Kuutioita ja lieriöitä betonin lujuuden valvonta tehtaalla ja työmaalla Paikallavalurakentamisen laatukiertue 2018 Mika Tulimaa 6.11.2018
Betonin lujuus yllättävänkin monimutkainen asia Betonin lujuus ei ole vakio, vaikka betoni usein määritetäänkin nimenomaan lujuusluokan mukaan. Esimerkiksi betoni C35/45 vaatimus tarkoittaa lieriölujuutta 35 MPa ja kuutiolujuutta 45 MPa. Betonin ikä vaikuttaa lujuuteen. Sen vuoksi laadunarvosteluikä pitää määritellä, yleensä 28 vrk (7, 91 vrk). Jos lujuus ei täyty 28 vrk:n iässä, se voi täyttää vaatimuksen myöhemmin. Betonin ominaisuuksia määriteltäessä käyttäytyy se tilastollisesti. Betonin puristuslujuustuloksilla on aina hajontaa, joka on otettava huomioon. Suuri hajonta vaikeuttaa tulosten tulkintaa. C35/45 35 MPa 45 MPa
BETONIN LUJUUDEN LAADUNVALVONTA Valmisbetonin laadunvalvonnasta tehtaalla vastaa betonin toimittaja. Laadunvalvonnalla valvotaan betonin vaatimustenmukaisuutta. Koekappaleet valmistetaan ja jälkihoidetaan betonitehtaan laboratoriossa. Laadunvalvonnassa selvitetään betonin lujuuspotentiaali. Betonilaadut ryhmitellään betoniperheisiin, joita valvotaan erillisinä ryhminä. Lujuusseuranta ei ole käytännössä mahdollista resepti- ja lujuusluokkakohtaisesti.
Betoniperheiden jaottelu Jaottelu omiin betoniperheisiin eri ominaisuuksien perusteella. Käytetty sementti Seosaineiden käyttö Säänkestävyys Korkealujuusbetonit omissa perheissään Erikoiset ominaisuudet esim. IT Sopiva tasapaino perheiden koon ja määrän suhteen. Liian monta perhettä aiheuttaa haasteita koekappalemäärien hallinnassa. Liian iso perhe kasvattaa hajontaa ja voi vääristää perheen oikeaa lujuustasoa. Perhe Esimerkki sisällöstä 1 Normaalit rakennebetonit 2 Säänkestävät rakennebetonit 3 P-lukubetonit 4 Korkealujuusbetonit
Betonin laadunvalvonta tehtaalla Betonitehdas valmistaa koekappaleita koko tuotannosta määrävälein, ilman kohderiippuvuutta -> massan lujuuspotentiaali Lujuustasoa seurataan koko ajan ja tarvittaessa reseptiä korjataan. Tilaaja voi pyytää tunnistustestausta, jolloin ko. betonista tehdään koekappaleet, joista lujuus testataan. Koekappaleet voidaan tehdä joko työmaalla tai tehtaalla Kiwa, Inspecta Sertifiointi Oy valvoo tuotannon laadunvalvontaa tuoteryhmäohje TR 14:2017 tuoteryhmäohje TR 62:2014
Lujuustason arvostelu Yksittäiselle näytteelle vaatimus ff cccc ff cccc 4 MMMM/mm 2 Missä ff cccc on yksittäinen puristuslujuus ff cccc on kyseisen betonin nimellislujuus (K-lujuus) Arviointijaksolla betoniperheen muunnettujen lujuuksien keskiarvon on täytettävä seuraava ehto (perhevaatimus): ff cccc ff cccc + 1,48σσ MMMM/mm 2 Missä ff cccc on arvostelujakson tulosten keskiarvo ja σσ on perheen keskihajonta. Lähde: BY 65 Betoninormit 2016
Lujuustason arvostelu Esimerkki: Betoniperheen vertailubetoni on lujuudeltaan C25/30 Perheen hajonta on 3,5 Perheen muunnetun keskilujuuden on oltava vähintään: 30 + 3,5 1,48 MMMMMM = 35,18 MMMMMM Yksittäisen näytteen on oltava: 30 4 MMMMMM = 26 MMMMMM Käytännössä lujuusmarginaalin on oltava isompi, jotta vaatimuksenmukaisuudesta voidaan olla varmoja.
