Schmidtovo kladívko: Princip, modely a praktické použití pro kontrolu pevnosti betonu

Schmidtovo kladívko, známé také jako odrazový tvrdoměr, je klíčovým nástrojem pro nedestruktivní testování ztvrdlého betonu a dalších stavebních materiálů. Tato metoda, nazývaná sklerometrická či tvrdoměrná zkouška, se běžně využívá při kontrole kvality betonových konstrukcí, kde je potřeba rychle a bez poškození stanovit pevnost betonu.

Hlavními přednostmi použití Schmidtova kladívka jsou jeho jednoduchost, rychlost provedení a ekonomická nenáročnost. Historie této metody sahá až do roku 1954, kdy Ing. Ernst Schmidt z Basileje zadal výrobu prvního modelu švýcarské firmě PROCEQ. Od té doby bylo vyvinuto dalších devět modelů tohoto tvrdoměrného kladívka.

Princip funkce Schmidtova kladívka

Schmidtovo kladívko pracuje na principu centrického rázu dvou těles a principu odrazu. Vnitřní rázový člen přístroje - „kladivo“ narazí definovanou energií na povrch betonu a odrazí se zpět. Velikost odrazu je závislá na tvrdosti betonu. Úderník se odrazem napne pracovní pružinu s mechanickým ukazatelem odrazu. Na základě velikosti odrazu kladívka od podkladu se na stupnici zobrazí tvrdost podkladu a z něj se odvodí jeho pevnost v tlaku. Pomocí přepočtového diagramu, sestávajícího ze tří křivek odpovídajících třem základním směrům rázu (nahoru, dolů, nebo vodorovně), se určuje pevnost v tlaku v N/mm². Pro stanovení optimálního průběhu těchto křivek bylo v různých laboratořích a zkušebních ústavech proměřeno na 20 000 betonových kostek.

Pevnost betonu se určuje z tvrdosti cementové malty, spojující jednotlivá zrna kameniva v betonu. Proto se zkoušky provádí v místě malty a ne v místech kamínků. Protože se při těchto zkouškách beton vůbec neporuší, nebo se poruší jen tak málo, že tím není narušena funkce zkušebního tělesa, dílce nebo konstrukce, patří tato zkouška mezi tzv. „nedestruktivní“ metody zkoušení betonu.

Modely Schmidtova kladívka a jejich použití

Renomovaným výrobcem tvrdoměrů typu Schmidt je švýcarská firma Proceq. Na trhu je dostupných několik modelů, lišících se kinetickou energií a rozsahem použití:

Čtěte také: Složení venkovní omítky

• Model N (Original Schmidt N): Základní typ používaný v rozsahu krychelné pevnosti 10 až 100 MPa v normálním pozemním a mostním stavitelství. Má kinetickou energii 2.207J. Je vhodný pro betonové podlahové konstrukce.
• Model L (SilverSchmidt L): Typ se sníženou rázovou energií (cca 1/3 oproti modelu N), používaný v rozsahu krychelné pevnosti 10 až 70 MPa. Tímto modelem se zkouší tenkovrstvé stavební prvky a konstrukce s tloušťkou pod 100 mm, aby se zabránilo vzniku rázem vyvolaných vibrací, které by ovlivnily naměřené hodnoty. Vhodný pro měření tenkovrstvých betonových potěrů.
• Model P: Typová řada určená pro zkoušení stavebních materiálů s nízkou tvrdostí a pevností a pro zkoušení počátečních pevností malt.
• Model M: Speciální masivní model s rázovou energií 13x větší než u modelu N, zpravidla pro kontrolu betonu s velikostí zrna nad 32 mm.
• Digitální verze (např. SilverSchmidt PC, Digi-Schmidt): Mikroprocesorem řízená elektronická verze, která převádí odraz kladiva na elektrický signál a zobrazí jej ve zvolené jednotce. Digitální kladivo je napájeno z baterie, lze jej snadno připojit k PC přes USB port. Velká vestavěná paměť umožňuje uložit až 5000 výsledků. Vnitřní programové vybavení obsahuje již výše zmíněné převodní křivky (lze doplnit i vlastními speciálními).

Modely N a L se dodávají i v modifikaci s registračním zařízením, které zaznamenává naměřené hodnoty na registrační pásce. Odpadá tím nutnost zaznamenávání či diktování naměřených hodnot a hlavně nebezpečí vzniku chyb při přenosu. Zkouška tak zabere méně času, odstraní se nebezpečí vzniku chyby z odečítání a kromě toho zůstane ve formě registrační pásky zachován dokument, který může i dodatečně poskytovat informace o výsledcích zkoušek.

