Badanie wytrzymałości betonu

Zgodnie z normą PN-EN 206+A2:2021-08, wytrzymałość betonu jest jego kluczową cechą, determinującą zdolność do przenoszenia obciążeń. Badanie wytrzymałości betonu jest fundamentalne na każdym etapie procesu budowlanego – od projektowania mieszanki, przez kontrolę jakości w trakcie budowy, aż po ocenę stanu istniejących konstrukcji, kluczowym elementem kontroli jakości w budownictwie. Badanie wytrzymałości betonu wykonujemy na budowie, in situ, metodą nieniszczącą sklerometryczną oraz metodę próbek walcowych w labolatorium.

Kiedy wykonujemy badania wytrzymałości betonu

Wytrzymałość betonu to jeden z najważniejszych parametrów wpływających na bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji.

Najczęstsze sytuacje, w których wykonuje się badanie wytrzymałości betonu to:

• Kontrola jakości betonu świeżego:
  • Określenie konsystencji, czasu wiązania i innych parametrów świeżego betonu.
  • Porównanie z projektowanymi parametrami mieszanki betonowej.
• Ocena wytrzymałości betonu stwardniałego:
  • Badania odbiorcze: Po osiągnięciu wymaganego wieku betonu (zwykle 28 dni) przeprowadza się badania, aby potwierdzić, czy wytrzymałość betonu odpowiada projektowanej klasie.
  • Kontrole okresowe: W przypadku konstrukcji szczególnie ważnych lub narażonych na agresywne środowisko, wykonuje się okresowe badania, aby monitorować trwałość betonu.
  • Badania reklamacyjne: W przypadku wątpliwości co do jakości wykonanych robót betonowych, zleca się badania, aby potwierdzić lub wykluczyć ewentualne wady.
• Ocena stanu istniejących konstrukcji betonowych:
  • Przed remontem lub modernizacją: Badania pozwalają określić rzeczywistą wytrzymałość betonu i dostosować metody naprawcze.
  • W przypadku podejrzenia uszkodzeń: Jeżeli konstrukcja wykazuje oznaki uszkodzeń, badania pomagają zdiagnozować przyczynę i ocenić stopień uszkodzenia.

Metody badania wytrzymałości betonu

Najpopularniejszą metodą jest badanie na ściskanie próbek betonu. Świeży beton wlewa się do specjalnych form, tworząc kostki lub walce, które dojrzewają przez 28 dni. Następnie umieszcza się je w prasie hydraulicznej, która stopniowo zwiększa nacisk, aż do momentu pęknięcia próbki. Maksymalna siła, jaką wytrzymała próbka, informuje nas o wytrzymałości betonu na ściskanie.

Badania niszczące - metody destrukcyjne

Nieniszczące badanie wytrzymałości betonu to metoda oceny jakości betonu, która nie wymaga pobierania próbek i niszczenia konstrukcji. Istnieje wiele technik nieniszczących, które umożliwiają oszacowanie wytrzymałości betonu na podstawie różnych parametrów fizycznych, np. sprawdzenie wytrzymałości betonu na budowie metodą  badania młotkiem Schmidta.

• Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie - To najbardziej klasyczna i powszechnie stosowana metoda. Polega na przygotowaniu próbek betonu (najczęściej w formie kostek o wymiarach 150x150x150 mm lub walców) i poddaniu ich ściskaniu w prasie hydraulicznej. Maksymalne obciążenie, przy którym próbka ulega zniszczeniu, określa wytrzymałość betonu na ściskanie.
  • Próby na kostkach i walcach wg norm (badanie wytrzymałości na ściskanie na próbkach zleconych) — podstawowa metoda określająca klasę wytrzymałości betonu.
  • Próby na odwiertach rdzeniowych wyciętych z konstrukcji — pozwalają wyznaczyć rzeczywistą wytrzymałość betonu in situ

• Badanie na zginanie - W tej metodzie testuje się wytrzymałość betonu na siły działające w sposób powodujący zginanie elementu. Wykorzystuje się próbki w kształcie belek, które poddaje się obciążeniu aż do momentu pęknięcia.

