Renowacja lastryko na terenie Warszawy

Badania pull off i metoda Schmidta – jak ocenić wytrzymałość podłoża z betonu?

Pull-off to pomiar siły potrzebnej do oderwania powłoki od podłoża lub separacji samego podłoża, pozwalająca wymiernie ocenić wytrzymałość betonu na rozrywanie.

Badania betonu młotkiem Schmidta to nieniszcząca metoda pozwalająca identyfikować problemy z trwałością materiałów w budownictwie, testując ich wytrzymałość na ściskanie.

Test pull-off: podstawowe informacje

Metoda pull-off to badanie wytrzymałości podłoża betonowego.
Daje ono możliwość oceny przyczepności różnych materiałów z betonem bądź poszczególnych warstw samego betonu. Proces mierzy minimalną siłę potrzebną do rozwarstwienia np. oderwania powłoki od materiału bazowego.
Wyniki testu pull-off wyrażane są w jednostkach MPa, co pozwala na precyzyjne określenie siły odrywającej.

Mierzona siła potrzebna do oderwania powłoki bądź rozerwania podłoża jest kluczowa dla oceny jakości powierzchni lub przyczepności zastosowanych materiałów. Wyniki te są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają na identyfikację potencjalnych problemów związanych z wytrzymałością (kohezją) podłoży, brakiem adhezji materiałów z podbudową.
Uszkodzenie powłoki może być klasyfikowane jako adhezyjne, kohezyjne lub mieszane, w zależności od miejsca, w którym następuje zerwanie.

Proces badania pull-off krok po kroku

Próba pull-off jest stosunkowo łatwa do wykonania. Wymaga jednak specjalistycznego narzędzia do wykonania pomiaru wytrzymałości na zrywanie.
Urządzenie składa się z uchwytu grzybka, który jest podnoszony za pomocą przekładni napędzanej ręczną korbką. Siła nacisku na korbkę jest wskazywana na manometrze i jest równa sile adhezji przyklejonej powierzchni metalowego grzybka i badanego podłoża.
Korbką kręcimy do momentu, gdy ustaje rozciąganie materiałów, a w wyniku nagłego zwiększenia siły zrywania następuje oderwanie materiału badanego i dochodzi do całkowitej separacji.

W ten sposób możemy łatwo sprawdzić stan powierzchni powierzonych pod prace okładzinowe lub przeprowadzić badanie przyczepności zapraw naprawczych na podłożu, które tego wymagały.

Proces ten można podzielić na trzy główne etapy: przygotowanie podłoża, montaż grzybka na bazie żywic epoksydowych oraz pomiar siły odrywającej. Każdy z tych kroków jest kluczowy dla uzyskania dokładnych i wiarygodnych wyników.

Przejdźmy teraz przez odrywanie poszczególnych warstw każdego z tych etapów bardziej szczegółowo.

Przygotowanie podłoża do próby przyczepności

Pierwszym krokiem w badaniu pull-off jest przygotowanie podłoża. Proces ten polega na wwierceniu się w podłoże za pomocą diamentowej otwornicy o średnicy wewnętrznej 50 mm na głębokość 10-15 mm. Następnie powierzchnię należy dokładnie oczyścić z mleczka cementowego i odtłuścić izopropanolem lub acetonem. Odtłuszczona powierzchnia grzybka i podłoża jest kluczowa dla uzyskania dokładnych wyników testu.

Montaż grzybka klejem epoksydowym

Nałożyć cienką warstwę kleju o odpowiedniej wytrzymałości (najczęściej jest to popularny Poxipol) na zmatowioną i oczyszczoną powierzchnię grzybka, a następnie docisnąć do podłoża w przygotowanym miejscu pomiarowym. Czekać, aż klej odpowiednio się zwiąże, by uzyskać wiarygodne wyniki pomiaru. Jest to niezwykle ważne, ponieważ zbyt wczesne oderwanie grzybka doprowadzi do błędnych wyników badania.

Wyznaczenie miejsc pomiarowych w liczbie 6-9 na 20-25 metrów kwadratowych da w miarę realne uśrednienie wyników i wymaganą znajomość wytrzymałości materiału betonowego.

