Zkoušení a stanovení pevnosti drátkobetonu

Testování vlastností betonu přispívá k dosažení vysoké kvality staveb. Beton patří ke kompozitním materiálům s výrazně rozdílnými pevnostmi v tlaku a tahu. Pevnost v tahu je obvykle pouze kolem 1/10 pevnosti v tlaku. Zvýšení pevnosti betonu v tahu je možné přidáním drátků do betonu. Drátkobeton patří do širší skupiny vláknobetonů. Vláknobeton existuje v celé řadě variant, které se liší použitým materiálem a tvarem vláken. V některých případech je výhodnější využití drátkobetonu ve srovnání s prostým betonem nebo železobetonem. Jedná se zejména o návrh průmyslových podlah a základů.

Klíčové materiálové vlastnosti drátkobetonu se prokazují zejména laboratorními zkouškami. Mechanické vlastnosti ovlivňuje kromě množství drátků také technologie zpracování, ošetřování a uložení. Je třeba věnovat pozornost ověřování vlastností a návrhu životnosti. Mezi klíčové materiálové vlastnosti drátkobetonu patří pevnost v tahu. Testování pevnosti betonu v jednoosém tahu je však náročné a často vzniká rozptyl naměřených hodnot.

Metody zkoušení drátkobetonu

Zkoušky mohou probíhat buď klasickým způsobem, kdy dochází k destrukci vzorku (destruktivní zkoušky), nebo v určitých případech je nutné použít nedestruktivních metod zkoušení (NDT). Controls nabízí kompletní portfolio zařízení, pomocí kterých je možné testovat betonové vzorky ve tvaru válců, kostek a bloků na tlak, ohyb a nepřímý tah prakticky podle všech evropských a mezinárodních standardů. K dispozici jsou také zařízení na testování vysokohodnotného betonu a betonu vyztuženého vlákny. Pro testování betonu nabízí Controls nejrozsáhlejší sortiment poloautomatických a plně automatických zkušebních lisů, které jsou na trhu k dispozici.

Destruktivní zkoušky betonu hrají klíčovou roli ve stavebnictví, protože poskytují neocenitelné informace o mechanických vlastnostech a kvalitě betonu. Tyto zkoušky zahrnují testování vzorků betonu až do bodu lomu, aby se určily jeho pevnostní charakteristiky. Zkoušení betonu je soubor metod, které ověřují vlastnosti čerstvého i ztvrdlého betonu a slouží k posouzení kvality výroby i výsledného výkonu konstrukce. Zkoušky se provádějí v laboratořích i na stavbě pro kontrolu jakosti směsí, ověření parametrů návrhu a prokazování shody podle norem. Pro zkoušení se používají normovaná zkušební tělesa (krychle, válce, trámce), obvykle ve stáří 28 dní; postupy stanovují normy řady ČSN EN 12390.

Zkouška tlakem

Zkouška tlakem je jednou z nejzákladnějších a nejrozšířenějších destruktivních zkoušek betonu. Při této zkoušce se na betonový vzorek (obvykle válec nebo krychle) působí postupně se zvyšující se tlakovou silou, dokud nedojde k jeho porušení. Maximální dosažená tlaková síla se zaznamená a použije se k výpočtu pevnosti betonu v tlaku. Pevnost betonu v tlaku je základní mechanickou vlastností, která se určuje na krychlích 150×150×150 mm nebo válcích průměru 150 mm a výšky 300 mm.

Čtěte také: Použití drátkobetonu

Pro širší možnost vyhodnocení bylo pro každou sérii zkoušek vyrobeno 6 krychlí a 3 válce. Výsledky zkoušek pevnosti v tlaku uvádí tab. 3 a 4. Rozptyl hodnot koeficientu je v intervalu od 0,79 do 0,89. Vyhodnocením zkoušek krychelné a válcové pevnosti v tlaku je možné velmi dobře rozlišit příznivý vliv drátků. Pevnost v tlaku však velmi výrazně závisí také na orientaci vláken a ta může mít za následek, že výsledná pevnost v tlaku s množstvím přidaných drátků klesá. Tento problém je možné také nalézt u jiných experimentálních programů. Výsledný přepočtový koeficient 0,83 mezi krychelnou a válcovou pevností je v dobré shodě s doporučeními, které nejčastěji uvádějí hodnotu 0,85.

