e d r i l l i n g w o r k p e r u n i t o f d r i l l i n g d e p t h ( J / m m ) . A f t e r a n a l y s i n g
m m . W o t w ó r w p r o w a d z a s i k o t w y z t u l e j s a m o r o z p r |a j c n a
t h e i m p a c t o f d r i l l d i a m e t e r a n d d r i l l f o r c e , t h e s e t w o p a r a m e t e r s
g Bb o k o [ 2 0 m m . D o k r c e n i e g Bo w i c y k l u c z e m d y n a m o m e t r y c z -
w e r e o p t i m i s e d . U s i n g t h e s p o t t i n g d r i l l o f d i a m e t e r e q u a l 1 0 m m ,
n y m p o w o d u j e w y r w a n i e k o t w y ( r y s u n e k 6 ) . B e z p o [r e d n i m i a r
a n d a p p l y i n g a d r i l l f o r c e o f 1 7 0 N , s a t i s f a c t o r y r e s u l t r e p e a t a b i l i t y
j a k o [c i b e t o n u j e s t z n a l e z i o n a w a r t o [ m o m e n t u o b r o t o w e g o , k t ó r a
w a s o b t a i n e d . B y p l o t t i n g d r i l l i n g r e s i s t a n c e a g a i n s t d r i l l p o s i t i o n ,
n a s t p n i e p r z e l i c z a n a j e s t n a w y t r z y m a Bo [ n a [c i s k a n i e .
t h e d e p t h a t w h i c h t h e u n d a m a g e d m a t e r i a l z o n e b e g i n s c a n b e
c l e a r l y d e t e r m i n e d . F l u c t u a t i o n s i n t h e s i g n a l r e c o r d e d a r e a t t r i -
N a s z c z e g ó l n u w a g z a s Bu g u j e m e t o d a p o m i a r u o p o r u w i e r c e -
b u t e d t o t h e h e t e r o g e n e o u s n a t u r e o f c o n c r e t e s t e m m i n g f r o m i t s
n i a . J e s t t o s t o s u n k o w o Ba t w a i s k u t e c z n a m e t o d a p o z w a l a j c a
c o m p o s i t e s t r u c t u r e ( F i g . 7 ) .
n a o z n a c z e n i e z a s i g u w y s t p o w a n i a b e t o n u u s z k o d z o n e g o
w y s o k t e m p e r a t u r . D o o c e n y s t o p n i a z n i s z c z e n i a b e t o n u p o
T e c h n i q u e s e n a b l i n g t h e o v e r a l l a s s e s s m e n t o f t h e c o n s t r u c t i o n
p o |a r z e w t u n e l u L a M a n c h e ( 8 ) s t o s o w a n o w i e r t n i c n a p o d w o -
e l e m e n t o c c u p y a s p e c i a l p l a c e a m o n g t h e m e t h o d s o f a s s e s s i n g
z i u s t a c j o n a r n y m , k t ó r w y k o n a n o 5 0 0 o d w i e r t ó w , p o z w a l a j c y c h
f i r e d a m a g e . T h e s e m e t h o d s e x p l o i t p h y s i c a l p h e n o m e n a r e l a t e d
n a s p o r z d z e n i e m a p y u s z k o d z e D b e t o n u . W b a d a n i a c h o p o r u
t o t h e p r o p a g a t i o n o f e l e c t r o m a g n e t i c w a v e s ( g r o u n d p e n e t r a t i n g
w i e r c e n i a p r o w a d z o n y c h p r z e z F e l i c e t t i e g o ( 1 1 ) w y k o r z y s t a n o
r a d a r G P R ) o r p h e n o m e n a r e l a t e d t o t h e p r o p a g a t i o n o f s u r f a c e
p o w s z e c h n i e s t o s o w a n w i e r t a r k u d a r o w , w y p o s a |o n w i n d u k -
w a v e s ( m u l t i c h a n n e l a n a l y s i s o f s u r f a c e w a v e s ) . B o t h t e c h n i q u e s
c y j n y c z u j n i k p r z e m i e s z c z a n i a w i e r t Ba o r a z m i e r n i k p o b o r u e n e r g i i
a r e g e o t e c h n i c a l m e t h o d s e n a b l i n g i s o l i n e m a p s t o b e o b t a i n e d
e l e k t r y c z n e j ( r y s u n e k 7 ) . I n f o r m a c j e u z y s k a n e p o d c z a s w i e r c e n i a
t h a t d e s c r i b e t h e p r o p e r t i e s o f t h e a n a l y s e d e l e m e n t s . P r o m i s i n g
p o z w a l a j n a o b l i c z e n i e o p o r u w i e r c e n i a , k t ó r y o k r e [l a w y k o n a n
r e s u l t s h a v e b e e n o b t a i n e d b y u s i n g t h e s e t e c h n i q u e s t o a s s e s s
p r a c n a j e d n o s t k g Bb o k o [c i w y k o n a n e g o o d w i e r t u ( J / m m ) . P o
t h e c o n d i t i o n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e s a f t e r a f i r e ( 8 ) ; h o w e v e r , t h e s e
p r z e a n a l i z o w a n i u w p By w u [r e d n i c y w i e r t Ba o r a z d o b o r u n a c i s k u
a r e s t i l l p i o n e e r i n g a p p l i c a t i o n s t h a t r e q u i r e f u r t h e r r e s e a r c h a n d
n a w i e r t Bo z o p t y m a l i z o w a n o t e d w a p a r a m e t r y . P r z y z a s t o s o w a -
a n a l y s i s .
