Badanie betonu metodą młotka Schmidta

Badanie betonu metodą młotka Schmidta czyli inaczej metoda sklerometryczna z użyciem młotka Schmidta stanowi cenne narzędzie do nieniszczącej oceny betonu. Umożliwia szybkie i tanie oszacowanie wytrzymałości betonu na ściskanie, ale interpretacja wyników wymaga dużej ostrożności. Aby uzyskać miarodajne wyniki, należy uwzględnić wszystkie czynniki mogące mieć wpływ na pomiar, a także zweryfikować wyniki z innymi metodami badań, jeśli to możliwe.

Znaczenie nieniszczących badań betonu

• Nieniszczące metody badań betonu odgrywają kluczową rolę w ocenie stanu technicznego konstrukcji betonowych, szczególnie w sytuacjach, gdy pobranie próbek do badań niszczących jest niemożliwe lub niepraktyczne.
• Metody nieniszczące dostarczają dodatkowych informacji o rozkładzie wytrzymałości betonu w badanym elemencie.
• Na podstawie badań nieniszczących można uzyskać informacje o cechach wytrzymałościowych, jednorodności i wilgotności betonu wbudowanego w badany obiekt, bez naruszania jego struktury lub dalszej przydatności użytkowej

Metoda sklerometryczna z użyciem młotka Schmidta

• Metoda sklerometryczna, wykorzystująca młotek Schmidta, jest jedną z najpopularniejszych nieniszczących metod badania betonu.
• Pomiar polega na uderzeniu masą młotka o stałej energii w powierzchnię betonu i odczytaniu wartości odbicia (liczby odbicia – L) na skali młotka.
• Istotą metody sklerometrycznej jest pośrednie określenie właściwości materiału na podstawie pomiaru twardości powierzchniowej.

Czynniki wpływające na wyniki pomiarów

• Na wyniki pomiarów sklerometrycznych ma wpływ wiele czynników, m.in. wilgotność betonu, wiek betonu, temperatura, rodzaj powierzchni, obecność zbrojenia, a także rodzaj i kalibracja młotka.
• Na zależność empiryczną fc – L wg przeprowadzonych przez autora pracy badań istotny wpływ miała zawartość środka uplastyczniającego, po zastosowaniu którego zaobserwowano zmniejszenie się liczby odbicia.

Interpretacja wyników i korelacja z wytrzymałością na ściskanie

• Na podstawie liczby odbicia można oszacować wytrzymałość betonu na ściskanie, korzystając z odpowiednich krzywych korelacyjnych.
• Należy jednak pamiętać, że krzywe korelacyjne mają charakter empiryczny i z powodu zróżnicowania betonów, ich stosowanie wymaga dużej ostrożności.
• W normie PN-EN 206-1 zastępującej PN-B-88/06250 jednoznacznie stwierdzono, że wytrzymałość betonu można wyznaczyć na próbkach wyciętych z konstrukcji, a dodatkowo można przeprowadzić badania nieniszczące konstrukcji.

Zalety i ograniczenia metody sklerometrycznej

Zalety metody sklerometrycznej:

• Łatwość i szybkość: Metoda sklerometryczna pozwala na łatwe i szybkie określanie wytrzymałości betonu w konstrukcji.
• Nie wymaga ona pobierania próbek kontrolnych, a sam pomiar jest szybki.
• Brak destrukcji:  Jest to metoda nieniszcząca, co oznacza, że nie uszkadza badanego obiektu.
•  Jest to szczególnie przydatne w przypadku badania elementów konstrukcyjnych, których uszkodzenie mogłoby osłabić całą konstrukcję.
• Możliwość wielokrotnych badań: Badania można powtarzać wielokrotnie w trakcie budowy i eksploatacji obiektu, co pozwala na monitorowanie zmian wytrzymałości betonu w czasie.
• Ocena jednorodności betonu: Metoda pozwala na ocenę jednorodności betonu w konstrukcji, co jest istotne dla jej bezpieczeństwa.
• Lokalizacja słabych punktów: Metoda umożliwia lokalizowanie miejsc o obniżonej jakości betonu, co ułatwia ewentualne naprawy.
• Prosta procedura: Pomiar sklerometrem jest stosunkowo prosty do wykonania, a samo urządzenie jest łatwe w obsłudze.

Należy jednak pamiętać, że metoda sklerometryczna dostarcza informacji o wytrzymałości jedynie powierzchniowej warstwy betonu (do około 3-10 cm). Nie może ona zatem zastąpić badań niszczących, a uzyskane wyniki należy traktować jako dane poglądowe. Dla wiarygodnej oceny wytrzymałości betonu metodą sklerometryczną,  konieczne jest skalibrowanie młotka Schmidta do badanego rodzaju betonu.  Polega to na wyznaczeniu zależności empirycznej między liczbą odbicia a wytrzymałością betonu na podstawie badań niszczących próbek pobranych z konstrukcji.

Przykładowe sytuacje wykonania badań metodą Młotka Schmidta

Metoda sklerometryczna, wykorzystująca młotek Schmidta, znajduje szerokie zastosowanie w praktyce budowlanej.:

Kontrola jakości betonu

• Ocena wytrzymałości betonu na ściskanie: Ocena wytrzymałości betonu na ściskanie metodą sklerometryczną to najczęstsze zastosowanie metody sklerometrycznej w budownictwie. Wyniki badań sklerometrycznych są korelowane z wytrzymałością betonu na ściskanie za pomocą odpowiednich zależności empirycznych lub teoretycznych. Pozwala to na ocenę wytrzymałości betonu bez konieczności wykonywania niszczących badań laboratoryjnych.
• Wykrywanie wad i ubytków w betonie: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do wykrywania wad i ubytków w betonie, takich jak pęcherze powietrza, kawerny i zarysowania. Wady te powodują obniżenie wytrzymałości betonu i mogą mieć negatywny wpływ na trwałość konstrukcji.
• Monitoring stanu betonu w czasie: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do monitorowania stanu betonu w czasie. Pomiary sklerometryczne mogą być wykonywane regularnie w celu wykrycia ewentualnych zmian w wytrzymałości betonu, co może być sygnałem ostrzegawczym o pogorszeniu stanu konstrukcji.
• Ocena jednorodności betonu w konstrukcji: Metoda pozwala na szybką ocenę jednorodności betonu w elementach konstrukcyjnych, takich jak prefabrykaty, konstrukcje monolityczne betonowe, żelbetowe i sprężone. Wyniki pomiarów sklerometrycznych pozwalają zidentyfikować obszary o obniżonej jakości betonu, co może świadczyć o nieprawidłowościach w procesie betonowania, np. złym zagęszczeniu mieszanki betonowej.
• Szacowanie wytrzymałości betonu w konstrukcji: Chociaż metoda sklerometryczna nie może zastąpić badań niszczących w celu dokładnego określenia wytrzymałości betonu, to jest użytecznym narzędziem do jej oszacowania, szczególnie w przypadku istniejących konstrukcji. Na podstawie liczby odbić młotka Schmidta, korzystając z krzywych korelacyjnych, można oszacować wytrzymałość betonu na ściskanie w badanym elemencie.
• Lokalizowanie obszarów o obniżonej jakości betonu:  Metoda sklerometryczna jest przydatna do identyfikacji miejsc w konstrukcji, gdzie beton ma niższą jakość. Informacje te są cenne, ponieważ pozwalają na zaplanowanie ewentualnych napraw lub wzmocnień konstrukcji.
• Badanie prefabrykatów:  Metoda sklerometryczna jest powszechnie stosowana do kontroli jakości prefabrykowanych elementów betonowych.  Pozwala na szybką ocenę wytrzymałości i jednorodności betonu w prefabrykatach, co jest istotne dla zapewnienia ich odpowiedniej jakości.
• Monitorowanie zmian wytrzymałości betonu w czasie:  Pomiary sklerometryczne można wykonywać wielokrotnie w trakcie budowy i eksploatacji obiektu, co pozwala na monitorowanie zmian wytrzymałości betonu w czasie. Jest to szczególnie przydatne w przypadku konstrukcji narażonych na działanie czynników agresywnych, które mogą wpływać na właściwości betonu.

Badanie innych materiałów budowlanych

• Ocena wytrzymałości cegieł i kamienia: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do oceny wytrzymałości cegieł i kamienia. Wyniki badań sklerometrycznych są korelowane z wytrzymałością tych materiałów na ściskanie.
• Badanie właściwości zapraw murarskich: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do badania właściwości zapraw murarskich, takich jak wytrzymałość na ściskanie i przyczepność do betonu lub cegły.

Inne zastosowania metody sklerometrycznej

• Określanie twardości podłoży gruntowych: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do określania twardości podłoży gruntowych. Informacje te są przydatne do projektowania fundamentów i innych konstrukcji ziemnych.
• Badanie właściwości materiałów kompozytowych: Metoda sklerometryczna może być również stosowana do badania właściwości materiałów kompozytowych, takich jak włókno szklane i włókno węglowe.

Należy pamiętać, że metoda sklerometryczna jest metodą pośrednią oceny właściwości materiałów budowlanych. Oznacza to, że wyniki badań sklerometrycznych muszą być interpretowane w połączeniu z innymi informacjami, takimi jak dane z historii budowy i wizualna ocena stanu konstrukcji. Interpretacja wyników badań sklerometrycznych wymaga doświadczenia i znajomości czynników, które mogą wpływać na wynik pomiaru. Do najważniejszych z nich należą: wilgotność betonu, wiek betonu, karbonatyzacja powierzchni, temperatura podczas badania, rodzaj badanej powierzchni oraz kalibracja młotka Schmidta.