Pritisna čvrstoća betona
Da bi bili sigurni u kvalitet ugra đenog betona u konstrukciju potrebno je da se radi kontrola kvaliteta kako svežeg betona tako i očvrslog betona. Ispitivanje očvrslog betona su veoma raznolika. Svako ispitivanje betona u očvrslom stanju počinje od ispitivanja betona na ppritisak. Kasnije se ispituju osobine kao što su zatezna čvrstoća betona, skupljanje, tečenje, vodonepropustnost, otpornost betona na dejstvo mraza, otpornost betona na dejstvo mraza i soli i mnoga druga ispitivanja u očvrslom stanju betona.
Svrha ispitivanja čvrstoće betona je određivanje saglasnosti sa specificiranom čvrstoćom i da se odredi mera variabilnosti rezultata. Beton, koji nastaje očvršćavanjem heterogenih materijala, se ispituje na mnoge uticaje. Karakteristike svakog konstitutivnog materijala, zavisno od njihove varijabilnosti (promenljivosti), mogu uzrokovati varijacije u čvtrstoći betona. Varijacije mogu nastati i zbog praktičnih problema kao što su promene u doziranju, mešanju, transpotru, ugradnji i negovanju. Zbog heterogenosti betona koja je neminovno prisutna varujacije mogu nastati i zbog varijacija u proizvodnji, ispitivanju, kao i zbog tretmana ispitnih uzoraka. Varijacije u čvrstoći betona se moraju prihvatiti, ali beton adekvatnog kvaliteta može se proizvesti sa određenim stepenom poverenja u kontrolu i ispitne rezultate koji su adekvatno interpretirani kao i njihovim ograničenjima koja se mogu smatrati prihvatljivim.
Odgovarajuća kontrola, dobri materijali, kotektno mešanje istih i dobra praksa u transportu, ugradnji, negi i ispitivanju su neophodan uslov da se dobije dobar kvalitet betona. Takođe, kompleksna priroda betona isključuje homogenost, ali velike varijacije u čvrstoći betona pokazuju neadekvatnu kontrolu proizvodnje betona. Unapređenja u kontroli kvaliteta mogu smanjiti cenu betona dok srednja čvrstoća se približava propisnim specifikacijama.
Čvrstoća često nije uvek najkritičniji faktor u projektovanju betona. Neki drugi faktori utiču mnogo više kao što su trajnost betona. Da bi beton bio trajan onda je potrebno smanjiti vodo-cementni faktor i samim tim mu se povećava trajnost ali to povlači samim tim i povećanje čvrstoće betona. Samim tim u takvim slučajevima je čvrstoća betona u drugom planu u odnosu na trajnost. Ipak, ispitivanje čvrstoće betona u određenim okolnostima sa ustanovljenim recepturama može dati odgovore u pogledu varijabilnosti kako i čvrstoće tako i drugih karkateristika betona. Preko varijabinosti čvrstoće betona može se lako zaključiti da i druge karakteristike odstupaju u istoj meri (ovakav zaključak treba uzeti sa rezervom).
Ispitni uzorci indiciraju više potencijalnu nego li aktuelnu čvrstoću betona u konstukciji. Da bi bilo svrsishodno, zaključci o čvtstoći betona se moraju izvoditi iz dovoljnog broja uzoraka kako bi se zadovoljila zahtevana tačnost. Manjak uzoraka često može navesti na netačne zaključke kod čvrstoće betona.
Statističe procedure omogućavaju dobijanje vrednosti iz rezultata ispitivanja čvrstoće betona na osnovu kojih se donose zaključci o slaganju sa kriterijumima i specifikacijama koje su propisane za neki objekat. Pokušaćemo da Vam obrazložimo varijacije koje nastaju u čvrstoći betona i prezentujemo statističke procedure korisne za interpretaciju ovih varijacija. Da bi ove procedure bile validne, baza podataka mora da sadrži rezultate dobijene od reprezentativnih uzoraka. Reprezentativan uzorak je onaj uzorak koji je uzet u određenoj količini betona nasumično izabranog. Takođe, ako uzorak bira isti čovek onda je tu prisutan i određeni bias uzorkovanja koji svakoko treba uzeti u obzir prilikom obrade rezultata.
Magnituda varijacija u čvrstoći betonskih ispitnih uzoraka zavisi od kontrole kvalieta kako materijala, proizvodnje betona tako i ispitivanja. Variranje rezultata u čvrstoći mogu nastati iz dva fundamentalno različita izvora:
• proizvodne karakteristike betonske mešavine i konstitutivnih materijala
• moguće razlike u čvrstoći koje su uzrok varijacija u ispitivanju
Opšte je poznato da najveći uticaj na čvrstoću betona ima vodo-cementni faktor. Prvi kriterijum za proizvodnju betona konstantne čvrstoće prema ovome trebalo bi da bude vodocementni faktor. Sve dok možemo količinu cementa i dodate vode meriti sa određenom tačnošću problem se svodi na količinu slobodne vode u agregatu (vlažnost agregata).