n i u w i e r t Ba [r e d n i c y 1 0 m m i n a c i s k u n a w i e r t Bo 1 7 0 N u z y s k a n o
z a d o w a l a j c p o w t a r z a l n o [ w y n i k ó w . K r z y w e o p o r u w i e r c e n i a T h e c o n c r e t e s u r f a c e c r a c k i n g i m a g e a n a l y s i s t e c h n i q u e a l s o
w f u n k c j i p o Bo |e n i a w i e r t Ba p o z w a l a j n a w y z n a c z e n i e g Bb o k o [c i , e n a b l e s t h e c o m p r e h e n s i v e a s s e s s m e n t o f c o n c r e t e m e m b e r s .
n a k t ó r e j w y s t p u j e s t r e f a n i e u s z k o d z o n e g o m a t e r i a Bu . F l u k t u a c j e T h i s m e t h o d , w h i c h i s b a s e d o n t h e a n a l y s i s o f d i g i t a l p h o t o g r a p h s ,
r e j e s t r o w a n e g o s y g n a Bu p r z y p i s u j e s i n a t u r a l n e j n i e j e d n o r o d n o [c i w a s d e v e l o p e d i n o r d e r t o a s s e s s t h e d a m a g e o f t h e l i n i n g o f t h e
b e t o n u , w y n i k a j c e j z j e g o k o m p o z y t o w e j b u d o w y ( r y s u n e k 7 ) . C h a n n e l T u n n e l ( 8 ) . T h e a s s u m p t i o n b e h i n d t h e m e t h o d i s t h a t t h e
g e o m e t r y o f s u r f a c e c r a c k s r e f l e c t s c o n c r e t e d a m a g e a n d d e p e n d s
o n t h e f i r e t e m p e r a t u r e . D i g i t a l p h o t o g r a p h s a r e p r o c e s s e d b y c o m -
C W B - 4 / 2 0 0 9 1 7 3
R y s . 7 . W i e r t a r k a s t o s o w a n a w m e t o d z i e p o m i a r u o p o r u w i e r c e n i a F e l i c e t t i e g o o r a z p r z y k Ba d k r z y w y c h z u |y c i a e n e r g i i n i e z b d n e j w f u n k c j i g Bb o k o [c i
o d w i e r t u ( 1 1 )
F i g . 7 . T h e d r i l l u s e d i n F e l i c e t t i s d r i l l i n g r e s i s t a n c e m e a s u r e m e n t m e t h o d a n d a n e x a m p l e o f r e c o r d e d v a r i a n c e i n t h e e n e r g y r e q u i r e d t o d r i l l a 1 m m
d e e p h o l e d e p e n d i n g o n d r i l l i n g d e p t h ( 1 1 )
W m e t o d a c h o c e n y u s z k o d z e D p o |a r o w y c h s p e c j a l n e m i e j s c e p u t e r s o f t w a r e t h a t c a l c u l a t e s t h e s u r f a c e a r e a s , c i r c u m f e r e n c e s
z a j m u j t e c h n i k i p o z w a l a j c e n a k o m p l e k s o w o c e n c a Be g o e l e - a n d s h a p e f a c t o r s o f f i e l d s f o r m e d b y c o n c r e t e c r a c k s ( F i g . 8 ) . I n
m e n t u k o n s t r u k c y j n e g o . M e t o d y t e w y k o r z y s t u j z j a w i s k a f i z y c z n e t h e n e x t s t a g e , t h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e c r a c k i n g p a r a m e t e r s
z w i z a n e z r o z c h o d z e n i e m s i f a l i e l e k t r o m a g n e t y c z n e j ( g e o r a d a r ) t h u s d e t e r m i n e d a n d e . g . t h e s c l e r o m e t e r r e b o u n d i n d e x m e a s u r e d
l u b z j a w i s k a z w i z a n e z r o z p r z e s t r z e n i a n i e m s i f a l p o w i e r z c h n i o - i n t h e c e n t r e o f e a c h f i e l d c a n b e a n a l y s e d .
