BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně v rámci bakalářských a magisterských studijních programů CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Přednáška č. 2: Nedestruktivní zkoušení betonu v konstrukcích Ing. Petr Cikrle, Ph.D. 2008
PROGRAM PŘEDNÁŠKY: A. ÚVOD – NDT a DT ZKOUŠKY Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí PROGRAM PŘEDNÁŠKY: A. ÚVOD – NDT a DT ZKOUŠKY B. STAV NORMALIZACE V OBLASTI DIAGNOSTIKY ŽB KONSTRUKCÍ C. TVRDOMĚRNÉ METODY ZKOUŠENÍ D. ULTRAZVUKOVÁ METODA E. STANOVENÍ SÍLY NA VYTRŽENÍ F. ZÁVĚR
A. ÚVOD: NDT a DT ZKOUŠKY NEDESTRUKTIVNÍ METODY: Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí A. ÚVOD: NDT a DT ZKOUŠKY NEDESTRUKTIVNÍ METODY: Metody, po jejichž aplikaci je poškození konstrukce prakticky zanedbatelné V praxi to znamená, že za nedestruktivní metodu je považována i taková metoda, která nějakou stopu zanechá – např. tvrdoměrná (obroušení povrchu, otisk úderníku) Někdy hovoříme o semidestruktivních zkouškách (polodestruktivní či částečně destruktivní)
SROVNÁNÍ NDT A DT METOD Nedestruktivní metody + nepoškozují konstrukci Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí SROVNÁNÍ NDT A DT METOD Nedestruktivní metody + nepoškozují konstrukci + velký počet míst (statistika) + relativně levnější - méně přesné - možnost fatálních omylů Destruktivní metody - poškozují konstrukci - menší počet (někdy není možné odebrat) - dražší (relativně) + přesné + „vidíme“ dovnitř konstrukce
Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Kalibrační vztahy Musí existovat statisticky velmi významná závislost mezi ukazatelem NDT metody a sledovanou vlastností (tvrdost × pevnost v tlaku), souč. korelace r > 0.85
B. STAV NORMALIZACE PRO DIAGNOSTIKU BETONU Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí B. STAV NORMALIZACE PRO DIAGNOSTIKU BETONU STARŠÍ POSTUP: ČSN 73 2011:1989 Nedeštruktívne skúšanie betónových konštrukcií NOVÉ POSTUPY: ČSN ISO 13822:2005 Zásady navrhování konstrukcí – Hodnocení existujících konstrukcí (pro starší kce) ČSN EN 13791:2007 Stanovení pevnosti betonu v konstrukcích nebo ve stavebních dílcích („měkčí“, vhodná spíše pro kontrolu jakosti nových konstrukcí)
Navazující zkušební postupy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Navazující zkušební postupy Na ČSN 73 2011: Na ČSN EN 13791: ČSN 73 1370 Nedestruktivní zkoušení betonu - spol. ustanovení ČSN 73 1371 Ultrazvuk ČSN 73 1372 Rezonanční ČSN 73 1373 Tvrdoměry ČSN 73 1374 Kombinované metody ČSN 73 1376 Radiometrie ČSN EN 12504-1, 2, 3, 4 1 - Zkoušení na vývrtech 2 - Tvrdost odrazovými tvrdoměry 3 - Metody lokálního por. 4 - Ultrazvuk
C. ODRAZOVÉ TVRDOMĚRY DLE ČSN EN 12504-2 Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí C. ODRAZOVÉ TVRDOMĚRY DLE ČSN EN 12504-2 ČSN EN 12504-2 Zkoušení betonu v konstrukcích – Část 2: Nedestruktivní zkoušení – Stanovení trdosti odrazovým tvrdoměrem Měření rovnoměrné kvality a stejnorodosti Vyhledání místních porušení Odhad pevnosti betonu Stále se používá ČSN 73 1373 – pevnost krychelná)
Druhy odrazových tvrdoměrů Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Druhy odrazových tvrdoměrů Druhy odrazových tvrdoměrů na beton: Schmidt N, NR, N digi – beton 20-60 MPa, běžný Schmidt L, LR – beton obdobný, tenkostěnný (od 6 cm) Schmidt M – beton obdobný, masivní (min 20 cm) Schmidt P – polokruhový, nízké pevnosti 5-30 MPa Schmidt PT – pórobetony 0,5-5 MPa Na cihly: Schmidt LB (jako L, ale jiný razník) Na malty: Schmidt PM (jako P, ale jiný razník)
Tloušťka konstrukce minimálně 10 cm Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Tvrdoměr Schmidt N Tloušťka konstrukce minimálně 10 cm
Tvrdoměr Schmidt N Modifikace: Schmidt NR, Schmidt Digi Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Tvrdoměr Schmidt N Modifikace: Schmidt NR, Schmidt Digi
