Využití metody Torrent Permeability Tester pro kontrolu kvality povrchové vrstvy betonových konstrukcí
Příspěvek se zabývá kvalitou provedených prací betonových konstrukcí a seznamuje čtenáře s rychlou metodou pro ověření kvality povrchové vrstvy betonu. Metoda nepřímo poukazuje na výslednou trvanlivost betonové konstrukce a na kvalitu provedených prací.
Úvodem
Využívání betonových konstrukcí ve stavební praxi nachází stále větší uplatnění i oblibu. Nejenže se beton využívá pro výstavbu budov, mostů, silnic, tunelů, přehrad, a dalších staveb, ale v řadě budov je tento materiál využíván již od základů a lze jej použít pro stěny, stropy i na zastřešení objektů. Při návrhu konstrukce z betonu musí projektant zvážit všechny jeho výhody i nevýhody. Mezi nevýhody můžeme řadit nejen vyšší hmotnost, ale především horší tepelnětechnické a zvukově izolační vlastnosti. A také objemové změny při tuhnutí a tvrdnutí nebo náročnost při rekonstrukcích objektů, či dotvarování. Výhodou betonu je určitě jeho pevnost, ohnivzdornost, možnost vytvoření konstrukce libovolného geometrického tvaru, mechanická odolnost a také vysoká trvanlivost.
V posledních desítkách let se vývoj tohoto materiálu značně posunul a formulovaly se především základní postupy při volbě receptury, výrobě, zpracování, ukládání a ošetřování betonu. Mnoho výzkumných pracovišť spolupracuje s praxí a hledají soulad mezi teoretickými vlastnostmi a realitou. Rozsáhlý objem publikací popisuje různé příklady návrhu i použití betonu v praxi, ale i přesto se při realizaci stále často chybuje a výsledná betonová konstrukce nesplňuje požadované vlastnosti, především z hlediska trvanlivosti.
I když na hodnocení betonu z hlediska trvanlivosti neexistuje jednoznačný názor a není hledisko trvanlivosti doposud standardizováno, lze konstatovat, že právě povrchová vrstva betonu rozhoduje o stavu konstrukce v průběhu jejího užívání.
Jednou z mnoha možností, jak lze úspěšně zhodnotit kvalitu povrchové vrstvy betonu a zamezit tak pozdějším reklamací nekvalitně provedeného díla, je využití metody TPT – Torrent Permeability Tester.
O metodě Torrent Permeability Tester
Metoda Torrent Permeability Tester (dále jen TPT) byla vyvinuta švýcarskou firmou Proceq a úspěšně se zařadila mezi oblíbené nedestruktivní metody, pomocí kterých lze velmi rychle zjistit jakost povrchové vrstvy betonu. Přístroj TPT (Obr. 1) stanovuje vzduchovou propustnost povrchové vrstvy betonu a můžeme jej využít pro kontrolu kvality povrchové vrstvy zatvrdlého betonu.
Obr. 1 Měřicí přístroj TPT – nahoře digitální displej, vlevo regulátor tlaku, uprostřed měřicí vakuová buňka s vnitřní a vnější komorou, vpravo vývěva
Obr. 2 Schéma měřicí vakuové buňky přístroje TPT
Zařízení se skládá z vakuové pumpy, dvoukomorové buňky (Obr. 2), regulátoru tlaku a ovládací jednotky s digitálním displejem. Přístroj pracuje na principu vytvoření vakua 1000 mbar vakuovou pumpou. Po dosažení této hodnoty se pumpa vypne a sleduje se proud vzduchu procházející betonem do vnitřní komory. Přístroj změří a vyhodnotí součinitel propustnosti kT, hloubkou, do které se podařilo vytvořit požadovaný podtlak, a velikost tlaku poté, co dojde k jeho vyrovnání mezi vnitřní a vnější komorou vakuové buňky. Doba měření je max. 12 minut. Součástí přístroje je tabulka (Tab. 1) a nomogram (Obr. 3), podle kterých lze stanovit kvalitu povrchové vrstvy betonu, a tím i nepřímo hodnotit trvanlivost. Metoda není v ČR normalizovaná, ale je specifikována švýcarskou normou SN 505 262/1.
![Obr. 3 Nomogram pro určení kvalitativní kategorie betonu [4]](/docu/clanky/0094/009400o5.png)
Obr. 3 Nomogram pro určení kvalitativní kategorie betonu [4]
| Kvalita krycí vrstvy | Index | kT (*10−16 m2) |
|---|---|---|
| Velmi špatná | 5 | > 10 |
| Špatná | 4 | 1,0 ~ 10 |
| Střední | 3 | 0,1 ~ 1,0 |
| Dobrá | 2 | 0,01 ~ 0,1 |
| Velmi dobrá | 1 | < 0,01 |
Vzhledem k tomu, že měření vzduchové propustnosti je velmi ovlivněno vlhkostí, je před každým měřením součinitele kT doporučeno měřit i vlhkost povrchové vrstvy.
Měření vlhkosti povrchové vrstvy
Obr. 4 Kapacitní vlhkoměr Kakaso
Existuje mnoho měřicích přístrojů – vlhkoměrů, které lze využít pro měření vlhkosti. Autor metody TPT dr. Torrent doporučil používání čtyřbodové sondy dle Wernera, která však měří pouze betony s vlhkostí nad 3 %. Na Ústavu stavebního zkušebnictví VUT v Brně se s oblibou využívá kapacitní vlhkoměr KAKASO (Obr. 4), neboť má nejen širší stupnici měření, ale má také velmi jednoduchou obsluhu a dostatečnou přesnost. Hloubka měření tímto přístrojem je až 50 mm.
Měření s tímto kapacitním vlhkoměrem je velmi jednoduché. Příložná sonda PSMX se přiloží na vybrané očištěné místo a po stisknutí tlačítka se digitálně zobrazí bezrozměrný údaj. Pomocí kalibrační křivky stanovené výrobcem příp. uživatelem se přiřadí vlhkosti.
Měření vlhkosti je vhodné provést před každým měřením, neboť propustnost závisí na vlhkosti povrchové vrstvy betonové konstrukce. Z tohoto důvodu byla jako srovnávací hodnota zvolena 3% vlhkost, což je hodnota, která se blíží průměrné vlhkosti betonů inženýrských konstrukcí v terénu.
Metodiky pro hodnocení povrchové vrstvy betonu
Obr. 5 Závislost součinitele vzduchové propustnosti kT (.10−6 m2) na vlhkosti povrchové vrstvy (%) [4]
Cílem experimentálních měření, která intenzivně probíhají na ÚSZK Fakulty stavební v Brně posledních 6 let, je vytvoření zkušebních metodik pro hodnocení povrchové vrstvy betonu z hlediska trvanlivosti. Osvědčenou a velmi využívanou se stala i metodika „Standardní operační postup pro přepočet hodnoty součinitele vzduchové propustnosti vzhledem k aktuální vlhkosti“, která byla vytvořena autorským kolektivem P. Misák, B. Kucharczyková, T. Vymazal. Výsledkem tohoto operačního postupu je kalibrační vztah (Obr. 5), jehož použitím lze naměřenou hodnotu součinitele vzduchové propustnosti kT za aktuální vlhkosti 6) přepočítat na tzv. srovnávací 3% vlhkost (1) [3]. Z toho vyplývá, že výsledky zkoušek při různých vlhkostech je možné mezi sebou dále porovnávat.
(1)
[m2]
kde kT;w je hodnota koeficientu vzduchové propustnosti při stanovené aktuální vlhkosti w a α je opravný vlhkostní koeficient. Hodnota tohoto koeficientu se doporučuje α = −0,862 [3].
Pro přepočet hodnot KAKASO doporučuje autorský kolektiv [3] použít kalibrační vztah:
(2)
kde w je vlhkost povrchové vrstvy [%], ks je průměrná hodnota zjištěná kapacitním vlhkoměru KAKASO [-]. Pokud není k dispozici kalibrační vztah pro daný typ betonu, je možné využít těchto koeficientů: p1 = 6,518; p2 = −86,63; q1 = 4,954 [3].