w y c h , o k r e [l a n n a z w a n a l i z y f a l p o w i e r z c h n i o w y c h ( M u l t i c h a n n e l
2 . 2 . L a b o r a t o r y M e t h o d s
A n a l y s i s o f S u r f a c e W a v e s ) . O b i e t e c h n i k i z o s t a By z a c z e r p n i t e
z g e o t e c h n i k i i p o z w a l a j n a u z y s k a n i e m a p i z o l i n i i w Ba [c i w o [c i
T h e t e s t s d e s i g n e d t o d e t e r m i n e t h e e x t e n t t o w h i c h c o n c r e t e h a s
a n a l i z o w a n y c h e l e m e n t ó w . O b i e c u j c e w y n i k i u z y s k a n o s t o s u j c
b e e n d e g r a d e d a n d t o e s t i m a t e t h e d e p t h o f t h e d a m a g e z o n e i n
t e m e t o d y d o o c e n y s t a n u k o n s t r u k c j i b e t o n o w y c h p o p o |a r z e ( 8 ) ,
f i r e - d a m a g e d e l e m e n t s t h a t r e q u i r e t h e s a m p l i n g o f m a t e r i a l a n d
j e d n a k s t o d o t y c h c z a s z a s t o s o w a n i a p i o n i e r s k i e , w y m a g a j c e
l a b o r a t o r y t e s t i n g a r e l i s t e d i n G r o u p I I I ( T a b l e 1 ) . T h e t e s t s c a r -
d a l s z y c h b a d a D i a n a l i z .
r i e d o u t o n c o n c r e t e c o r e s a m p l e s a r e d e s i g n e d t o d e t e r m i n e t h e
r e s i d u a l m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e d a m a g e d c o n c r e t e o r e l s e
N a k o m p l e k s o w o c e n e l e m e n t u b e t o n o w e g o p o z w a l a t a k |e
t o e s t i m a t e t h e t e m p e r a t u r e t o w h i c h t h e c o n c r e t e w a s e x p o s e d
t e c h n i k a a n a l i z y o b r a z u z a r y s o w a n i a p o w i e r z c h n i b e t o n u . M e t o d a
d u r i n g t h e f i r e .
t a , o p i e r a j c a s i n a a n a l i z i e z d j w y k o n a n y c h t e c h n i k c y f r o w ,
o p r a c o w a n a z o s t a Ba d o o c e n y u s z k o d z e D e l e m e n t ó w s k l e p i e n i a
L a b o r a t o r y t e s t s a i m e d a t d e t e r m i n i n g t h e r e s i d u a l m e c h a n i c a l
t u n e l u p o d k a n a Be m L a M a n c h e ( 8 ) . M e t o d a z a k Ba d a , |e g e o m e t r i a
p r o p e r t i e s o f d a m a g e d c o n c r e t e c o n s i s t o f t h e d i r e c t t e s t i n g o f t h e
z a r y s o w a n i a p o w i e r z c h n i e l e m e n t u o d p o w i a d a u s z k o d z e n i o m
s a m p l e m a t e r i a l ( c o r e s ) o r t h e e s t i m a t i o n o f t h e s e v a l u e s f o r t h e
b e t o n u z w i z a n y m z w y s o k o [c i t e m p e r a t u r y s p o w o d o w a n e j p o -
c o r e s s a m p l e d u s i n g i n d i r e c t m e t h o d s .
|a r e m . Z d j c i a c y f r o w e p o d d a n e z o -
s t a j o b r ó b c e z a p o m o c p r o g r a m u
k o m p u t e r o w e g o , k t ó r y o b l i c z a p o l e
p o w i e r z c h n i , o b w ó d i w s p ó Bc z y n n i k
k s z t a Bt u o b r y s u p ó l t w o r z o n y c h p r z e z
z a r y s o w a n i a b e t o n u ( r y s u n e k 8 ) .
W n a s t p n y m e t a p i e p r z e p r o w a d z i
m o |n a a n a l i z k o r e l a c j i p o m i d z y
u z y s k a n w t e n s p o s ó b c h a r a k t e -
r y s t y k z a r y s o w a D, a n a p r z y k Ba d
R y s . 8 . P o w i e r z c h n i a z a r y s o w a n e g o b e t o n u p o p o |a r z e i u z y s k a n y m e t o d k o m p u t e r o w e j a n a l i z y o b r a z
l i c z b o d b i c i a s k l e r o m e t r u z m i e r z o -
g e o m e t r y c z n y z a r y s o w a D ( 8 )
n w [r o d k u k a |d e g o z p ó l .