Tvrdoměr Schmidt N - schéma Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Tvrdoměr Schmidt N - schéma 1- beran 2 – razník 3 – pružina 4 – pouzdro 5 – ukazatel
Schmidt N – směry zkoušení Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Schmidt N – směry zkoušení
Schmidt N – kalibrace na kovadlině Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Schmidt N – kalibrace na kovadlině
Schmidt – ostatní druhy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Schmidt – ostatní druhy Modifikace: Schmidt L, Schmidt P (tenké , od 6 cm tl.) (5-25 MPa)
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Zkouší se jen povrchová vrstva betonu (samozřejmě bez omítky!) Předpokládá se korelace mezi tvrdostí a pevností Přesnost měření Počet zkoušených míst Přístupnost povrchu Vlhkost betonu Stáří betonu Stejnorodost betonu Karbonatace betonu
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Ad) Povrch –pozor na omítku!
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Ad) Podélně vrstevnatý beton
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Ad) Jiné vlastnosti na povrchu
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Ad) Přístupnost povrchu
Odrazové tvrdoměry - problémy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry - problémy Ad) Nekvalitní kamenivo – oblázky obalené jílem
Příklad tvrdoměrného měření Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Příklad tvrdoměrného měření
Odrazové tvrdoměry: A co vysokohodnotné betony? Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Odrazové tvrdoměry: A co vysokohodnotné betony? Dříve beton od 20 MPa do 60 MPa – odrazy cca 20 až 60 dílků Kontrola na ocelové kovadlině: 78 – 82 dílků (Schmidt N) Betony tříd C 55/67 až C 100/115 ???? (asi více jak 60 a méně jak 75) minimálně 4×menší citlivost Na obyčejné betony je přesnost metody 15% (při dodržení všech zásad, zkušenostech obsluhy i upřesnění), na HPC přesnost ???
Tvrdoměrné metody - závěr Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Tvrdoměrné metody - závěr Výborné pro kontroly kvality obyčejného betonu – rychlé lené nedestruktivní, poměrně přesné. U starších konstrukcí nutno postihnout všechny vlivy (vlhkost, stáří, karbonatace) a vyloučit hrubé chyby (omítka, těžené nekvalitní kamenivo apod.) Nové normy tuto metodu mírně odsouvají do pozadí, preferuje se zkoušení vývrtů
Ultrazvuková impulsní metoda Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Ultrazvuková impulsní metoda Měření doby průchodu ultrazvukových impulsů materiálem a stanovení rychlosti šíření
Způsoby prozvučování - 2 sondy Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Způsoby prozvučování - 2 sondy
Postup ultrazvukového měření Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Postup ultrazvukového měření Vytyčení měřicí základny - délka L akustický vazebný prostředek (gel, plastelína) kalibrace přístroje etalonem - čas etalonu tE, etalon změřen UZ přístrojem tME mrtvý čas tKOR = tME - tE měření doby průchodu UZ materiálem tL korigovaná doba průchodu ti = tL - tKOR
Vyhodnocení UZ měření Vyhodnocení rychlosti šíření impulsů UZ vlnění Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Vyhodnocení UZ měření Vyhodnocení rychlosti šíření impulsů UZ vlnění Dynamický modul pružnosti v tahu/tlaku k je souč. rozměrnosti Pevnost betonu v tlaku: zatím spíše orientačně
Ukázky měření přístrojem TICO Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Ukázky měření přístrojem TICO
Praktický příklad UZ měření Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Praktický příklad UZ měření
Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí STEJNORODOST BETONU Stejnorodost betonu konstrukce je charakteristika betonu, při které jsou rozdíly sledované vlastnosti tak malé, že se dají vyjádřit jednou hodnotou, např. třídou Stejnorodost betonu se hodnotí statisticky podle těchto vlastností: Pevnost betonu v tlaku. Pevnost betonu v tahu. Rychlost šíření impulzů ultrazvukového vlnění Objemová hmotnost.
