Badanie wytrzymałości betonu

Badanie wytrzymałości betonu jest niezbędne do zapewnienia bezpieczeństwa i trwałości konstrukcji. Wybór odpowiedniej metody badania zależy od rodzaju konstrukcji i stawianych jej wymagań. Dzięki badaniom możemy mieć pewność, że budynki i budowle, z których korzystamy, są bezpieczne.

Badanie wytrzymałości betonu – klucz do trwałości konstrukcji

Wytrzymałość betonu to jedna z najważniejszych właściwości tego materiału budowlanego. Określa ona jego zdolność do przenoszenia obciążeń bez ulegając zniszczeniu. Dlatego też, badanie wytrzymałości betonu jest nieodłącznym elementem procesu budowlanego. Dzięki niemu możemy mieć pewność, że konstrukcja będzie bezpieczna i trwała.

Dlaczego badamy wytrzymałość betonu?

• Kontrola jakości betonu: Badania pozwalają na sprawdzenie, czy beton spełnia wymagania projektowe i normowe.
• Ocena trwałości konstrukcji: Wyniki badań są wykorzystywane do określenia przewidywanej żywotności konstrukcji.
• Dobór odpowiednich materiałów: Na podstawie wyników badań można dobrać odpowiednie materiały do budowy kolejnych elementów konstrukcyjnych.
• Optymalizacja procesu produkcji betonu: Badania pomagają w udoskonalaniu receptur betonowych i technologii produkcji.

Rodzaje badań wytrzymałości betonu

Wyróżniamy kilka rodzajów badań wytrzymałości betonu, które są przeprowadzane w zależności od potrzeb i rodzaju konstrukcji.

• Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie: Jest to najczęściej wykonywane badanie, które polega na ściskaniu próbek betonowych w prasach hydraulicznych. Wynik badania podawany jest w MPa (megapaskalach) i określa maksymalne naprężenie, jakie beton może wytrzymać przed zniszczeniem. Orientacyjne i szybkie pomiary można wykonać metodą sklerometryczną.
• Badanie wytrzymałości betonu na zginanie: To badanie pozwala określić odporność betonu na działanie sił zginających. Próbki betonowe są poddawane zginaniu do momentu pęknięcia.
• Badanie wytrzymałości betonu na rozciąganie: Badanie to jest stosunkowo trudne do wykonania ze względu na kruchość betonu. Wykorzystuje się do niego specjalne metody, takie jak metoda rozciągania przy rozłupywaniu lub metoda bezpośredniego rozciągania.
• Badanie pull-off betonu to metoda oceny przyczepności warstw materiałów do podłoża betonowego. Jest to badanie półniszczące, co oznacza, że w miejscu pomiaru powstaje niewielkie uszkodzenie, ale nie wpływa ono znacząco na konstrukcję. Badanie pull off jest jedną z metod badania wytrzymałości betonu.

Metody badania wytrzymałości betonu

• Metody bezpośrednie: Polegają na niszczeniu próbek betonowych w celu określenia ich wytrzymałości. Do metod bezpośrednich należą m.in. badanie wytrzymałości na ściskanie, zginanie i rozciąganie.
• Metody pośrednie: Pozwalają na ocenę wytrzymałości betonu bez niszczenia konstrukcji. Przykładem takiej metody jest badanie twardości betonu za pomocą młotka Schmidta.

Badanie wytrzymałość na ściskanie

Opis badania:  Badanie wytrzymałości na ściskanie jest podstawowym testem oceniającym zdolność betonu do przenoszenia obciążeń. Próbki betonu są poddawane działaniu siły ściskającej, aż do momentu zniszczenia.

Przygotowanie próbek:

• Formy próbek:

  • Kostki: Najczęściej o wymiarach 150×150×150 mm (zgodnie z PN-EN 12390-1).

  • Walce: Średnica 150 mm, wysokość 300 mm.

• Kondycjonowanie:

  • Próbki powinny być przechowywane w standardowych warunkach wilgotności i temperatury (temperatura 20±2°C, wilgotność ≥95%) przez okres 28 dni.

Procedura badawcza:

• Badania przeprowadza się na prasie wytrzymałościowej o odpowiedniej nośności i kalibracji.

• Obciążenie przyłożone jest równomiernie, z prędkością deformacji około 0,6±0,2 MPa/s (zgodnie z PN-EN 12390-3).

• Rejestruje się maksymalną siłę niszczącą próbkę.

Obliczenia:

gdzie:

• $f_{c}f\_c$ – wytrzymałość na ściskanie [MPa],

• $FF$ – maksymalna siła obciążająca [N],

• $AA$ – pole przekroju poprzecznego próbki [mm²].

Badanie wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu

Opis:

Test ten ocenia wytrzymałość betonu na siły rozciągające poprzez przykładanie obciążenia bocznego do walcowej próbki.

Przygotowanie próbek:

• Walce o średnicy 150 mm i wysokości 300 mm.

Procedura badawcza:

• Próbkę umieszcza się poziomo pomiędzy płytami prasy, przy czym obciążenie przykładane jest wzdłuż generującej walca.

• Prędkość narastania obciążenia wynosi około 0,04–0,06 MPa/s (zgodnie z PN-EN 12390-6).

Obliczenia:

gdzie:

• $f_{ct,sp}f\_\{ct,sp\}$ – wytrzymałość na rozciąganie przy rozłupywaniu [MPa],

• $FF$ – maksymalna siła obciążająca [N],

• $LL$ – długość próbki [mm],

• $dd$ – średnica próbki [mm].

Badanie wytrzymałości na zginanie

Opis:

Określa zdolność betonu do przenoszenia obciążeń zginających, co jest istotne w elementach narażonych na takie naprężenia.

Przygotowanie próbek:

• Belki o wymiarach 100×100×400 mm lub 150×150×600 mm.

Procedura badawcza:

• Próbka jest podparta na dwóch podporach, a obciążenie przyłożone jest w jednym lub dwóch punktach (zgodnie z PN-EN 12390-5).

• Obciążenie przyłożone jest z prędkością taką, aby naprężenie w dolnych włóknach wzrastało o 0,04–0,06 MPa/s.

Obliczenia:

Dla obciążenia w środku rozpiętości:

gdzie:

• $f_{cf}f\_\{cf\}$ – wytrzymałość na zginanie [MPa],

• $FF$ – maksymalna siła obciążająca [N],

• $ll$ – odległość między podporami [mm],

• $bb$ – szerokość próbki [mm],

• $hh$ – wysokość próbki [mm].

Metody nieniszczące badania betonu

Badanie młotkiem Schmidta

Opis:

Metoda sklerometryczna polegająca na pomiarze twardości powierzchni poprzez odbicie sprężyny młotka od powierzchni betonu.

Procedura badawcza:

• Urządzenie przykładane jest prostopadle do powierzchni betonu.

• Wykonuje się serię co najmniej 10 pomiarów na jednolitej powierzchni.

• Wyniki są odczytywane jako liczba odbicia, która jest skorelowana z wytrzymałością na ściskanie.

Normy:

• PN-EN 12504-2: "Badania betonu w konstrukcjach – Część 2: Badania nieniszczące – Określanie wytrzymałości przy użyciu przyrządów sklerometrycznych".

Metoda ultradźwiękowa

Opis:

Pomiar prędkości propagacji fal ultradźwiękowych przez beton, co pozwala na ocenę jego jednorodności i jakości.

Procedura badawcza:

• Nadajnik i odbiornik ultradźwięków są umieszczane po obu stronach elementu betonowego.

• Mierzony jest czas przejścia fali przez beton.

• Prędkość propagacji fali jest skorelowana z wytrzymałością betonu.

Normy:

• PN-EN 12504-4: "Badania betonu w konstrukcjach – Część 4: Badania nieniszczące – Określanie prędkości propagacji fal ultradźwiękowych".

Czynniki wpływające na wytrzymałość betonu

Wytrzymałość betonu zależy od wielu czynników, takich jak:

• Rodzaj cementu: Im wyższa klasa cementu, tym wyższa wytrzymałość betonu.
• Proporcje składników: Optymalne proporcje wody, cementu i kruszyw wpływają na wytrzymałość betonu.
• Współczynnik wodno-cementowy: Im niższy współczynnik, tym wyższa wytrzymałość.
• Czas twardnienia: Wytrzymałość betonu wzrasta wraz z czasem twardnienia.
• Warunki twardnienia: Temperatura, wilgotność i sposób pielęgnacji betonu mają istotny wpływ na jego wytrzymałość.

Normy i standardy

Badania wytrzymałości betonu są regulowane przez szereg norm krajowych i międzynarodowych, które określają metodykę, wymagania sprzętowe oraz procedury badawcze.

• PN-EN 12390-1 do PN-EN 12390-13: "Badania betonu. Część 1–13" – kompleksowy zestaw norm dotyczących przygotowania próbek, metod badawczych oraz interpretacji wyników.
• PN-EN 206: "Beton. Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność" – podstawowa norma definiująca wymagania dotyczące betonu.
• PN-B-06265: "Beton zwykły" – określa wymagania dla betonów stosowanych w budownictwie ogólnym.

Nośność posadzki magazynowej, czyli jej zdolność do przenoszenia obciążeń, wytrzymałość posadzki betonowej, jest kluczowym parametrem przy projektowaniu i eksploatacji magazynu.

Określenie nośności stropu to proces szacowania maksymalnego obciążenia, jakie strop może bezpiecznie wytrzymać bez ulegania awarii. Faktyczna nośność stropu to kluczowy aspekt bezpieczeństwa budynków, mający wpływ na ich użytkowanie i stabilność.

Badanie wytrzymałości podkładu podłogowego wykonujemy w celu oceny jego jakości i przydatności do dalszych prac wykończeniowych, takich jak układanie płytek, paneli, parkietu czy wykładzin. Jest to kluczowy etap, ponieważ od wytrzymałości podkładu zależy trwałość i stabilność całej podłogi.