Odtrhová zkouška betonu: Komplexní průvodce pro hodnocení kvality a trvanlivosti

Destruktivní zkoušky betonu hrají klíčovou roli ve stavebnictví, protože poskytují neocenitelné informace o mechanických vlastnostech a kvalitě betonu. Tyto zkoušky, jak již název napovídá, zahrnují testování vzorků betonu až do bodu lomu, aby se určily jeho pevnostní charakteristiky. Experimentální část práce se soustřeďuje na realizaci odtrhové zkoušky a pozorování tahových pevností povrchových vrstev betonů, které byly zhotoveny podle různých receptur. Práce porovnává, jak naměřené výsledky korespondují s výsledky z jiných publikovaných měření.

Co je odtrhová zkouška (pull-off test)?

Název přesně a výstižně vyjadřuje to, o co jde: o adhezní napětí v mezní (stykové) vrstvě nebo o kohezní napětí v některé z přítomných vrstev, odtrhává-li se něco od něčeho. Odtrhová zkouška je metoda měření odolnosti povlaku proti oddělení od podkladu při působení kolmé tahové síly. Jde tedy vlastně o pevnost v čistém tahu nejslabší části zkoušeného systému. Jde prostě o zjištění jednoho z důležitých kvalitativních mechanických parametrů materiálu či soustavy materiálů (vrstev). Pokud jde o zkoušku materiálu, jde skutečně pouze o stanovení jeho pevnosti v čistém tahu. Jde-li o souvrství, jde o zjištění nejslabšího článku tohoto souvrství. Může to být pevnost v čistém tahu kterékoli z jeho částí, nebo soudržnost (přilnavost, adheze) mezi některými z přítomných vrstev.

Zkušebním zařízením se pak vyvozuje na terč (a potažmo i na materiál, vrstvu nebo souvrství pod ním) pokud možno kolmá (k připojené ploše terče) síla, vzrůstající pokud možno předepsanou a definovanou rychlostí až do porušení v některé části zkoušeného systému. Vhodným měřícím zařízením se přitom určuje velikost působící síly v každém okamžiku zkoušky a hlavně v okamžiku porušení. Velikost působící síly, dělená plošným rozměrem terče, udává pak onu odtrhovou pevnost.

Význam odtrhové zkoušky

Odtrhová zkouška je často předepsána s ohledem na další namáhání (které může být jakéhokoli druhu, od mechanického až třeba opakovaným zmrazováním), např. normou či jiným předpisem nebo požadavkem investora, určitá hodnota tahové pevnosti. Ve většině případů jde o posouzení vlastností souvrství, u nichž je předepsána (ovšem kromě jiného) určitá minimální hodnota tahové pevnosti základní (podkladní) vrstvy systému před pokládáním či nanášením další vrstvy nebo dalších vrstev. Po dokončení (někdy i v průběhu prací u vícevrstvých systémů) je třeba se přesvědčit, nebo je předpisem přímo požadováno se přesvědčit, o kvalitě vykonaných prací. K tomu všemu (opět budiž zdůrazněno, že kromě jiného) slouží jedinečným způsobem právě odtrhová zkouška.

Rozhodně žádná jiná mechanická zkouška (např. zkouška tvrdosti Schmidtovým kladívkem) nemůže podat objektivnější výsledky o kvalitě zkoušeného materiálu nebo souvrství. Zkouška přilnavosti po odtržení je způsob, který vám pomůže zjistit, jak odolné a trvanlivé budou vaše nátěry, jakmile se váš výrobek dostane do reálného světa. Proto je nezbytnou součástí spolehlivého procesu zajištění kvality. Potřebujete vědět, jak dobře přilne nátěr k podkladu, platí pro obrovskou škálu aplikací a průmyslových odvětví. Není to jen kosmetický problém, ale může mít i významné bezpečnostní důsledky. Například ve stavebnictví a při údržbě vyžadují epoxidové nátěry používané k ochraně oceli pevné spoje, aby se zabránilo opotřebení a korozi. The theoretical part of this bachelor's thesis defines the basic properties, categorization, and use of the individual components of concrete and presents the properties of fresh and hardened concrete, especially the tensile strength. Furthermore, the thesis addresses the problem of durability assessment of concrete, which depends directly on the quality of the surface layer.

Čtěte také: Autorizace pro stavební činnost na Slovensku

Proces provedení odtrhové zkoušky

Při zkoušce odtrhové pevnosti je třeba dbát (ostatně jako při jakékoli zkoušce, která má mít objektivní vypovídací schopnost) na důsledné splnění řady parametrů a postupů.