Homogenost betona je uslovljena promenljivošću agregata, cementa i aditiva. Temperatura svežeg betona uslovljena je količinom vode neophodne da se postigne odgovarajuća konzistencija i samim tim se odražava i na varijacije u čvrstoći betona. Građevinska praksa je utvrdila i još neke faktore koji utiču na varijabilnost čvrstoće kao što su neadekvatno mešanje konstitutivnih materijala, slabo zbijanje (ugrađivanje) i nedovoljna nega betona.
Ispitivanje betona može a i ne mora sve faktore koji utiču na čvrstoću betona uključiti zavisno od toga koji uticaj je izvršen na ispitnom uzorku pošto je napravljen. Gledano sa druge strane neadekvatno uzorkovanje, nega i ispitivanje mogu pokazati varijacije u čvrstoći koje ne postoje u betonskoj konstrukciji. Tada su projekti nepravedno osuđeni ukoliko su varijacije prevelike. Dobre ispitne metode će redukovati ove varijacije i standardne ispitne procedure kao što su naše (SRPS) ili strane (EN, ASTM, GOST...) potrebno je pratiti bez improvizacija. Takođe, potrebno je koristiti preciznu opremu za ispitivanje, kvalitetne kalupe i mnoga druga sredstva koja treba da su od dobrog i kvalitetnog materijala. Laboratorijska oprema i procedure potrebno je kalibrisati i periodično proveravati.
Analiza baze podataka ispitnih rezultata čvrstoće betona
Potrebno je prikupiti dovoljan broj informacija (podataka) jer nedovoljan broj ispitivanja (rezultata) može sprečiti odgovarajuće statističke procedure da se koriste u interpretaciji rezultata ispitivanja. Statističke procedure obezbeđuju najbolju osnovu za determinisanje rezultata potencijalnog kvaliteta i čvrstoće betona i izražavanje rezultata u najkorisnijoj formi.
Mnoga dosadašnja ispitivanja pokazuju da se čvrstoća betona dovoljno tačno može opisati krivom normalne raspodele. Ukoliko postoji dobra kontrola, vrednosti čvrstoće biće raspoređene blisko srednjoj vrednosti i kriva će biti visoka i uska. Ukoliko se varijacije u čvrstoći povećavaju kriva je sve niža i raširenija. Ovo se najbolje vidi na slici 1 gde su prikazane tri krive sa standardnim devijacijama od 2.3 N/mm 2 , 3.94 N/mm 2 i 5.62 N/mm 2.
Kako se karakteristike ovakve krive mogu dati (definisati) matematički ovde ćemo dati najkorisnije funkcije čvrstoće koje se mogu računati kao što su:
Srednja vrednost : X srednja vrednost čvrstoće svih pojedinačnih ispitivanja (testova). Računa se prema sledećem izrazu:
, gde su
X 1 , X 2 , X 3 ,...X n – rezultati ispitivanja individualnih ispitivanja,
n – ukupan broj urađenih ispitivanja (testova).
Standardna devijacija s – najpoznatija mera rasipanja rezultata je srednje kvadratno odstupanje čvrstoće od srednje vrednosti. Ova statistika je poznata kao standardna devijacija i može pokazati radijus simetrije oko srednje vrednosti funkcije normalne raspodele. Najbolji način da se izračuna standardna devijacija je putem sledećeg izraza:
s = {[(X 1 -X) 2 +(X 2 -X) 2 +….(X n -X) 2 ]/(n-1)} 1/2
Koeficijent varijacije – V je standardna devijacija izra žena kao procenat od srednje vrednosti. Računa se prema sledećem izrazu:
Opseg merenja – R je ra zlika između najmanjeg i najvećeg izmerenog rezultata ispitivanja čvrstoće betona.
Čvrstoća kontrolnih uzoraka (kocke ili cilindri) je generalno jedini opipljiv dokaz o kvalitetu betona korišćenog u betonskoj konstrukciji. Zbog mogućeg dispariteta (razlike) između čvrstoće betona na uzorcima i čvrstoće betona u konstrukciji neodgovorno bi bilo da se poverenje izgubi na neadekvatnoj bazi podataka o čvrstoći.
Broj ispitivanja koja su manja od zahtevane čvrstoće je mnogo važniji u račununanju kapaciteta nosivosti betonske konstrukcije od srednje vrednosti koja je dobijena. Ipak nepraktično je specificirati minimalnu čvrstoću betona jer uvek postoji mogućnost dobijanja nižih čvrstoća betona iako je kontrola dobra. Takođe, prepoznato je da kontrolna tela nereprezentuju beton u svakom delu konstrukcije. Faktori sigurnosti moraju pokriti eventualne devijacije (varijacije) u specificiranoj čvrstoći. Ovo je zaključeno na osnovu građevinske prakse, procedura projektovanja i tehničke kontrole kvaliteta.
Iako se svodi na veoma prosta ispitivanja merenje čvrstoće betona je od velikog značaja za ispitivanje kvaliteta betona. Nadamo se da Vam je priča oko čvrstoće betona pomogla da shvatite njen značaj u tehnologiji betona. U narednom tekstu pokušaćemo da Vam ukratko opišemo standardizovane procedure za karakteristična ispitivanja betona u očvrslom stanju.
