🏗️ Wytrzymałość betonu na zginanie (obciążenie dwupunktowe)

Budownictwo PN-EN 12390-5

Przegląd

Norma PN-EN 12390-5 określa metodę oznaczania wytrzymałości na zginanie próbek stwardniałego betonu. Próbki pryzmatyczne (belki) zgodne z PN-EN 12390-1 poddaje się momentowi zginającemu przez obciążenie wałkami górnymi i dolnymi, rejestruje maksymalne obciążenie i oblicza wytrzymałość. Metodą odniesienia jest obciążenie dwupunktowe; obciążenie centryczne (jednopunktowe) ujęto w załączniku normatywnym A. W porównaniu międzylaboratoryjnym cytowanym w normie obciążenie centryczne dawało wyniki stale o 13 % wyższe niż dwupunktowe.

Wytrzymałość na zginanie ma szczególne znaczenie dla nawierzchni betonowych: WWiORB GDDKiA D-05.03.04 wymaga badania wg PN-EN 12390-5 przy obciążeniu dwupunktowym na belkach 150×150×600–750 mm, a wymagana średnia z trzech próbek wynosi co najmniej 4,5 MPa (KR1–KR4) lub 5,5 MPa (KR5–KR7). Tak wyznaczona wytrzymałość nie jest właściwością ściśle materiałową — zależy od schematu podparcia, wymiarów próbek i rozstawu podpór, dlatego procedura badania musi być ściśle określona.

Wydanie 2019 zastąpiło PN-EN 12390-5:2009; zmiany obejmują korekty techniczne i ujednolicenie pielęgnacji z PN-EN 12390-3. Dobrą praktyką jest oznaczenie gęstości przed badaniem jako kontrola zagęszczenia betonu. Sprawdzić należy także przełom: pęknięcie poza wałkami obciążającymi trzeba odnotować w sprawozdaniu.

Zasada metody

Próbka pryzmatyczna jest zginana przez obciążenie przekazywane przez dwa wałki górne, osadzone w przegubowym trawersie dzielącym siłę maszyny równo na oba wałki, oraz dwa wałki podporowe. Rozpiętość między wałkami zewnętrznymi l = 3d (d — szerokość próbki), rozstaw wałków wewnętrznych = d, rozmieszczone symetrycznie; błąd ustawienia ≤ 2,0 mm. Wałki stalowe o średnicy 20–40 mm, co najmniej 10 mm dłuższe od szerokości próbki; trzy z nich (w tym oba górne) muszą obracać się swobodnie i odchylać w płaszczyźnie prostopadłej do osi próbki. Obciążenie rośnie ze stałą prędkością naprężeń s z zakresu 0,04–0,06 MPa/s aż do zniszczenia; wymagana prędkość obciążania R = s·d1·d2²/l [N/s].

Zastosowania

• Badanie betonu nawierzchniowego dróg i lotnisk (wymóg WWiORB GDDKiA: ≥ 4,5 MPa lub ≥ 5,5 MPa zależnie od kategorii ruchu)
• Kontrola jakości betonu w konstrukcjach zginanych i prefabrykatach
• Ocena zgodności betonu z zatwierdzoną receptą w próbie technologicznej
• Badania porównawcze schematów obciążenia (dwupunktowe vs centryczne)
• Badania naukowe betonów włóknistych i nawierzchniowych

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN 12390-5:2019-08

Tytuł (PL)

Badania betonu — Część 5: Wytrzymałość na zginanie próbek do badań

Title (EN)

Testing hardened concrete — Part 5: Flexural strength of test specimens

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie próbek

   Belki formowane zgodnie z PN-EN 12350-1 i PN-EN 12390-2, z oznaczonym kierunkiem betonowania; dopuszczalne próbki cięte spełniające PN-EN 12390-1. Próbki obejrzeć i odnotować nieprawidłowości. Próbki przekraczające tolerancje odrzucić albo skorygować: nierówności szlifowaniem, odchyłki kątów cięciem lub szlifowaniem.

2. Czas i warunki badania

   Badać jak najszybciej po wyjęciu z pielęgnacji, nie później niż po 10 h, w temperaturze (20 ± 5) °C lub (25 ± 5) °C w klimacie gorącym. Próbki przechowywane w laboratorium dłużej niż 4 h chronić przed utratą wilgoci.

   ⏱ Czas: ≤ 10 h • 🌡 Temperatura: 20 ± 5 °C

3. Oczyszczenie i ułożenie

   Wytrzeć powierzchnie oporowe maszyny i usunąć luźne ziarna z powierzchni próbki stykających się z wałkami; z próbek przechowywanych w wodzie zetrzeć nadmiar wilgoci. Ułożyć próbkę centralnie, osią podłużną prostopadle do osi wałków, tak aby kierunek obciążania był prostopadły do kierunku betonowania.

4. Obciążenie wstępne

   Nie przykładać obciążenia, dopóki wszystkie wałki nie przylegają równomiernie do próbki. Obciążenie wstępne nie większe niż ok. 20 % obciążenia niszczącego.

5. Obciążanie do zniszczenia

   Zwiększać obciążenie bez uderzeń, w sposób ciągły, z wybraną stałą prędkością naprężeń 0,04–0,06 MPa/s (±10 %) aż do chwili, gdy próbka nie przenosi większego obciążenia. W maszynach sterowanych ręcznie korygować spadek prędkości w pobliżu zniszczenia.

6. Rejestracja wyniku

   Zapisać maksymalne obciążenie. Odnotować, jeżeli przełom powstał poza wałkami obciążającymi.

7. Obliczenie

   Obliczyć wytrzymałość na zginanie z maksymalnego obciążenia i wymiarów próbki; wymagana prędkość obciążania R = s·d1·d2²/l, gdzie d1, d2 — wymiary poprzeczne próbki [mm], l — rozstaw wałków dolnych [mm].

Wymagany sprzęt i aparatura

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Prasa: strefa zgniotu i odpryski betonu przy zniszczeniu — osłona, okulary ochronne, ręce poza strefą obciążania
• Belki 150×150×600 mm są ciężkie — przenosić we dwie osoby lub z użyciem wózka
• Szlifowanie i cięcie betonu tylko na mokro lub z odciągiem pyłu (pył krzemionkowy)

Najczęstsze pytania