DIAGNOSTIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ

Transkript

1 VYSOKÉ UENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ DOC. ING. LEONARD HOBST, CSC. PROF. ING. JIÍ ADÁMEK, CSC. ING. PETR CIKRLE, PH.D. ING. PAVEL SCHMID, PH.D. DIAGNOSTIKA STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ PEDNÁŠKY

2 Jazyková korektura nebyla provedena, za jazykovou stránku odpovídá autor Doc. Ing. Leonard Hobst, CSc. - kap.1, 8, 9, 10 a 11 Prof. Ing. Jií Adámek, CSc. - kap.2, 3 a 4 Ing. Petr Cikrle, Ph.D. - kap. 5 a 6 Ing. Pavel Schmid, Ph.D. - kap. 7 Autoi jednotlivých kapitol dkují ostatním pracovníkm Ústavu stavebního zkušebnictví FAST VUT v Brn za úinnou pomoc pi sestavování a kontrole skript. Jmenovit se jedná o: Ing. Ondeje Antona, Ing. Martina Luáka a Ing. Tomáše Vymazala, Ph.D. Listopad

3 1 ÚVOD 6 2 CÍLE STAVEBN TECHNICKÉHO PRZKUMU (STP) 7 3 PEHLED ZÁKLADNÍCH DIAGNOSTICKÝCH METOD ZKOUŠENÍ NEDESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY SEMIDESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY 10 4 VYBRANÉ DIAGNOSTICKÉ METODY NEDESTRUKTIVNÍ ZKUŠEBNÍ METODY TVRDOMRNÉ METODY ELEKTRODYNAMICKÉ METODY ELEKTROMAGNETICKÉ METODY ELEKTRICKÉ METODY RADIANÍ METODY TENZOMETRICKÉ METODY TRVANLIVOSTNÍ METODY SEMIDESTRUKTIVNÍ DIAGNOSTICKÉ METODY JÁDROVÉ VÝVRTY ODTRHOVÉ ZKOUŠKY METODA PLOCHÝCH LIS PRO STANOVENÍ NAPJATOSTI VE ZDIVU VRTACÍ ZKOUŠKA STANOVENÍ PEVNOSTI MALTY DALŠÍ POUŽÍVANÉ SEMIDESTRUKTIVNÍ ZKOUŠKY POUŽITÁ LITERATURA 20 5 DIAGNOSTIKA ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ ÚVOD DO DIAGNOSTIKY ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ POT EBA DIAGNOSTIKY ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ P EHLED HLAVNÍCH PROBLÉM STAV NORMALIZACE V OBLASTI DIAGNOSTIKY ŽELEZOBETONU P EHLED NOREM PRO DIAGNOSTIKU ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ PVODNÍ NORMY NOVÉ NORMY POŽADAVKY NA BETON A OCELOVOU VÝZTUŽ V KONSTRUKCI VLASTNOSTI BETONU VLASTNOSTI BETONÁ SKÉ VÝZTUŽE VLASTNOSTI P EDPÍNACÍ VÝZTUŽE OBECNÉ ZÁSADY NEDESTRUKTIVNÍHO ZKOUŠENÍ BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ ZKOUŠENÉ VLASTNOSTI ZKUŠEBNÍ METODY POSTUP ZKOUŠENÍ A VYHODNOCENÍ VÝSLEDK NA KONSTRUKCI POET ZKUŠEBNÍCH MÍST MÍSTA ODBRU VZORK PRO DOPLKOVÉ ZKOUŠKY ZKOUŠENÍ VLASTNOSTÍ BETONU KONSTRUKCÍ STEJNORODOST BETONU PEVNOST V TLAKU Z TVRDOMRNÝCH ZKOUŠEK 30 2

4 5.5.3 PEVNOST V TLAKU Z RYCHLOSTI ŠÍ ENÍ ULTRAZVUKOVÉHO IMPULSU PEVNOST V TLAKU NA VZORCÍCH Z JÁDROVÝCH VÝVRT STANOVENÍ MODULU PRUŽNOSTI BETONU STANOVENÍ HLOUBKY KARBONATACE BETONU ZJIŠTNÍ OBSAHU CHLORIDOVÝCH IONT ZJIŠOVÁNÍ VÝZTUŽE MAGNETICKOU INDUKNÍ METODOU VYHODNOCENÍ PEVNOSTI BETONU V KONSTRUKCI VYHODNOCENÍ PEVNOSTI BETONU Z UP ESNNÝCH NEDESTRUKTIVNÍCH ZKOUŠEK CHARAKTERISTICKÁ PEVNOST BETONU V KONSTRUKCI NA ZÁKLAD ZKOUŠEK NA VÝVRTECH VYBRANÉ PÍKLADY DIAGNOSTIKY ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ STEJNORODOST BETONU ŽELEZOBETONOVÉ DESKY ROZDÍLNOST VLASTNOSTÍ BETONU NA POVRCHU A V HLOUBCE DIAGNOSTIKA PORUCH VE STRUKTU E BETONU POMOCÍ ULTRAZVUKU SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 39 6 DIAGNOSTIKA SVISLÝCH ZDNÝCH KONSTRUKCÍ ÚVOD DO DIAGNOSTIKY ZDNÝCH KONSTRUKCÍ HISTORIE POUŽÍVÁNÍ ZDNÝCH KONSTRUKCÍ PROBLÉMY P I POSUZOVÁNÍ STARŠÍCH ZDNÝCH KONSTRUKCÍ ZÁKLADNÍ POJMY KONSTRUKNÍ USPOÁDÁNÍ ZDNÝCH KONSTRUKCÍ DRUHY ZDNÝCH KONSTRUKCÍ VAZBA ZDIVA STANOVENÍ PEVNOSTI V TLAKU ZDICÍCH PRVK PEVNOST V TLAKU NA VZORCÍCH ODEBRANÝCH Z KONSTRUKCE PEVNOST V TLAKU NA TLESECH VYROBENÝCH Z JÁDROVÝCH VÝVRT PEVNOST V TLAKU ZJIŠTNÁ NEDESTRUKTIVN STANOVENÍ PEVNOSTI V TLAKU MALTY METODY PRO ZJIŠOVÁNÍ PEVNOSTI V TLAKU MALTY VE SPÁRÁCH DRUHY UPRAVENÝCH VRTAEK PRO ZJIŠTNÍ PEVNOSTI MALTY VE SPÁRÁCH ZKUŠEBNÍ POSTUP PRO UPRAVENÉ VRTAKY VYHODNOCENÍ ZKOUŠKY HODNOCENÍ EXISTUJÍCÍCH ZDNÝCH KONSTRUKCÍ CHARAKTERISTICKÁ PEVNOST ZDIVA V TLAKU NÁVRHOVÁ PEVNOST ZDIVA V TLAKU TRHLINY VE ZDNÝCH KONSTRUKCÍCH INNOSTI P I PRZKUMU ZDNÝCH KONSTRUKCÍ P ÍINY VZNIKU TRHLIN P ÍSTROJE PRO M ENÍ P ETVO ENÍ A TRHLIN ÚEL M ENÍ POSUN V TRHLINÁCH PROJEKT M ENÍ POSUN V TRHLINÁCH ASOVÝ PRBH M ENÍ POSUN V TRHLINÁCH VYHODNOCENÍ M ENÍ POSUN V TRHLINÁCH SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 56 7 DIAGNOSTIKA VODOROVNÝCH KONSTRUKCÍ ROZDLENÍ STROPNÍCH KONSTRUKCÍ OBECNÁ METODIKA DIAGNOSTIKY STROPNÍCH KONSTRUKCÍ STANOVENÍ ÚELU DIAGNOSTIKY P EDBŽNÝ STAVEBN TECHNICKÝ PRZKUM 68 3