Zkouška tahem za ohybu (modul lámavosti)

Zkouška tahem za ohybu, známá také jako modul lámavosti, se používá ke stanovení pevnosti betonu v tahu za ohybu. Při této zkoušce je betonový nosník podepřen na dvou bodech a zatížen ve středu, dokud nedojde k jeho zlomení. Naměřená ohybová síla se použije k výpočtu modulu lámavosti. Mezi obvyklejší metody zkoušení patří testování pevnosti v tahu za ohybu. Zde však existuje celá řada variant. Konfigurace testů se liší rozměry zkušebních vzorků, metodou zkoušení a úpravou vzorků. Jedná se zpravidla o tříbodové nebo čtyřbodové zkoušky, vzorky se často upravují s vrubem do 1/3 výšky průřezu nebo alternativně 25 mm.

Mezi další běžné zkoušky patří tříbodový a čtyřbodový ohyb. Existují různé konfigurace, které se liší především rozpětím podpor, polohou zatížení nebo hloubkou zářezu. V rámci experimentálního programu byly vybrány čtyři varianty a každá zkouška se prováděla vždy pro dva vzorky. Výpočet pevnosti v tahu je ovlivněn předpokladem rozložení napětí po průřezu a nelineárním chováním betonu. Dochází zde k plastizaci betonu a vznikání mikrotrhlin.

Tříbodová ohybová zkouška

Pro testování jsou zvoleny dvě varianty zkoušek. Zkouška označená 3B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm, rozpětí 600 mm a průřez má zářez vysoký 50 mm. V případě této zkoušky je lokalizováno místo vzniku trhliny. Druhá varianta označená 3B500 je pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Místo vzniku trhliny se v tomto případě lokalizuje pod silou v místě, kde je nejmenší pevnost. Souhrnně jsou výsledky uvedeny v tab. 6, graficky jsou výsledky prezentovány na obr. 7.

Čtyřbodová ohybová zkouška

K častým zkouškám zaměřených na tahovou pevnost patří také čtyřbodová zkouška na ohyb. Využívá se také například v doporučení/standardu [11]. V rámci experimentálního programu jsou opět navrženy také dvě varianty 4B600 a 4B500. Zkouška označená 4B600 je pro trámec nominální velikosti 150×150×700 mm a rozpětí 600 mm. Vzdálenost mezi podporami a silami je 200 mm. Vznik trhliny se lokalizuje u dolního povrchu trámce mezi silami. Druhá varianta čtyřbodové zkoušky na ohyb je označená 4B500 a je určena pro trámec nominální velikosti 150×150×600 mm a rozpětí 500 mm. Zkouška se liší od předchozí umístěním sil. Souhrnně jsou výsledky uvedeny v tab. 7, graficky jsou výsledky prezentovány na obr. 9 a 10.

Čtěte také: Pohledový beton a bednění

Zkouška tahem

Tato zkouška měří přímou tahovou pevnost betonu. Vzorek betonu je upnut do speciálního zařízení a je na něj působena tahová síla, dokud se nepřetrhne. Zkoušky v příčném tahu velmi dobře ilustrují vliv drátků na růst tahové pevnosti, a to i při množství drátků 25 kg/m3. S větším množství drátků však také roste rozptyl naměřených hodnot tahových pevností. Zejména to platí pro směs s drátky 75 kg/m3.

Zkouška rázem

Zkouška rázem se používá k posouzení odolnosti betonu proti náhlým rázovým zatížením. Během této zkoušky je na povrch betonového vzorku aplikován ráz a měří se energie potřebná k vytvoření trhliny nebo porušení.

Experimentální program a výsledky

Článek se věnuje zkoušení a následnému stanovení tahové pevnosti drátkobetonu s podílem drátků 25, 50, 75 kg/m3. Testovaly se čtyři ucelené série, každá zkušební série zahrnovala více než 23 vzorků. V rámci testování bylo provedeno několik variant ohybových zkoušek. Jedná se o čtyři varianty, které se liší rozpětím (500 mm nebo 600 mm), vrubem (s vrubem, bez vrubu) a konfigurací zatížení (tříbodová, čtyřbodová zkouška).

Použitá betonová směs patří do skupiny běžných betonů určených pro konstrukční účely (např. základy, podlahy). Příprava směsi proběhla na betonárně specializované na transportbeton v průběhu roku 2016. Maximální zrno betonové směsi bylo 16 mm a vodní součinitel 0,6. Pro beton byl použit portlandský rychle tuhnoucí cement 42,5 MPa. Beton obsahuje také plastifikátor Stacheplast. Na základě průzkumu trhu a dostupnosti byl zvolen typ drátku Dramix 3D 65/60 BG. Tyto drátky patří k běžně dostupným v betonárnách a výrobnách betonových prvků v České republice, ale také ve světě (Evropa, Brazílie, Čína, Turecko).

