Épületdiagnosztika

Schmidt-kalapácsos vizsgálat

A Schmidt-kalapácsos vizsgálat roncsolásmentes betonvizsgáló módszer, mely a felületi keménységet mérő módszerek közé tartozik. A felületi vizsgáló módszerekkel csak a beton felszínéről és annak közeléből szerezhetünk információt. Ha a beton felszíne és tömege között nagy különbségek vannak, akkor a felületi vizsgálat megbízhatatlan. A Schmidt-kalapácsos vizsgálat általában akkor alkalmazható, ha feltételezhető, hogy a beton felülete és belső tömege között nincs számottevő eltérés. A vizsgált betonnak merevnek, vagy mereven megtámasztottnak kell lennie.

A vizsgálat nem alkalmazható, ha:

Schmidt-kalapáccsal a beton bedolgozási felületére kell ütni
a beton habarcsszegény, hézagos, fészkes, zsaluzott felülete egyenetlen
a beton a víztől különböző folyadékkal telített, felülete szennyezett, vagy jéggel borított
a beton utólag valamilyen kötőanyagot tartalmazó réteggel vonták be
feltételezhető, hogy a beton kötőanyaga nem szabványos cement, vagy speciális adalékanyagot, vagy utólag felhordott pórustömítő anyagot tartalmaz, vagy gőzöléssel szilárdították.

Napjainkban a beton felületi keménységének vizsgálatához a rugalmas visszapattanás elvét alkalmazó Schmidt-kalapácsok tekinthetők a legelterjedtebben használt eszközöknek.

Schmidt-kalapács működése, részei

A vizsgálat alapja a Shore-féle, fémek vizsgálatára kifejlesztett rugalmas visszahatás elvén működő keménységmérési módszer. Adott mozgási energiával rendelkező tömeg és a vizsgált anyag ütközési viszonyait mérjük. A vizsgálat elve, hogy a készülékben (1. ábra) lévő munkarugó (16) egy vezetőrúdhoz (7) csatlakozó ütőtömeget (14) mozgásba lendít, amely a felületre merőlegesen tartott, íves kontaktfelületű ütőszondán keresztül, adott energiával megüti a vizsgált felületet, és az ütés után az ütőtömeg visszapattanásának mértékét a készülék rögzíti. Az ütés pillanatában a betonban elnyelődő energia nagysága függ a beton nyomószilárdságától és rugalmassági modulusától is, ezáltal a beton feszültség–alakváltozás (σ–ε) diagramjának függvénye. Kisebb szilárdságú, kisebb merevségű betonban több energia nyelődik el, így a tapasztalt visszapattanási érték is kisebb, mint egy nagyobb szilárdságú, nagyobb merevségű beton esetén.

1. ábra: A Schmidt-kalapács részei

2. ábra: A Schmidt-kalapács részei

a) szállítási helyzet; b) felhúzott állapot; c) kioldás előtti állapot; d) visszapattanás véghelyzete

A visszapattanási értéket befolyásoló tényezők:

A Schmidt-kalapácsos vizsgálat során kapott visszapattanási értéket a készülék ütőszondájának közvetlen környezetében lévő beton tulajdonságai határozzák meg. Ennélfogva a vizsgálat igen érzékeny a vizsgálati körülményekre. Például, ha egy nagyobb adalékanyag szemcse, vagy egy nagyobb légzárvány fölött mérünk, akkor a szerkezeten egyébként tapasztalt átlagos visszapattanási értékekhez képest lényegesen nagyobb, illetve lényegesen kisebb visszapattanási érték lesz mérhető. A betonfelszín közvetlen közelében futó (elégtelen betonfedésű) betonacélok szintén befolyásolják a mért visszapattanási értéket. A következőkben röviden összefoglaljuk a visszapattanási értéket befolyásoló legfontosabb hatásokat.

Ütés iránya:

Az ütésirányt mindig a gravitáció irányához képest értelmezzük (így elsősorban fölfelé, lefelé vagy vízszintes irányban ütve szoktunk vizsgálatot végezni). A Schmidt-kalapács használatának alapértelmezett ütésiránya a vízszintes irány. A mérési eredményeket ezért mindig korrigálni kell az ütésiránytól függően ahhoz, hogy a vízszintes ütésirányra kidolgozott empirikus összefüggéseket alkalmazni tudjuk az eredmények értékelése során.

A beton kora:

A beton korának tárgyalása során meg kell különböztetnünk a karbonátosodás és a szilárdulás ütemének a hatását. Az 56 napnál idősebb betonok esetén már figyelembe kell venni a beton karbonátosodásának a hatását, mert a karbonátosodás a beton felületi keménységének növekedésével jár. A karbonátosodás figyelmen kívül hagyása elhanyagolást eredményez – a biztonság kárára.