Rozsah použití odrazových tvrdoměrů

Schmidtovo kladívko je určeno k vyhodnocení tvrdosti povrchu ztvrdlého betonu za účelem stanovení předpokládané pevnosti betonu v tlaku. Měřicí rozsah typicky činí 10 - 100 MPa. Používá se ve stavebnictví a ve stavebním průmyslu při testování pevnosti různých betonových prvků při výstavbě budov a konstrukcí mostů. Je také součástí základního měřicího nářadí pro kontrolu kvality na stavbě.

Normové postupy zkoušení

Zkoušení Schmidtovým kladívkem se řídí příslušnými normami, které zajišťují správnost a porovnatelnost výsledků. Mezi hlavní normy patří ČSN EN 12504-2 a dříve platná ČSN 73 1373.

Zkouška Schmidtovým tvrdoměrem dle ČSN EN 12504-2

Tato norma, která nahradila původní českou normu ČSN 73 1373, podrobně popisuje postup zkoušení.

Čtěte také: Průvodce výběrem přechodových lišt

Příprava zkušebních míst

• Beton se zkouší na vybraných zkušebních místech, která se volí tak, aby svým rozložením a počtem reprezentovala zkoušenou plochu betonu.
• Zkušební místa se označují a zakreslují do zkušebních protokolů.
• Velikost zkušebních míst musí být taková, aby se na nich dal provést potřebný počet měření vzájemně dostatečně vzdálených.
• Beton ve zkušebních místech musí být stejnoměrný, bez štěrkových míst.
• Před vlastním měřením se vybroušením za sucha pomocí brusného kamene odstraní na zkušebních místech zkarbonatovaná vrstva betonu (cementové mléko). Tímto je beton připraven k provedení měření.

Způsob měření

• Před každým měřením se mají provést alespoň 3 rázy nanečisto, aby se ověřila správnost funkce přístroje.
• Před každou sérií zkoušek na povrchu betonu se musí tvrdoměr ověřit na kalibrační kovadlině, stejně tak po ukončení zkoušení.
• Razník tvrdoměru se přiloží na zkušebním místě kolmo na povrch betonu, přičemž se celý tvrdoměr stlačuje plynulým pohybem, až se vyvodí ráz.
• V tomto okamžiku je uvnitř tvrdoměru proti razníku vrženo silou pružiny nárazové závaží, které je po úderu odmrštěno určitý úsek zpět. Velikost úseku ukáže ručička na stupnici.
• U základních modelů N a L se po každém rázu zjištěná hodnota zapíše.
• Na každém zkušebním místě se provede nejméně devět čtení.
• Tvrdoměrem se také musí zaznamenat i poloha, ve které byl přístroj při zkoušce (vodorovně, svisle dolů, svisle vzhůru). Tato skutečnost se totiž projeví při vyhodnocení ve formě opravy vlivu gravitace na funkci přístroje.

Vyhodnocení měření

• Ze všech platných měření na jednom zkušebním místě se vypočte podle originálního znění normy ČSN EN 12504-2 medián (v českém překladu chybně uvedena střední hodnota).
• Jestliže více než 20 % všech čtení se liší od hodnoty vypočteného mediánu o více než 6 jednotek, pak celá sada čtení musí být zamítnuta.
• Pevnost betonu se zjistí odečtením z převodního diagramu nebo tabulky pro příslušný typ tvrdoměru a zaokrouhlí se na celé číslo.
• Zjištěné hodnoty se uvedou do tabulky, která je součástí zkušebního protokolu. Ten musí obsahovat veškeré potřebné náležitosti pro přesnou identifikaci míst měření, tabulku naměřených a přepočtených hodnot včetně dalších předepsaných formálních náležitostí, jako jsou datum, čas, podmínky prostředí (teplota, vlhkost), zachování postupu uvedeného normou.

Metrologické ověření a kalibrace

Tvrdoměrné kladívko SCHMIDT bylo původně podle zákona č. 505/1990 Sb. o metrologii vedeno jako stanovené měřidlo s předepsanou lhůtou metrologického ověřování 1 rok. V současné době je již ze stanovených měřidel vyjmuto a kalibruje se. Uživatel si stanovuje kalibrační lhůty sám. Kladivo je nakalibrováno z výroby. Vystavení kalibračního certifikátu pro účely ISO je možno přiobjednat.

Chyby a omezení při použití Schmidtova kladívka

Ačkoliv je Schmidtovo kladívko cenným nástrojem, jeho použití má svá omezení a je náchylné k chybám, pokud nejsou dodrženy správné postupy. Kvalita betonu se posuzuje hlavně podle jeho pevnosti v tlaku, neboť ta je směrodatná pro nosnost a trvanlivost betonových konstrukcí.

