Badanie wytrzymałości betonu na ściskanie metodą pull-out

Metoda pull-out jest jednym z nieniszczących sposobów badania wytrzymałości betonu na ściskanie. Wykorzystywana jest głównie do oceny betonu w warstwie przypowierzchniowej konstrukcji, co ma duże znaczenie dla trwałości i bezpieczeństwa konstrukcji betonowych. Badanie to pozwala na uzyskanie precyzyjnych danych dotyczących wytrzymałości betonu, co jest niezbędne zarówno przy nowo wznoszonych budowlach, jak i przy ocenie już istniejących konstrukcji.

Zastosowanie metody pull-out

Badanie wytrzymałości betonu metodą pull-out ma szerokie zastosowanie w różnych sytuacjach. Poniżej przedstawiono najważniejsze z nich:

1. Ocena trwałości konstrukcji – Regularna kontrola wytrzymałości betonu pozwala na ocenę, czy konstrukcja spełnia normy wytrzymałościowe, co ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa budynku.
2. Możliwość wykonania napraw konstrukcji – Metoda pull-out jest często stosowana przed przystąpieniem do naprawy uszkodzonych konstrukcji betonowych. Pozwala na dokładną ocenę stanu betonu i ustalenie, czy naprawa jest konieczna.
3. Ocena jakości podłoża betonowego przed naprawą – Badanie pozwala ocenić jakość podłoża betonowego, na którym mają zostać wykonane naprawy, co gwarantuje, że nowa warstwa betonu będzie miała odpowiednią przyczepność i wytrzymałość.
4. Ocena jakości otuliny betonowej – Metoda ta jest stosowana do oceny jakości pielęgnacji i zagęszczenia betonu, zwłaszcza w warstwach ochronnych otuliny zbrojenia.
5. Ocena wczesnej wytrzymałości betonu – Badanie to jest użyteczne w przypadku oceny wczesnej wytrzymałości betonu, co pozwala na przyspieszenie prac budowlanych, takich jak rozszalowanie lub sprężenie konstrukcji.
6. Ocena odporności młodego betonu na uszkodzenia mrozowe – Metoda ta może być stosowana do oceny młodego betonu, zwłaszcza pod kątem jego odporności na działanie niskich temperatur i zamarzanie.

Zasada działania metody pull-out

Istotą badania wytrzymałości betonu metodą pull-out jest pomiar siły niezbędnej do wyrwania kotwy stalowej z betonu. Kotwa ta jest osadzona w betonie na dwa różne sposoby, w zależności od tego, czy badana konstrukcja jest nowo wznoszona, czy istniejąca.

1. Konstrukcje nowo wznoszone – Kotew jest zabetonowana podczas wylewania betonu, co pozwala na przeprowadzenie testu w późniejszym etapie budowy.
2. Konstrukcje istniejące – W betonowej powierzchni wykonuje się otwór, w którym następnie rozpręża się kotew, co umożliwia wykonanie testu bez niszczenia dużych fragmentów konstrukcji.

Podczas badania, kotew jest wyrywana z betonu za pomocą siłownika hydraulicznego, który zapiera się o powierzchnię betonu za pomocą specjalnego pierścienia oporowego. Dzięki odpowiedniemu doborowi elementów zestawu badawczego, pomiędzy kotwą a pierścieniem tworzy się złożony stan naprężeń. Ostatecznie prowadzi to do zniszczenia betonu w otoczeniu kotwy. Siła, która jest rejestrowana podczas wyrwania kotwy, pozostaje w ścisłej korelacji z wytrzymałością betonu na ściskanie.

Normy i zalecenia

Zgodnie z normą PN-EN 13791:2007, wyniki uzyskane metodą pull-out powinny być skorelowane z wynikami badań próbek rdzeniowych, które są wycięte z badanej konstrukcji i poddane ściskaniu w maszynie wytrzymałościowej. Korelacja ta pozwala na uzyskanie bardziej precyzyjnych wyników, które można porównać z innymi metodami oceny wytrzymałości betonu.

Charakterystyka badania

Metoda pull-out jest uznawana za badanie nieniszczące, choć pozostawia niewielki stożkowy otwór o średnicy 5,5 cm i głębokości 2,5 cm. Dlatego metoda ta nie wpływa znacząco na integralność konstrukcji, a wykonane otwory mogą być łatwo naprawione po przeprowadzeniu testu.

Przed przystąpieniem do badania, należy przeprowadzić lokalizację zbrojenia, usunąć skorodowany beton oraz wyrównać powierzchnię. Oś kotwy powinna znajdować się co najmniej 100 mm od krawędzi elementu oraz 50 mm od wkładek zbrojeniowych, aby wyniki były miarodajne i niezakłócone przez inne elementy konstrukcji.

Liczba pomiarów

Na jednym elemencie konstrukcyjnym zaleca się wykonanie co najmniej pięciu pomiarów w różnych miejscach. Dzięki temu można uzyskać bardziej reprezentatywny obraz wytrzymałości betonu na ściskanie, co pozwala na dokładniejszą ocenę stanu konstrukcji.

Ograniczenia metody pull-out

Metody tej nie stosuje się do betonów na kruszywach lekkich oraz betonów o maksymalnym uziarnieniu kruszywa przekraczającym 38 mm. Ponadto wyniki badania mogą być zaburzone, jeżeli w miejscu pomiaru znajdują się pęknięcia, korozja lub inne uszkodzenia powierzchni betonu.

Zestawy pomiarowe

Do przeprowadzania badań metodą pull-out używa się różnych zestawów pomiarowych. Przykładami takich urządzeń są:

1. CAPO-Test – Stosowany do badania konstrukcji istniejących. Zestaw ten umożliwia rozprężenie kotwy w specjalnie wywierconym otworze w betonie.
2. LOK-Test – Przeznaczony dla nowo wznoszonych konstrukcji, w których kotwy są osadzane w betonie podczas jego wylewania.

Przykłady zastosowania

Metoda pull-out jest szczególnie popularna w ocenie jakości betonu w mostach, tunelach, budynkach mieszkalnych oraz przemysłowych. Jest to metoda, która umożliwia szybką ocenę jakości konstrukcji, co jest niezwykle istotne przy dużych projektach budowlanych, gdzie opóźnienia związane z tradycyjnymi badaniami mogą być kosztowne.

Powiązane normy i akty prawne

Badania wytrzymałości betonu metodą pull-out są regulowane przez szereg norm i zaleceń, w tym:

• PN-EN 13791:2007 – Ocena wytrzymałości betonu na ściskanie w konstrukcjach i prefabrykowanych wyrobach betonowych.
• PN-EN 12504-3 – Badania betonu w konstrukcji. Część 3: Oznaczenie siły wyrywającej (pull-out force).
• ASTM C900 – Standard Test Method for Pullout Strength of Hardened Concrete.