Nieniszczące badania betonu (metody NDT)

• Młotek Schmidta (metoda sklerometryczna) - Badanie młotkiem schmidta to szybka metoda polegająca na uderzaniu sprężynowym młotkiem w powierzchnię betonu i mierzeniu wysokości odbicia tłoka. Wskaźnik odbicia pozwala oszacować wytrzymałość betonu bez naruszania jego struktury.
• Ultradźwiękowe Badanie Prędkości Pulsu (UPV) - Wykorzystuje fale ultradźwiękowe przesyłane przez beton. Mierząc czas przejścia sygnału między dwoma czujnikami, można ocenić jednorodność i jakość betonu. To trochę jak echolokacja – dźwięk pozwala "zajrzeć" w głąb materiału.
• Metoda Pull-off - badanie przyczepności do betonu metodą pull-off na powierzchnię betonu przykleja się metalowy krążek, który następnie odrywa się za pomocą siły prostopadłej do powierzchni. Mierzona siła oderwania pozwala ocenić przyczepność i wytrzymałość warstwy powierzchniowej.
• Badania radiograficzne - Wykorzystują promieniowanie rentgenowskie lub gamma do wykrywania wewnętrznych defektów, takich jak pęknięcia czy puste przestrzenie. Jest to metoda szczególnie przydatna w precyzyjnej diagnostyce konstrukcji.

Badanie wytrzymałości betonu na budowie

Popularna metoda nieniszcząca badania wytrzymałości betonu na ściskanie to badanie sklerometryczne z wykorzystaniem urządzenia pomiarowego typu młotek schmidta.

Od grudnia 2019 roku metody badania wytrzymałości betonu określa norma PN-EN 13791.

Warto podkreślić, że choć metody nieniszczące nie wymagają pobierania próbek, to jednak ich wyniki są jedynie szacunkowe i mogą mieć ograniczone zastosowanie w przypadku bardziej skomplikowanych projektów budowlanych. Dlatego też, w przypadku wymagających projektów, badanie wytrzymałości betonu powinno być przeprowadzone przy użyciu próbek niszczących.

Ciekawostką jest wpływ czynników zewnętrznych na wytrzymałość betonu. Temperatura, wilgotność, a nawet sposób wibracji podczas wylewania mogą znacząco wpłynąć na końcowe parametry. Dlatego inżynierowie coraz częściej sięgają po dodatki modyfikujące, takie jak plastyfikatory czy włókna zbrojeniowe, które poprawiają właściwości mieszanki.

Praktyczna i często stosowana metoda badania wytrzymałości betonu na budowie to metoda sklerometryczna, tzw. badanie młotkiem Schmidta.

Zastosowanie metody sklerometrycznej

Metoda sklerometryczna jest jedną z technik wykorzystywanych do pomiaru twardości betonu. Polega na uderzaniu stalowym udarem w powierzchnię betonu, a następnie pomiarze tłumienia fali uderzeniowej. Na podstawie otrzymanych wyników można oszacować twardość betonu i określić jakość betonu.

• Kontrola jakości betonu na budowie — szybka ocena zgodności z projektem.

  

• Wstępna ocena klasy betonu przed pobraniem próbek niszczących.

• Ocena jednorodności betonu na dużych elementach monolitycznych.

• Badanie stanu nawierzchni drogowych po ekspozycji na ruch — ocena powierzchniowej twardości betonu i innych materiałów drogowych

• Szybka selekcja miejsc do wiercenia rdzeni do badań niszczących.

• Kontrola jakości elementów prefabrykowanych przed montażem.

• Ocena wpływu napraw powierzchniowych na wytrzymałość betonu.

• Weryfikacja efektów różnego sposobu pielęgnacji betonu.

• Monitorowanie dojrzewania betonu w pierwszych tygodniach po betonowaniu.

• Badanie strefy przejściowej przy złączach betonowych — lokalne osłabienia.

• Ocena wpływu zamarzania i odladzania na powierzchniową wytrzymałość.

• Wykrywanie obszarów o obniżonej jakości z powodu nieprawidłowego zagęszczenia.