Pomiar siły odrywającej

Wartość siły odrywającej można odczytać z urządzenia pomiarowego lub obliczyć, dzieląc siłę zrywającą przez powierzchnię metalowego krążka

Pomiar siły odrywającej powinien być przeprowadzony w kilku punktach, aby uzyskać wiarygodne wyniki. Przyrost siły odrywającej powinien być równomierny, co zwiększa dokładność pomiaru i minimalizuje ryzyko wystąpienia błędów. Te pomiary są kluczowe dla oceny przyczepności warstw do podłoża.

Badanie przyczepności warstwy ścieralnej, czyli lica okładziny lepiej już wykonać inną techniką badawczą. Ze względu na niszczący charakter testów pull-off warto je zastąpić młotkiem Schmidta.

Wytrzymałość podłoża betonowego, badanie sklerometryczne.

Metoda Schmidta, znana również jako sklerometryczna metoda badania betonu, służy do oceny twardości powierzchniowej betonu, a co za tym idzie, jego wytrzymałości na ściskanie.
Nie bada się bezpośrednio spoistości betonu, ale jego właściwości mechaniczne, które są z nią powiązane.

Metoda ta wykorzystuje specjalny bijak (młotek Schmidta), który uderza w powierzchnię betonu z określoną siłą. Mierzy się wysokość odbicia młotka, która jest proporcjonalna do twardości betonu. Na podstawie tego pomiaru, korzystając z odpowiednich tabel i wykresów, można oszacować wytrzymałość betonu na ściskanie.

Co bada metoda Schmidta?

Twardość powierzchniową betonu:
Młotek Schmidta mierzy twardość warstwy wierzchniej betonu, która wynosi około 3 cm.
Wytrzymałość betonu na ściskanie:
Na podstawie twardości powierzchniowej, można pośrednio określić wytrzymałość betonu na ściskanie.
Jednorodność betonu:
Metoda Schmidta pozwala na ocenę jednorodności betonu w różnych punktach konstrukcji.
Różnice w odczytach mogą wskazywać na występowanie słabszych obszarów.

Jak przeprowadzić badanie sklerometryczne betonu?

1. Przygotowanie powierzchni
Powierzchnia betonu musi być czysta i sucha. W przypadku nierówności lub zabrudzeń konieczne jest ich usunięcie.
2. Kalibracja sklerometru
Przed rozpoczęciem pomiarów należy sprawdzić i ewentualnie skalibrować urządzenie zgodnie z instrukcją producenta.
3. Wybór miejsca pomiaru
Pomiar należy wykonywać w różnych punktach na badanej powierzchni, aby uzyskać reprezentatywne wyniki.
4. Wykonanie pomiaru
Sklerometr należy przyłożyć prostopadle do powierzchni betonu, a następnie nacisnąć, aż do wyzwolenia uderzenia tłoczka.
5. Odczyt wyników
Liczbę odbicia (R) odczytuje się z urządzenia po każdym uderzeniu.
6. Analiza wyników
Wyniki z kilku pomiarów są uśredniane i porównywane z tabelami referencyjnymi, co pozwala na oszacowanie wytrzymałości betonu na ściskanie.

Zastosowanie badań sklerometrycznych

  • Ocena jakości betonu w konstrukcjach budowlanych.
  • Weryfikacja jednorodności betonu.
  • Monitorowanie zmian wytrzymałości betonu w czasie.
  • Badania diagnostyczne istniejących budowli.

Badanie sklerometryczne jest szybkie i łatwe do przeprowadzenia, ale jego wyniki mogą być obarczone błędami, dlatego często zaleca się dodatkowe laboratoryjne metody badawcze, np. metody radiologiczne, ultradźwiękowe lub wycinanie próbek rdzeniowych.

Związek między wytrzymałością na ściskanie a wytrzymałością na odrywanie poszczególnych warstw betonu

Ogólna zależność:

  • Wytrzymałość na ściskanie (ƒc​) betonu jest podstawowym parametrem charakteryzującym jego jakość i jest mierzona standardowymi metodami (np. na próbkach walcowych lub sześciennych).
  • Wytrzymałość na odrywanie (ƒt​) odnosi się do przyczepności warstw betonu lub betonu do innych materiałów (np. warstw naprawczych, posadzek, powłok). Jest mierzona metodą pull-off, w której próbka betonu jest siłowo odrywana przy użyciu specjalnego uchwytu.