Příprava zkušební plochy

• Vývrt: Plocha, na které se provádí zkouška, musí být přesně a definovaně ohraničena. To se zajišťuje vývrtem (předvrtem), který musí být přesně tak velký, jako jsou použité zkušební terče. Vývrt, který má být nejméně o 5 mm hlubší než poslední hranice mezi vrstvami nebo než povrch při zkoušce materiálu, zajistí, že k porušení dojde na definované ploše, a je možno proto z mezní síly stanovit přesně i mezní napětí, či odtrhovou pevnost. Bez vývrtu nemá odtrhová zkouška žádnou objektivní cenu. Napětí pod terčem se v takovém případě roznáší s rostoucí hloubkou na stále větší plochu a porušení nastává v náhodně nejslabších místech v zasažené oblasti.
• Čištění a sušení: Před další přípravou zkoušky je třeba povrch dobře mechanicky očistit a, pokud vrtání probíhalo za mokra, vývrt a zkoušené těleso řádně, ale rozumnou teplotou, vysušit. Lze použít s výhodou např. horkovzdušné pistole, nicméně je třeba úzkostlivě dbát na to, aby teplota horkého vzduchu nepřekročila kritickou teplotu vysušovaného materiálu, nad níž již dochází k nevratným chemickým nebo strukturálním změnám.

Parametry zkoušky

• Velikost terče: Velikost zatěžované plochy (a tedy zkušebního terče) nemá podstatný (nebo žádný) vliv, pokud se nevybočí ze zásady, že jednak průměr terče musí být alespoň třikrát větší, než největší zrno (nehomogenita) zkoušeného materiálu, a dále, že k porušení dochází při napětí, převyšujícím alespoň pětinu odpovídajícího silového rozsahu zkušebního přístroje. U relativně homogenních materiálů nezáleží tedy prakticky vůbec na velikosti zkušebního terče, je-li zachována úměrně dostatečná velikost silové kapacity přístroje tak, aby se nejmenší naměřená hodnota pevnosti pohybovala alespoň nad jednu pětinu maximální síly, kterou lze přístrojem vyvodit.
• Rychlost zatěžování: Další veličinou, která významně ovlivňuje dosažený výsledek, tedy odtrhovou pevnost, je rychlost zatěžování. Čím pomaleji je zatěžováno, tím se získá nižší hodnota pevnosti a naopak. Nejčastěji je považována za rozumnou rychlost zatěžování 100 N/sec a při všech zkouškách by měla být dodržována, mají-li být výsledky srovnatelné.
• Zkušební terče a lepidlo: Zkušební terče musí být dostatečně tuhé, aby nedocházelo během zatěžování k jejich deformaci a tím nerovnoměrnému rozdělení napětí na stykové ploše, a tedy ani ve zkoušeném systému. Lepidlo nesmí chemicky ovlivňovat látku, na níž je lepen, ani nesmí významným způsobem fyzikálně měnit zkoušenou látku (např. hloubkovou penetrací). Na vysušený a očištěný povrch vývrtu nalepí se pak, znovu zdůrazněno vhodným lepidlem, zkušební terč. Vrstva lepidla by měla být co nejslabší a případné přetoky lepidla na okrajích musí být ještě v čerstvém stavu důsledně odstraněny. Zejména je třeba dbát na to, aby lepidlo nevteklo do vyvrtané spáry. Po úplném vytvrzení (které je různé podle druhu lepidla a je udáno jeho výrobcem, také ovšem v závislosti na podmínkách okolí), které by mělo probíhat za mírného tlaku (tedy s terči zatíženými přiměřeným závažím), dochází konečně k osazení zkušebního zařízení a uchycení zkušebních terčů k němu.

Zařízení a měření

Při zkoušce přilnavosti při odtržení funguje tak, že na nátěr a podklad působí kolmá tahová síla. Obvykle se zkouška provádí na digitálním nebo ručním stroji pro zkoušení adheze pull-off s vozíkem. Je nutné, aby působící síla byla kolmá ke styčné ploše terče s vyšetřovaným materiálem nebo systémem. Čím blíže bude opěrná plocha (nebo body) k terči, tím přesnější bude měření, neboť působící síla bude působit s větší jistotou kolmo ke stykové ploše terče s podkladem. Mírná nerovnost (nehorizontálnost) povrchu přitom nijak nevadí.

