3. VÝVRTY: ODBĚR, POPIS A ZKOUŠENÍ V TLAKU

Transkript

1 3. VÝVRTY: ODBĚR, POPIS A ZKOUŠENÍ V TLAKU Vývrty jsou válcová zkušební tělesa, získaná z konstrukce poocí dobře chlazeného jádrového vrtáku. Vývrty získané jádrový vrtáke jsou pečlivě vyšetřeny, upraveny buď zabroušení nebo koncování a zkoušeny v tlaku norový postupe. Probleatika vývrtů ze ztvrdlého betonu je řešena norai, zejéna ČSN EN [3.1] a ČSN [3.2] Odběr vývrtů Odběr vývrtu představuje vždy značný zásah do konstrukce, a proto je před vlastní provedení vývrtů nezbytné plně zvážit účel zkoušení a hodnocení výsledných údajů: A. Počet vývrtů vychází z velikosti a členitosti zkouané konstrukce. B. Průěr vývrtů by obecně ěl být co nejenší, na druhé straně usí respektovat strukturu betonu a noru ČSN [3.3] stanovující přípustné rozěry zkušebních těles. Pokud je velikost aiálního zrna kaeniva (nikoliv rakce!) větší než 1/3 průěru vývrtu, á to značný vliv na zjištěnou pevnost. C. Délka vývrtu určeného pro zkoušku pevnosti v tlaku vychází z: Průěru vývrtu; Možného způsobu úpravy; Zda se á provést srovnání s krychelnou nebo válcovou pevností. D. Uístění vývrtů na konstrukci se volí v návaznosti na konstrukční důsledky: Vývrty ají být odebrány z íst největšího tlakového naáhání; Vývrty ají být přednostně odebírány v ístech s iniální výskyte výztuže; Odběr se provádí tak, aby nebyl v blízkosti spár nebo hran betonových prvků. E. Označení a identiikace probíhá ihned po ukončení vrtání kdy se na vývrt označuje typ vrtaného prvku, uístění a orientace vrtu. Obr. 3.1 Odběr vzorku betonu jádrový vrtání z nosného sloupu Vyšetření vývrtů Obr. 3.2 Upravené zařízení iry Controls pro odběr ikrovývrtů o průěru

2 Měření vývrtů Vyšetření vývrtů se provádí vizuálně pro stanovení všech ožných odchylek. Pro vyšetření se provádí následující ěření: Průěr vývrtu d - ěření probíhá s přesností ±1% dvojí vzájeně kolý ěření v polovině a čtvrtinách délky vývrtu; Délka vývrtu je nutné zěřit aiální a iniální délku s přesností ±1% po odběru a po úpravě koncování; Výztuž ěří se průěr a velikost případné výztuže, poloha. Měření se provádí od středu obnaženého prutu výztuže ke konci nebo k ose vývrtu. Měření se provádí s přesností na 1 jednak po odběru vývrtu, jednak po koncování Popis vývrtů Pro následné zkoušky se vývrty nejprve označí nesazatelně na každé jejich části. Dále se všechny části přiloží k sobě a vyznačí se nesazatelně hloubka od povrchu konstrukce, např. podle obr Čára jde přes celou délku vývrtu, po 100 je doplněna svislou čárkou s tečkai, kde počet teček vyjadřuje stovky ilietrů. Šiká čárka ukazuje sěr od počátku ke konci vývrty. U každého vyřezaného zkušebního tělesa pak budee přesně znát jeho uložení v původní konstrukci (např. z důvodu dodatečného zjištění hloubky karbonatace). Obr. 3.3 Způsob nesazatelného označení jádrového vývrtu. Při popisu vývrtu sledujee zejéna tyto vlastnosti: A) Posouzení kaeniva: druh, přibližné složení rakcí, největší velikost zrna na povrchu vzorku, stejnoěrnost rozložení po výšce vývrtu, apod.; B) Zhutnění betonu: vizuálně určení velikosti kaveren, dutin a pórů. Stanoví se celková charakteristika (rozlišuje se beton bez pórů, álo pórovitý, pórovitý, veli pórovitý, ezerovitý), počet dutin a kaveren, rozěry největší dutiny. C) Poloha výztuže - nožství, sěr, hloubka, rozěry a druh výztuže. 13