Variační součinitel Vx v % se vypočítá ze vztahu Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Variační součinitel Vx v % se vypočítá ze vztahu Kde mx je průměrná hodnota veličiny, tedy např. rychlosti šíření podélných UZ vln; sx je výběrová směrodatná odchylka.
Statistické hodnocení Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Tabulka Hodnoty maximálního variačního součinitele Vx Zkoušená vlastnost Statistické hodnocení Třída betonu (B 12,5) C 8/10 (B 20) C 16/20 (B 30) C 25/30 (B35 -B60) C 30/37 Pevnost v tlaku Vx % 16 14 12 Pevnost v tahu 22 20 18 Rychlost šíření 4 3,5 3 podél. UZ vln Objemová 2,5 hmotnost
Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Příklad znázornění kvality betonu prostřednictvím izovel – čar o stejné rychlosti šíření UZ vlnění
Příklad znázornění dutin uvnitř betonu – masivní bloky Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Příklad znázornění dutin uvnitř betonu – masivní bloky
Ultrazvuková metoda - závěr Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Ultrazvuková metoda - závěr Výborná zejména pro zjištění stejnorodosti betonu Ideální pro prvky přístupné z obou stran – trámy, sloupy Metoda je spíše relativní, přesná kalibrace je obtížná (např. přesně stanovit pevnost betonu). Ačkoliv je čistě NDT, přece jen umožňuje identifikovat „problém“ uvnitř struktury.
STANOVENÍ SÍLY NA VYTRŽENÍ Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí STANOVENÍ SÍLY NA VYTRŽENÍ EN 12504-3 Zkoušení betonu v konstrukcích – Část 3: Stanovení síly na vytržení. Malý kovový kotouč spojený uprostřed s táhlem se osadí do betonu tak, aby táhlo vyčnívalo z povrchu betonu. Zjišťuje se síla nutná k vytržení kotouče.
STANOVENÍ SÍLY NA VYTRŽENÍ - SCHÉMA Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí STANOVENÍ SÍLY NA VYTRŽENÍ - SCHÉMA Kotouč kruhový, d=25 mm; Táhlo max. 0,6 průměru kotouče Opěrná podložka 55 mm a 70 mm
LOK-TEST: předem zabudovaný Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí LOK-TEST: předem zabudovaný
CAPO–TEST: dodatečně zabudovaný Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí CAPO–TEST: dodatečně zabudovaný
CAPO - TEST BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí CAPO - TEST
STANOVENÍ PŘÍDRŽNOSTI Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí STANOVENÍ PŘÍDRŽNOSTI 1) Vytvoření návrtu o Ø 50 mm 2) Přilepení terče (FE, dural) 3) Kloubové připevnění DYNA 4) Provedení odtrhu (NMPa)
Přístroje DYNA BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Přístroje DYNA
DĚKUJI ZA POZORNOST ! BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí Modernizace výuky na Fakultě stavební VUT v Brně CZ.04.1.03/3.2.15.2/0292 ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ BI52 Diagnostika stavebních konstrukcí DĚKUJI ZA POZORNOST !