F i g . 8 . S u r f a c e o f f i r e - d a m a g e d c o n c r e t e a n d t h e g e o m e t r i c c r a c k i n g i m a g e o b t a i n e d b y c o m p u t e r a n a l y s i s
( 8 )
1 7 4 C W B - 4 / 2 0 0 9
T h e d e t e r m i n a t i o n o f c o r e s t r e n g t h i s b a s e d o n t h e g u i d e l i n e s
2 . 2 . M e t o d y l a b o r a t o r y j n e
p r o v i d e d i n t h e P N - E N 2 0 6 a n d P N - E N 1 2 5 4 0 - 1 s t a n d a r d s . T h e s e
B a d a n i a m a j c e n a c e l u o c e n d e g r a d a c j i b e t o n u o r a z o s z a c o -
s t a n d a r d s s t i p u l a t e c o r e d i a m e t e r a n d h e i g h t a s w e l l a s t h e m a n -
w a n i e g Bb o k o [c i w y s t p o w a n i a u s z k o d z e D, w y m a g a j p o b r a n i a
n e r i n w h i c h s a m p l e s a r e t o b e p r e p a r e d f o r t e s t i n g . A n i m p o r t a n t
m a t e r i a Bu z e l e m e n t ó w u s z k o d z o n y c h p o |a r e m i i c h z b a d a n i a
a s p e c t o f s a m p l i n g f o r l a b o r a t o r y t e s t p u r p o s e s i s t h e c h o i c e o f l o -
w w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h ( g r u p a I I I w t a b l i c y 1 ) . B a d a n i a
c a t i o n s a n d t h e n u m b e r o f s a m p l e s c o l l e c t e d . S a m p l e s s h o u l d f i r s t
o d w i e r t ó w m a j n a c e l u o k r e [l e n i e w Ba [c i w o [c i m e c h a n i c z n y c h
b e c o l l e c t e d f r o m l o c a t i o n s w h e r e c o n c r e t e h a s n o t b e e n d a m a g e d
u s z k o d z o n e g o b e t o n u , b d z t e | o s z a c o w a n i e t e m p e r a t u r y , j a k i e j
i n o r d e r t o a s s e s s t h e p r o p e r t i e s o f t h e i n t a c t m a t e r i a l . S u b s e q u e n t
p o d d a n y z o s t a B b e t o n w c z a s i e p o |a r u .
c o r e s s h o u l d b e s a m p l e d i n d a m a g e z o n e s . T h e c h o i c e o f l o c a t i o n s
a n d t h e n u m b e r o f c o r e s s a m p l e d i s u s u a l l y d e t e r m i n e d b y t h e
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e m a j c e n a c e l u o k r e [l e n i e w Ba [c i w o [c i
l e v e l o f d e t a i l r e q u i r e d a n d t h e e x t e n t o f f i r e d a m a g e .
m e c h a n i c z n y c h u s z k o d z o n e g o b e t o n u d o t y c z b e z p o [r e d n i c h
p o m i a r ó w n a o d w i e r t a c h l u b o s z a c o w a n i a t y c h w Ba [c i w o [c i m e -
B e c a u s e t h e c o r e s a r e s a m p l e d f r o m m a t e r i a l w h o s e c e m e n t
t o d a m i p o [r e d n i m i .
m a t r i x h a s b e e n p a r t l y o r e n t i r e l y d e h y d r a t e d , w h e r e p o s s i b l e
c o m p r e s s e d a i r s h o u l d b e u s e d i n s t e a d o f w a t e r f o r d u s t r e m o v a l
D o p o m i a r u w y t r z y m a Bo [c i o d w i e r t ó w s t o s u j e s i m e t o d y z a w a r t e
a n d c o o l i n g d u r i n g d r i l l i n g . F o r o b v i o u s r e a s o n s , s a m p l e s s h o u l d
w n o r m a c h P N - E N 2 0 6 i P N - E N 1 2 5 4 0 - 1 . N o r m y t e p r e c y z u j
n o t b e c o l l e c t e d f r o m l o c a t i o n s w h e r e t h i s c o u l d e n d a n g e r t h e
[r e d n i c i w y s o k o [ o d w i e r t u , a t a k |e s p o s ó b p r z y g o t o w a n i a
s t a b i l i t y a n d l o a d - b e a r i n g c a p a c i t y o f t h e e l e m e n t s t e s t e d ; m o -
p r ó b e k . W a |n e z n a c z e n i e m a w y b ó r m i e j s c i l i c z b a z a p l a n o w a -
r e o v e r , h o l e s s h o u l d n o t b e d r i l l e d , i f p o s s i b l e , i n z o n e s w h e r e
n y c h o d w i e r t ó w . P i e r w s z e o d w i e r t y p o w i n n y z o s t a w y k o n a n e
r e i n f o r c e m e n t i s p r e s e n t .
w m i e j s c a c h w y s t p o w a n i a b e t o n u n i e u s z k o d z o n e g o , w c e l u o c e n y
w Ba [c i w o [c i m a t e r i a Bu w s t a n i e n i e n a r u s z o n y m . N a s t p n i e n a l e |y
T h e r e s o n a n c e f r e q u e n c y m e t h o d c a n b e u s e d i n o r d e r t o e s t i -
w y k o n a o d w i e r t y w m i e j s c a c h w y s t p u j c y c h u s z k o d z e D. W y b ó r
m a t e t h e d y n a m i c m o d u l u s o f e l a s t i c i t y o f c o n c r e t e u s i n g i n d i r e c t
m i e j s c i i l o [c i o d w i e r t ó w p o d y k t o w a n y j e s t z a z w y c z a j z a k r e s e m
m e t h o d s . T h i s c o n s i s t s o f t h e m e a s u r e m e n t o f t h e r e s o n a n c e
p l a n o w a n y c h b a d a D o r a z r o z l e g Bo [c i z n i s z c z e D p o |a r o w y c h .