Nezbytné je, aby vyvozovaná síla byla měřena elektronicky. Rychlost zatěžování při ručním zatěžování musí být nějakým způsobem měřena a zřetelně indikovatelná. To lze zajistit opět pouze elektronicky. Při zatěžování elektrickým motorem je pak nezbytná zpětná vazba, bez které nelze zabezpečit v průběhu celého měření přesnou hodnotu rychlosti zatěžování. To je opět možné jen elektronicky.

Typy odtrhových přístrojů

Úsilím zkušených pracovníků společnosti COMING Plus a.s. byl vyvinut, zkonstruován, mnohonásobně vyzkoušen a nyní je již běžně vyráběn odtrhový přístroj OP ve třech verzích lišících se komfortem a doplňkovým vybavením. Přístroje jsou však konstruovány tak, že lze začít s nejjednodušším přístrojem a postupně jej doplňovat a vybavovat se dalším příslušenstvím až k nejkomplexnější verzi.

OP 1/X

Přístroj OP 1/X je nejjednodušší, lehce přenosný, ale zajišťující dvě nejhlavnější funkce: umožňuje měřit napětí (na displeji v MPa pro terč o průměru 50 mm) při rostoucím i klesajícím zatížení, stejně jako určit a zaznamenat napětí při porušení, a dále zvukově indikuje rychlost zatěžování 100 N/sec. K dalším funkcím přístroje patří samozřejmě varování před přetížením a vybitím baterie. X ve zlomku označení přístroje určuje silový rozsah, postupně 3; 7; 11; 15 a 25 kN (označení 0, 1, 2, 3, 4), což odpovídá pro nejobvyklejší průměr terče 50 mm napětí ca 1,5; 3,5; 5,5; 7,5 a 12,5 MPa. Zatěžovací část přístroje OP 1 je shodná se zatěžovací částí ostatních verzí přístrojů a zatěžování lze vyvozovat buď ručně vratidlem (základní vybavení), nebo ručně prostřednictvím převodovky. Do základní výbavy patří deset terčů průměru 50 mm, dva terče průměru 100 mm, adaptér pro tyto terče, nástavec ramen vratidla a baterie 9 V. K měřicí jednotce lze připojit kterýkoli ze silových modifikací zatěžovací jednotky, vyžadující však nové přecejchování celé soustavy.

Čtěte také: Průvodce pokládkou šindelů

OP 2/X

Přístroj OP2/X je vybaven v základním provedení komplexní měřicí a řídicí jednotkou (v plastovém pouzdře), která umožňuje specifikovat volitelné parametry zkoušky, jako je průměr kruhového terče nebo plocha terče jiného tvaru, rychlost zatěžování, zobrazení síly nebo napětí na barevném mnohořádkovém displeji, grafické zobrazení skutečné a zvolené rychlosti zatěžování (podle něhož lze velice citlivě reagovat při ručním zatěžování) a dále udává řadu dalších potřebných hodnot, vztahujících se ke zkoušce, jako datum a čas měření (s časovou základnou řízenou LCF signálem s přesností jedna miliontina vteřiny za sto let), pořadové číslo měření (v rozsahu 1 až 100). Měřicí jednotka umí podle volby komunikovat v českém nebo anglickém jazyce a pracovat s metrickými nebo anglickými jednotkami. Samozřejmostí je i varování před přetížením, stejně jako údaj o okamžité úrovni nabití akumulátoru. Všechny potřebné údaje o každé zkoušce jsou uvedeny na displeji a zachovány v paměti přístroje, nezávisle na zdroji proudu. Tyto údaje o každé v paměti uložené zkoušce lze vyvolat v digitální nebo grafické formě kdykoli na displeji, nebo vytisknout (např. i přímo na místě zkoušení) po připojení minitiskárny (doplňková výbava), či konečně po připojení k počítači získaná data uložit a zpracovat kdykoli později libovolným způsobem. Zabudovaný akumulátorový zdroj vystačí pokrýt bez dobíjení nejméně 100 kompletních měření. V základním vybavení tohoto typu přístroje je integrovaný dobíjecí člen měřicí jednotky, 5 terčů průměru 50 mm, po jednom terči průměru 75, 100, 125 a 150 mm, adaptéry pro terče průměru 75 a 100 mm, 125 a 150 mm a adaptér pro kruhové nebo čtvercové terče průměru 50 mm větší tloušťky, jmenovitě 10 mm, adaptér pro měření na svislých nebo silně skloněných površích a samozřejmě příslušné propojovací kabely a software měřící jednotky. Základní zatěžovací systém u tohoto typu je ruční vratidlo, lze však použít jak ruční převodovku, tak akumulátorový motor s kapacitou akumulátoru až 100 měření (obojí doplňková výbava), pro jehož zapojení a řízení se zpětnou vazbou je měřící jednotka opatřena. Zatěžovací rozsahy jsou obdobné jako u přístroje OP 1, na měřící jednotce jsou nastavitelné a jednotlivé silové modifikace se liší pouze typem zatěžovací jednotky. Při změně silové modifikace (zatěžovací jednotky) je přirozeně nutné provést nové přecejchování soupravy.

