Nieniszczące metody badania betonu

Zastosowanie

Nieniszczące metody badania betonu stosuje się najczęściej do:

– kontroli jakości i wykrywania wad (defektoskopia),

– określania własności wytrzymałościowych, jednorodności i wilgotności betonu wbudowanego w konstrukcje,

– badań doświadczalnych, takich jak np. badania zmian własności wytrzymałościowych betonu z wiekiem lub pod wpływem korozji, obserwacje migracji wilgoci w betonie (program jednolite akty prawne na egzamin uprawnienia).

Klasyfikacja

Jedną z nieniszczących metod, którą stosuje się aktualnie w budownictwie, jest próba na twardość, czyli sklerometria. Jest to jedna z częstszych form kontroli jakości produkcji. Należy pamiętać o tym, że jest to stosunkowo młoda metoda. Szersze zastosowanie znalazła dopiero w ubiegłym stuleciu.

F. Osmond w 1895 r. zdefiniował twardość w ten sposób, że jest to odporność materiału na odkształcenie, które powstało na skutek sił skupionych. Z tego powodu wyróżnia się poszczególne metody pomiarowe w zależności od sposobu wywołania nacisku oraz od przyjętej miary odporności.

Pomiary twardości dzieli się m.in. od sposobu przyłożenia siły. Wyróżnia się wówczas pomiary statyczne i dynamiczne. Z kolei biorąc pod uwagę przyjętą miarę odporności materiału, wyróżnia się metody:

– pomiaru odkształceń trwałych – ślady zagłębienia,

– określenia reakcji sprężystej materiału – wielkości odskoku (egzamin ustny na uprawnienia budowlane).  

Metody pomiaru twardości różnią się pomiędzy sobą pod względem kształtu ciała (wgłębnika), które wywołuje bezpośredni nacisk na powierzchnię materiału. Biorąc pod uwagę wielkość siły, mówi się o pomiarach:

– makrotwardości – siły od 1 do 3000 kg,

– mikrotwardości – siły od 1 g do 1 kg.

Do grupy metod sklerometrycznych zalicza się również metody, które do oceny odporności betonu na oddziaływanie sił skupionych wykorzystują odpowiednie lokalne próby na ścinanie, rozciąganie lub skręcanie. Stosuje się je zamiast próby na twardość.

Młotek Poldiego i HPS

Najprostszym przyrządem, który pozwoli na porównanie wyników jest młotek Poldiego (uprawnienia architektoniczne 2022). Został on ulepszony przez K. Waitzmanna.

Siłę uderzenia należy wyznaczyć za każdym razem na podstawie równocześnie uzyskanego odcisku na stalowej sztabce wzorcowej o znanej twardości. Ulepszony młotek Poldiego powstaje na skutek adaptacji młotka Poldiego z kulką o średnicy 10 mm, który jest odpowiedni do badania twardości metali. Ulepszenie polega na tym, że stosuje się dodatkowy wgłębnik, który ma średnicę 20 mm.

Badaną powierzchnię należy w pierwszej kolejności oczyścić oraz oszlifować. Następnie należy ustawić przyrząd prostopadle do badanej powierzchni. Kolejnym krokiem jest uderzenie w trzpień młotkiem o ciężarze 0,5 kg. Na skutek uderzenia powstają dwa ślady:

a) jeden o średnicy d na stalowej sztabce wzorcowej od kulki o średnicy 10 mm,

b) drugi na betonie o średnicy D od wgłębnika dodatkowego.

W momencie, kiedy przesunie się sztabkę wzorcową o 5 mm, to w podobny sposób dokonuje się następnego pomiaru. Należy zmierzyć średnicę otrzymanych śladów z dokładnością do 0,1 mm. Wykorzystuje się do tego lupkę z podziałką.

Z kolei z grupy przyrządów kulkowych sprężynowych należy wspomnieć o młotku HPS. Jest to młotek, który można spotkać w niektórych laboratoriach. Młotek ten posiada kulkę o średnicy 10 mm.

Samosprężający się układ uderzeniowy może wywołać uderzenia o energii 0,5 i 0,125 kgm. Należy zadbać o to, żeby powierzchnia badanego betonu była dobrze wysuszona. Ślady odcisków mierzy się lupą z podziałką o 10-krotnym powiększeniu.

Wytrzymałość betonu na podstawie średnic odcisków określa się wg zależności podanych w DIN-4240. W przypadku pionowego uderzenia o energii 0,5 kgm w beton od góry, wytrzymałość, którą odczytuje się z wykresu zwiększa się o 5%. Z kolei w przypadku uderzeń od dołu, wytrzymałość zmniejsza się o 5% (pytania na egzamin ustny do uprawnień). Jeżeli wystąpią uderzenia o energii 0,125 kgm, to te różnice wynoszą 10%.