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Die Festigkeit des in den Bauwerken verwendeten Betons wird anhand von Druckversuchen bewertet, um die spezifischen Anforderungen nach dem Einbau zu erfüllen und auch die Qualität über die Lebensdauer des Projekts zu überwachen.
Wenn Beton in eine Form gegossen wird, beginnt er zu erstarren und auszuhärten. Der Beton erreicht seine Bemessungsfestigkeit und Steifigkeit 14 bis 28 Tage nach dem Gießen. Betonprüfzylinder werden gleichzeitig mit dem Einbringen des Betons gegossen. Diese Proben werden getestet, um die Festigkeit und Steifigkeit des Betons zu bestimmen.
In diesem Experiment werden wir die 28-Tage-Druckfestigkeit von Beton testen. Und verwenden Sie eine einfache zerstörungsfreie Prüfung der Ortbetonfestigkeit.
Sobald der Beton aufgebracht ist, beginnt der Hydratationsprozess mit der Auflösung des Zements in Wasser. Dies führt zu einer Sättigung der Ionen in der Lösung. Innerhalb weniger Stunden bilden sich Kristalle und der Raum wird vom Zement eingenommen, der dem Material seine endgültige Struktur verleiht. Die Festigkeit des ausgehärteten Betons wird durch das gemischte Design, die Aushärtungstemperatur und -feuchtigkeit sowie die Gleichmäßigkeit des Produkts beeinflusst. Um diese Festigkeit zu messen, wird eine hydraulische Prüfmaschine eingesetzt.
Ein Gerät, das als Kompressometer bezeichnet wird, wird an den Prüfling angeschlossen, um Berechnungen des Elastizitätsmoduls und der Poissonzahl zu ermöglichen. Temperatur und Luftfeuchtigkeit während der Lagerung, der Zustand des Prüflings während der Prüfung und die Art und Weise, wie die Prüfung durchgeführt wird, sind Faktoren, die das Prüfergebnis beeinflussen und kontrolliert werden müssen. Während Zylindertests nützlich sind, um die Festigkeit des an die Baustelle gelieferten Betons zu bestimmen, werden In-situ-Tests verwendet, um die Qualität des Ortes über die Lebensdauer des Bauwerks zu bewerten.
Dazu schießt der Schmidt-Hammertest ein Stahlgewicht auf die Oberfläche des Betons. Die Strecke, die der Stahl zurückprallt, wird gemessen und mit der Festigkeit des Materials in Beziehung gesetzt. Messungen können über eine Oberfläche oder mehrere Oberflächen durchgeführt werden, um die Konsistenz des Betons zu bewerten.
Im nächsten Abschnitt werden wir die Druckfestigkeit von Probekörpern messen und deren Versagensart beobachten. Wir werden auch die Verwendung des Schmidt-Hammer-Tests zur Angabe der Materialfestigkeit demonstrieren.
Die Druckversuche werden mit einer hydraulischen Prüfmaschine durchgeführt. Für diese Prüfungen muss die Tragfähigkeit sehr hoch sein, um hochfeste Betone zu prüfen. Nehmen Sie den Betonzylinder aus der Form und trocknen Sie seine Oberfläche, um die Probe für die Prüfung vorzubereiten.
Inspizieren Sie dann den Betonzylinder und entfernen Sie mit einer Feile alle größeren Oberflächenfehler an seinen Enden. Nachdem jedes Ende vorbereitet ist, bringen Sie eine Neoprenkappe an, um sicherzustellen, dass die Enden so flach und eben wie möglich sind. Zentrieren Sie die Probe in der hydraulischen Prüfmaschine und bringen Sie dann die Drucklast langsam und kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 50 psi pro Sekunde auf. Lassen Sie die Last ansteigen, bis das Maximum erreicht ist und der Zylinder zerquetscht wird.
Ein Ausfall droht, wenn die Lastanzeige langsamer wird und schließlich stoppt. Wenn der Test abgeschlossen ist, notieren Sie die maximale Belastung und untersuchen Sie dann die Art des Versagens im Betonzylinder genau. Bestimmen Sie die Druckfestigkeit der Probe und erfassen Sie die Bruchart. Wiederholen Sie diesen Test für vier der fünf verbleibenden Proben. Für die endgültige Probe wird ein Kompressometer installiert, damit der Elastizitätsmodul und die Poissonzahl für diese Betonmischung bestimmt werden können.
