Sprawdzenie stanu konstrukcji betonowej wydaje się czynnością przekraczającą możliwości osób pozbawionych dostępu do skomplikowanego zaplecza badawczego. Nic bardziej mylnego. Wystarczy do tego celu użyć niewielkie urządzenie noszące miano młotka Schmidta, by niemal natychmiast poznać strukturę wewnętrzną betonu, co znacząco wpływa na wydajność kolejnych prac związanych z prowadzeniem robót budowlanych.
- Czym jest młotek Schmidta?
- Co to jest metoda sklerometryczna?
- Do jakich wniosków prowadzą badania młotkiem Schmidta?
- Czy stosowanie młotków Schmidta jest skomplikowane?
Jak ustalić skład betonu i jego wytrzymałość?
Zasadnicze jest pytanie, w jakiej formie beton dotarł na plac budowy? Czy był to transport gotowego surowca wprost z betoniarni, czy też mieszanka została przygotowana ze składników zgromadzonych na budowie?
W pierwszym przypadku skład mieszanki będzie wyszczególniony w stosownej dokumentacji. Co jednak zrobić w sytuacji, w której beton jest już w formie związanej? Czy konieczna będzie pomoc laboratorium, bądź specjalistycznej firmy badawczej?
Wytrzymałość betonu można sprawdzać metodą bezinwazyjną. Wystarczy posłużyć się stosunkowo prostym urządzeniem nazywanym młotkiem Schmidta, (inne nazwy: sklerometr, betonoskop czy twardościomierz).
Kiedy stosuje się metodę sklerometryczną przy pomiarach wytrzymałości betonu?
Badanie warto przeprowadzić zawsze, kiedy wygląd oraz struktura betonu budzą wątpliwości.
Co istotne, pomiaru dokonuje się bezpośrednio na placu budowy bez potrzeby dokonywania ingerencji mechanicznej w strukturę badanej materii. Niewielkie wymiary urządzenia (waga mieści się w zakresie około jednego kilograma) pozwalają na dokonanie testów nawet w miejscach trudno dostępnych.
W celu przeprowadzenie szybkiej oceny wytrzymałości betonu na ściskanie stosuje się powszechnie młotek wahadłowy Schmidta oferujący poniższe parametry techniczne:
- Zakres pomiarowy 10 – 70 N/mm²;
- Rejestr liczby odbicia – R, gotowy do odczytu na skali urządzenia;
- Wytrzymałość betonu możliwa do odczytania z wykresu umieszczonego na młotku;
- Badanie wskazuje na wytrzymałość betonu, jego jednorodność, a także wyznacza obszary cechujące się złą jakością.
Pomiaru dokonuje się poprzez przekazanie energii nadanej bijakowi za pośrednictwem sprężyny na powierzchnię badanej substancji. Ocenie podlega siła odbicia bijaka, zatem sprawdzana jest korelacja modułu sprężystości z wytrzymałością betonu.
Wypada dodać, iż mechaniczny młotek Schmidta przedstawiony na viateco.eu, w którym liczba odbicia odczytywana jest z podziałki, z powodzeniem stosowany także do badania skał, stanowiących podłoże wielkich konstrukcji betonowych.
Sposoby przeprowadzania badań za pomocą młotka Schmidta
W powszechnym użyciu znajdują się dwa typy młotków Schmidta:
- Typ N, którego standardowa energia uderzenia 2.207 Nm służy do badania elementów o grubości powyżej 100 mm;
- Typ L dysponuje zredukowaną energią uderzenia, wynoszącą 0,735 Nm. Urządzenie przeznaczone jest do badania elementów cienkościennych o grubości poniżej 100 mm oraz elementów drobnych bądź wrażliwych na uderzenie.
Pomiar przy zastosowaniu sklerometru odbywa się zawsze za pomocą tej samej energii wynoszącej 2207 J. Liczba odbicia L (wartość odskoku), pojawia się na skali młotka Schmidta. Wytrzymałość betonu na ściskanie wyznaczana jest się na podstawie liczby odbicia z krzywej regresji, którą zawiera wzór R = f (L).
Niezwykle istotne jest, by przed pomiarem sprawdzone zostały warstwy powierzchniowe betonu w celu wykrycia ewentualnych zmian powstałych na skutek korozji, karbonatyzacji itp. Trzeba pamiętać, iż w takich miejscach wytrzymałość powierzchni badanej będzie inna, aniżeli wskazywałaby na to krzywa regresji.
Naruszone warstwy przed badaniem należy bezwzględnie usunąć.
Młotek wahadłowy Schmidta powinien być ustawiony prostopadle do badanej powierzchni. Istotny jest stały docisk urządzenia, niezmienny aż do momentu uderzenia w powłokę. Zapis wyniku odbywa się przez wciśnięcie przycisku blokującego.
Zaleca się, by pomiarów dokonywać w co najmniej 12 miejscach. Wyjątkiem od tej reguły są gotowe prefabrykaty betonowe wykorzystywane w warunkach przemysłowych. Jako że poddawane są one licznym kontrolom jakościowym i wytrzymałościowym już na etapie produkcji, liczbę punktów kontrolnych w przypadku prefabrykatów zwykle ogranicza się do sześciu.
Informacje dostarczane na podstawie badania sklerometrycznego:
- Poziom wytrzymałości betonu na ściskanie;
- Ocena jednorodności betonu zastosowanego w konstrukcji;
- Lokalizacja miejscowych obniżeń jakości betonu, z którego został wykonany badany element;
- Określenie jakości betonu w jednym elemencie konstrukcji w odniesieniu do innego.
Oprócz wspomnianych już parametrów jakościowych badanej powierzchni, operator urządzenia powinien zwrócić uwagę także na czynniki zewnętrzne.
Optymalne warunki przeprowadzania pomiarów młotkiem wahadłowym
Wyniki badań sklerometrycznych mogą odbiegać od stanu faktycznego na skutek oddziaływania czynników zewnętrznych, czy to w kontekście warunków pogodowych, czy też stanu powierzchni oraz struktury substancji badanej.
Czynniki najczęściej zniekształcające wyniki pomiarów:
- Wilgotność powierzchni;
- Karbonatyzacja powierzchni;
- Temperatura podczas przeprowadzania badań;
- Rodzaj badanej powierzchni;
- Uzbrojenie betonu;
- Wiek betonu.
Poza wymienionymi należy także zadbać o poprawną kalibrację młotka Schmidta.
Młotek wahadłowy Schmidta jest praktycznym urządzeniem przenośnym. Nie wymaga skomplikowanej aparatury, a jego obsługa jest prosta i intuicyjna. Także przystępna cena sprawia, iż urządzenie powinno znaleźć się na wyposażeniu każdej firmy zajmującej się profesjonalnie konstrukcjami betonowymi.
Powszechne stosowanie młotków Schmidta nie tylko poprawia ogólną jakość wykonywanych prac. Podnosi też znacząco poziom bezpieczeństwa przyszłych użytkowników konstrukcji betonowych.