Praktická měření s TPT
Na Ústavu stavebního zkušebnictví proběhlo více než 1000 měření s přístrojem TPT a po přepočítání na srovnávací 3% vlhkost bylo nejčastěji dosaženo výsledků s indexem 2 (dobrá) a 3 (střední kvalita krycí vrstvy). Indexu 1 (vynikající) dosahují převážně betony s třídou C 40/50 nebo betony s vyšší pevností v tlaku.
Závěr
Cílem článku bylo seznámit odbornou veřejnost s méně známou metodou Torrent Permeability Tester, která se využívá pro hodnocení kvality provedených betonových konstrukcí a posouzení aktuální trvanlivosti povrchové vrstvy betonu, kdy už po zatvrdnutí nelze jeho jakost zlepšit.
Vysoká úroveň dílenského zpracování přístroje TPT umožňuje velmi rychlé a jednoduché měření, což významným způsobem zaručuje jednotnost výsledků bez ovlivnění měření měřící osobou a jejich následnou porovnatelnost výsledků mezi sebou. Při měření součinitele vzduchové propustnosti kT se doporučuje současně měřit hmotnostní vlhkost povrchové vrstvy, která ovlivňuje hodnoty součinitel vzduchové propustnosti.
Z naměřených hodnot aktuální trvanlivosti lze s určitým přiblížením usuzovat na celkovou životnost hodnocené konstrukce a především kontrolovat kvalitu provedených prací po zatvrdnutí betonu.
Poděkování
Příspěvek byl zpracován za podpory specifického výzkumu Fakulty stavební VUT v Brně, FAST-J-11-12 „Měření propustnosti betonu NDT metodami jako podklad k odhadu aktuální trvanlivosti“.
Literatura
- [1] TORRENT, R.; LUCO, L. F. Non-Destructive Evaluation of the Penetrability and Thickness of the Concrete Cover. Rilem Report 40. 2007. 223 s. ISBN 978-2-35158-054-7.
- [2] Přístroj pro měření permeability TORRENT – návod k použití, technický list.
- [3] Misák, P., Kucharczyková, B., Vymazal, T. Standardní operační postup pro přepočet hodnoty součinitele vzduchové propustnosti vzhledem k aktuální vlhkosti.
- [4] KUCHARCZYKOVÁ, B.; MISÁK, P.; VYMAZAL, T. Determination and Evaluation of the Air Permeability Coefficient using Torrent Permeability Tester. RUSSIAN JOURNAL OF NONDESTRUCTIVE TESTING. 2010. 46(3). p. 226–233. ISSN\~1061-8309.
- [5] ADÁMEK J., JURÁNKOVÁ, V., KADLECOVÁ, Z., STEHLÍK., M. Three NDT Methods for the Assessment of Concrete Permeabiliy as a Measure of Durafility. NDTMS-2011.International Symposium on Nondestructive Trstiny of Materiále and Structures. Program and Abstracts. Str. 55.
- [6] KADLECOVÁ, Z., ODEHNALOVÁ, P., ADÁMEK, J. Permeability Tests of the Surface Layer of Concrete as a Basis for the Estimation of Current Durability of Concrete. In 8th Workshop NDT 2009 Non Destructive Testing in Engineering Praktice. Brno. 2010.
- [7] REITERMAN, P.; KADLECOVÁ, Z.; KOLÁŘ, K.; KEPPERT, M.; ADÁMEK, J.; HOLČAPEK, O. Zohlednění trvanlivosti při hodnocení kvality povrchové vrstvy betonu. Beton TKS. 2012. 2012(3). p. 62–67. ISSN 1213-3116.
This paper deals with the quality of work performed concrete structures and acquaints readers with a quick method to verify the quality of the surface layer of concrete. The method indirectly points to the durability of the resulting concrete structure and the quality of work performed.