2. kiadás 1974. 08. 691.327.001.4:666.972 Magyar Népköztársasági Országos Szabvány MEGSZILÁRDULT BETON VIZSGÁLATA Roncsolásmentes vizsgálatok MSZ 4715/5-72 G 13 Test methods of hardened concrete Non-destructive tests of mechanical properties TARTALOM MAGYAR SZABVÁNYÜGYI HIVATAL 1. Felületi keménység mérése 2. Akusztikai impulzus terjedési sebességének mérése 3. Önrezgésszám mérése A roncsolásmentes vizsgálatok célja a beton egyes fizikai és mechanikai jellemzõinek közvetett vagy közvetlen megállapítása. 1. FELÜLETI KEMÉNYSÉG MÉRÉSE A beton felületi keménységének mérésére kétfajta módszer használható: a rugalmas visszapattanás módszere (pl. Bolomey-rendszerû Schmidt-féle kalapács); a képlékeny deformációk módszere (pl. Szmodits-féle, Zorn-féle, Poldi- Watzmann-féle). A felületi keménység vizsgálatának eredményeit fel lehet használni a beton szilárdságának megítélésére. A kapott vizsgálati eredményekbõl (visszapattanás, ill. deformáció) megállapítható szilárdsági értékek - a megadott határok között - tájékoztató jellegûek, s csak a vizsgálati hely környezetére és a vizsgált állapotra vonatkoznak. Az így nyert szilárdsági értékek megbízhatósága a roncsolásos vizsgálatokkal ellenõrizhetõ és növelhetõ. A jóváhagyás idõpontja: 1972. december 29. A hatálybalépés idõpontja: 1973. július 1. Ára: G (13 oldal)
MSZ 4715/5-72 2 A vizsgálat beton felületi keménységének mérõszáma (visszapattanás) és a beton szilárdsága közötti összefüggés tájékoztató értékei, az N és M jelû Schmidtkalapácsok esetére a Függelék F1.1, ill. F1.2 táblázataiban találhatók. 1.1. A vizsgálat 1.11 A vizsgáló mûszer kiválasztása A beton felületi keménységének mérésére különbözõ rendszerû mûszerek (ütõ, nyomó, stb.) használhatók. Alapvetõ követelmény, hogy a mûszer hitelesíthetõ legyen, és az általa kifejtett hatás (pl. ütõmunka, nyomóerõ) a vizsgálat során ne változzon, illetve a változás mértéke megállapítható legyen. A megfelelõ mûszert a vizsgált beton fajtájától, összetételétõl, cementminõségétõl, adalékfajtájától, az utókezelés módjától, szilárdságától stb., valamint a felületi viszonyaitól függõen kell megválasztani. 1.12. A vizsgálati hely kiválasztása Kerülni kell a zsaluzati hézagokat, kavicsfészkeket, a repedések környékét. A betonszerkezet rugalmas lengése befolyásolja a mérést, ezért lehetõleg a támaszoknál, csatlakozásoknál vagy az elem legnagyobb mértékével megegyezõ irányban kell vizsgálni. 1.13 A vizsgálati hely elõkészítése Az egyenetlenségeket, a vakolatréteget, a bedolgozás során kivált megszilárdult cementkõréteget el kell távolítani. Ha a vizsgálandó beton fagyás, vagy korrózió következtében roncsolódott, akkor a roncsolódott réteget elõzõleg el kell távolítani, kivéve, ha a vizsgálat célja a roncsolódott rész keménységének megállapítása. 1.14 A mérés végrehajtása Egy-egy vizsgálati helyen annyi mérést kell végrehajtani, hogy a mérési eremény egyértelmûen értékelhetõ legyen. Egy mérési helyen legalább 9 mérést kell végezni. Ha az egyes eredményeknek az átlagtól való eltérése meghaladja a mérõmûszerhez tartozó megadott hibakorlátot, a mérési sorozatot meg kell ismételni. Az így kapott mérések értékének átlaga a beton felületi keménysége tekintetében egy vizsgálati eredménynek tekintendõ. A mérési helyek kijelölésénél a szabványos hálóbeosztásban való mérési eljárást célszerû alkalmazni.
3 MSZ 4715/5-72 1.2 Vizsgálati jegyzõkönyv A vizsgálati jegyzõkönyv feleljen meg az MSZ 4715/1 szerinti követelménynek. A roncsolásmentes vizsgálat eredményeit, valamint a vizsgált szerkezet és beton jellemzõ adatait (vázlatát) a vizsgálati jegyzõkönyben rögzíteni kell. 2. AZ AKUSZTIKAI IMPULZUS TERJEDÉSI SEBESSÉGÉNEK MÉRÉSE Az akusztikai impulzus a megszilárdult betonban kialakuló terjedési sebességének tájékoztató értékét - a mért áthaladási idõ és megtett út felhasználásával - az alábbi összefüggés szolgáltatja: L V= t ahol V az impulzus terjedési sebessége a betonban, m/s; L az adófej és a vevõfej véglapja közötti távolság (a megtett út hossza), m; t áthaladási idõ, s. Az impulzus terjedési sebessége és a beton egyes fizikai és mechanikai tulajdonságai közötti összefüggések a Függelék F2. szakaszában találhatók. 2.1. A vizsgálat 2.11 A vizsgáló mûszer kiválasztása Az idõmérõ ajánlott mérési tartománya 10-5000 µ sec. Az idõmérõ érzékenysége feleljen meg annak a követelménynek, hogy a hang terjedési sebességét 2%-ra pontosan kell megállapítani. Kivánatos, hogy az impulzus adását és vételét az idõmérõn jól érzékelhetõ jel rögzítse. 2.12 A vizsgálati hely kiválasztása Ügyelni kell arra, hogy a vizsgálati helyeken az adó és vevõ irányával megegyezõ irányban nagyobb átmérõjû vasbetétek ne legyenek a vizsgálandó betonban.
MSZ 4715/5-72 4 Ha a szerkezeten repedések láthatók, úgy kell a vizsgálati helyeket kiválasztani, hogy a repedések az impulzusok terjedését - az adó és vevõ között - ne akadályozzák. Vizsgálni csak olyan felületû betont lehet, melyhez az adó és vevõ fej akusztikailag jól csatlakoztatható (sima felületû). Ha a beton felülete ezt nem teszi lehetõvé, akkor a megfelelõ csatlakozást csiszolással, vagy egyéb módon kell biztosítani. Nem szabad a betont úgy vizsgálni, hogy az adó és vevõ fej, valamint a vizsgálandó beton között valamilyen egyéb réteg (pl. vakolat, meszelés, cement csurgás stb.) is van, ezért a vizsgálat helyén ezek - lehetõleg csiszolással - eltávolítandók. 2.13. A mûszer ellenõrzése A vizsgálat megkezdése elõtt a vizsgálati helyen a mûszer kifogástalan mûködését ellenõrizni kell. Az idõmérõ mûködését etalonon való méréssel is ellenõrizni kell. 2.14. A rezgésszám megválasztása A méréshez olyan rezgésszámú impulzust kell alkalmazni, hogy a jel élessége megfeleljen a mérés pontossága által megszabott követelményeknek. Általános szempont, hogy kisméretû elemeknél magasabb (500 khz), nagy méretû elemeknél alacsonyabb frekvenciájú impulzus a megfelelõbb. 2.15. A mérés A mérés megkezdése elõtt a kijelölt mérési helyek távolságát (adó-vevõ köze) le kell mérni 1%-ra pontosan. A mérés idejére az adó és vevõ fejet csatlakozó közeg (vazelin stb.) alkalmazásával egyenletes erõvel a mérendõ felületre kell szorítani úgy, hogy egymással pontosan szemben legyenek. Egy mérési helyen három leolvasást kell végezni. Minden ismétlõdõ leolvasás elõtt az adó és vevõ fejet kismértékben (1-2 cm) oldalirányban el kell mozdítani, ha a három leolvasott érték közötti különbség legfeljebb 2 százalék, akkor a három eredmény számtani átlagából számítandó a mérési helyre jellemzõ terjedési sebesség (v i ). Meg kell a három mérést ismételni, ha az eltérés 2 százaléknál nagyobb. 2.2. A vizsgálati jegyzõkönyv A vizsgálati jegyzõkönyv feleljen meg az MSZ 4715/1 szerinti követelménynek. A roncsolásmentes vizsgálat eredményét, valamint a vizsgált szerkezet és beton jellemzõ adatait (vázlatát) a vizsgálati jegyzõkönyvben rögzíteni kell.
5 MSZ 4715/5-72 3. ÖNREZGÉSSZÁM MÉRÉS A szabványos alakú próbatest önrezgésszáma a rezonanciaelv alapján határozható meg. A próbatest önrezgésszáma és a beton egyes fizikai és mechanikai tulajdonságai közötti összefüggésekre vonatkozóan lásd a Függeléket. 3.1. A vizsgálat 3.11 Próbatest A vizsgálathoz csak szabályos alakú próbatestek használhatók. Méréstechnikai szempontból az MSZ 4715/5 szerint készített hasábok használata célszerû. A próbatest különleges elõkészítés nélkül, tetszés szerinti víztartalom esetén vizsgálható. 3.12 A vizsgálat végrehajtása A gerjesztõfejnek a próbatesthez viszonyított helyzete szerint hosszirányú-, hajlító-, ill. csavarórezgések állíthatók elõ. A próbatestben az alkalmazott igénybevételi módnak megfelelõ állóhullám alakul ki. A próbatestet az alakváltozási nullpontok közelében kell megtámasztani, a gerjesztõ- és a rezgésérzékelõ fejeket pedig az alakváltozási maximumok közelében kell elhelyezni. A gerjesztõ rezgésszámok folyamatos változása mellett meghatározandó a rezgésérzékelõben észlelt maximális kitéréshez tartozó rezgésszám. Legalább három, egymástól független mérést kell végezni. Két mérés akkor tekinthetõ egymástól függetlenül végrehajtottnak, ha közben megszakítottuk a gerjesztõfej és a próbatest közötti kapcsolatot és elforgattuk a rezgésszámszabályozót. 3.2. Vizsgálati jegyzõkönyv A vizsgálati jegyzõkönyv feleljen meg az MSZ 4715/1 szerinti követelménynek. Rögzíteni kell a vizsgálat körülményeit, az egyes mérések eredményeit és átlagukat.
MSZ 4715/5-72 6 A SZÖVEGBEN EMLÍTETT SZABVÁNYOK Megszilárdult beton vizsgálata Általános elõírások...msz 4715/1. Mechanikai tulajdonságok roncsolásos vizsgálata...msz 4715/4 A TÁRGGYAL KAPCSOLATOS SZABVÁNYOK A cementek fizikai jellemzõinek vizsgálata (sorozat)...msz 523/1...5 A portlandcementklinker vegyelemzése... MSZ 525 Cementek. Portlandcement, kohósalak-, portlandcement traszportlandcement....msz.. 4702 A beton alapanyagainak vizsgálata...msz 4713 Friss betonkeverékek vizsgálata...msz 4714 Megszilárdult beton vizsgálata Sûrûség, tömörség...msz 4715/2 -Hidrotechnikai tulajdonságok...msz 4715/3 - A beton alakváltozása...msz 4715/6 - Cementtartalom, adalékanyag szemmegoszlása...msz 4715/7 A betonok fajtái és jelölésük...msz 4719 Fizikai mennyiségek neve, jele és mértékegysége. Mechanika...MSZ 4900/3 Elõregyártott vasbeton és feszített betonelemek Vizsgálat és minõsítés...msz 16030 A szabvány elõírásai a népgazdaságban általában mértékadó megoldási módot tartalmazzák. A szerzõdõ felek egymás közötti jogviszonyában ezek az elõírások kötelezõek, ha a szerzõdésben azoktól eltérõen nem állapodtak meg. Ha a szabvány megjelöléseket, rajz és betûjeleket, megnevezéseket, minõségi osztályokat tartalmaz, azokat csak a szabványban meghatározott értelemben és tartalommal szabad használni. Szabványkiadvány (Szabvány, Mûszaki Irányelvek) alkalmazása elõtt gyõzõdjön meg arról, hogy nem jelent-e meg helyesbítése, módosítása, kiegészítése, hatálytalanítása (visszavonása). Az állami szabványkiadványok érvényességében beálló minden változás megjelenik a Szabványügyi Közlönyben. A gyakorlati tapasztalatok alapján ajánlatosnak látszó - az építésügyi ágazati szabványkiadványokra vonatkozó - módosító indítványokat, megfelelõ indokolással az Építésügyi Szabványosítási Központhoz kell beküldeni (1502 Budapest, Pf. 69. Budapest XI. Diószegi út 37.). Az építésügyi ágazati szabványkiadványok az Építésügy Tájékoztatási Központ boltjában (1400 Budapest, Pf. 83. Budapest VII., Rumbach Sebestyén utca 15/a), valamint a Szabványboltban (1431 Budapest, Pf. 162. Budapest VIII, Üllõi út 24.) vásárolhatók meg. F.k.: az MSZH Kiadói és Tájékoztatási Fõosztály vezetõje MSZH Nyomda Sz. u. 1974, 800 pld, F.v.: Deák József
7 MSZ 4715/5-72 FÜGGELÉK F1 A RUGALMAS VISSZAPATTANÁS ELVÉN MÛKÖDÕ BETONSZILÁRDSÁG MÉRÕ MÛSZEREK KIÉRTÉKELÕ ADATAI A rugalmas visszapattanás elvén mûködõ berendezések mérési eredményei és a vizsgált beton nyomószilárdsága között az egyes mûszereket gyártó és az ezeket használó intézetek összefüggéseket állítottak fel. A hazánkban leggyakrabban alkalmazott mûszerekre a meghatározott visszapattanási érték és a beton szilárdsága (kockaszilárdságának tájékoztató értéke) közötti összefüggést és ezek megbízhatósági határait az N jelû Schmidt-kalapács vízszintes helyzetében kavics adalékos, természetes érlelésû betonon való mérésre vonatkozóan az F1.1 táblázat; az M jelû Scmidt-kalapáccsal útbetonokon függõlegesen lefelé történõ mérés esetére az F1.2 táblázat szolgáltatja. Értékelõ táblázat N jelû Schmidt - féle kalapácshoz* F1.1. táblázat Visszapattanás R i Szilárdság ó b dan/cm2 (kp/cm2) Visszapattanás R i Szilárdság ó b dan/cm2 (kp/cm2) 20 22 24 26 28 30 32 34 75 ± 29 90 ± 31 105 ± 33 120 ± 35 140 ± 37 160 ± 39 180 ± 42 220 ± 46 36 38 40 42 44 46 48 260 ± 51 300 ± 56 350 ± 62 410 ± 69 470 ± 76 530 ± 84 570 ± 88 *Közbeesõ értéket lineáris interpolációval lehet meghatározni.
MSZ 4715/5-72 8 Értékelõ táblázat M jelû Schmidt - féle kalapácshoz* F1.2. táblázat Visszapattanás R i Szilárdság ó b dan/cm 2 (kp/cm 2 ) Visszapattanás R i Szilárdság ó b dan/cm 2 (kp/cm 2 ) 18 172 ± 28 34 361 ± 39 20 193 ± 30 36 389 ± 40 22 214 ± 32 38 418 ± 42 24 236 ± 34 40 450 ± 45 26 260 ± 35 42 482 ± 47 28 283 ± 36 44 518 ± 49 30 308 ± 37 46 555 ± 51 32 334 ± 38 48 597 ± 54 *Közbeesõ értéket lineáris interpolációval lehet meghatározni. Az N jelû Schmidt-kalapáccsal vízszintestõl eltérõ ütésirány esetén meghatározott visszapattanási értékeket az F1.3 táblázatnak megfelelõen kell módosítani. Korrekciós érték a vízszintestõl eltérõ ütésirány esetén F1.3. táblázat R i Az Ri -t módosító értékek, ha a vízszintessel bezárt szög Felfelé lefelé 90 45 90 45 20-30 között 5,4 3,5 + 3,4 + 2,5 31-40 között 4,7 3,1 + 3,1 +2,3 41-50 között 3,9 2,6 + 2,7 +2,0
9 MSZ 4715/5-72 A nyomószilárdsági érték csak akkor fogadható el a beton nyomószilárdságaként, ha azt megfelelõ korrekciónak vetik alá. A vizsgáló Intézet a korrekció mértékét vagy a vizsgálandó betonból nyert próbatesteken, vagy empirikus képletek alapján a beton összetételének, korának, utókezelésének stb. figyelembevételével állapítja meg. F2. A BETON EGYES JELLEMZÕINEK MEGHATÁROZÁSA AZ AKUSZTIKAI IMPULZUS TERJEDÉSI SEBESSÉGE ALAPJÁN Az impulzus terjedési sebessége és a beton rugalmassági tényezõje között analitikai összefüggés van. Ezért a módszer alkalmas egyrészt a beton olyan egyéb tulajdonságainak vizsgálatára, amelyek a rugalmassági tényezõvel kapcsolatba hozhatók (pl. szilárdság), másrészt olyan folyamatok figyelemmel kisérésére, amelyek az impulzus terjedési sebességének változását idézik elõ (pl. fagyállóság, korrózió). F2.1 Rugalmassági tényezõ A terjedési sebességbõl a rugalmassági modulus az alábbi összefüggés segítségével számítható: E = V 2 L ρ ahol: E = a beton rugalmassági tényezõje, dan/cm2, (kp/cm2), ρ = a beton sûrûsége, g/cm3, V L = a hosszirányú hullám terjedési sebessége, m/s, c c = a vizsgált elem méreteitõl, a Poisson-tényezõtõl, a gerjesztés irányától és frekvenciájától és a dimenzióktól függõ tényezõ. A BI-8 típusú betonoszkóppal mért szokványos betonok esetén "c" értéke hosszú rudakra (hasábokra) és lemezekre 1-nek vehetõ. Nagy tömbök esetén 0,65-0,95 között változik, átlagosan 0,8-ra vehetõ.
MSZ 4715/5-72 10 F2.2 Szilárdsági jellemzõk Az akusztikai impulzus terjedési sebessége és a beton szilársága - a rugalmassági tényezõ közvetítésével - egymással is kapcsolatba hozható. Ezt, az analitikailag egyenlõre föl nem tárt függvényt, sok tényezõ mellett legnagyobb mértékben a beton alkotók (adalék, cement), a víztartalom és a beton kora befolyásolja. A szilárdságra vonatkozó következtetéseink annál megbízhatóbbak, minél pontosabban ismerjük ezeket a tényezõket. F2.21 Szokványos készítésû, közepes cementadagolású kavicsbetonok BI.-8 típusú betonoszkóppal történõ vizsgálata esetén a terjedési sebességbõl a beton nyomószilárdsága az F2. táblázat segítségével becsülhetõ. A táblázat egy évnél idõsebb, légszáraz állapotú kavicsbetonok esetén ±15% megbízhatósági korláttal használható. F2.22 Abban az esetben, ha a befolyásoló tényezõk a föltételezettõl eltérnek, az átszámítást módosítani kell. Megbízhatóbbá lehet tenni a szilárdságbecslést abban az esetben, ha rendelkezésünkre állnak a beton összetételére, készítési és utókezelési körülményeire, korára és víztartalmára vonatkozó adatok, illetve, ha ismerjük a vizsgált betonnal jól egyezõ minõségû beton szilárdsága és az akusztikai impulzus terjedési sebessége közötti kapcsolatot. Ilyen értékelõ diagramokat kutatólaboratóriumokban lehet meghatározni.
11 MSZ 4715/5-72 Értékelõ táblázat a BI.8. jelû betonoszkóphoz F2. táblázat V K ó b V K ó b m/s dan/cm 2 (kp/cm 2 ) m/s dan/cm 2 (kp/cm 2 3000 47 3800 180 3050 52 3850 192 3100 56 3900 210 3150 62 3950 230 3200 66 4000 247 3250 72 4050 270 3300 77 4100 295 3350 84 4150 320 3400 90 4200 350 3450 98 4250 380 3500 108 4300 415 3550 117 4350 455 3600 127 4400 490 3650 137 4450 525 3700 150 3750 165 V K = hang terjedési sebessége, m/s ó b = nyomószilárdság, dan/cm2, (kp/cm2) Megjegyzések: A táblázat II. osztályú ( 40mm) D max. = homokos kavics adalékanyagból portlandcementtel készített betonok légszáraz állapotban történõ vizsgálatával készült. 360 napos vagy annál idõsebb betonoknál érvényes. Cementtartalom: 350 kg/m 3 alatt van.
MSZ 4715/5-72 12 F3. BETONTULAJDONSÁGOK MEGHATÁROZÁSA AZ ÖNREZGÉSSZÁM SEGÍTSÉGÉVEL Adott geometriájú próbatest esetén analitikai összefüggés van az anyag rugalmassági tényezõje és a próbatest önrezgésszáma között. Ez a kapcsolat lehetõséget teremt arra, hogy figyelemmel kisérjünk olyan folyamatokat, amelyek a beton rugalmas tulajdonságainak változásával járnak (pl. szilárdulás, fagyállóság, korrózió). A rugalmassági tényezõ ismeretében a beton szilárdságára is következtetni lehet. F3.1 Rugalmassági tényezõ Abban az esetben, ha érvényes az 1 + µ = E 2G feltétel, a rezonancia frekvencia ismeretében a rugalmassági tényezõk az alábbi analitikai összefüggésekkel számíthatók: E = U n 2 ill. = U n 2 L L F F G = U n 2 T T ahol E = az anyag rugalmassági tényezõje dan/cm2, (kp/cm2); G = az anyag nyírási rugalmassági tényezõje dan/cm2, (kp/cm2); n = a próbatest önrezgésszáma, Hz; L, F és T indexek a longitudinális (hosszanti), flexionális (hajlító) és torziós (csavaró) rezonancia mérést jelentik; U = a szabványos alakú próbatest súlyától, méreteitõl, alakjától és sûrûségétõl függõ tényezõ. µ = Poisson-tényezõ
13 MSZ 4715/5-72 F3.11 Megjegyzés A "Kretz" gyártmányú E-G méter esetén az "U" tényezõ Q = 2,5 g/cm 3 sûrûségû beton feltételezésével a készüléken megadott próbatestekre vonatkozóan - már figyelembevételt nyert. E mûszernél a skálán közvetlenül leolvasható E és G értéket csak a sûrûség eltérése esetén kel lineárisan korrigálni. E tényleges = E mért k A korrekciós tényezõ a két sûrûség viszonya: k = ρ 2,5 ahol ñ a vizsgálandó próbatest sûrûsége, g/cm 3 F3.2 Szilárdsági jellemzõk A rezonancia mérés - a rugalmassági tényezõ közvetítésével - szilárdságbecslésre is felhasználható. Abban az esetben, ha laboratóriumi kisérletek alapján - adott betonminõségre - ismert a szilárdság és az önrezgésszám közötti kapcsolat, hasonló minõségû betonok szilárdsága közvetlenül is becsülhetõ. Megjegyezzük, hogy e módszernél a szilárdság abszolut értékeire vonatkozó becslésnek sok jelentõsége nincs, mivel szabályos próbatesteken történik a mérés és így lehetõség van a roncsolásos vizsgálat elvégzésére. A módszer igen elõnyösen használható a beton tulajdonságaiban bekövetkezett változások vizsgálatára.