f r e q u e n c y o f c o n c r e t e d i s k s o b t a i n e d b y c u t t i n g a s a m p l e c o l -
l e c t e d f r o m t h e f i r e d a m a g e z o n e ( 8 ) . T h r o u g h d e t e r m i n i n g t h i s
P o n i e w a | w i e r c e n i a o d b y w a j s i w m a t e r i a l e o c z [c i o w o
c h a r a c t e r i s t i c f o r d i s k s c o l l e c t e d f r o m s u c c e s s i v e l a y e r s o f c o n c r e -
b d z c a Bk o w i c i e z d e h y d r a t y z o w a n e j m a t r y c y c e m e n t o w e j z a l e c a
t e , a p r o f i l e o f m o d u l u s c h a n g e s f r o m t h e s u r f a c e l a y e r t o t h e
s i , w m i a r m o |l i w o [c i , u s u w a n i e p y Bu i c h Bo d z e n i e o d w i e r t ó w
u n d a m a g e d c o n c r e t e l a y e r c a n b e o b t a i n e d . T h e m e a s u r e m e n t
s p r |o n y m p o w i e t r z e m , a n i e w o d . Z o c z y w i s t y c h w z g l d ó w
i n v o l v e s a r e s o n a n c e f r e q u e n c y a n a l y s e r e q u i p p e d w i t h a s e n s o r ,
n a l e |y p a m i t a o u n i k a n i u w y k o n y w a n i a o d w i e r t ó w w m i e j s c a c h
a h a m m e r t h a t p r o d u c e s v i b r a t i o n s a n d r u b b e r f o a m w a s h e r s .
z a g r a |a j c y c h s t a b i l n o [c i i n o [n o [c i b a d a n y c h e l e m e n t ó w o r a z
R e s u l t s o f t e s t s f o r c o n c r e t e c o l l e c t e d f r o m d i f f e r e n t d e p t h s m a k e
n i e n a l e |y , w m i a r m o |l i w o [c i , p r o w a d z i o d w i e r t ó w w s t r e f i e
i t p o s s i b l e t o d e t e r m i n e t h e p r o f i l e o f c h a n g e s i n t h e d y n a m i c
w y s t p o w a n i a z b r o j e n i a .
m o d u l u s o f e l a s t i c i t y o f c o n c r e t e , a n d t h u s t o e s t a b l i s h t h e e x t e n t
W c e l u o c e n y d y n a m i c z n e g o m o d u Bu s p r |y s t o [c i b e t o n u m e t o d a - o f t h e r m a l d a m a g e .
m i p o [r e d n i m i s t o s o w a m o |n a p o m i a r c z s t o t l i w o [c i r e z o n a n s o -
T h e u l t r a s o u n d m e t h o d m a y a l s o b e u s e d a s a n i n d i r e c t t e c h n i q u e
w e j b e t o n o w e g o p l a s t r a u z y s k a n e g o p r z e z p o c i c i e o d w i e r t u w y -
o f a s s e s s i n g t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e i n t h e c o r e
k o n a n e g o w m i e j s c u u s z k o d z e D p o |a r o w y c h ( 8 ) . P r z e p r o w a d z e n i e
s a m p l e s . I n t h i s c a s e , s e n s o r s a r e p l a c e d a l o n g t w o p e r p e n d i c u l a r
p o m i a r ó w n a p l a s t r a c h p o c h o d z c y c h z k o l e j n y c h w a r s t w b e t o n u ,
d i a m e t e r s . T h e p r o f i l e o f c h a n g e s o f t h e u l t r a s o n i c w a v e s s p e e d
p o z w a l a n a w y z n a c z e n i e p r o f i l u z m i a n m o d u Bu a | d o g Bb o k o [c i ,
c a n b e d e t e r m i n e d b y p e r f o r m i n g m e a s u r e m e n t s a t 1 c m i n t e r v a l s
n a k t ó r e j w y s t p u j e b e t o n n i e u s z k o d z o n y . D o p o m i a r ó w s t o s u j e
a l o n g t h e e n t i r e l e n g t h o f t h e c o r e , t h u s a l l o w i n g t h e e x t e n t o f t h e
s i a n a l i z a t o r c z s t o t l i w o [c i r e z o n a n s o w e j w r a z z c z u j n i k i e m ,
d a m a g e z o n e t o b e e s t a b l i s h e d ( 8 ) .
m Bo t e c z k i e m w z b u d z a j c y m d r g a n i a i o d p o w i e d n i m i p o d k Ba d k a m i
z e s p i e n i o n e j g u m y . W y n i k i b a d a n i a p r ó b e k p o c h o d z c y c h z r ó |-
T h e l a b o r a t o r y t e s t s p e r m i t t i n g t h e e s t i m a t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e
n y c h g Bb o k o [c i o d w i e r t u p o z w a l a j n a o k r e [l e n i e p r o f i l u z m i a n
r e a c h e d b y t h e c o n c r e t e u s e t h e f o l l o w i n g t e c h n i q u e s : D T A , T G A ,
d y n a m i c z n e g o m o d u Bu s p r |y s t o [c i b e t o n u , a w k o n s e k w e n c j i n a
X - r a y d i f f r a c t i o n , s c a n n i n g m i c r o s c o p y , t h e r m o l u m i n e s c e n c e ,
o z n a c z e n i e z a s i g u j e g o u s z k o d z e D t e r m i c z n y c h .