5 7.2.3 PODROBNÝ STAVEBN TECHNICKÝ PRZKUM DIAGNOSTICKÉ METODY STAVEBN TECHNICKÝCH PRZKUM STROPNÍCH KONSTRUKCÍ AKUSTICKÁ TRASOVACÍ METODA VIZUÁLNÍ ENDOSKOPICKÁ DEFEKTOSKOPIE METODY PRO STANOVENÍ KVALITY MATERIÁL POUŽITÁ LITERATURA A ODKAZY 78 8 VYUŽITÍ RADIOMETRIE PI DIAGNOSTICE STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ ROZDLENÍ RADIOMETRICKÝCH METOD RADIOMETRICKÉ ZJIŠOVÁNÍ OBJEMOVÉ HMOTNOSTI (ρ) RADIOMETRICKÉ ZJIŠOVÁNÍ OBJEMOVÉ VLHKOSTI (W) KOMBINOVANÉ RADIOMETRICKÉ SOUPRAVY KALIBRACE RADIOMETRICKÝCH SOUPRAV RADIOMETRICKÉ MENÍ V PRAXI RADIOMETRICKÁ KONTROLA OBJEMOVÉ HMOTNOSTI ERSTVÉ BETONOVÉ SMSI P I STAVB RADIOTERAPEUTICKÉHO OBJEKTU V NEMOCNICI V NOVÉM JIÍN DIAGNOSTIKA PRNIKU VODY DO SKLEPNÍCH PROSTOR RODINNÉHO DOMU ZHODNOCENÍ RADIOMETRICKÝCH METOD SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY 94 9 VYUŽITÍ RADIOGRAFIE PI DIAGNOSTICE STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ ZÁKLADNÍ ÚDAJE O RADIOGRAFII RADIOGRAFIE STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ VOLBA MÍST RADIOGRAFICKÉ KONTROLY NA KONSTRUKCI VOLBA GEOMETRIE PROZA OVÁNÍ STANOVENÍ DOBY EXPOZICE PRO RADIOGRAFII VYHODNOCENÍ RADIOGRAFICKÝCH ZKOUŠEK PRAKTICKÁ RADIOGRAFIE RADIOGRAFICKÁ KONTROLA HLAVNÍ VÝZTUŽE V MOSTNÍCH TRÁMECH (Z VÝVRTU) RADIOGRAFICKÁ KONTROLA SMYKOVÉ VÝZTUŽE VE ST EŠNÍCH VAZNÍCÍCH PRMYSLOVÉ HALY (BONÍM PROZÁ ENÍM) RADIOGRAFICKÁ KONTROLA ZAINJEKTOVÁNÍ P EDPÍNACÍ VÝZTUŽE ZHODNOCENÍ RADIOGRAFICKÝCH METOD SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY DIAGNOSTIKA RADONU V OBYTNÝCH BUDOVÁCH PÍRODNÍ RADIOAKTIVITA PÍTOMNOST RADONU V ŽIVOTNÍM PROSTEDÍ MENÍ PÍRODNÍ RADIOAKTIVITY MENÍ RADONU A JEHO DCEINÝCH PRODUKT INTEGRÁLNÍ M ENÍ KONTINUÁLNÍ M ENÍ RADONU KONCENTRACE RADONU VE VOD KONCENTRACE RADONU V PDNÍM VZDUCHU ZÁKONY A VYHLÁŠKY MENÍ RADONU V PRAXI STANOVENÍ OBJEMOVÉ AKTIVITY RADONU V OBJEKTU STANOVENÍ RADONOVÉHO INDEXU POZEMKU ZHODNOCENÍ ÚINKU RADONU NA ŽIVOTNÍ PROSTEDÍ 123 4

6 10.6 LITERATURA KE KAPITOLE ZÁVR 124 5

7 1 Úvod Vývoj techniky ve všech odvtvích lidské innosti logicky smuje k úinnjšímu využití materiálu všeho druhu, vede k tomu, že dívjší masivní stavby z kamene a cihel jsou nahrazovány subtilními stavbami z oceli a betonu. Tento vývoj je podmínn zvyšováním kvality použitého materiálu ale zárove také jistotou, že použitý materiál pedpokládané vlastnosti, na kterých je založena spolehlivost funkce a pedevším bezpenost budovaných moderních objekt, skuten má a že byl použit v takovém rozvržení, jak pedpisuje projekt. A práv diagnostika stavebních konstrukcí je vhodnou metodou pro úinnou a spolehlivou kontrolu tvaru, kvality a rozmístni materiálu v konstrukci. Úinným nástrojem pitom je nedestruktivní defektoskopie, jejíž hlavni pedností je rychlost meni a také opakovatelnost mení na stejných vzorcích. Na rozdíl od destruktivní defektoskopie, kdy na vybraných materiálech nebo konstrukcích pímo míme skutené požadované fyzikální veliiny (nap. krychelnou pevnost betonu v tlaku), u nedestruktivní defektoskopie míme zpravidla zcela jiné fyzikální veliiny a zamujeme se na hledání co možná nejvýstižnjších korelaních vztah mezi menou veliinou a zjišovanou veliinou (nap. ze zjištné tvrdosti materiálu usuzujeme na jeho pevnost). U nkterých nedestruktivních metod proto hraje velkou roli použití metod matematické statistiky, která umožuje interpretovat upesnné výsledky z celé ady nedestruktivních mení (radiometrické mení objemové hmotnosti a vlhkosti). Ve skriptech jsou též popsány seminedestruktivní metody, které pi psobení na konstrukci vyvolávají její mírné, lokální poškození, které je snadno opravitelné, nesnižuje funknost, ani estetický pohled na konstrukci, ale tyto metody umožují dosáhnout objektivnjší výsledky nežli metody ryze nedestruktivní. Metody nedestruktivní defektoskopie využívají celou adu fyzikálních jev, pro jejichž vyvolání a vyhodnocení jsou zapotebí speciální pístroje. Cílem první ásti pedkládaných skript (kap. 2 až 4) je proto seznámit posluchae s jednotlivými zkušebními metodami, s tím aby byl pochopen jejich princip a tím i jejich možnosti, nebo ne všechny metody nedestruktivní defektoskopie dávají výsledky se stejnou pesností. Druhá ást skript (kap. 5 až 10) je pak zamena na stavebn technický przkum stavebních konstrukcí a to jak z hlediska konstrukního typu (konstrukce vodorovné a svislé), konstrukního materiálu (konstrukce železobetonové a cihelné), tak i metod zkoušení (radianí metody), které s ohledem na specifické podmínky pi zkoušení jsou azeny jako samostatné kapitoly. 6