3 Test karbonatace betonu Pro hodnocení kvality betonu á význa také enoltaleinový test karbonatace betonu. Jedná se o jednoduchý cheický test, kdy povrch betonu ihned po odvrtání jádra nebo po rozdrcení zkušebního tělesa nastříkáe 1% roztoke enoltaleinu rozpuštěného v etylalkoholu. Pokud je test pozitivní, tj. povrch betonu se zbarví ialovou barvou, á beton ph vyšší než 9,5 a není zkarbonatován (zdravý beton). Zcela zdravý beton je zásaditý a á ph přibližně 12. Pokud je test negativní, beton se nezbarví a á hodnotu ph nižší než 9,5. Negativní test ukazuje na pokročilou degradaci betonu, který ztrácí unkci pasivní ochrany výztuže proti korozi Úprava zkušebních těles Přednostní poěry délky vývrtu k průěru podle [3.1] jsou: a) 2,0, jestliže se á pevnost porovnávat s válcovou pevností; b) 1,0, jestliže se á pevnost porovnávat s krychelnou pevností. Tělesa pro zkoušky pevnosti v tlaku betonu získáe řezání na stolní pile s diaantový kotouče. Tlačné plochy, které by nesplnily požadavek na rovinnost, se upraví jední ze způsobů podle ČSN EN , např. ceentovou altou nebo sírou. Tělesa se ve stavu přirozeně vlhké zěří, zváží a následně zkouší v tlaku. Pokud je požadováno, aby zkušební tělesa byla ve stavu nasycené, uloží se ve vodě o teplotě (20±2) C po dobu nejéně 40 hodin před zkoušení. Vývrty s trhlinai, dutinai nebo nepevnýi konci se nezkouší. Poznáka: Zkoušení na tělesech o průěru 150 nora [1] řeší následovně: Výsledky na tělesech o průěru 100 se nepřepočítávají považují se za shodné. Pro zkoušení na tělesech o průěru enší než 100 by ěly být provedeny kalibrace (pro každý typ betonu vlastní!). Nora [3.1] sice v inorativní příloze uvádí výsledky srovnávacích testů pevnosti v tlaku na tělesech o průěru 100, 50 a 25 při aiální velikosti zrn kaeniva 20 a 40, avšak tuto přílohu nelze obecně doporučit k přepočtů! 3.4. Zpracování naěřených hodnot Stanoví se pevnost v tlaku u každého zkušebního tělesa, a to dělení aiálního zatížení průřezovou plochou, vypočtenou ze středního průěru. Výsledek se zaokrouhlí na nejbližší 0,5 MPa nebo 0,5 N/ 2. Při zkoušce je nezbytně nutné zkontrolovat plochy porušení zkušebních těles viz. obr V případě, že porušení tělesa neodpovídá požadavků dle ČSN , je třeba výsledek zkoušky vyřadit. 14

4 Obr Přípustné a nepřípustné způsoby porušení válců (ČSN EN [3.4]). 15

5 3.5. Přepočty pevnosti v tlaku na tělesech jiných než norových rozěrů Při diagnostice často narážíe na problé, že není ožné odebrat vývrty základních norových rozěrů. Dosažená pevnost v tlaku usí pak být přepočítána např. podle zásad původní ČSN [3.5]. Pro přepočet pevností na válcovou (základní válec o průěru 150 a výšce 300 ) použijee součinitel štíhlosti dle ČSN a součinitel průěru odvozený Stavební ústave ČVUT v Praze. Pro přepočet válcové pevnosti na krychelnou použijee součinitel z nory ČSN Tento postup je stále platný, ačkoliv neodpovídá ustanovení nory ČSN EN [3.1], která tyto přepočty v podstatě neřeší viz. kap.3.3. Pevnost betonu v tlaku na válcích c,cyl v MPa se vypočítá ze vztahu c, cyl = κ c, cy κ cy, d kde F je nejvyšší dosažená síla při zkoušce v N; A je tlačná plocha zkušebního tělesa v 2 ; F A κ c,cy je opravný součinitel pro štíhlost válce λ enší než 2,0 (ale > 1,0): κ c, cy = 0,80 + λ 0, ,667 κ cy,d je opravný součinitel pro průěr válce různý od 150. Lze ho získat buď eperientálně, anebo beree jeho hodnotu 0,95 pro válec o průěru 100 a 0,91 pro válec o průěru 50. Krychelná pevnost betonu c,cube v MPa se určí ze vztahu c, cube = κ cy, cu c, cyl kde κ cy,cu je převodní součinitel pro přepočet válcové pevnosti na krychelnou. Pokud není eperientálně stanoven přesněji, uvažuje se hodnotai dle tab. 3.1: Tab Převodní součinitel při převodu pevnosti betonu zjištěné na válcích základních rozěrů na pevnost krychelnou c,cyl [MPa] 4,0 až 25 25,1 až 35 35,1 až 50 50,1 až 60 κ cy,cu 1,25 1,20 1,15 1,10 Objeová hotnost betonu s přirozenou vlhkostí D r v kg/ 3 se vypočítá ze vztahu D r = V V je obje tělesa v 3 ; r r je hotnost dodaného vzorku s přirozenou vlhkostí v kg; 16

6 3.6. Vyhodnocení pevnosti betonu v konstrukci Charakteristická pevnost betonu v konstrukci dle ČSN ISO [3.6] Charakteristickou pevnost betonu v konstrukci ze zkoušek na vývrtech lze v současné době stanovit podle ČSN ISO 13822, kde je uveden obecný postup po všechny druhy ateriálů. Tato nora doporučuje provést pro znáé betonové konstrukce nejéně 3 až 6 zkoušek. Pokud o sledované konstrukci neáe spolehlivé inorace (např. při průzkuu staré konstrukce), je konstrukce z Z výsledků n zkoušek 1, 2,, n ateriálové vlastnosti X se stanoví průěr, sěrodatná odchylka s, a variační součinitel V, podle vztahů i = ; n s ( i ) = n ; s V = Za předpokladu norálního rozdělení ateriálové vlastnosti X se pak charakteristická hodnota X k (dolní 5% kvantil) stanoví ze vztahu: X k s = ( 1 k nv ), = knv = kn = kn s kde k n je součinitel pro stanovení 5% kvantilu, který je uveden v tab Tab. 3.2 Součinitele k n pro stanovení 5% kvantilu (charakteristické hodnoty) Počet n V znáý 2,31 2,01 1,89 1,83 1,80 1,77 1,74 1,72 1,68 1,67 1,64 V neznáý - - 3,37 2,63 2,33 2,18 2,00 1,92 1,76 1,73 1,64 Variační součinitel V lze považovat za znáý, jestliže to ukazují dlouhodobé zkušenosti získané za stejných podínek. Přestože tab naznačuje v toto případě ožnost využití jedné zkoušky, doporučuje se provést iniálně 3 až 6 zkoušek. V případě diagnostiky neznáé konstrukce nelze nižší počet zkoušek než 6 vůbec doporučit, spíše je vhodné počet výrazně zvýšit Vyhodnocení pevnosti betonu v tlaku v konstrukci podle ČSN EN Nová nora ČSN EN [3.7] z roku 2007 je zaěřena na stanovení pevnosti betonu v konstrukci, a proto po uvedení této nory v platnost bude zřejě využívána pro beton více než ČSN ISO Tento návrh zkušebního předpisu požaduje ke stanovení charakteristické pevnosti betonu v konstrukci použít s ohlede na zabezpečení potřebné spolehlivosti prakticky co největší nožství vývrtů, přičež z jednotlivého prvku to usí být iniálně 3 vývrty. Pro posouzení shody uvádí tato kritéria: 17

7 Kritériu A (pro nejéně 15 vývrtů) = 1, s 4 ck, is ( n), is 48 ck, is = is, nejenší + Platí enší z obou výsledných hodnot, přito usí být ověřeno, zda se jedná o norální rozdělení. Jestliže se neprokáže, že soubor výsledků á norální rozdělení, á se provést nové hodnocení, např. tak, že soubor se rozdělí na dva. Kritériu B (pro 3 až 14 vývrtů) ck, is = ( n), is k ck, is = is, nejenší + 4 Platí enší z obou výsledných hodnot. Pokud výsledek je značně na straně bezpečnosti, doporučuje se odebrat více vývrtů. V kritériích: ck,is (n),is is,nejenší s je charakteristická pevnost betonu v tlaku v konstrukci, je průěrná pevnost betonu v tlaku stanovená na n počtu vývrtů, je nejenší pevnost zjištěná na vývrtech, je sěrodatná odchylka pevností vývrtů; pokud je enší než 2,0 MPa, dosadí se hodnota 2,0 MPa. k je součinitel závislý na počtu vývrtů n (pro 3-6 vývrtů k=7, pro 7-9 vývrtů k=6, pro vývrtů k=5. ČSN EN požaduje pro splnění požadavku na projektovanou pevnost betonu dosažení v konstrukci pouze 85 % charakteristické pevnosti na norových tělesech. Hodnoty charakteristické pevnosti in situ jsou uvedeny v tab Tab Miniální charakteristická pevnost betonu v tlaku v konstrukci dle ČSN EN Pevnostní třída betonu podle ČSN EN Poěr charakteristické pevnosti betonu v tlaku v konstrukci k charakteristické pevnosti betonu v tlaku norových těles Miniální charakteristická pevnost betonu v tlaku v konstrukci N/ 2 ck,is,cyl ck,is,cube C8/10 0, C12/15 0, C16/20 0, C20/25 0, C25/30 0, C30/37 0, C35/45 0, C40/50 0, C45/55 0, C50/60 0,