Betonin laadunvalvonta työmaalla Tunnistustestaus Ei tarpeen jos betonin valmistajalla on varmennustodistus Voidaan tehdä kun Suunnittelija edellyttää tunnistustestausta kriittisissä rakenteissa tai rakenneosissa Halutaan varmistaa toimitetun betonikuorman lujuustasoa pistokokein On aihetta epäillä Tehtaan ja työmaan tuloksia käsitellään erikseen Muotit (mittatoleranssit), tiivistys, säilytys, kuljetus, testaus standardit SFS-EN 12390-1, SFS-EN 12390-2 & SFS-EN 12390-3 Tulosten analysointi (lujuuden tunnistusehdot) on esitetty julkaisun by65 betoninormit 2016 kohdassa 5.2.2.6 puristuslujuuden tunnistustestaus ja -ehdot. BY65 2016
Virheitä työmaalaadunvalvonnassa Työmaalla on suurempi riski virheisiin koekappaleiden teossa kuin tehtaalla. Saattaa olla väärät säilytysolosuhteet. Työmaakopin nurkkaus ei ole oikea tapa säilyttää koekappaleita. Näytteenottotapa ei aina yhtä hyvä kuin tehtaalla. Näytteenotto usein ämpäriin kottikärryn sijaan. Betoninäyte kuljetetaan näytteentekopaikalle. Pahimmillaan näytteen teko yli tunti kuorman valmistuksen jälkeen. Kiire, väsymys ja huonot työolosuhteet aiheuttavat virheitä. Lujuudesta tehtävät selvitykset Selvitykset paikallavalettujen betonirakenteiden lujuudesta tehdään joko koekappaleiden avulla, kimmovasaralla tai muulla saman luotettavuuden omaavalla menetelmällä. Lausunnon antaja määrittää lujuuden varmistamiseksi tarvittavat riittävät tutkimustoimenpiteet rakennushanke ja rakennusosakohtaisesti. Kantavat ja jäykistävät rakenteet. seuraamusluokka CC2, CC3, ei koske normaaleja pientaloja (www.hel.fi)
Työtavoista tulevia virheitä koekappaleen teossa Työmaakoekappaleiden näytteenotossa, teossa ja säilytyksessä syntyviä eroja Erot muoteissa ja jälkihoidossa 1. Tehdaskoekappaleen lujuus: kottikärryyn näyte, metallilieriö, perussliippaus, perussäilytys, vuorokauden jälkeen kosteaan (1 vrk muotissa) 2. Näyte ämpäriin kottikärryn sijaan, muuten koekappaleiden teko ja jälkihoito kuin tehdaskappale 3. Näyte ämpäriin, odotetaan 30 min ennen tekoa, tärytetään hiukan ämpäriä (mallintaa autolla ajoa), muovikuutio 4. Kärrystä muovilieriö, muuten kuin tehdaskappale 5. Kärrystä metallikuutio, muuten kuin tehdaskappale 6. Kärrystä muovikuutio, muuten kuin tehdaskappale 7. Kärrystä muovikuutio, jätetään suojaava muovi laittamatta eli annetaan kuivua yhdeltä sivulta 1 vrk. 8. Kärrystä muovikuutio, koekappaleen purun jälkeen jätetään kuivumaan 2 päiväksi ennen kuin laitetaan kosteaan 9. Kärrystä muovikuutio, koekappale puretaan vasta kolmen päivän jälkeen
Eri tekotapojen tuloserot LA 45 16 s3 3.7.2018 SRA 37 16 s3 9.7.2018 S28 K28 ero S28 K28 ero 1 42,6 52,6 Teräslieriö 41,6 51,6 Keskiarvo 2 39,8 49,8-2,8 39,9 49,9-1,7-2,3 3 46,9-5,7 44,1-7,5-6,6 4 40,8 50,8-1,8 Muovilieriö 42,4 52,4 0,8-0,5 5 47,8-4,8 Teräskuutio 46,0-5,6-5,2 6 44,5-8,1 45,4-6,2-7,2 7 45,0-7,6 Huono hoito 46,1-5,5-6,6 8 42,0-10,6 44,0-7,6-9,1 9 46,0-6,6 46,1-5,5-6,1
Olosuhdekappaleet Olosuhdekoekappaleiden käyttö betonin laadunvarmistukseen on kielletty, koska niiden säilytyslämpötila ja olosuhteet poikkeavat lujuuden määrittämistä koskevien standardien vaatimuksista. Tarkoitus on ollut arvioida betonin lujuudenkehitystä vallitsevassa olosuhteessa, esimerkiksi jännityshetken arvioimiseksi. Voiko kuitenkaan olettaa, että kolmen litran betoninäyte saavuttaa saman lämpötilan ja kypsyyden kuin satojen kuutioiden siltavalu? Betoni tuottaa lämpöä kovettuessaan, joten isompi betonimassa kovettuu nopeammin.
Olosuhdekappaleen ero rakenteeseen Valupäivän keskilämpötila 5 C-astetta. Rakenteen poikkileikkaus 5 m * 0,3 m. Vertailu 150 mm koekappaleeseen. Kypsyysikä ero kymmeniä tunteja viikon jälkeen. Lujuusero varhaisessa vaiheessa jopa 10 MPa. Koekappaleen huono jälkihoito heikentää tulosta entisestään.
Betonin lujuuden arviointi rakenteesta Lujuutta voidaan arvioida porakappaleilla kun: Halutaan selvittää kovettuneen betonirakenteen lujuustasoa Epäillään betonirakenteen lujuutta Lujuustulosten analysointi erilainen Porakappaleiden hajonta on suurempi kuin valettujen koekappaleiden. Raekoko verrattuna halkaisijaan Halkaisijan vaikutus Poranterän vaikutus/porauksen vaikutus Tasauksen vaikutus Eri epävarmuustekijät aliarvioivat betonirakenteen lujuutta. Hajonnat isompia verrattuna valukappaleisiin. Saatava riittävä määrä näytteitä! Täydentävänä testinä voidaan käyttää kimmovasaraa Vaatimus 85 % betonin nimellislujuudesta. Tässä huomioitu betonitöiden ja porauksen vaikutus. Otettava huomioon, ettei betonia saada rakenteen muotissa tiivistettyä ja jälkihoidettua yhtä hyvin kuin koekappaleessa. Poranäytteen ottaminen on erittäin haastava tehtävä. Käytä kokenutta ja ammattitaitoista poraajaa ja hyväkuntoisia laitteita!
Lopuksi.. Näytteenotossa ammattitaito ja huolellisuus on ratkaisevimmat asiat. Huonosti tehdyt koekappaleet aiheuttavat vain ylimääräistä huolta, työtä ja kustannuksia kaikille osapuolille. Huolellisuutta myös tulosten tarkastelussa ja tulkinnassa. TM Kysymyksiä?
Mika Tulimaa Laatu- ja kehitysjohtaja P. +358 50 5815016 etunimi.sukunimi@rudus.fi www.rudus.fi