A beton nedvességtartalma:

A beton nedvességtartalma befolyásolja a mért visszapattanási értéket. Egyes szakirodalmi források szerint, ha a beton víztelített állapotban van, a visszapattanási érték 20%-nál nagyobb mértékben is csökkenhet, a légszáraz állapotban mérhetőhöz képest. A megállapítás még akkor is igaz, ha a beton külső felülete száraz. A beton nedvességtartalmának közvetlen figyelembevételére viszont a szakirodalom általában nem ad meg összefüggéseket. A kérdés további kutatómunkát igényel és különösen a nagyobb víz–cement tényezőknél és fiatalabb betonoknál van jelentősége.

A cement:

Mind a cement fajtája, mind pedig a cementtartalom jelentős hatással van a mért visszapattanási értékre: a különbségek meghaladhatják az 50%-ot is.

Az adalékanyag:

Mind az adalékanyag típusa, mind pedig az adalékanyag szemcseméret-eloszlása (a péptelítettséggel összefüggésben) hatással van a mért visszapattanási értékre. Az adalékanyag rugalmassági modulusának hatása kiemelkedő.

A Schmidt-kalapács működési fázisai a 2. ábrán látható.

A vizsgálatot az e-UT 09.04.11, útügyi előírás szerint végezzük. Ezen útügyi műszaki előírás szerint, a vissza pattanási értékek átlaga és a 200 m élhosszúságú próbakockákon mért kockaszilárdság-értékek közötti összefüggéseken alapul.

A szabvány szerint a következő négy módszer lehetséges:

Szilárdságbecslés kizárólag a roncsolásmentes mérések eredményei alapján
Szilárdságbecslés a beton összetételére, állapotára vonatkozó ismert adatokkal
Szilárdságbecslés ellenőrző törővizsgálattal kombinálva
Szilárdságbecslés specifikus tapasztalati összefüggés alapján

A vizsgálat menete a szabvány szerint:

A vizsgálati és mérési helyek
Egy mérési helynek ~0,01 m² felületet tekintünk. Egy mérési helyre legalább 10 mérőpontot kell kijelölni. A pontok egymástól kb. 20 mm-re legyenek. A mérőpontokat nem szükséges előre kijelölni.

A mérési és vizsgálati helyek száma
Egy tételen legalább 12 helyen (de célszerűbb 14 helyen) kell a mérést elvégezni, mérési helyenként 10-10 kalapácsütés alkalmazásával. Azon visszapattanási értékeket, amelyek a 10 visszapattanás átlagos -+5-nél nagyobb mértékben eltérnek, az értékelésből ki kell zárni és helyettük újabb ütést kell végezni.

A vizsgálati helyek előkészítése
A műtárgyakon a vizsgálatra kijelölt helyekről a cementiszapot és minden egyéb szennyeződést (ráfolyt cementréteget, vakolatot, rárakódott porréteget, meszelést, szigetelő réteget stb.) le kell csiszolni.

A mérés végrehajtása
A műszer helyes működéséről minden vizsgálat előtt meg kell győződni. Egy-egy mérési helyen 10-10 visszapattanási értéket kell megmérnünk és rögzítenünk. A mérési jegyzőkönyv tartalmazza a vizsgálati helynek szemrevételezéssel meghatározott állapotát, a beton összetételére, állapotára vonatkozó adatokat és az ütésirányt. Az ütésirány mindig a beton felületére merőlegesen legyen. Az ütésirányt az eredmények kiértékelése során mérési helyenként kell figyelembe venni.

Amennyiben a vizsgálandó beton adatai ismertek, úgy lehetőség van arra, hogy ezek figyelembe vételével végezzük el a vizsgálatot.

Adatok, melyeket felhasználhatunk, ha ismertek:

cementfajta
adalékanyag maximális szemnagysága
víz-cement tényező
cementtartalom
kor vagy képzett kor
nedvességtartalom

Egyidejűleg legfeljebb három tényező vehető figyelembe, amennyiben a beton felülete tömör és nedves utókezelést alkalmaztak. Ellenkező esetben legfeljebb két tényezővel szabad számolni.

A műszer pontosságát évente, vagy 5000 ütés után ellenőrizni kell. A pontosság ellenőrzést kizárólag a gyártó cég által forgalmazott pontosság-ellenőrző üllőn szabad elvégezni.

Minta számítás

A szerkezet egy meglévő épület vasbeton fala, melyen 3 mérési helyet jelöltünk ki. A szerkezet beton szilárdsági osztályának ellenőrzését kell elvégeznünk a Schmidt-kalapácsos szilárdságbecslő vizsgálattal. A leírtaknak megfelelően elvégezzük a helyszínen a kijelölt helyeken a beton Schmidt- kalapácsos vizsgálatát. A visszapattanási értékeket rögzítjük.

A beton ismert adatai, segédváltozói: