Betooni survetugevuse määramine mittepurustaval meetodil

Rainer, Vahter (2020) Betooni survetugevuse määramine mittepurustaval meetodil. [thesis] [en] Determination of Concrete Compressive Strength with Non-Destructive Method.

[thumbnail of lõputöö - digidoc] Other (lõputöö - digidoc) - Published Version
Restricted to Registered users only

Download (5MB)
[thumbnail of retsensioon - digidoc] Other (retsensioon - digidoc) - Other
Restricted to repository personnel only

Download (24kB)

Abstract

Betoon on laialt levinud ehitusmaterjal, mille üheks kõige tähtsamaks omaduseks on survetugevus. Survetugevust on kõige täpsemini võimalik mõõta purustavalt, kuid paljudel juhtudel ei ole see võimalik või otstarbekas. Selle asemel on võimalik kasutada erinevaid mittepurustavaid meetodeid, mida on võimalik läbi viia oluliselt suurtemates mahtudes ja ebasoodsamates tingimustes. Lõputöös on esitatud ülevaade erialakirjanduses leiduvatest ning enim kasutatavatest meetoditest betooni survetugevuse hindamiseks mittepurustaval meetodil. Käesolevas töös on keskendutud survetugevuse määramise mittepurustavale meetodile, kus kasutatakse põrkearvu ja heli levimise kiiruse kombineerimist, mida nimetatakse rahvusvaheliselt SonReb meetodiks. Viimase rohkem kui poole sajandi jooksul on välja töötatud väga palju erinevaid valemeid ja seoseid, kuidas antud meetodit rakendada. Kuid peamiseks probleemiks on osutunud asjaolu, et valemid kehtivad suhteliselt piiratud tingimustes (survetugevuse vahemik, betooni vanus, koostis jne). Lõputöö uurimisülesandeks on määrata SonReb meetodi kaudu loodusest leitud betoonkehade survetugevus ning võrrelda neid purustaval meetodil saadud tulemustega. Saadud tulemustest saab teha järeldusi erinevate meetodite toimivuse kohta. Kuna Tallinna Tehnikakõrgkool teostab aktiivselt olemasolevate ehitiste seisukorra hindamist, siis otsustati SonReb meetodi toimimist eksperimentaalselt uurida just suhteliselt vanade betoonkonstruktsioonide korral. Käesoleva lõputöö eesmärgiks ei olnud uue meetodi väljaarendamine, vaid erialakirjanduses toodud meetodite valikuline kontrollimine ja selle põhjal soovituste koostamine. Mõõtetööde protsess oli jaotatud üheksaks etapiks, mille lühikirjeldus on järgmine: 1) katsekehad jaotati piirkondadeks ja need omakorda alampiirkondadeks, millega viidi läbi mittepurustavad ja purustavad katsed betooni survetugevuse määramiseks; 2) mittepurustavalt määrati põrkearv ja heli levimise kiirus, mida kasutati survetugevuse analüütiliseks määramiseks erinevate rakendusvalemite abil; 3) antud meetodil määratud survetugevust võrreldi purustaval meetodil saadud survetugevusega ning parema ülevaate saamise eesmärgil ka hinnangulise survetugevusega, mis saadi ainult põrkearvust lähtuvalt. Analüüs näitas, et enamustel juhtudel hindavad valemid survetugevust tegelikuga võrreldes oluliselt üle (kohati kuni kaks korda). Seetõttu valiti välja kolm kõige konservatiivsemat arvutusmeetodit ning soovitatakse kasutada nende keskmist. Antud meetodite (mis töös on defineeritud kui meetodid 4, 6 ja 8) põhjal määratud survetugevus andis keskmiselt -5% väiksema survetugevuse võrreldes purustaval meetodil määratud survetugevusega. Oluline on ka märkida, et väljavalitud meetodite 4, 6 ja 8 korral hindavad valemid survetugevust madalamatel tugevustel kuni kolmandiku võrra suuremaks ja kõrgematel kuni kolmandiku võrra tegelikust väiksemaks. Ning seda isegi antud katsekehade valimis, kus survetugevuste tegelik väärtus ei kõigu väga suurtes piirides. See viitab asjaolule, et erialakirjanduses väljatoodud valemid töötavad kõige paremini ikkagi mingites konkreetsetes tingimustes ja kogu võimalikku mõõtevahemikku optimaalselt ära ei kata. Seetõttu oleks vaja mõõtetäpsuse suurendamiseks kasutada näiteks erinevates mõõtevahemikes mitmete valemite omavahelist kombineerimist (võttes aluseks põrkearvu ja/või heli levimise kiiruse), mis võiks olla järgnevate lõputööde uurimisobjektiks.

Abstract [en]

Concrete is a widely used building material and one of the most important properties of it is compressive strength. Compressive strength can be measured most accurately using destructive methods, but in many cases, it is not possible or practical. Instead, a variety of non-destructive methods can be used, which can be performed at significantly higher volumes and under unfavourable conditions. The thesis provides an overview of the most widely used methods supported by scientific literature for assessing the compressive strength of concrete by the non-destructive method. The focus for the thesis is on a non-destructive method for determining compressive strength using a combination of the rebound number and ultrasonic pulse velocity, known as the SonReb method. Over more than half a century, many different formulas and relationships have been developed on how to use the SonReb method. But there is one big problem in using them - they are valid under relatively limited conditions (range of compressive strength, age of the concrete, composition, etc.). The aim of this thesis is to determine the compressive strength of concrete specimens that have been outdoors using the SonReb method and to compare them with the results obtained by destructive tests. From the obtained results conclusions can be made about the performance of different methods. As TTK University of Applied Sciences is active in evaluating the condition of existing buildings, it was decided to experimentally study the performance of the SonReb method for relatively old concrete elements. The aim of this thesis was not to develop a new method, but to test the methods presented in scientific literature and to make recommendations based on it. The measurement process was divided into nine stages, which are briefly described as follows: 1) the test specimens were divided into zones and these in turn into sub-zones, on which the nondestructive and destructive tests were performed in order to determine the compressive strength of concrete; 2) using non-destructive methods, the rebound number and ultrasonic pulse velocity was measured and then used for the analytical determination of the compressive strength using different formulas; 3) the compressive strength determined by the non-destructive method was compared with the compressive strength obtained by the destructive one and, in order to obtain a better overview, also with the estimated compressive strength obtained only on the basis of rebound number. The analysis showed that in most cases the formulas significantly overestimate the compressive strength (in some cases up to two times). Therefore, the three most conservative calculation methods were selected and a recommendation is given, to use their average. The compressive strength determined by these three methods (defined in the thesis as methods 4, 6 and 8) gave an average of - 5% lower compressive strength compared to the compressive strength determined by the destructive tests. It is also important to note that for the selected methods 4, 6 and 8, the formulas estimate the compressive strength at lower strengths up to one third higher and at higher strengths up to one third lower than the actual one. This happens even in this batch of test specimens, where the actual value of the compressive strengths does not fluctuate within very large limits. This refers to, that the formulas presented in the literature work best under certain specific conditions and do not optimally cover the entire possible measurement range. Therefore, in order to increase the measurement accuracy, it would be necessary to use, for example, a combination of several formulas in different measurement ranges (based on the rebound number and/or ultrasonic pulse velocity), which could be the research subject of subsequent graudation thesis.

Item Type: thesis
Advisor: Kiisa Martti
Co-advisor: Lellep Karin
Subjects: Construction > Building Construction > Structural Design
Divisions: Institute of Construction > Building Construction
Depositing User: Rainer Vahter
Date Deposited: 04 Jun 2020 08:04
Last Modified: 04 Jun 2020 08:04
URI: https://eprints.tktk.ee/id/eprint/5498

Actions (login required)

View Item View Item