c o l o u r i m e t r y , c h e m i c a l o r p e t r o g r a p h i c a n a l y s e s . W h e n c o n c r e t e
i s h e a t e d , i t s c o l o u r c h a n g e s . T h e m o s t p r o n o u n c e d c h a n g e s i n
M e t o d a u l t r a d zw i k o w a m o |e b y s t o s o w a n a r ó w n i e | j a k o p o [r e d -
c o l o u r o c c u r i n c o n c r e t e s m a d e f r o m s i l i c e o u s a g g r e g a t e s w h i c h
n i a t e c h n i k a p o z w a l a j c e j n a o c e n w Ba [c i w o [c i m e c h a n i c z n y c h
b e c o m e r e d o r p i n k w h e n h e a t e d t o 3 0 0 6 0 0 ° C ; f o r t e m p e r a -
p r ó b e k b e t o n u p o c h o d z c y c h z o d w i e r t ó w . W t y m p r z y p a d k u s t o -
t u r e s r a n g i n g f r o m 6 0 0 ° C t o 9 0 0 ° C t h e y t u r n w h i t i s h - g r e y , a n d
s u j e s i u k Ba d s k r o [n y c z u j n i k ó w , n a d w ó c h [r e d n i c a c h w z a j e m n i e
f o r t e m p e r a t u r e s r a n g i n g f r o m 9 0 0 ° C t o 1 0 0 0 ° C t h e i r c o l o u r i s
p r o s t o p a d By c h . W y k o n u j c p o m i a r y n a c a Be j d Bu g o [c i o d w i e r t u
d e s c r i b e d a s b u f f ( y e l l o w w i t h a g r e y t i n g e ) . T h e r e f o r e c h a n g e s
w o d s t p a c h c o 1 c m , w y z n a c z y m o |n a p r o f i l z m i a n p r d k o [c i
i n t h e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f c o n c r e t e c a n b e e s t i m a t e d o n
f a l i u l t r a d zw i k o w e j , a n a s t p n i e o k r e [l i z a s i g w y s t p o w a n i a
t h e b a s i s o f i t s d i s c o l o u r a t i o n . I n o r d e r t o d e s c r i b e c h a n g e s i n
u s z k o d z e D ( 8 ) .
C W B - 4 / 2 0 0 9 1 7 5
B a d a n i a l a b o r a t o r y j n e m a j c e n a c e l u o s z a c o w a n i e t e m p e r a t u r y , c o l o u r i n a p r e c i s e m a n n e r , c o l o u r i m e t r y d e s c r i p t i o n t e c h n i q u e s
d o k t ó r e j b e t o n z o s t a B p o d g r z a n y p o l e g a j n a w y k o r z y s t a n i u D T A , a r e u s e d . T h e t e s t s c o n d u c t e d b y F a u r e a n d H e m o n d ( 8 ) w e r e
T G A , r e n t g e n o g r a f i i , m i k r o s k o p i i s k a n i n g o w e j , t e r m o l u m i n e s c e n c j i , p e r f o r m e d d u r i n g t h e d i a g n o s t i c e x a m i n a t i o n o f c o n c r e t e i n t h e
k o l o r y m e t r i i , a n a l i z y c h e m i c z n e j , b d z a n a l i z y p e t r o g r a f i c z n e j . C h a n n e l T u n n e l . I n c o l o u r m e a s u r e m e n t s , a c o l o u r i m e t e r w a s
O g r z e w a n i e b e t o n u p o w o d u j e z m i a n j e g o k o l o r u . N a j b a r d z i e j u s e d d i r e c t l y o n t h e s u r f a c e o f c o n c r e t e s a m p l e s . T h e m e t h o d
i n t e n s y w n e z m i a n y k o l o r u w y k a z u j b e t o n y n a k r u s z y w i e k r z e - u s e d b y S h o r t e t a l . ( 1 5 ) c o n s i s t s o f s a m p l e s a n a l y s i n g u n d e r a n
m i o n k o w y m , k t ó r e p o d g r z a n e d o t e m p e r a t u r y w z a k r e s i e 3 0 0 - o p t i c a l m i c r o s c o p e a n d a n a l y s i n g m a g n i f i e d d i g i t a l p h o t o g r a p h s .