• Kontrola równości i jednorodności płyty fundamentowej przed dalszymi pracami.

• Ocena betonu w elementach mostowych podczas przeglądów technicznych.

• Szybka kontrola stanu betonu przed przyklejeniem powłok lub posadzek.

• Wstępna ocena przydatności podłoża do wykonania powłok ochronnych.

• Porównanie partii betonu z różnych dostaw (kontrola dostawcy).

• Badanie wpływu dodatków chemicznych na twardość powierzchni betonu.

• Ocena zmian właściwości betonu po działaniu ognia (warstwa powierzchniowa).

• Lokalizacja miejsc z możliwą korozją zbrojenia pośrednio przez obniżenie twardości.

• Okresowe przeglądy konserwacyjne obiektów betonowych.

• Weryfikacja zgodności betonu z wymaganym zakresem klas na protokołach dostawy.

• Ocena stanu betonu w obiektach historycznych przed remontem konserwatorskim.

• Potwierdzenie klasy betonu

• Szybka kontrola po wykonaniu napraw skierowanych na poprawę wytrzymałości.

• Selekcja obszarów do dalszej diagnostyki ultradźwiękowej lub pull-off.

• Kontrola jakości betonu w ścianach oporowych po etapach betonowania.

• Sprawdzenie efektu użycia innego kruszywa na powierzchniową twardość.

• Ocena wpływu zawilgocenia lub wysuszenia na parametry powierzchniowe.

• Badanie spadku parametrów przed planowaną wymianą elementów konstrukcji.

• Kontrola powierzchni betonu po demontażu szalunków w różnych terminach.

• Ocena zgodności betonu w elementach prefabrykowanych z deklaracją producenta.

• Badanie stref krawędzi i naroży narażonych na intensywne ścieranie.

• Weryfikacja jakości betonu podłoża przed klejeniem płytek lub paneli.

• Ocena skuteczności impregnacji powierzchni betonowych.

• Badanie wpływu zanieczyszczeń powierzchniowych na wynik przyczepności.

• Wstępne rozpoznanie uszkodzeń mrozowych na betonie eksponowanym.

• Ocena stopnia karbonatyzacji poprzez porównanie twardości z otoczeniem.

• Kontrola po zestaleniu świeżej wylewki przed kolejnymi pracami.

• Badanie jakości podkładu pod jastrych w czasie realizacji.

• Wyznaczanie referencyjnych wartości twardości dla danej mieszanki (kalibracja lokalna).

• Kontrola jakości betonu w konstrukcjach hydrotechnicznych narażonych na erozję.

• Ocena zmian po wielokrotnych cyklach obciążeń dynamicznych (zmęczeniowo).

• Badanie efektywności naprawy powierzchniowej po usuwaniu warstw skorodowanych.

• Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie w celach kontrolnych dla UDT

• Szybka ocena stanu betonu przed odbiorem robót przez inspektora.

• Porównawcze badania elementów wykonanych różnymi technologiami (np. natrysk vs monolit).

• Ocena betonu w miejscach trudno dostępnych do pobrania rdzeni.

• Sprawdzenie jednorodności wykonania w epoce szybkiego betonowania wielopodm.

• Wykrywanie lokalnych wysłabień spowodowanych chemicznym działaniem agresorów.

• Ocena powierzchni betonowych przed wykonaniem dylatacji lub cięć konstrukcyjnych.

• Uzupełniająca diagnostyka w postępowaniu reklamacyjnym wobec wykonawcy lub dostawcy.

Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie wykonujemy zgodnie z normą PN-EN 13791:2008, stosując metodę sklerometryczną, która nie wymaga pobierania próbek i badanie betonu przeprowadzane jest in situ, czyli na budowie.

Badanie posadzki betonowej metodą sklerometryczną, znanej również jako badanie twardości betonu, jest powszechnie stosowaną techniką oceny jakości i wytrzymałości betonowych powierzchni. Metoda ta polega na wykorzystaniu sklerometru, urządzenia pomiarowego, które mierzy twardość betonu poprzez pomiar odbicia kulki z jego powierzchni.