8 2 Cíle stavebn technického przkumu (STP) Cílem stavebn technického przkumu (dále jen STP) je odzkoušet a zhodnotit stav stavebních konstrukcí pedevším z hlediska statického. Stavebn technický przkum mže být zamen na zjištní vlastností jak celých konstrukcí, tak jejich ástí resp. staviv, ze kterých je konstrukce zhotovena.stavebn technický przkum mže být však rozšíen dle požadavk objednatele ješt na jiné vlastnosti stávajících staveb, jako je hledisko tepelntechnického stavu, hledisko stavu energetických sítí, resp. hledisko stínících vlastností konstrukcí proti úinkm ionizujícího záení u jaderných elektráren a budov urychlova. Je zejmé, že každý STP bude jiný, protože se diagnostické práce musí pizpsobit stavu a povaze objektu, druhu plánovaných stavebních úprav apod. Je nezbytné, aby STP vedli lidé diagnostici s odbornou zpsobilostí, kteí vlastní úední oprávnní pro tuto innost. Bu jsou to autorizovaní inženýi (obor zkoušení a diagnostika staveb resp. obor statik stavebních konstrukcí), nebo znalci v oboru stavebnictví zkoušení a diagnostika staveb resp. v oboru statik stavebních konstrukcí. Výsledkem STP je závrená zpráva, která mže být vypracována ve tech stupních: pedbžný STP pro poteby zadávací studie rekonstrukce, modernizace apod., podrobný STP pro zpracování statických výpot a projektové dokumentace, doplující a speciální STP pro poteby doplnní podrobného STP a ešení zmn z úprav pi realizaci stavebních prací. Závrená zpráva by mla vyerpávajícím zpsobem popsat a vyhodnotit stav konstrukce a obecn by mla obsahovat následující body: úvod se základními údaji o objektu, rozsah a zamení przkumu vetn potebných právních podklad (ísla objednávek, údaje o zpracovatelích STP apod.) zhodnocení vodorovných nosných konstrukcí (devných, železobetonových, ocelových, klenbových a kombinovaných), zhodnocení svislých nosných konstrukcí (vetn druhu a kvality kusového staviva, druhu a pevnosti malty, jakosti betonu a oceli v ŽB konstrukcích, ovení situování komín apod.), podrobné posouzení krovu a stešního plášt, zjištní a popsání vlhkostního režimu objektu, podrobný popis stavu základových konstrukcí, inženýrsko-geologické zhodnocení podzákladí objektu, závrené zhodnocení stavu objektu s doporuením k provádní stavebních úprav na základ STP objektu. Doporuení na pípadné provedení doplujícího przkumu objektu nebo vybraných ástí konstrukcí. Pozn.: Tato obecná osnova mže být rozšíena podle specifických požadavk zadavatele Pesné postupy pi provádní STP jsou uvedeny v SN ISO ze srpna 2005, s názvem Zásady navrhování konstrukcí Hodnocení existujících konstrukcí (nahrazuje SN ). Pro vypracování jednotlivých bod osnovy závrené zprávy STP je nutno asto využít rzné diagnostické metody, jejichž rozdlení je uvedeno v kap. 3. 7

9 3 Pehled základních diagnostických metod zkoušení V následujícím pehledu diagnostických metod jsou uvedeny metody zkoušení vlastností materiál a konstrukcí, které se bžn používají v naší praxi i metody, jimiž se zkouší v zahranií. Harmonizace našich SN a evropských norem EN se v budoucnu kladn projeví tím, že ješt podrobnji a jist i vhodnji se budou provádt diagnostické práce. V další ásti skript budou podrobn probrány a vysvtleny diagnostické metody používané u nás v R. Diagnostické metody lze rozdlit podle nkolika hledisek. Pedevším se dlí podle stupn poškození diagnostikované konstrukce na: nedestruktivní semidestruktivní destruktivní V rámci skript budou probírány pouze metody nedestruktivní a seminedestruktivní. 3.1 Nedestruktivní zkoušky Nedestruktivní zkušební metody vtšinou povrch zkoušené konstrukce nepoškodí, pouze u nkterých tvrdomrných metod se zkoušené místo upraví sbroušením, píp. vrypem nebo vtiskem. Nedestruktivní metody mžeme dlit podle fyzikálního principu, na kterém jsou jednotlivé metody založeny (mí se jimi rzné veliiny), anebo podle mené veliiny, která mže být zjišována rznými fyzikálními principy. K prvé skupin, založené na fyzikálním principu zkoušení patí: a) Tvrdomrné metody jsou založeny na mení tvrdosti povrchu materiálu a stanovení korelaního vztahu mezi tvrdostí materiálu a jeho pevností. Tyto metody se dále lení na: vrypové vtiskové, odrazové, b) Elektrodynamické metody jsou založeny snímání a vyhodnocování úink mechanického vlnní, vyvolaného ve zkoušeném materiálu mechanickým podntem K tomuto typu metod adíme: ultrazvukovou metodu stanovení kvality betonu a vnitních nehomogenit, rezonanní metodu stanovení dynamických modul pružnosti, metodu fázových rychlostí dynamické charakteristiky vozovek a podloží, metodu tlumeného rázu tuhost a únosnost vrstev vozovek a podloží, 8

10 metodu mechanické impedance urení modul pružnosti u vazkopružných materiál (asfaltobetonové vozovky), metodu akustická emise urení rozvoje vnitních trhlin v materiálu, impakt echo metodu stanovení vnitních nehomogenit v materiálu c) Elektromagnetické metody využívají elektromagnetických vlastností zkoušených materiál. Piazujeme k nim: elektromagnetické sondy stanovení profilu a hloubky výztuže v železobetonu, mikrovlnné mení vlhkosti, induknostní mení vlhkosti a tloušky (petvoení), d) Elektrické metody využívají elektrického odporu, stanovení kapacity nebo jiné elektrické vlastnosti u meného materiálu. Patí k nim: odporové metody mení vlhkosti, deformací a teplot, kapacitní metody - mení vlhkosti, polovodiové metody - mení teplot e) Radianí metody jsou založeny na principu zeslabení ionizujícího záení v materiálu anebo moderaci rychlých neutron na jádrech vodíku. K tmto metodám patí i mení pírodní radioaktivity a radonu v objektech. radiografické metody stanovení polohy výztuže v železobetonu, radiometrické metody stanovení objemové hmotnosti a vlhkosti materiálu, mení radonu urení koncentrace radonu v pd a obytných domech. Ke druhé skupin, ve které je možno zjišovat urité mené veliiny rznými fyzikálními principy patí: a) Metody tenzometrické slouží k mení velmi malých zmn délek. Tato mení jsou založena na rzných fyzikálních principech. Patí sem principy: mechanické, optické, odporové, induknostní, kapacitní, strunové, bezdotykové b) K významným zkouškám patí trvanlivostní zkoušky. Tyto zkoušky popisují a zkouší všechny vlivy okolního prostedí psobící na konstrukci. Patí sem: propustnosti struktury staviva psobením kapaliny nebo plyn, mrazuvzdornost beton pro urený poet zmrazovacích cykl, odolnost betonu proti psobení vody a rozmrazovacích látek, nasákavost staviva jako ukazatel otevené pórovitosti, vzlínavost pro popsání schopnosti staviva dopravovat vodu pórovou strukturou, sorbní vlastnosti navlhavost a vysychavost 9

11 propustnost vi tlakové vod popisuje schopnost struktury psobení tlakové vody, 3.2 Semidestruktivní zkoušky Pi používání semidestruktivních (ásten destruktivních) metod zkoušenou konstrukci ásten poškodíme, napíklad vrtáním, odtrhy apod. Pi STP velmi peliv volíme ta kontrolní místa na konstrukci, kde budeme provádt semidestruktivní zkoušky. V žádném pípad nap. odbrem jádrových vývrt nesmíme nepízniv ovlivnit únosnost nebo stabilitu konstrukce. Mezi semidestruktivní metody patí: jádrové vývrty - urené ke stanovení pevnosti betonu nebo zdiva v tlaku, - urené k vylamovací zkoušce, - urené ke zkouškám propustností staviv pro kapaliny a plyny, - urené ke stanovení postupu karbonatace do nitra konstrukce, odtrhové zkoušky - odtrhy povrchových vrstev (bez naezání), - odtrhy pro získávání válce pro zkoušení pevnosti podpovrchových a vnitních vrstev, nap. betonu v konstrukci, naíznutí zdné stny pro vložení plochých lis pi zkoušení - napjatosti ve svislé stn, - modulu pružnosti mezi dvma plochými lisy, vrtací zkouška kombinovaná s údery vrtáku pi stanovení pevnosti malty ve spárách zdiva, brusné nebo vrtné metody stanovení pevnosti betonu, vstelovací metody pro urování pevnosti betonu z hloubky vsteleného hebu, tvrdomrné metody vnikací - špiákové metody stanovení pevnosti staviva vtloukáním špiáku do povrchu betonu, - mechanické špiáky, 10