Nejčastější chyby při měření

• Použití pro nevhodné materiály: Schmidtovo kladívko je určeno pouze k měření obyčejného hutného betonu, který je zhotoven z běžně používaného kameniva s objemovou hmotností zrn větší než 2500 kg/m³ a z portlandského cementu. Je nevhodné pro měření pevnosti v tlaku betonových podlah s finální úpravou (např. epoxidové nátěry).
• Nedostatečná příprava povrchu: Zvláště u betonů se silnou vrstvou vyplaveného cementového mléka je měření zcela znehodnoceno. To se týká i betonových podlah zasypaných začerstva cementem a zahlazených, tzv. „gletovaných“ podlah. Pokud se provede měření na této vrstvě, zjistí se vysoké pevnosti, které neodpovídají skutečné pevnosti betonu.
• Měření na štěrkovitém betonu: Pokud se provede zkušební měření na kamenivu, zaznamená se vysoká hodnota, která však neodpovídá pevnosti betonu.
• Měření na extrémně tenkých plovoucích potěrech: Pokud se měření provádí na potěru, jehož tloušťka se pohybuje kolem 2-4 cm, a který zároveň není pevně spojen s podkladem („dutá místa“), nelze tuto metodu použít. Tenká vrstva potěru pod úderem razníku Schmidtova kladívka pruží a zjištěná hodnota následně neodpovídá skutečnosti. Takováto měření doprovází charakteristický „dutý“ zvuk a na ukazateli se obvykle neukáže žádná hodnota.
• Nevyčištěný, neseřízený přístroj: Vzhledem k podmínkám, v jakých se Schmidtovo kladívko používá, je nutné ho podle četnosti používání dávat čistit a seřizovat v autorizovaném servisu. Nedoporučuje se provádět demontáž a čištění vlastními silami. V žádném případě se nesmí při údržbě přístroje používat oleje nebo tuky - jejich použití má za následek spolu s prachem z provozu vznik brusné pasty, následné zkreslování naměřených hodnot až zadření.
• Nekvalifikovaná obsluha: Kvalifikace pracovníka provádějícího zkoušku je velmi důležitá. Ten musí umět posoudit, zda na stanoveném místě lze provést po řádné úpravě povrchu plnohodnotné měření, musí s citem dodržovat vždy kolmý směr tvrdoměru k povrchu měřeného místa a pevné přitlačení k povrchu, aby nedošlo k odskočení celého přístroje.

Srovnání s jinými metodami nedestruktivního zkoušení

Výsledkem měření Schmidtovým kladívkem je tzv. „pevnost betonu v tlaku s nezaručenou přesností (Rbe)“. Tuto pevnost je možno porovnat s tzv. „krychelnou pevností betonu“, zjišťovanou laboratorně stlačováním zkušebních krychlí, které byly zhotoveny současně s výrobou příslušné betonové konstrukce. Tato metoda vypovídá však spíše o kvalitě použité betonové směsi, než o kvalitě betonové konstrukce z ní vyrobené.

Další metodou zkoušení kvality betonu jsou ultrazvuková měření. Zatímco při měření Schmidtovým kladívkem se jedná o povrchové měření na konkrétním místě, ultrazvukovým přístrojem lze měřit čas, který potřebuje ultrazvukový signál k průchodu celou vrstvou betonu a tím posuzovat kvalitu betonového prvku v celém průřezu. Je sice vypracovaná kombinovaná metoda složená z měření Schmidtovým kladívkem a ultrazvukovým přístrojem, která dává přesnější výsledky, avšak u podlah je nevýhodou, že lze ultrazvukem provádět pouze tzv. nepřímé měření (tj. na ploše), čímž je potlačen vlastní efekt kombinované metody.

Dnešní doba přináší i sofistikovanější systémy, které mohou pomoci sledovat vyzrávání mladého betonu, a které nahrazují tradiční postupy jako je například Schmidtovo kladívko (například Concremote) nebo pomoci ustavit stěnová bednění s přesností na milimetry (Doka Xact).

Čtěte také: Silikonová omítka: Použití a výhody

V původní ČSN 73 1373 byly uvedeny ještě další tvrdoměrné metody (např. Waitzmannovo kladívko, kuličkový a špičákový tvrdoměr), avšak tyto se již v praxi zpravidla nepoužívají.

tags: #schmidtovo #kladivko #omitka #princip #použití

Oblíbené příspěvky:

• Průvodce technickou kontrolou
• Jak vybrat štípačku na dřevo?
• Klíč k efektivní ochraně fasád
• Citroën C8: Podrobný průvodce
• Oprava litiny tmelem