Korelacja empiryczna:

  • Badania pokazują, że wytrzymałość na odrywanie rośnie wraz ze wzrostem wytrzymałości na ściskanie, ale stosunek ten zależy od wielu czynników, takich jak porowatość betonu, stopień hydratacji cementu, obecność mikropęknięć czy jakość warstwy wierzchniej.
  • Przybliżona zależność między tymi parametrami może być opisana wzorem: ƒt​k ⋅ √ƒc​ gdzie k jest współczynnikiem zależnym od rodzaju betonu i warunków badania.

Ważne informacje:

  • Przybliżenie: Wzór ten jest uproszczony i nie uwzględnia wszystkich czynników wpływających na wytrzymałość betonu. W praktyce inżynierskiej często stosuje się bardziej złożone modele i normy, które uwzględniają te czynniki.
  • Współczynnik k: Wartość współczynnika k jest zazwyczaj określana doświadczalnie na podstawie badań laboratoryjnych. Nie jest to stała wartość i może się różnić w zależności od konkretnego przypadku.
  • Normy: W różnych krajach istnieją normy, które regulują sposób wyznaczania wytrzymałości betonu i wartości współczynników. W Polsce obowiązuje norma PN-EN 206, która zawiera szczegółowe informacje na ten temat.

Czynniki wpływające na różnice w wytrzymałości:

  • Struktura mikroporów
    Beton o tej samej wytrzymałości na ściskanie może mieć różne właściwości adhezyjne w zależności od stopnia porowatości powierzchni.
  • Rodzaj obciążenia
    Beton jest materiałem kruchym, co sprawia, że jego wytrzymałość na odrywanie jest znacząco niższa niż na ściskanie.
  • Wpływ warunków środowiskowych
    Czynniki takie jak wilgotność, temperatura i karbonatyzacja mogą wpływać na przyczepność i odporność na odrywanie.

Wyniki badań metodą Schmidta i pull-off są komplementarne

Młotek Schmidta i test pull-off są badaniami komplementarnymi i powinny być stosowane razem w celu uzyskania bardziej kompleksowej oceny stanu podłoża betonowego.

Metoda Schmidta:
Co bada:
Twardość powierzchniową betonu, na podstawie której szacuje się wytrzymałość na ściskanie.
Charakter badania:
Nieniszczące, szybkie i proste w wykonaniu.
Zastosowanie:
Wstępna ocena stanu betonu, identyfikacja obszarów o obniżonej jakości oraz szacunkowa ocena wytrzymałości na ściskanie.

Metoda pull-off:
Co bada:
Przyczepność warstwy wierzchniej betonu (np. posadzki, tynki, powłoki) do podłoża betonowego oraz wytrzymałość betonu na rozciąganie.
Charakter badania:
Niszczące (w niewielkim stopniu), wymaga przygotowania powierzchni i przyklejenia elementu pomiarowego.
Zastosowanie:
Ocena przyczepności powłok, kontrola jakości napraw betonu, ocena wytrzymałości na rozciąganie.

Komplementarność wyników badań

  1. Różne aspekty betonu:
    Metoda Schmidta ocenia twardość powierzchniową i wytrzymałość na ściskanie, a metoda pull-off przyczepność i wytrzymałość na rozciąganie.
  2. Uzupełniające informacje:
    Wyniki obu badań mogą dać pełniejszy obraz stanu betonu, np. czy obniżona wytrzymałość powierzchniowa (stwierdzona metodą Schmidta) wynika z problemów z przyczepnością warstwy wierzchniej (stwierdzonych metodą pull-off).
  3. Weryfikacja wyników:
    Wyniki jednego badania mogą być weryfikowane przez drugie, co zwiększa wiarygodność oceny.

Podsumowanie

Wytrzymałość betonu na ściskanie jest skorelowana z wytrzymałością na odrywanie, ale relacja ta jest złożona i zależy od wielu czynników. W praktyce lastrykarskiej zaleca się przeprowadzenie zarówno badań wytrzymałości na ściskanie (np. metodą sklerometryczną), jak i testów na odrywanie (pull-off).

Stosowanie obu metod jednocześnie pozwala na uzyskanie bardziej kompleksowej i wiarygodnej oceny stanu betonu, zarówno pod względem jego wytrzymałości, jak i przyczepności warstw wierzchnich.

Opisane badania winny być przeprowadzane również na ścianach. Sprawdzenie przyczepności tynków szlachetnych z grysów kamiennych (cokoły elewacyjne z płukanego lastryka) jest podstawą dobrze wykonanej usługi.