12 4 Vybrané diagnostické metody Zkušební postupy ady diagnostických metod byly probrány a procvieny ve 2. roníku v pedmtu Základy zkušebnictví [4.1] [4.2]. V následující kapitole jsou podrobn uvedeny diagnostické metody, které jsou nejastji používány jak v laboratoích tak v terénu. 4.1 Nedestruktivní zkušební metody Tvrdomrné metody Tvrdomrné metody zkoušení tvrdosti staviv a následného pevedení na pevnost v tlaku za použití kalibraních vztah byly probrány ve 2. roníku [4.1] [4.2]. Pro tvrdomrnou metodu odrazovou Schmidtovými tvrdomry platí nová evropská norma pro zkoušení betonu [4.6], která odlišn hodnotí namené hodnoty odskok a hodnocení beton v konstrukci Elektrodynamické metody Z elektrodynamických metod byly ve 2. roníku obecn probrány metody ultrazvukové a rezonanní [4.1] [4.2]. Protože ultrazvuková impulsní metoda patí k nejdležitjším metodám pro zkoušení betonu v konstrukcích, bude zde rozvedena samostatn Ultrazvuková impulsní metoda Ultrazvuková impulsová metoda je jednou z metod pro zkoušení vlastností stavebních materiál a rovnž vlastností a poruch dílc nebo celých konstrukcí. Jedná se o mechanické vlnní s frekvencí vyšší než 20 khz, jehož rychlost pi prchodu stavebním materiálem je závislá jednak na fyzikáln mechanických vlastnostech materiálu a jednak na pítomnosti poruch v konstrukcích. Její nejvtší výhodou je skutenost, že se jedná o ist nedestruktivní metodu se snadným provádním, k nevýhodám patí obtížná interpretace výsledk ve složitjších pípadech a citlivost ultrazvuku na adu vnjších vliv. Pi diagnostice stavebních konstrukcí a materiál jsou bžn používány sondy, jejichž pracovní kmitoet je v rozsahu 20 khz až 150 khz, využití jiných frekvencí není píliš asté, ale je možné. Obecn platí, že s vyšší frekvencí se zvyšuje rozlišovací schopnost a tudíž i pesnost ultrazvukového mení, nicmén ultrazvukové kmitoty o vysokých frekvencích jsou bhem prchodu konstrukcí mnohem výraznji zeslabovány. Z normy SN EN :2005 vychází - s ohledem na výše popsané chování ultrazvukového impulsu - následující doporuení: Pro krátké micí základny (do 50 mm) je vhodné používat sondy s vysokým kmitotem od 60 khz až do 200 khz; Pro dlouhé mící základny (ádov v metrech, až do 15 m) je vhodné používat sondy s nízkým pracovním kmitotem od 10 khz do 40 khz. Pro vtšinu pípad je vhodné použít sondy s pracovním kmitotem od 40 khz do 60 khz. Je teba upozornit na fakt, že použitelnost sondy o urité frekvenci pro konkrétní pípad mení není dána pouze délkou mící základny, ale i adou dalších faktor, mezi nž patí 11

13 napíklad podstata zkoumaného problému (rozmry defektu i nehomogenity), druh materiálu, výkon pístroje apod. V zásad existují dva hlavní zpsoby vyšetování vlastností konstrukce i materiálu pomocí ultrazvuku. Prvním z nich je stanovení rychlosti šíení ultrazvukového impulsu zkoumaným prostením. Tento zpsob vypovídá jak o fyzikáln-mechanických vlastnostech materiálu, tak o pípadných defektech. Druhým zpsobem je metoda odrazová, kde se snažíme zachytit odraz ultrazvukového signálu od nehomogenity, defektu i cizího tlesa v konstrukci. Stanovení rychlosti šíení ultrazvukového impulsu Pi zkoumání rychlosti šíení ultrazvukového impulsu je možné piložit sondy na protilehlé stran konstrukce, v tom pípad hovoíme o pímém prozvuování. Na dvou pilehlých stranách, pak se jedná o polopímé prozvuování. O polopímé prozvuování se jedná taktéž v pípad umístní sond na protilehlých stranách, avšak ne pímo proti sob. Pípadn na stran stejné, tehdy hovoíme o prozvuování nepímém viz. obr.4.1. Obr. 4.1 Zpsoby prozvuování konstrukce Vzhledem k velké citlivosti nepímého prozvuování na adu vnjších vliv je vhodné jej používat pouze v pípadech, kdy není možné provádt pímé ani polopímé mení, nebo v pípadech kdy je nutná dkladná kontrola kvality povrchu. Vyhodnocování fyzikálnmechanických vlastností materiál na základ rychlosti šíení ultrazvukového signálu provádíme dle píslušných kalibraních vztah pro daný materiál. Na pítomnost defektu i nehomogenity usuzujeme na základ prodloužení asu prchodu, vlivem obcházení tohoto místa. Odrazová metoda Odrazovou metodu volíme tehdy, když je konstrukce pístupná jen z jedné strany, na rozdíl od nepímého prozvuovaní nám tento zpsob umožuje odhalit defekty, nehomogenity pípadn cizorodá tlesa po celé výšce konstrukce pomocí odrazu ultrazvukového impulsu. Odrazová metoda nabízí dva zpsoby mení s jednou sondou v režimu vysíla-pijíma a se dvma sondami kdy jedna funguje jako vysíla a druhá jako pijíma ultrazvukového signálu viz obr

14 a) s jednou sondou b) se dvma sondami Obr. 4.2 Odrazová metoda s jednou a dvma sondami První z výše uvedených zpsob mení je jednodušší na provádní a manipulaci, ale vzhledem k zarušení sondy po dobu, za kterou urazí ultrazvukový signál vzdálenost pibližn 2,5, je použitelný spíše na masivnjší konstrukce. Druhý zpsob je náronjší na manipulaci se dvma sondami, nicmén umožuje snadné vyhodnocení výsledk i pro tenké konstrukce Ostatní elektrodynamické metody Do této skupiny metod patí rovnž kladívková impakt-echo metoda. Úder kladívka nebo pád kuliky vyvodí ve zkoušeném materiálu mechanické vlnní, které se snímá snímai a vyhodnocují se z nich dynamické charakteristiky materiálu. Další metodou používanou pedevším v dopravním stavebnictví je metoda fázových rychlostí. Používá se pro mení dynamické tuhosti vozovek a podloží plošných konstrukcí (letištní dráhy, dálnice) s jednou pístupovou plochou. Budi (30 Hz až 30 khz) budí podélné, ohybové a smykové vlny, které jsou snímány snímai umístnými v rzných vzdálenostech od budie. Poítají se fázové rychlosti šíení vln naptí materiálem o vlnové délce λ namené na píslušné frekvenci f harmonického kmitání v plošné konstrukci [4.7]. Metoda tlumeného rázu spoívá v rázovém úinku bemen rzných hmotností a ve zmení odezvy konstrukce a v píslušném vyhodnocení výsledk mení. Rázový úinek je vyvolán pádem bemene na tlumící podložky položené na povrch zatžovací desky, která je v kontaktu s menou vozovkou. Mí se síla, prhyb nebo deformace vozovky a stanoví se ukazatele dynamické odezvy konstrukce. Hodnotí se dynamický prhyb a modul tuhosti [4.8]. Metoda mechanické impedance se používá pro zkoušení materiál s vaskopružnými vlastnostmi nap. asfaltobetonu píp. podloží ze soudržných zemin. Mí se normovanou mechanickou impedanci ( am ) z = F, kde F je harmonická promnná síla, a je zrychlení v budícím bod kmitajícího prvku o hmotnosti M, z je bezrozmrná komplexní funkce. Zkouškou se urují komplexní moduly E K a G K. Metoda akustické emise je založena na tom, že v prostedí zatžovaného prvku vznikají mikroporušení, které vyvolávají mechanické impulsy dilataních vln, které se prostedím šíí 13

15 jako UZ signály a jsou snímány snímai. Pi dobrém pístrojovém vybavení lze urit polohu vznikající trhliny díve než ji lze lokalizovat okem nebo mikroskopem. Nevýhodou je souasný vznik nevhodných akustických šum. Pedností AE metody je možnost stanovit historii zatžování. Jde o tzv. Kaisserv efekt, který spoívá v tom, že pokud namáhání materiálu nedosáhne vyšší hodnoty než dosáhlo v minulosti, nedochází k rozvoji dalších vnitních mikrodefekt. Lze tedy odhadnout rezervu únosnosti prvku ped jeho destrukcí z prbhu intenzity rozvoje vnitních trhlin Elektromagnetické metody Patí sem metody jimiž zjišujeme polohu, prmr nebo krytí kovových prut v železobetonových konstrukcích elektromagnetické sondy [4.1] [4.2]. Metoda mikrovlnná se používá k przkumu dutin, kavern, komín v jinak známé konstrukci. Jiná zaízení pracující na obdobném principu slouží k mení vlhkosti stavebních materiál. Induknostní metoda slouží pedevším k mení posun, pohyb a petvoení na základ zmny induknosti soustavy cívek zpsobené zmnou jejich magnetického odporu. Zmna polohy feromagnetického jádra snímae petvoení v dutin cívek vede ke zmn jejich induknosti. Induknostní snímae mohou mít velké rozlišení a mit malá petvoení [4.1] Elektrické metody Mezi elektrické metody patí metody odporové a kapacitní. Odporové metody se používají pedevším k mení velmi malých petvoení. Mený odpor velmi tenkých drátk z konstantanu v odporovém tenzometru pilepeném na konstrukci se mní se zmnou délky drátk [4.1]. Další možností je mení teplot Pt lánky nebo diodami, kdy zmna teploty vyvolá zmnu odporu mící soustavy. Kapacitní metody mení vlhkosti stavebních materiál využívají poznatku, že voda v kapilárn porézním prostedí výrazn ovlivuje permitivitu tohoto prostedí. Tvoí-li toto prostedí dielektrikum kondenzátoru, bude se zmnou vlhkosti prostedí mnit i kapacita kondenzátoru. Mící kondenzátor je tvoen dvojicí elektrod ležící v ploše na spodní stran pístroje Radianí metody Radianí metody využívají vlastnosti ionizujícího záení, které je v materiálu zeslabováno a toto zeslabené záení je zobrazeno nap. na film (radiografie) a nebo je meno jeho zeslabení detektory (radiometrie). K radianím metodám patí i mení pírodní radioaktivity a radonu v objektech. Vzhledem k tomu, že radianí metody vyžadují speciální zaízení a speciální postupy, jsou jim ve skriptech vnovány samostatné kapitoly, a to kap.8 (radiometrie), kap.9 (radiografie) a kap. 10 (radon) Tenzometrické metody Tyto metody a píslušná mící zaízení jsou urena k mení malých zmn délek. Tyto metody jsou podrobn popsány v [4.1] a [4.2] a v další ásti tchto skript. 14

16 4.1.7 Trvanlivostní metody Mezi tyto metody patí zkoušky, které vypovídají o struktue zkoušených staviv podrobených vlivm okolního prostedí. Tyto zkoušky bývají zpravidla urychlené, koncentrace psobících škodlivých látek bývá nkolikanásobn vyšší než v bžném prostedí. Znaný problém je objektivní zhodnocení tchto urychlených zkoušek Metoda stanovení propustnosti struktury staviva psobením kapalin a plyn Tyto metody patí mezi nejzávažnjší trvanlivostní metody. Výsledky vodo a plynopropustnosti popisují aktuální stav struktury zkoušeného materiálu a lze z nich odvodit, zda pórový systém obsahuje vodu, vodní páry nebo je suchý. Pro zkoušení je pipravena ada metod, které však jsou mezi sebou obtížn srovnatelné. Stanovení propustnosti struktury materiálu pro vodu spoívá ve sledování pohlcení daného objemu betonu mírn tlakovou vodou (1-5 bar). Vhodným se ukazuje pístroj GWT dánské firmy Germann Instrument (obr.4.4). Obr. 4.4: Schéma pístroje GWT na stanovení propustnosti kompozitu pro vodu Pro stanovení vzduchové propustnosti se ukázal nejvhodnjší pístroj TPT (Torrent Permeability Tester), který pracuje na principu vytvoení vakua 1000 mbar vakuovou pumpou. Po jeho dosažení se pumpa vypne a sleduje se proud vzduchu betonem do vnitní komory pístroje. Mí se tlak snižujícího se vakua v betonu pod obma komorami, až dojde k vyrovnání obou tlak. V mícím indikátoru se prbžn sledují oba tlaky a vyhodnocuje se souinitel vzduchové propustnosti kt. Rozmr je m 2. ím je souinitel propustnosti nižší, tím je pórová struktura mén propustná pro agresivní plyny a kapaliny z okolního prostedí. Souástí pístroje je tabulka a diagram umožující zaadit zkoušený beton do jedné z pti tíd z hlediska trvanlivosti. (obr.4.3). 1) vnitní komora tlak pi 2) vnjší komora tlak po pi = po 3) proud vzduchu do vnjší komory 4) proud vzduchu do vnitní komory L = hloubka vnik - nutí vakua Obr. 4.3: Schéma pístroje TPT na stanovení propustnosti kompozitu pro vzduch 15

17 Zkouška mrazuvzdornosti Metod zkoušení mrazuvzdornosti staviv je nkolik, záleží, které stavivo se zkouší. Zkoušky v podstat spoívají ve stídání teplot pod bodem mrazu, vtšinou 20 o C, dob setrvání v této teplot, vyjmutí zkušebního tlesa a vložení do vody o teplot + 20 o C, píp. obdobn. Tyto zkoušky bývají pedepsány pedevším u vodostavebných beton a u beton i jiných staviv, které pijdou do styku s venkovním prostedím [4.9] [4.10] Zkouška odolnosti betonu proti psobení vody a chemických rozmrazovacích látek Zjišuje se odolnost proti psobení vody a chemických rozmrazovacích látek za cyklického stídání kladných a záporných teplot ( z + 20 o C na - 8 o C). Vyhodnocuje se mením odpadu betonu na jednotku plochy a povrch zkušebního tlesa se hodnotí vizuáln. Udává se poet cykl [4.11] Zkouška nasákavosti betonu Zkouška nasákavosti je ukazatelem otevené pórovitosti staviva. Pedevším u betonu je to jedna z velmi dležitých trvanlivostních zkoušek [4.12] Zkouška vzlínavosti betonu Zkouška vzlínavosti vody strukturou betonu vypovídá o jeho pórovitosti a usnadní pochopit transport vody strukturou betonu [4.12]. V zahranií existuje ada modifikovaných metod zkoušení vzlínavosti a nkteré práce odborník tyto metody zaazují mezi nejdležitjší z hlediska stanovení aktuální trvanlivosti a jejího odhadu do budoucnosti Zkouška sorbních vlastností betonu Sorbními vlastnostmi betonu je jeho navlhavost a vysychavost. Základní zkouška navlhavosti se provádí na vysušeném betonu a zkouška vysychavosti na betonu nasyceném vodou. Zkouška probíhá obvykle po dobu 180 dn, kdy se v urených intervalech zjišují pírstky nebo úbytky hmotnosti zkušebních tles [4.14] Zkouška prsaku tlakovou vodou Tato zkouška popisuje míru vodotsnosti struktury zkoušeného betonu. Na povrch krychle psobí voda tlakem 500 ± 50 kpa po dobu 72 ± 2 hodin. Po ukonení zkoušky se krychle poruší a zmí se hloubka prsaku vody [4.13]. 4.2 Semidestruktivní diagnostické metody Jádrové vývrty Jádrové vývrty se odebírají z diagnostikované konstrukce ke stanovení vlastností staviva v dob przkumu konstrukce. Vývrty se provádjí vrtakou se speciálními dutými válci, opatenými na spodní stran vrtáku tvrdokovovými píp. diamantovými bity. Vrtaka je držena v držáku, který umožuje vrtat nejen svisle, ale i vodorovn, píp. šikmo. Bity vrtáku jsou vtšinou ochlazovány vodou. Používané prmry vrták na betonové a zdné konstrukce jsou 25, 50, 100,150, mm, píp. mezilehlé prmry. Vrt se provede podle úelu zkoušky do 16

18 požadované hloubky, vrták se vyjme a jádrový vývrt (válec) se opatrn vylomí z vrtu. Jádrové vývrty prmru 50, 100 a 150 mm slouží pevážn ke kontrole pevnosti staviva v tlaku. Vývrt se na pile diamantovým kotouem uízne na požadovanou délku, ob plochy vývrtu se jemn obrousí a zkontroluje se rovnobžnost obou tlaených ploch. Po zvážení vývrtu se provede tlaková zkouška tlakové válcové pevnosti v lise. V nkterých pípadech se na vývrtu pedem stanoví doba prchodu UZ (ultrazvukových vln) a spoítá se rychlost šíení ela vlny válcem. Obdobn lze na válci stanovit pevnost v píném tahu [4.4] [4.5]. Podobn vývrty o prmru 25 mm a menší se provádí pro stanovení propustnosti betonu pro kapaliny a plyny nebo pro zjištní hloubky zkarbonatovaného betonu. Jádrové vývrty jsou velmi dležitou metodou upesování hodnot jiných nedestruktivních zkoušek (nap. odrazové zkoušky tvrdosti staviv Schmidtovými tvrdomry apod.) Odtrhové zkoušky Odtrhové zkoušky slouží ke stanovení pídržnosti povrchových vrstev na nosném podkladu (strky, omítky, nátry), nebo na zjištní tahové pevnosti povrchových (do mm) i podpovrchových vrstev betonu. Podle požadavku lze provést odtrhy i do znaných hloubek od povrchu. Na povrch betonu se kvalitním, vtšinou epoxidovým lepidlem nalepí upravený ter o 50 mm. Ter je vyroben z oceli píp. lehkých slitin (dural apod.). Výška tere bývá 30 mm. Pi zkoušce pevnosti betonu povrchové nebo podpovrchové vrstvy se jádrovým vrtákem s vnitním prmrem 50 mm navrtá beton do požadované hloubky zkoušeného betonu. Posléze se na naznaený vývrt nalepí ter pro uchycení do trhacího pístroje a po zatvrdnutí lepidla se trhakou provede zkouška v osovém tahu (obr.4.5). a) b) Obr. 4.5: Odtrhová zkouška a) omítky b) betonu 17

19 Do skupiny odtrhových adíme i zkoušky vytrhávací (vytahovací), kdy se vytrhává pedem zabetonovaná kotva, pípadn se do betonu vloží standardizovaná hmoždinka, která se ped vytržením utáhne a posléze vytrhne (obr. 4.6 a 4.7). Obr. 4.6: Vytrhávací zkouška Obr. 4.7: Vytahování hmoždinky K výsledkm zkoušek jsou zpracovány kalibraní vztahy mezi tahovou silou a nap. krychelnou pevností na svislé ose (obr.4.8). Vylamovací metoda (norská) spoívá ve vyvrtání jádrového vývrtu prmru 55 mm do hloubky 70 mm od povrchu a posléze vložení hydraulické buky, která vyvine sílu k vylomení vývrtu. Vylomený válec lze po zaíznutí použít na stanovení válcové pevnosti v tlaku (obr.4.9). síla [kn] Obr. 4.8: Kalibraní vztah lomová zóna Obr. 4.9: Vylamovací zkouška Metoda plochých lis pro stanovení napjatosti ve zdivu Metoda patí mezi semidestruktivní metody a slouží ke stanovení lokální napjatosti píp. modul pružnosti zdiva (cihelného píp. smíšeného). V míst zvoleném pro urení napjatosti ve zdivu se vybere vodorovná ložná spára. Pes vodorovnou spáru se kolmo na ni osadí ti základny pro sázecí deformetry 200 mm. Mící tere jsou umístny soumrn pes 18

20 spáru. V této fázi se odete stav na íselníkových indikátorech, toto tení je základní. Posléze se vyeže nebo vyvrtá malta ze sledované spáry, spára se vyistí a provede se druhé tení na indikátorech sázecího deformetru. Následuje vložení tenkého plochého lisu do spáry a tenkými plechy se lisy vypodloží (obr.4.10 a 4.11). Do plochého lisu se zane vhánt pod tlakem hydraulický olej tak dlouho, dokud se na indikátorech neobjeví stejné hodnoty jako pi základním tení. Pedpokládá se, tlaková síla lisu v tomto okamžiku odpovídá pvodnímu naptí ve zdivu. Obr. 4.10: Umístní plochého lisu v ložné spáe zdiva Použijí-li se dva tenké lisy umístné v ložných spárách nad sebou lze z namených hodnot petvoení ve tech svislých a jedné vodorovné základn stanovit modul petvárnosti a posléze pevnost tlaku zdiva mezi plochými lisy. Zatžovací zkouška se provádí do hodnoty prmrného naptí v tlaku ve zdivu nebo do poloviny pedpokládané pevnosti vyšetovaného zdiva v tlaku (obr.4.12). Obr. 4.11: Obdélníkový a semioválný tenký lis Obr. 4.12: Rozmístní ter vzhledem k poloze dvou tenkých lis Boní sevení zdiva zpsobuje, že pevnost zdiva v tlaku je asi o 15% vtší a svislá petvoení asi o 10% menší než hodnoty stanovené na tlesech stejných rozmr bez boního sevení [4.3] Vrtací zkouška stanovení pevnosti malty Stanovení pevnosti malty ve spárách zdiva je znaným problémem. Byly vyvinuty dv varianty vrtaek s píklepem, které se zavrtávají do upravené ložné spáry. Mí se hloubka vniku píslušného vrtáku pi pedepsaném potu otáek a pes obecný kalibraní vztah se urí pevnost malty ve zdivu (podrobnji v modulu II Diagnostika cihelného zdiva). 19

21 4.2.5 Další používané semidestruktivní zkoušky Další semidestruktivní zkoušky se vesms používají pro stanovení pevnosti betonu v tlaku pes nkteré tvrdomrné metody [4.1] [4.2]: brusná nebo vrtná metoda, vstelovací metoda vnikací metody - špiáky Maškv a Cigánkv - mechanické špiáky 4.3 Použitá literatura [4.1] Schmid,P. a kol: Základy zkušebnictví, nakl. CERM Brno, leden 2001 [4.2] Anton,O. a kol.: Základy zkušebnictví. Návody do cviení, nakl. CERM Brno, únor 2002 [4.3] Pume,D., ermák,f. a kol.: Przkumy a opravy stavebních konstrukcí, nakl. ARCH Praha, 1993 [4.4] Adámek,J., Novotný,B., Koukal,J.: Stavební materiály, nakl. CERM, Brno 1997 [4.5] Cikrle,P., Ambrosová, V., Havlíková,D.: Zkoušení stavebních materiál. Laboratorní cviení, nakl. CERM, Brno 1997 [4.6] EN SN Zkoušení betonu v konstrukcích ást 2: Nedestruktivní zkoušení stanovení tvrdosti odrazovým tvrdomrem [4.7] SN Meranie dynamických charakteristík vozoviek metódou fázových rychlostí [4.8] SN Rázové zatžovací zkoušky vozovek a podloží [4.9] SN Stanovení mrazuvzdornosti betonu [4.10] SN Stanovení mrazuvzdornosti betonu zkrácenými zkouškami (neplatná) [4.11] SN Stanovení odolnosti povrchu cementového betonu proti psobení vody a chemických rozmrazovacích látek [4.12] SN Stanovení vlhkosti, nasákavosti a vzlínavosti betonu (neplatná) [4.13] SN EN Zkoušení ztvrdlého betonu ást 8: Hloubka prsaku tlakovou vodou [4.14] SN Stanovení sorbních vlastností betonu 20

22 5 Diagnostika železobetonových konstrukcí 5.1 Úvod do diagnostiky železobetonových konstrukcí Poteba diagnostiky železobetonových konstrukcí Poteba diagnostiky vychází z nkolika dvod, zejména: u nové konstrukce vznikly pochybnosti o kvalit betonu i krytí výztuže; u starší konstrukce se objevily staticky závažné poruchy (nap. trhliny) a vznikla pochybnost o její bezpenosti; u starší konstrukce je pipravována rekonstrukce, pestavba i nadstavba; diagnostika je pedepsána v projektové dokumentaci po urité dob od výstavby. Na konstrukce pitom psobí rozdílné vnjší vlivy (klimatické podmínky, agresivní látky, zatížení), a proto obecný postup pro zjištní vlastností železobetonové konstrukce bude nutné pro každý konkrétní pípad modifikovat. Jinými slovy, pokaždé je kladen draz pouze na urité vlastnosti konstrukce Pehled hlavních problém Pi diagnostice konstrukcí ze železobetonu se mžeme setkat s objekty o rzném stáí. Jedná se bu o konstrukce nové, u nichž vznikla pochybnost o kvalit provedení, anebo o konstrukce postavené ped dvaceti, padesáti, ale i více než sto lety. Pi hodnocení železobetonové konstrukce je zapotebí poítat se znan rozdílnou kvalitou a rozdílným stupnm degradace betonu. Musíme si uvdomit, že bhem pibližn 120 let intenzivního využívání železobetonu ve stavebnictví došlo k uritým posunm v oblasti navrhování, technologie, provádní i posuzování betonových konstrukcí. V prvé ad je teba poopravit základní pouku o rstu pevnosti betonu v ase, nebo platí pouze výjimen v pípad kvalitního betonu a optimálního prostedí. Pi praktickém provádní przkum se však asto setkáváme s betonem, který byl nekvalitn již vyroben a jehož vlastnosti se vlivem degradaních proces ješt zhoršily. Každé období v minulosti je provázeno uritými negativními vlivy. V poátcích betonového stavitelství koncem 19. st. znan kolísala kvalita vstupních surovin (cement, kamenivo). Beton z tohoto období má vtšinou nízkou pevnost v tlaku. U staveb z této doby se asto používal beton prokládaný kamenem, u nhož hrozí výskyt kaveren. V období po 1. svtové válce již byla technologie betonu na slušné úrovni a vznikaly pomrn odvážné a úsporné stavby. Tato úspornost se projevuje nap. zmenšujícími se prezy prvk a asto i klesající kvalitou betonu v horních patrech budov (pozor pi projektování nadstaveb). U masivních konstrukcí, nap. mostních opr, mže být kvalitní pouze povrchová vrstva tzv. pedsádkový beton, zatímco uvnit opry se mžeme setkat s málo zhutnným až mezerovitým betonem. Rovnž se v tomto období naplno projevila rozdílnost v pístupu investor a dodavatelských firem, což ovšem platí i pro všechna další období. Specifickým problémem období 30. až 50. let 20. st. je použití betonu s hlinitanovým cementem. Jednalo se o materiál s rychlým nárstem pevností, což mlo píznivý dopad na intenzifikaci stavebnictví. Bohužel po ase zaalo docházet k rozkladu pojiva v tchto betonech, což mlo za následek ztrátu únosnosti konstrukcí a došlo i k nkolika vážným haváriím. Použití hlinitanového cementu bylo zakázáno a na celém území probhla rozsáhlá 21

23 diagnostika objekt, u nichž bylo podezení na jeho použití. Pesto je pravdpodobné, že dodnes je beton s hlinitanovým cementem v nkterých konstrukcích zabudován. Hlavním vizuálním znakem hlinitanového betonu je rezav hndá barva pojiva. Po 2. svtové válce došlo k rychlé a asto provizorní obnov válkou zniených objekt, piemž ve stavbách zstal železobeton zasažený požárem i výbuchem. Jako píklad necitlivé poválené obnovy lze uvést kamenný viadukt z roku 1868 v Brn-Chrlicích, jehož jedno pole bylo v roce 1946 dobetonováno. Zvláštní pozornost však zasluhuje i pozdjší budovatelské období po roce 1948, které snad nejlépe vystihují dv slova - technologická nekáze. Souasn s nedostatenou kontrolou kvality a obecn nízkou pracovní morálkou nelze ani u železobetonových konstrukcí z tohoto období oekávat zázraky (samozejm existují i výjimky, ale pi diagnostice konstrukcí je teba poítat vždy s horší variantou). V tomto období je nutné ovovat rovnž kvalitu výztuže, nebo v dsledku nedostatku stavební oceli mohl být projektovaný druh oceli nahrazen jiným druhem, pípadn v rámci jedné konstrukce mohlo být použito více druh nosné výztuže. Velmi negativním jevem bylo úsporné krytí výztuže malou krycí vrstvou betonu, což se projevilo na vtšin konstrukcí vystavených venkovnímu prostedí masivní korozí výztuže. V neposlední ad by ml posuzovatel výrazn zbystit pozornost u objekt postavených obany svépomocí v rámci Akce Z, nebo tyto objekty mohou skrývat nevídaná pekvapení. Konen v posledním období po roce 1989 dochází postupn ke zlepšování kvality železobetonových konstrukcí, což je dáno zejména vyšší úrovní technologie, písnjšími požadavky na kvalitu materiál a rovnž dslednjší kontrolou kvality. Pesto ani v souasnosti nemusí být železobetonové konstrukce v poádku, hlavní píinou vad a poruch zstává lidský faktor. Tento pehled ml za cíl upozornit na úskalí, se kterými se mžeme setkat pi przkumech a hodnocení starších železobetonových konstrukcí. Obecn lze ješt pipomenout problémy s dilataními spárami (asto nepiznanými), nedostaten ošetenými pracovními spárami a poruchami souvisejícími s petžováním konstrukcí v minulosti. Beton nelze hodnotit jen na základ vizuálního vzhledu, nebo povrch bývá asto upraven vrstvou kvalitní cementové malty a rovnž malba dokáže skrýt adu trhlin a jiných poruch. 5.2 Stav normalizace v oblasti diagnostiky železobetonu Pehled norem pro diagnostiku železobetonových konstrukcí V souasné dob prochází diagnostika železobetonových konstrukcí výraznými zmnami souvisejícími se zavádním nových evropských norem. Tyto normy odrážejí rozvoj diagnostických metod nedestruktivních i semidestruktivních. Bohužel termín vydání tchto studijních materiál spadá do období soubžné platnosti starších i nových pedpis, které se od sebe v uritých ástech podstatn liší. Základní pehled norem pro zkoušení betonu v konstrukcích je uveden na obr

24 Zkoušení a posuzování betonu v konstrukcích Pvodní pedpisy Nové pedpisy SN SN EN SN ISO Stávající konstrukce Betonové konstrukce Hodnocení betonových konstrukcí Hodnocení existujících konstrukcí SN Zkušební metody pro železobeton SN EN až 4 Zkušební metody pro beton Obr. 5.1 Pehled zkušebních pedpis pro zkoušení a hodnocení betonu v konstrukcích Pvodní normy V tomto odstavci je uveden podrobnjší popis pvodních zkušebních pedpis pro zkoušení betonu v konstrukcích: SN :1986 Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí pi pestavbách. Platnost této normy byla ukonena k , místo ní platí SN ISO SN :1986 Nedeštruktívne skúšanie betónových konštrukcií. Norma platí pro nedestruktivní zkoušení stavebních konstrukcí a dílc z prostého, železového a pedepjatého obyejného hutného betonu SN až 76: Pro vlastní provádní jednotlivých zkoušek existuje dosud sedm norem, ve kterých jsou popsány jednotlivé nedestruktivní metody. Pro odbr vzork z konstrukce neexistovala v tomto pvodním systému samostatná norma, zkoušení pevnosti v tlaku se provádlo podle SN Nové normy Následuje podrobnjší pehled nov zavádných zkušebních pedpis pro zkoušení betonu v konstrukcích: SN ISO 13822:2005 Zásady navrhování konstrukcí - Hodnocení existujících konstrukcí. Tato norma poskytuje obecné pokyny pro návrh oprav nebo modernizací existujících konstrukcí. Souástí SN ISO jsou termíny a definice, postupy hodnocení existující konstrukce vetn vývojového diagramu, postupy urení zatížení a odolnosti konstrukce, analýza konstrukce, návrh konstrukních opatení, hodnocení spolehlivosti, zpráva. Šest národních píloh obsahuje doplující pokyny pro hodnocení existujících konstrukcí v R, z nichž první dv se zabývají obecnými zásadami hodnocení a zkoušení konstrukcí a materiál, tetí píloha obsahuje pokyny pro hodnocení konstrukcí z betonu, další pílohy se týkají ostatních materiál. 23

25 pren 13791:2003 Assessment of concrete compressive strength in structures or in structural elements (Stanovení pevnosti betonu v konstrukcích nebo ve stavebních dílcích). Stžejní norma pro hodnocení betonu v existujících konstrukcích nebyla dosud v R zavedena, což samozejm komplikuje vyhodnocování výsledk zkoušek. SN EN :2001 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 1: Vývrty - Odbr, vyšetení a zkoušení v tlaku. SN EN :2002 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 2: Nedestruktivní zkoušení - Stanovení tvrdosti odrazovým tvrdomrem. SN EN :2005 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 3: Stanovení síly na vytržení. SN EN :2005 Zkoušení betonu - ást 4: Stanovení rychlosti šíení ultrazvukového impulsu. Starší zkušební pedpisy, reprezentované zejména dosud platnou normou SN [5.2], kladou draz na nedestruktivní zkoušení betonu, piemž zkoušky provádné na vzorcích odebraných z konstrukce jsou oznaeny jako doplkové. Novjší zkušební pedpisy uvedené v evropských normách pikládají vtší váhu zkouškám provedeným na odebraných vzorcích. Poznámka: Krátce po zavedení norem SN EN a mly být zrušeny normy SN až 76 s odvodnním, že ást z nich je nahrazena normami novými a ást z nich není ve stavební praxi prakticky používána. Proti tomuto rozhodnutí se však zvedl tak silný odpor odborné veejnosti, že všechny jmenované normy zstávají dosud v platnosti. Tento zájem odborník z ad diagnostiky ml zejm za následek, že další pijímané normy již obsahují národní pílohy, v nichž jsou uvedeny dležité informace z pvodních eských norem zohledující specifika nosných konstrukcí vybudovaných na našem území. Za píklad mžeme uvést normu SN ISO 13822, která obsahuje vtší množství informací než pvodní SN Požadavky na beton a ocelovou výztuž v konstrukci Pi hodnocení existujících konstrukcí se vychází z platných norem pro navrhování a zatížení! Pro hodnocení stávajících konstrukcí platí obecn SN ISO [5.9], na hodnocení železobetonových konstrukcí je zamena Národní píloha NC této normy, která má informativní charakter. Zde je uveden postup pro zjišování materiálových vlastností betonu, vlastností betonáské výztuže, vlastnosti pedpínací výztuže a rovnž jsou zde uvedeny zásady pro zesilování existujících betonových konstrukcí Vlastnosti betonu Pevnostní tída betonu konstrukce se stanoví na základ: Dokumentace skuteného provedení a/nebo Vyhodnocení zkoušek betonu konstrukce. Je však teba si uvdomit, že skutené vlastnosti betonu se od dokumentace mohou podstatn lišit, a proto se doporuuje vždy provést jejich ovení zkouškami. 24

26 Charakteristické hodnoty vlastností betonu jsou uvedeny v platných normách pro navrhování. asto vyvstane poteba provést porovnání betonu starších druh, znaek a tíd s pevnostními tídami uvedenými v SN EN [5.15]. Pro pevod platí tabulka 5.1. Tab. 5.1 Druhy, znaky, tídy beton a pevod znaení [5.9] Beton druh znaka tída Tída pevnostní tída SN 1090:1931 SN 1230:1937 SN :1956 SN :1971 SN :1967 SN :1986 SN EN a 60 0I - (C3/3,5) b 80 B 5 (C4/5) c B 7,5 (C6/7,5) d 135 I B 10 C 8/10 B 12,5 C(9/12,5) e 170 II - C(10/13,5) B 15 C 12/15 f 250 III B 20 C 16/20 B 25 C 20/25 g 330 IV - (C23/28) B 30 C 25/ B 35 (C28/35) - C 30/37 V B 40 (C30/40) 500 B 45 C 35/45 VI B 50 C 40/ B 55 C 45/55 Poznámka: Pevnostní tídy uvedené v závorkách nejsou v píslušné norm zavedeny B 60 C 50/ Vlastnosti betonáské výztuže Druh výztuže se stanoví na základ: Dokumentace skuteného provedení a/nebo Przkumu. Vlastnosti betonáské výztuže v konstrukcích navržených podle dívjších pedpis najdeme v SN ISO 13822, tab. NC.2 až NC.4. Hodnoty návrhové pevnosti jsou odvozeny 25

27 z charakteristické meze kluzu nebo meze 0,2. Druh výztuže se vtšinou identifikuje podle tvaru žeber. Tvary betonáských výztuží v minulosti u nás používaných jsou uvedeny v tab. NC.8 téže normy. Za zmínku stojí oceli ISTEG (splétaná ze dvou hladkých kruhových profil) a ROXOR viz obr Tato výztuž nemá ani pibližn kruhový prez, její jmenovité rozmry a plochy prezu jsou uvedeny v tab Obr. 5.2 Výztuž do betonu Roxor Tab. 5.2 Rozmr tye D [mm] Plocha prezu [mm 2 ] 48,2 69,4 94,4 123,3 156,0 192,6 233,1 277,4 Rozmr tye D [mm] , Plocha prezu [mm 2 ] 325,6 377,6 433,4 508,7 590,0 770, Vlastnosti ocelí, které nejsou uvedeny v tab. NC.8 normy SN ISO 13822, se oví zkouškami nebo se uvažují hodnotami pro výztuž (E). Pokud jsou pochybnosti v urení výztuže, lze na vhodném míst odebrat vzorky pro zkoušky. Odbr nesmí ohrozit nosnou funkci konstrukce. Polohu a množství výztuže je teba uvažovat podle skutenosti Vlastnosti pedpínací výztuže Vlastnosti pedpínací výztuže se urí: Podle dokumentace skuteného provedení, pop. z protokol o napínání; Podle pedpis v dob výstavby; Na základ zkoušek vzork výztuže. Vlastnosti pedpínacích výztuží v konstrukcích navržených podle starších norem lze nalézt v tab. NC.5. až NC.7 normy SN ISO Pro hodnocení konstrukce je rovnž dležité stanovit sílu v pedpínací výztuži, což je možné z dokumentace, protokolu o napínání po výpotu ztrát nebo na základ mení naptí pedpínací výztuže v konstrukci. U starších pedepjatých konstrukcí bývá problémem nedostatené zainjektování kabelových kanál, což mívá za následek až úplnou korozi pedpínací výztuže. 26