6 0 0 ° C p r z y b i e r a j k o l o r c z e r w o n y l u b r ó |o w y , d o t e m p e r a t u r y T h e m e t h o d u s e d b y F e l i c e t t i ( 1 0 ) c o n s i s t s o f a n a l y s i n g c h a n g e s
6 0 0 - 9 0 0 ° C b i a Ba w o - s z a r y , a d o t e m p e r a t u r y 9 0 0 ° C - 1 0 0 0 ° C i c h i n c o n c r e t e c o l o u r d e p e n d i n g o n t h e t e m p e r a t u r e r e a c h e d ( F i g .
k o l o r o k r e [l a m y j a k o p Bo w y ( |ó Bt y z o d c i e n i e m s z a r o [c i ) . W e f e k c i e 9 ) . P h o t o g r a p h s o f 8 0 m m l o n g c o r e s w e r e t a k e n u s i n g a g e n e r a l
n a p o d s t a w i e z a b a r w i e n i a o s z a c o w a m o |n a z m i a n y w Ba [c i w o [c i p u r p o s e d i g i t a l c a m e r a .
m e c h a n i c z n y c h b e t o n u . W c e l u p r e c y z y j n e g o o p i s u z m i a n k o l o r u
D T A a n d T G A a r e m e t h o d s b a s e d o n t h e e x a m i n a t i o n o f p h y s i c o -
w y k o r z y s t u j e s i t e c h n i k i s t o s o w a n e d o o p i s u b a r w w k o l o r y m e t r i i .
c h e m i c a l c h a n g e s o c c u r r i n g i n c o n c r e t e d u r i n g h e a t i n g i n l a b o r a -
B a d a n i a p r o w a d z o n e p r z e z F a u r e a i H e m o n d a ( 8 ) w y k o n a n o
t o r y c o n d i t i o n s . A s s u m i n g t h a t m o s t c h a n g e s c a u s e d b y e x p o s u r e
p o d c z a s d i a g n o s t y k i b e t o n u w t u n e l u p o d k a n a Be m L a M a n c h e . D o
t o t e m p e r a t u r e a r e i r r e v e r s i b l e , d u r i n g t h e s e c o n d h e a t i n g o f
p o m i a r u b a r w y s t o s o w a n o k o l o r y m e t r p r z y k Ba d a n y b e z p o [r e d n i o
a c o n c r e t e s a m p l e c o l l e c t e d f r o m a f i r e s c e n e , n o v i s i b l e c h a n g e s
d o p o w i e r z c h n i p r ó b e k b e t o n u . M e t o d a s t o s o w a n a p r z e z S h o r t a
c a n b e o b s e r v e d o n D T A a n d T G A c u r v e s u n t i l t h e t e m p e r a t u r e
i i n n y c h ( 1 5 ) p o l e g a Ba n a o b s e r w a c j i p r ó b e k p o d m i k r o s k o p e m o p -
t o w h i c h t h e c o n c r e t e w a s e x p o s e d d u r i n g t h e p r e v i o u s h e a t i n g i s
t y c z n y m i a n a l i z z d j c y f r o w y c h p o w i k s z o n e g o o b r a z u . M e t o d a
r e a c h e d . W h e n t h i s l e v e l i s e x c e e d e d , c h a r a c t e r i s t i c p e a k s a p p e a r
z a s t o s o w a n a p r z e z F e l i c e t t i e g o ( 1 0 ) o p a r t a b y Ba n a a n a l i z i e z m i a n
o n t h e c u r v e s t h a t c o r r e s p o n d t o c h a n g e s o c c u r r i n g i n t h e m a t e r i a l
k o l o r u b e t o n u w z a l e |n o [c i o d o s i g n i t e j t e m p e r a t u r y ( r y s u n e k
w h e n h e a t e d t o t h e t e m p e r a t u r e i n q u e s t i o n ( 8 ) . T h e r e f o r e , b y
9 ) . Z d j c i a o d w i e r t ó w o d Bu g o [c i 8 0 m m w y k o n a n o p o w s z e c h n i e
c o m p a r i n g c u r v e s f o r i n t a c t c o n c r e t e w i t h t h o s e f o r t h e c o n c r e t e
s t o s o w a n y m a p a r a t e m c y f r o w y m .
s a m p l e d f r o m t h e f i r e s c e n e , t h e t e m p e r a t u r e r e a c h e d b y t h e
D T A i T G A o p i e r a j s i n a o b s e r w a c j i p r z e m i a n f i z y k o c h e m i c z - c o n c r e t e c a n b e e s t i m a t e d .
n y c h z a c h o d z c y c h w p r ó b c e b e t o n u p o d c z a s j e g o o g r z e w a n i a
w w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h . P r z y j m u j c , |e w i k s z o [ p r z e m i a n
s p o w o d o w a n y c h w z r o s t e m t e m p e r a t u r y m a c h a r a k t e r n i e o d w r a -
c a l n y , p o d c z a s p o n o w n e g o o g r z e w a n i a p r ó b k i b e t o n o w e j p o b r a n e j
w m i e j s c u p o |a r u m o |n a s t w i e r d z i n a k r z y w y c h D T A i T G A b r a k
e f e k t ó w t e r m i c z n y c h , a | d o p o z i o m u t e m p e r a t u r y o s i g n i t e j p r z e z
b e t o n p o d c z a s p o |a r u . W w y |s z y c h t e m p e r a t u r a c h p o w i n n y p o j a -
w i s i n a k r z y w y c h c h a r a k t e r y s t y c z n e p i k i z w i z a n e z p r z e m i a n a -
m i z a c h o d z c y m i w o g r z e w a n y m m a t e r i a l e ( 8 ) . K o r z y s t a j c z t e j
z a s a d y , p o p r z e z p o r ó w n a n i e k r z y w y c h o d p o w i a d a j c y c h p r ó b k o m
b e t o n u n i e n a r u s z o n e g o o r a z p o b r a n y c h w m i e j s c u p o |a r u , m o |n a
o s z a c o w a o s i g n i t p r z e z b e t o n t e m p e r a t u r .