Laboratorní program zkoušení byl rozdělen do čtyř částí. Zkušební série zahrnují vzorky bez drátků a vzorky s drátky s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3. Základní konfigurace jednotlivých zkoušek je patrná na obr. 2 až 4.

Čtěte také: Jídelní stůl MDF beton: Co zvážit?

Z výsledků testů je patrný nárůst pevnosti v tahu u vzorků s obsahem drátků. Pevnost v tahu se zvětšila o necelý 1 MPa, to je přibližně o 50 %. Nárůst tahové pevnosti u vyztužených vzorků je však už velice malý. Z provedených zkoušek je možné stanovit funkční závislost mezi množstvím drátků v betonu x a pevnosti v tahu za ohybu.

Zkoušení pevnosti v jednoosém tahu je náročné. Vzniká zde často velký rozptyl naměřených hodnot. Zkouška je citlivá na okrajové podmínky a to zejména na uchycení zkušebního tělesa. Právě tato mechanická vlastnost je však vyžadována jako fundamentální při využití pokročilých numerických simulací a analýz. Zkoušky pro určení tahové pevnosti v ohybu nebo pevnosti v příčném tahu je však možné využít k dopočtu pevnosti v jednoosém tahu pomocí známých vztahů, které jsou ověřeny na velkém množství experimentů. U betonu nižších pevností se doporučuje volit součinitele u dolní hranice.

Porovnáním výsledných funkční závislostí mezi tří a čtyřbodovou ohybovou zkouškou se ukázalo, že nižší hodnoty mají tahové pevnosti čtyřbodové zkoušky. Důvodem je větší oblast, kde se tahová trhlina může lokalizovat. Předložený článek prezentuje vybrané možnosti zkoušení a určení pevností v tahu pro drátkobebeton založený na běžném betonu nižší třídy. Experimentální program zahrnuje čtyři série vzorků pro beton a drátkobeton s dávkováním drátků 25, 50, 75 kg/m3. K určení pevnosti v jednoosém tahu se využívá více zkoušek. Jedná se o ohybové zkoušky a zkoušky v příčném tahu. Pro získané hodnoty tahové pevnosti jsou stanoveny funkční závislosti s ohledem na množství drátků. Získané funkce velice dobře vystihují rostoucí trend tahové pevnosti. Výsledné rozdíly v tahových pevnostech pro odlišné zkoušky je možné považovat za malé.

Význam destruktivních zkoušek betonu

Destruktivní zkoušky betonu jsou nezbytné pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti betonových konstrukcí. Poskytují cenné informace pro:

  • Ověření, zda beton splňuje specifikované požadavky na pevnost.
  • Posouzení kvality betonu v existujících konstrukcích.
  • Identifikaci potenciálních problémů a vad v betonu.
  • Optimalizaci návrhu betonových směsí.

Výsledky destruktivních zkoušek betonu se používají při návrhu konstrukcí, kontrole kvality a diagnostice problémů.

Normy a standardy pro zkoušení betonu

Vlastnosti drátkobetonu se prokazují zejména laboratorními zkouškami. Materiálovým vlastnostem a použití drátkobetonu se věnuje řada doporučení a standardů.

Akreditované laboratoře TZÚS Praha, s.p., nabízejí zkoušky v oblasti betonu, betonových výrobků a vláken do betonu. Níže je uveden výčet akreditovaných a neakreditovaných zkušebních postupů podle českých a evropských norem:

České normy (ČSN)

  • ČSN 73 1316: Beton - Stanovení vlhkosti, nasákavosti a vzlínavosti
  • ČSN 73 1317 (dle IP): Ztvrdlý beton - Stanovení pevnosti v tlaku
  • ČSN 73 1318: Ztvrdlý beton - Stanovení pevnosti v tahu
  • ČSN 73 1320: Zatvrdlý beton - Stanovení objemových změn. Smršťování a nabývání
  • ČSN 73 1321: Beton - Stanovení vodotěsnosti
  • ČSN 73 1322: Beton - Zkouška mrazuvzdornosti; Beton - Stanovení mrazuvzdornosti
  • ČSN 73 1324: Beton - Stanovení obrusnosti
  • ČSN 73 1325: Beton - Stanovení mrazuvzdornosti betonu zkrácenými zkouškami
  • ČSN 73 1326: Beton - Stanovení odolnosti povrchu proti působení vody a CHRL; Beton - Zkouška odolnosti povrchu betonu proti působení vody a chemických rozmrazovacích látek
  • ČSN 73 1370: Zatvrdlý beton - Zkoušení tvrdosti Schmidtovým tvrdoměrem; Ztvrdlý beton - Zkoušení tvrdosti Schmidtovým tvrdoměrem
  • ČSN 73 1373: Ztvrdlý beton - Zkoušení tvrdoměrnými metodami (Schmidt N, L); Beton - Stanovení tvrdosti odrazovým tvrdoměrem; Tvrdoměrné metody zkoušení betonu; Zatvrdlý beton - Zkoušení tvrdosti Schmidtovým tvrdoměrem; Ztvrdlý beton - Zkoušení tvrdosti Schmidtovým tvrdoměrem
  • ČSN 73 2011: Ztvrdlý beton - Zkoušení tvrdoměrnými metodami; Ztvrdlý beton - Zkoušení tvrdoměrnými metodami (Schmidt N, L)
  • ČSN 73 6174: Zatvrdlý beton - Stanovení modulu pružnosti

Evropské normy (ČSN EN)

  • ČSN EN 1008, čl. 6: Voda do betonu - Zkouška vody
  • ČSN EN 12350-2: Čerstvý beton - Stanovení konzistence - zkouška sednutím
  • ČSN EN 12350-3: Čerstvý beton - Stanovení konzistence - zkouška VeBe
  • ČSN EN 12350-4: Čerstvý beton - Stanovení konzistence - stupeň zhutnitelnosti; Čerstvý beton - Stanovení konzistence - stupeň zhutnění
  • ČSN EN 12350-5: Čerstvý beton - Stanovení konzistence - zkouška rozlitím
  • ČSN EN 12350-6: Čerstvý beton - Stanovení objemové hmotnosti
  • ČSN EN 12350-7: Čerstvý beton - Stanovení obsahu vzduchu; Čerstvý beton - Stanovení obsahu vzduchu - tlakové metody; Čerstvý beton - Stanovení obsahu vzduchu a objemové hmotnosti
  • ČSN EN 12390-1: Ztvrdlý beton - Zkoušení tvaru a rozměrů; Ztvrdlý beton - Tvar, rozměry a jiné požadavky na tělesa a formy
  • ČSN EN 12390-2: Ztvrdlý beton - Stanovení pevnosti v tlaku - výroba zkušebních těles
  • ČSN EN 12390-3: Ztvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v tlaku; Ztvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v tlaku vč. výroby zkušebních těles; Zatvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v tlaku
  • ČSN EN 12390-5: Ztvrdlý beton - Zkoušení pevnosti betonu v tahu ohybem; Zatvrdlý beton - Zkoušení pevnosti betonu v tahu ohybem; Ztvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v tahu ohybem
  • ČSN EN 12390-6: Ztvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v příčném tahu; Zatvrdlý beton - Zkoušení pevnosti v příčném tahu
  • ČSN EN 12390-7: Ztvrdlý beton - Stanovení objemové hmotnosti; Zatvrdlý beton - Stanovení objemové hmotnosti
  • ČSN EN 12390-8: Ztvrdlý beton - Stanovení hloubky průsaku tlakovou vodou; Zatvrdlý beton - Stanovení vodotěsnosti a hloubky průsaku
  • ČSN EN 124: Poklopy a vtokové mříže - Stanovení rozměrů; Poklopy a vtokové mříže - Zatěžovací zkouška
  • ČSN EN 12504-1: Beton - Zkoušení v tlaku; Beton v konstrukcích - vývrty - pevnost v tlaku; Ztvrdlý beton - Zkoušení v tlaku
  • ČSN EN 12504-2: Ztvrdlý beton - Stanovení tvrdosti odrazovým tvrdoměrem; Tvrdoměrné metody zkoušení betonu
  • ČSN EN 1338, příl. C-I: Betonové dlažební bloky - Různé metody zkoušení (rozměry, mrazuvzdornost, nasákavost, pevnost v ohybu, obrusnost, protikluznost)
  • ČSN EN 1339, příl. C-I: Betonové dlažební desky - Různé metody zkoušení (rozměry, mrazuvzdornost, nasákavost, pevnost v ohybu, obrusnost, protikluznost)
  • ČSN EN 1340, příl. C-I: Betonové obrubníky - Různé metody zkoušení (rozměry, mrazuvzdornost, nasákavost, pevnost v ohybu, obrusnost, protikluznost)
  • ČSN EN 13412: Zatvrdlý beton - Stanovení modulu pružnosti
  • ČSN EN 1351: Pórobeton - Stanovení pevnosti v tahu za ohybu
  • ČSN EN 1353: Pórobeton - Stanovení vlhkosti
  • ČSN EN 1354: Beton - Stanovení pevnosti v tlaku
  • ČSN EN 13748-1 a 2: Teracové dlaždice - Různé metody zkoušení (obrusnost, pevnost v ohybu, rozměry, přímost, křivost, protikluznost, nasákavost, odolnost proti vodě a CHRL)
  • ČSN EN 1433: Odvodňovací žlábky - Zatěžovací zkouška; Zkoušky žlabů
  • ČSN EN 14630: Betonové konstrukce - Stanovení hloubky karbonatace betonu fenolftaleinovou metodou
  • ČSN EN 14651: Beton - Stanovení pevnosti v tahu za ohybu (mez úměrnosti, zbytková pevnost); Beton s kovovými vlákny - Stanovení pevnosti v tahu za ohybu
  • ČSN EN 14721: Beton s kovovými vlákny - Stanovení obsahu vláken v čerstvém a zatvrdlém betonu
  • ČSN EN 14845-1 a 2: Zkušební metody pro vlákna v betonu - referenční betony; vliv na beton
  • ČSN EN 1916: Trouby a tvarovky z betonu - Různé metody zkoušení (únosnost ve vrcholovém tlaku, nasákavost, únosnost v podélném ohybu, vodotěsnost, tvar, rozměry, hmotnost, poloha výztuže)
  • ČSN EN 1917: Vstupní a revizní šachty - Různé metody zkoušení (únosnost ve vrcholovém tlaku, ve svislém směru, nasákavost, vodotěsnost, zabudovaná stupadla, mechanické vlastnosti, rozměry, hmotnost, tvar, vzhled, značení, geometrické charakteristiky, bezpečnost stupadel)
  • ČSN EN 480-10: Přísady do betonu a malt - Stanovení obsahu vodou rozpustných chloridů
  • ČSN EN 480-11: Ztvrdlý beton - Stanovení charakteristik vzduchových pórů ve ztvrdlém betonu
  • ČSN EN 480-2: Přísady do betonu a malt - Stanovení doby tuhnutí
  • ČSN EN 480-4: Přísady do betonu a malt - Stanovení doby odluování vody z betonu
  • ČSN EN 480-5: Přísady do betonu a malt - Stanovení kapilární absorpce; Přísady do betonu, malt a injektážních malt - Stanovení kapilární absorpce
  • ČSN EN 480-8: Přísady do betonu a malt - Stanovení obsahu sušiny
  • ČSN EN 491: Betonové tašky a tvarovky - Zkoušení rozměrových tolerancí, hmotnosti, mrazuvzdornosti a prosákavosti
  • ČSN EN 639: Betonové trouby - Stanovení geometrických charakteristik - rozměry, tvar, vzhled
  • ČSN EN 678: Pórobeton - Stanovení objemové hmotnosti
  • ČSN EN 680: Pórobeton - Stanovení smrštění při vysychání
  • ČSN EN 772-14: Betonové tvarovky - Stanovení vlhkostních přetvoření
  • ČSN EN 934-5, příl. A: Přísady do stříkaného betonu - Stanovení doby tuhnutí