OP 3/X

Přístroj OP3/X obsahuje v základním provedení kromě výbavy přístroje OP2/X téměř všechny další doplňky, jako je např. ruční převodovka (s kličkou), akumulátorový motor s nabíjecím zdrojem, minitiskárna s nabíjecím zdrojem, ale ještě další adaptér pro měření na silně nerovných površích k zajištění vertikálního postavení zatěžovací jednotky. Tento poslední doplněk je sice objektivně zbytečný (jak vysvětleno shora), nicméně uspokojí ty experimentátory, kteří jeho použití pokládají za nezbytné. Měřící jednotka, která je uložena v hliníkovém pouzdře, je vybavena stejným softwarem jako měřící jednotka přístroje OP2/X, v dalším inovovaném typu se však počítá s doplňkovým vybavením, které dále zlepší komfort užití. Klávesnice bude vybavena číselnou stupnicí s možností alfanumerického přepnutí (podobně jako u mobilních telefonů), aby bylo možno nejen využít základní statistický software v jednotce vložený, ale i zapisovat k jednotlivým měřením poznámky např. o umístění měřeného místa, o způsobu porušení (k tomu bude též sloužit speciální zabudovaná stupnice), takže veškeré údaje o každém měření budou soustředěny na jednom místě a experimentátor nebude potřebovat žádné další pomůcky (zápisník, psací potřeby atd). Základní vybavení tohoto přístroje je ještě doplněno soupravou lepidel 5×6 g na akrylátové bázi (souprava stačí k přilepení nejméně tří terčů průměru 50 mm). Ke všem třem přístrojům patří, a je pro správné provedení zkoušky nezbytné, zařízení na provedení bezchybného vývrtu. Takové zařízení musí být stabilní, musí mít možnost proměny otáček, musí být vybaveno vhodným jádrovým vrtákem a zařízením na kontinuální chlazení.

Průmyslové normy pro testování přilnavosti při odtržení

Naše stroje PosiTest jsou vybaveny hydraulickými čerpadly a splňují řadu mezinárodních norem, včetně ASTM D4541/D7234, ISO 4624/16276-1, AS/NZS 1580.408.5 a dalších. Tento robustní hydraulický odtrhoměr splňuje požadavky normy ISO 4624. Dodává se s ručním čerpadlem vybaveným přesným manometrem a vlastní zkušební hlavicí pro zkoušení adheze. Na rozdíl od mnoha jiných zkoušek existuje jen velmi málo průmyslových nebo aplikačních norem pro posouzení, zda určitý nátěr a podklad vyhoví nebo nevyhoví zkoušce přilnavosti při odtržení. Aby se snížily rozdíly mezi výsledky, je důležité používat testery přilnavosti, které minimalizují smykové síly (síly působící rovnoběžně na rozdíl od sil působících kolmo na nátěr).

Další destruktivní zkoušky betonu

Kromě odtrhové zkoušky existuje několik standardizovaných metod destruktivních zkoušek betonu, které se používají k hodnocení různých aspektů jeho mechanického chování. Tyto zkoušky 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 a optimalizaci návrhu betonových směsí.

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.

Čtěte také: Povinnosti stavbyvedoucího a daňové paušály

Zkouška tahem za ohybu

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.

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.

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.

Tabulka: Přehled destruktivních zkoušek betonu

tags: #provadeni #zkousky #betonu #odtrhem

Oblíbené příspěvky:

• Jak vybrat správné tvrdé izolační desky?
• epoxidové lepidlo
• Důležitost správné skladby střechy
• Jak vybrat a udržovat venkovní dlažbu
• spolehlivé upevnění sádrokartonu se šrouby Makita