R e n t g e n o g r a f i a p o z w a l a n a z i d e n t y f i k o w a n i e w y s t p o w a n i a
w m a t e r i a l e f a z k r y s t a l i c z n y c h i o s z a c o w a n i e i l o [c i t y c h f a z
w p r ó b k a c h b e t o n u . S t w i e r d z o n a o b e c n o [ l u b b r a k r ó |n y c h f a z
j e s t p o d s t a w d o o s z a c o w a n i a t e m p e r a t u r y d o j a k i e j p o d g r z a n y
z o s t a B b e t o n ( 6 , 8 ) .
O b s e r w a c j e p o d m i k r o s k o p e m s k a n i n g o w y m ( 8 ) p o z w a l a j n a
o s z a c o w a n i e t e m p e r a t u r y j a k i e j p o d d a n y z o s t a B b e t o n n a p o d s t a -
w i e z a o b s e r w o w a n y c h p r z e m i a n f a z o w y c h s k Ba d n i k ó w m i n e r a l n y c h
o r a z o b e c n o [c i c h a r a k t e r y s t y c z n y c h d l a d a n e j t e m p e r a t u r y f a z
m i n e r a l n y c h . D o d a t k o w o o b s e r w a c j e o d k s z t a Bc e D ( s k u r c z u z a -
c z y n u i r o z s z e r z a l n o [c i t e r m i c z n e j k r u s z y w a ) i s p o w o d o w a n y c h
R y s . 9 . K r z y w a m a k s y m a l n e j t e m p e r a t u r y ( T ) o r a z w z g l d n e j r e s z t k o w e j
n i m i z a r y s o w a D m o g [w i a d c z y o o s i g n i t e j p r z e z m a t e r i a B
w y t r z y m a Bo [c i b e t o n u n a [c i s k a n i e ( R c T / R c 2 0 ) i o d p o w i a d a j c a t y m z m i a -
t e m p e r a t u r z e . O b s e r w a c j e p r o w a d z i s i z a r ó w n o n a p r z e Ba m a c h
n o m z a r e j e s t r o w a n a z m i a n a k o l o r u ( w a r t o [c i u z y s k a n e z 4 o d w i e r t ó w o
j a k i n a z g Ba d a c h . O b s e r w a c j e m i k r o s k o p o w e p o z w a l a j n a s t w i e r - d Bu g o [c i 8 0 m m ) ( 1 0 )
d z e n i e o b e c n o [c i i g i e Be k e t t r i n g i t u p o t w i e r d z a j c e , |e b e t o n n i e
F i g . 9 . M a x i m u m t e m p e r a t u r e ( T ) a n d t h e r e l a t i v e r e s i d u a l c o m p r e s s i v e
p r z e k r o c z y B t e m p e r a t u r y w y |s z e j n i | 1 0 0 ° C ( r y s u n e k 1 0 a ) , b d z
s t r e n g t h o f c o n c r e t e ( R c T / R c 2 0 ) a n d c o r r e s p o n d i n g c h a n g e s i n t h e c o l o u r
n a o b s e r w a c j r e k r y s t a l i z a c j i p o r t l a n d y t u w f o r m a c h p o d o b n y c h r e c o r d e d ( r e s u l t s f o r f o u r 8 0 m m l o n g c o r e s ) ( 1 0 )
1 7 6 C W B - 4 / 2 0 0 9
d o r ó |y p u s t y n i , k t ó r a w y k a z u j e , |e b e t o n
p o d d a n y z o s t a B d z i a Ba n i u t e m p e r a t u r y w y |-
s z e j o d 5 0 0 ° C ( r y s u n e k 1 0 b ) ( 8 ) .
T e r m o l u m i n e s c e n c j a j e s t w y w o Ba n a p r z e z
o g r z e w a n i e s u b s t a n c j i , k t ó r a w c z e [n i e j z o -
s t a Ba p o b u d z o n a p r z e z [w i a t Bo ( f a l e l e k t r o -
m a g n e t y c z n ) l u b p r o m i e n i o w a n i e p r z e n i k l i -
w e . M e t o d a p o l e g a n a p o d g r z a n i u b a d a n e g o
m a t e r i a Bu i z m i e r z e n i u t e r m o l u m i n e s c e n c j i ,
R y s . 1 0 . O b s e r w a c j e p o d m i k r o s k o p e m s k a n i n g o w y m : a i g i e Bk i e t t r y n g i t u ( T <