Laboratoř disponuje zkušeným a odborně vyškoleným personálem a dostatečným technickým vybavením. Standardně s sebou pracovníci vozí vybavení na stanovení konzistence sednutím kužele, tlakový hrnec pro stanovení obsahu vzduchu v čerstvém betonu. Samozřejmostí je teploměr pro záznam teploty betonové směsi a okolního vzduchu a také formy pro zhotovení zkušebních krychlí. V případě Vašeho požadavku můžeme stanovit konzistenci rozlitím či zhotovit jiná zkušební tělesa (trámce, válce). Hlavní předností laboratoře je schopnost navrhovat optimální složení čerstvého betonu (receptury) dle platných ČSN a TKP včetně jejich ověření průkazní zkouškou a to z hlediska kvality a požadavků zákazníka. V laboratoři jsme plně zařízeni na testování většiny požadovaných vlastností betonu. Ve snaze vyhovět stále častějším požadavkům zákazníků zavádíme také zkoušky materiálů pro opravy a sanace betonových konstrukcí. Díky našim odborným znalostem a technickému vybavení jsme schopni odzkoušet veškeré správkové a injektáží malty na bázi silikátových pojiv. Tyto hmoty a jejich vlastnosti jsou standardně testovány dle platných ČSN EN.

tags: #dratko #beton #zkousky #informace

Oblíbené příspěvky: