L'avaluació de la resistència real del formigó in{0}}in situ és una tasca essencial en enginyeria civil, forense estructural i garantia de qualitat. Les mostres de cilindres o cubs curats estàndard proporcionen la verificació del disseny inicial de la mescla de formigó, però sovint no tenen en compte les condicions reals del camp-com ara la compactació de la ubicació, la temperatura de curat del lloc, la humitat ambiental i les tensions estructurals localitzades.
En conseqüència, les decisions d'enginyeria sobre l'eliminació d'encofrats, les operacions de post{0}}tensat, les avaluacions de reparació i les reavaluacions de la capacitat de càrrega es basen en l'avaluació directa de la resistència del formigó in-situ.
L'ús de protocols de proves dedicats proporcionats per equips de prova de formigó especialitzats permeten als enginyers de camp equilibrar la precisió de les proves, la velocitat, la preservació de l'estructura i l'eficiència global de costos{0}}en diferents llocs de treball.
Mètodes d'assaig no-destructiu (NDT) per al cribratge ràpid del formigó
Els procediments d'assaig no-destructius permeten un cribratge ràpid a través de grans superfícies de formigó sense causar danys físics als-elements de càrrega.
Aquests mètodes mesuren propietats físiques específiques del formigó-com ara la duresa superficial o la velocitat de l'ona de tensió-i les converteixen en estimacions de resistència a la compressió mitjançant corbes de correlació empíriques.
Prova del martell de rebot (Martell Schmidt)
La prova del martell de rebot avalua la duresa de la superfície alliberant un martell d'acer{0}}accionat per molla contra un pistó pressionat contra la superfície de formigó. La distància de rebot de la massa interna es mesura en una escala relativa (número de rebot, valor R-).
L'alta duresa de la superfície normalment es correlaciona amb una major resistència a la compressió, el que la fa ideal per comprovar la uniformitat estructural relativa.
Factors operatius que afecten les lectures de rebot
Les mesures de rebot són sensibles a les condicions de superfície localitzades. Factors com la profunditat de carbonatació, la saturació d'humitat, la suavitat de la superfície, la posició de l'agregat gruixut immediatament sota l'èmbol i l'orientació de l'instrument (horitzontal, cap amunt o cap avall) poden distorsionar els resultats.
D'acord amb les normes ASTM C805 i EN 12504-2, la mòlta suau de la superfície, la calibració adequada de l'instrument i l'aplicació de factors de correcció són obligatoris per a interpretacions de camp precises.
Un martell de rebot digital d'alta-precisió es col·loca contra la superfície tallada d'una paret de formigó polit, amb la pantalla LCD que mostra les dades de mesura-en temps real i l'anàlisi de la desviació estàndard.
Prova de velocitat del pols ultrasònic (UPV).
Les proves de velocitat de pols ultrasònics mesuren el temps de trànsit de les ones de tensió longitudinals que es propaguen per una secció de formigó entre dos transductors electro-acústics. La velocitat del pols calculada (V=L / T) proporciona informació sobre les propietats elàstiques, la densitat interna, la continuïtat i la presència de micro-fractures dins de l'element estructural.
Avaluació de l'homogeneïtat interna i detecció de defectes
Velocitats de pols més altes (normalment superiors a 4.500 m/s) indiquen formigó dens i d'alta -qualitat, mentre que velocitats més baixes (per sota de 3.000 m/s) suggereixen buits interns, estructures de bresca o esquerdes. Les proves UPV que compleixen amb ASTM C597 i EN 12504-4 requereixen un acoblament acústic fort amb greix o gel per eliminar els buits d'aire a les interfícies del transductor.
Els enginyers col·loquen sondes de transmissió i recepció als dos extrems d'un feix de formigó mitjançant un tester de velocitat d'ona ultrasònica, i la pantalla LCD de la unitat principal mostra formes d'ona ultrasòniques clares i valors de velocitat del so.
Mètodes semi-destructius per a l'avaluació directa localitzada
Quan es requereix una major precisió de mesura per a disputes legals, reavaluacions estructurals crítiques o disputes de compliment, els mètodes de prova semi-destructius ofereixen mesures físiques directes de la resistència mecànica local amb un dany local mínim a la superfície.
Extracció de nucli de formigó i assaig de compressió
La perforació de nucli segueix sent l'estàndard de referència principal per a la verificació de la força in situ. Els nuclis cilíndrics de formigó s'extreuen directament de l'element estructural, es retallen, es tapen per garantir la planitud i es posen a prova fins a fallar en una màquina de compressió de laboratori.
Procediments estàndard i factors de correcció bàsics
D'acord amb ASTM C42 i EN 12504-1, els resultats de les proves del nucli s'han d'ajustar mitjançant factors de correcció que tinguin en compte les relacions de longitud-a-diàmetre (L/D), l'orientació de la perforació, el contingut d'humitat a la prova i les barres de reforç incrustades. Les proves del nucli requereixen equips de perforació especialitzats de gran resistència i màquines de prova universals de precisió per aplicar una càrrega axial controlada fins a la fallada.
Una broca de carot muntada sobre una base anti-lliscant està extreint mostres de nucli cilíndric de diàmetre estàndard d'una llosa de formigó; el tall és suau i la unitat està equipada amb un sistema de circulació d'aigua de refrigeració.
Prova de-extracció (prova LOK-i prova-CAPO)
El mètode d'extracció-extreu mesura la força necessària per estirar una inserció metàl·lica incrustada (col·locada-al lloc{-o un pal-instal·lat) amb un capçal expandit de formigó endurit. El mecanisme de fallada crea una fractura cònica del formigó, provant directament la resistència al tall i a la compressió de la matriu.
Emet-al lloc-Insercions instal·lades en comparació amb la publicació-
Les insercions colades-in-al lloc (prova LOK-) s'instal·len dins de l'encofrat abans de la col·locació del formigó, per la qual cosa són adequades per determinar la força d'edat-precoç per a una retirada segura de l'encofrat. Les insercions post-instal·lades (CAPO-test) s'amplien dins dels forats pre-perforats a les estructures de formigó existents, oferint una solució fiable i mínimament invasiva per a avaluacions d'edificis existents sense necessitat d'extracció total del nucli.
Prova de força-de tirada
La prova d'arrancada-mesura la força de tracció directa necessària per separar un disc d'acer unit d'un taló de formigó cilíndric aïllat preparat amb una broca de nucli poc profund. S'especifica a ASTM C1583 i EN 1542 i s'utilitza per avaluar la resistència a la tracció del formigó a prop de la-superfície, així com la integritat d'unió de les cobertes de formigó i els morters de reparació. A diferència de les proves del nucli i les proves d'extracció-extrema, el mètode d'extracció-no mesura la resistència a la compressió de l'element estructural en si; caracteritza les propietats de tracció i unió de la capa superficial i, per tant, s'informa com una categoria d'avaluació separada.
Anàlisi comparativa de mètodes d'avaluació in{0}}situ
La selecció de la tècnica d'avaluació correcta depèn de la geometria estructural, l'accessibilitat, els danys a la superfície admissibles, la precisió requerida i les limitacions pressupostàries. La taula següent compara els paràmetres principals dels mètodes estàndard-in situ.
|
Mètode d'avaluació |
Principi de prova |
Danys estructurals |
Norma primària ASTM / EN |
Interval de precisió típic |
Avantatge clau de l'enginyeria |
|
Martell de rebot |
Duresa de rebot superficial |
Cap (esgarrapades a la superfície) |
ASTM C805 / EN 12504-2 |
±15% - 25% |
Cribratge ràpid, econòmic i de superfície àmplia |
|
Velocitat del pols ultrasònic |
Velocitat de propagació de l'ona acústica |
Cap |
ASTM C597 / EN 12504-4 |
±15% - 20% |
Mapeig de buits interns, anàlisi de secció profunda |
|
Prova de-extracció |
Extracció de con de tracció / cisalla |
Danys locals lleus |
ASTM C900 / EN 12504-3 |
±8% - 12% |
Alta correlació amb la resistència a la compressió-de l'edat primerenca |
|
Prova bàsica |
Compressió uniaxial directa |
Moderat (requereix pegat) |
ASTM C42 / EN 12504-1 |
±5% - 8% |
Estàndard de referència de referència absoluta |
|
Mètode combinat (SonReb) |
Correlació de paràmetres duals |
Cap |
RILEM NDT-4 |
±10% - 15% |
Mitiga la humitat superficial i els errors d'edat |
|
Prova de-apagada |
Resistència directa a la tracció/unió |
Danys locals lleus |
ASTM C1583 / EN 1542 |
±20% - 25% |
Avaluació d'unió de superfície i superposició |
|
Sonda Windsor (resistència a la penetració) |
Penetració de la sondaprofunditat |
Danys locals lleus |
ASTM C803 |
±10% - 20% |
Força prop-de la superfície per sota del carbonatatcapa |
Mètodes combinats d'END: millora de la precisió mitjançant l'enfocament SonReb
Confiar en un únic paràmetre no-destructiu pot introduir errors de diagnòstic a causa de factors ambientals. Per exemple, un alt contingut d'humitat infla la velocitat del pols ultrasònic alhora que redueix l'índex del martell de rebot. Per resoldre aquestes contradiccions, els enginyers utilitzen el mètode combinat SonReb (Sonic Rebound).
Corbes de correlació i calibratge matemàtiques
En combinar les mesures UPV (V) i els números de rebot (R) en una única equació de correlació multi-variable (fc=a · Vᵇ · Rᶜ), la tècnica SonReb neutralitza els biaixos d'un sol-factor.
El calibratge d'aquest model matemàtic amb un petit conjunt de nuclis extrets produeix mapes de resistència d'alta-precisió en grans estructures alhora que redueix els requisits de perforació del nucli en més d'un 70%.
Garantia de qualitat, calibratge d'instruments i compliment de la certificació
Les proves de camp precises es basen en el compliment estricte del manteniment dels instruments i dels estàndards internacionals. Els equips no-destructius i mecànics s'han de calibrar regularment en blocs de referència certificats o marcs de verificació de força.
Els equips fabricats sota rigorosos sistemes de qualitat compten amb la certificació oficial CE per garantir el compliment dels estàndards europeus de salut, seguretat i protecció del medi ambient. A més, els operadors de camp han de realitzar comprovacions prèvies-de les proves a les encluses de referència d'acer per confirmar la precisió de la transferència d'energia abans de realitzar avaluacions estructurals.
Per establir fluxos de treball complets de qualitat del lloc, els equips de proves solen combinar dispositius d'END de camp amb eines auxiliars de laboratori com ara equips de prova de ciment, equips de prova de roques i àrids, equips d'assaig de sòls, equips de proves de materials i equips generals per al cribratge i verificació de materials.
Resum i recomanacions pràctiques
L'avaluació de la resistència del formigó in{0}}eficaç requereix una estratègia d'inspecció estructurada i en diverses-etapes:
Realitzeu un mapeig de les condicions estructurals inicials mitjançant tècniques de martell de rebot no-destructius i velocitat de pols ultrasònic.
Identifiqueu zones estructurals anòmales que mostren lectures físiques o atenuació de les ones constantment més baixes.
Establiu-corbes de correlació específiques del lloc extraient un nombre limitat de nuclis de formigó de zones estructurals representatives.
Apliqueu models de correlació multi-variables (SonReb) per generar mapes precisos de resistència a la compressió sobre tot l'element de construcció.
Assegureu-vos que tots els instruments de camp contenen registres de calibratge verificats i s'ajusten als estàndards reconeguts internacionalment, com ara les directrius ASTM i EN.
Preguntes freqüents (FAQ)
P1: Pot una prova de martell de rebot substituir completament la perforació del nucli per a l'acceptació del formigó?
No. La prova del martell de rebot mesura la duresa superficial, que es pot veure afectada per la carbonatació superficial, la humitat i la distribució dels agregats. ASTM C805 estableix que els números de rebot per si sols no es poden utilitzar com a única base per acceptar o rebutjar formigó sense una correlació verificada amb les proves centrals.
P2: Com afecta el contingut d'humitat la velocitat del pols ultrasònic i els resultats del martell de rebot?
La humitat augmenta les lectures de la velocitat del pols ultrasònic a causa de la transmissió més ràpida de les ones sonores a través dels buits-omples d'aigua. Per contra, la humitat superficial redueix els valors del martell de rebot creant una capa lubricant. La combinació d'ambdues tècniques mitjançant el mètode SonReb equilibra aquests efectes oposats.
P3: Quin és el diàmetre mínim del nucli necessari per a proves fiables de resistència a la compressió?
Segons ASTM C42, el diàmetre estàndard del nucli hauria de ser almenys tres vegades la mida màxima nominal de l'àrid gruixut utilitzat en el disseny de la barreja. En aplicacions estructurals estàndard, es prefereixen nuclis de 100 mm (4 polzades) de diàmetre, encara que els nuclis de 50 mm poden ser acceptables quan l'espai de reforç és reduït.
P4: Per què és necessària l'avaluació de la profunditat de carbonatació abans de realitzar proves de rebot en estructures més antigues?
La carbonatació reacciona amb l'hidròxid de calci a la superfície del formigó per formar carbonat de calci, creant una pell exterior artificialment dura. Això fa que el martell de rebot cedi uns valors de rebot-optimistes que no reflecteixen el nucli de formigó més feble que hi ha a sota.
P5: Quantes lectures de rebot s'han de fer en un sol lloc de prova?
L'ASTM C805 requereix fer almenys deu lectures de rebot dins d'una àrea de prova localitzada (normalment una graella de 150 * 150 mm). S'han de descartar les lectures que difereixen en més de sis unitats de la mitjana i s'anota la mitjana dels valors restants.
Per obtenir més informació sobre productes, especificacions tècniques o consulta d'experts sobre els nostres equips avançats d'assaig de formigó, poseu-vos en contacte amb el nostre equip especialitzat avui aTianpeng.