Lösen Sie zunächst alle sieben Kontaktschrauben, bis die Spitzen bündig mit der Innenfläche der Ringe abschließen. Platzieren Sie nun das Kompressometer über dem Betonzylinder und stützen Sie es mit drei gleich hohen Abstandshaltern ab, um es vertikal mit der Probe zu zentrieren. Ziehen Sie die drei Kontaktschrauben am unteren Ring und die beiden am oberen Ring von Hand fest, um die Probe konzentrisch im Kompressometer zu sichern.
Wenn die Probe gesichert ist, ziehen Sie die letzten beiden Kontaktschrauben im mittleren Ring von Hand fest. Vergewissern Sie sich, dass sich der vertikale Stiel des axialen Dehnungsanzeigers in der Mitte zwischen den beiden Teilen des mittleren Rings befindet. Vergewissern Sie sich, dass der Stiel des axialen Messuhrs nahezu vollständig ausgefahren ist und der Stiel des diametralen Messuhrs nahezu vollständig eingefahren ist.
Zum Schluss entfernst du beide Distanzstangen von den Seiten und den dritten Stab, der sich am Mittelring befindet. Heben Sie die Baugruppe an, indem Sie die Probe festhalten, legen Sie sie vorsichtig in die hydraulische Prüfmaschine und stellen Sie dann beide Messuhren auf Null. Wenden Sie eine Reihe von Lasten in Schritten von 10.000 Pfund bis zu einem Maximum von 60.000 Pfund an. Bei jeder Belastung sind die Längs- und Umfangsverformungen aufzuzeichnen, wie auf den Messuhren angegeben.
Suchen Sie eine Betonoberfläche, die glatt, trocken und mindestens vier Zoll dick ist, und markieren Sie ein Raster von 2 Fuß x 2 Fuß, das eine Gesamtfläche von 10 Fuß x 10 Fuß abdeckt. Wenn der Kolben des Schmidt-Hammers nicht ausgefahren ist, legen Sie das Ende gegen eine steife Unterlage und drücken Sie es leicht nach unten, bis ein Klicken zu hören ist. Der Kolben fährt aus, wenn Sie den Hammer von der Oberfläche wegziehen.
Drücken Sie nun den Hammer vorsichtig gegen den ersten auf der Betonoberfläche markierten Rasterpunkt. Schieben Sie weiter, bis ein rasselndes Geräusch zu hören ist. Lesen Sie die Rückprallzahl auf der Skala ab und ziehen Sie dann den Hammer von der Oberfläche weg. Wiederholen Sie diese Messung an jedem auf der Oberfläche markierten Rasterpunkt, und berechnen Sie dann den Durchschnitt und die Standardabweichung für den gesamten Messsatz.
Die Zylinder unter Kompression neigten dazu, entlang einer schiefen Ebene bei etwa 45 Grad zu versagen. Dieses Merkmal deutet darauf hin, dass das Versagen nicht durch reine Druckquetschung des Zylinders, sondern durch Querkräfte oder genauer gesagt durch Spaltzugspannungen verursacht wurde.
Der Durchschnitt der Schmidt-Hammer-Messwerte betrug 32,4 mit einer Standardabweichung von 1,3, was einer In-situ-Festigkeit von 4.650 psi entspricht, die auf der Kalibrierung auf parallelen Laborzylindertests basiert.
Nachdem Sie nun die Festigkeitsprüfmethoden für Betonkonstruktionen zu schätzen wissen, werfen wir einen Blick darauf, wie sie angewendet werden, um die Qualität von Bauwerken in unserer Welt zu gewährleisten.
Bei älteren Brücken können erhöhte Belastungsanforderungen eine Betonfestigkeitsprüfung erforderlich machen. In diesen Fällen werden Kerne aus bestehenden Strukturen extrahiert und im Labor getestet, um festzustellen, ob die Struktur höhere Lasten tragen kann, als ursprünglich vorgesehen.
Zwischen der zerstörerischeren, aber sehr genauen In-situ-Kernprüfung und der zerstörungsfreien, aber weniger genauen Schmidt-Hammer-Prüfung liegt die Windsor-Sonde. Bei diesem Test werden Sonden in die Betonoberfläche geschossen und die Eindringtiefe gemessen, um die Betonfestigkeit zu bestimmen.
Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die Druckversuche an festem Beton gesehen. Sie sollten jetzt die Kernprüfung und die Schmidt-Hammer-Prüfung von Beton verstehen.
Danke fürs Zuschauen!
