Testen van de druksterkte van beton – Wat, waarom en hoe?

Informatie van de National Ready Mixed Concrete Association

WAT is druksterkte van beton?

Betonmengsels kunnen worden ontworpen om een breed scala aan mechanische en duurzaamheidseigenschappen te bieden om aan de ontwerpeisen van een constructie te voldoen. De druksterkte van beton is de meest gebruikelijke prestatiemaat die door de ingenieur wordt gebruikt bij het ontwerpen van gebouwen en andere constructies. De druksterkte wordt gemeten door cilindrische betonmonsters in een drukproefmachine te breken. De druksterkte wordt berekend uit de breukbelasting gedeeld door de dwarsdoorsnede die de belasting weerstaat en gerapporteerd in eenheden van pound-force per square inch (psi) in US Customary units of megapascal (MPa) in SI units. De eisen voor de druksterkte van beton kunnen variëren van 2500 psi (17 MPa) voor beton voor woningen tot 4000 psi (28 MPa) en hoger voor commerciële constructies. Hogere sterktes tot en boven 10.000 psi (70 MPa) worden gespecificeerd voor bepaalde toepassingen.

WAAROM wordt de druksterkte bepaald?

De resultaten van druksterkteproeven worden in de eerste plaats gebruikt om te bepalen of het geleverde betonmengsel voldoet aan de eisen van de gespecificeerde sterkte, ƒ′c, in de werkspecificatie.

Sterktestresultaten van gegoten cilinders kunnen worden gebruikt voor kwaliteitscontrole, acceptatie van beton, of voor het schatten van de betonsterkte in een constructie ten behoeve van het plannen van bouwwerkzaamheden zoals ontkisten of voor het evalueren van de adequaatheid van uitharding en bescherming van de constructie. Cilinders getest voor acceptatie en kwaliteitscontrole worden gemaakt en uitgehard in overeenstemming met procedures beschreven voor standaard uitgeharde proefstukken in ASTM C 31 Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field. Voor het schatten van de sterkte van ter plaatse gestort beton geeft ASTM C 31 procedures voor ter plaatse uitgeharde proefstukken. Cilindrische proefstukken worden getest volgens ASTM C 39, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens.

Een testresultaat is het gemiddelde van ten minste twee standaard uitgeharde sterkte proefstukken gemaakt van hetzelfde betonmonster en getest op dezelfde leeftijd. In de meeste gevallen gelden sterkte-eisen voor beton bij een leeftijd van 28 dagen.

Ontwerpingenieurs gebruiken de gespecificeerde sterkte ƒ´c om constructiedelen te ontwerpen. Deze gespecificeerde sterkte wordt opgenomen in de contractdocumenten. Het betonmengsel wordt zodanig ontworpen dat een gemiddelde sterkte, ƒ′cr, wordt verkregen die hoger is dan de gespecificeerde sterkte, zodat het risico dat niet aan de sterkte-eis wordt voldaan tot een minimum wordt beperkt. Om te voldoen aan de sterkte-eisen van een werkspecificatie gelden de volgende acceptatiecriteria:

• Het gemiddelde van 3 opeenvolgende testen moet gelijk zijn aan of hoger zijn dan de gespecificeerde sterkte, ƒ´c
• Geen enkele sterktetest mag meer dan 500 psi (3.45 MPa) onder ƒ´c komen; of meer dan 500 psi (3.45 MPa).45 MPa); of met meer dan 0,10 ƒ´c wanneer ƒ´c meer is dan 5000 psi (35 MPa)

Het is belangrijk om te begrijpen dat een individuele test die onder ƒ´c valt niet noodzakelijkerwijs betekent dat niet aan de specificatie-eisen wordt voldaan. Wanneer het gemiddelde van de sterkteproeven op een baan op de vereiste gemiddelde sterkte, ƒ′cr, is de waarschijnlijkheid dat individuele sterkteproeven minder dan de gespecificeerde sterkte zullen zijn ongeveer 10% en dit wordt in de aanvaardingscriteria.

Wanneer de resultaten van de sterkteproeven erop wijzen dat het geleverde beton niet aan de vereisten van de specificatie voldoet, is het belangrijk om te erkennen dat de mislukking in het testen kan zijn, niet het beton. Dit is vooral het geval als de fabricage, behandeling, uitharding en het testen van de cilinders niet volgens de standaardprocedures zijn uitgevoerd. Zie CIP 9, Lage beton cilindersterkte.

Historische sterkte test records worden gebruikt door de betonproducent om de beoogde gemiddelde sterkte van betonmengsels voor toekomstige werkzaamheden vast te stellen.

HOW to Test the Strength of Concrete

• Cilindrische specimens voor acceptatietesten moeten 6 x 12 inch (150 x 300 mm) groot zijn of 4 x 8 inch (100 x 200 mm) wanneer gespecificeerd. De kleinere specimens neigen gemakkelijker te zijn om in het veld en het laboratorium te maken en te behandelen. De diameter van de gebruikte cilinder moet ten minste 3 maal de nominale maximumafmeting van het in het beton gebruikte grove toeslagmateriaal zijn.
• Het registreren van de massa van het proefstuk vóór het afdekken levert nuttige informatie op in geval van geschillen.
• Om te zorgen voor een gelijkmatige verdeling van de belasting tijdens het testen, worden cilinders over het algemeen afgedekt met zwavelmortel (ASTM C 617) of neopreen paddoppen (ASTM C 1231). Zwaveldoppen moeten ten minste twee uur en bij voorkeur een dag voor de test worden aangebracht. Met neopreenkussentjes kunnen betonsterktes tussen 1500 en 7000 psi (10 tot 50 MPa) worden gemeten. Voor hogere sterktes tot 12.000 psi mogen neopreen paddoppen worden gebruikt indien zij gekwalificeerd zijn door bijkomende testen met zwaveldoppen. De vereiste hardheid van de hardheid van neopreenblokken varieert van 50 tot 70, afhankelijk van het geteste sterkteniveau. De stootkussens zouden moeten worden vervangen als er bovenmatige slijtage is.
• Cilinders zouden niet moeten worden toegestaan om vóór het testen uit te drogen.
• De cilinderdiameter zou op twee plaatsen moeten worden gemeten die loodrecht op elkaar op middenhoogte van het specimen staan en zou moeten worden gemiddeld om de dwarsdoorsnede te berekenen. Indien de twee gemeten diameters meer dan 2% verschillen, mag de cilinder niet worden getest.
• De uiteinden van de proefstukken mogen niet meer dan 0,5º afwijken van de loodlijn op de cilinderas en de uiteinden moeten vlak zijn binnen 0,002 inch (0,05 mm).
• Cilinders moeten in de compressie-testmachine worden gecentreerd en worden belast tot volledige bezwijken. De ladingssnelheid op een hydraulische machine zou in een waaier van 20 tot 50 psi/s (0.15 tot 0.35 MPa/s) tijdens de tweede helft van de ladingsfase moeten worden gehandhaafd. Het type breuk moet worden geregistreerd. Een veel voorkomend breukpatroon is een kegelvormige breuk (zie figuur).
• De betonsterkte wordt berekend door de maximale belasting bij bezwijken te delen door de gemiddelde doorsnede. C 39 heeft correctiefactoren als de lengte-diameterverhouding van de cilinder tussen 1,75 en 1,00 ligt, wat zelden voorkomt. Ten minste twee cilinders worden op dezelfde leeftijd getest en de gemiddelde sterkte wordt gerapporteerd als het testresultaat tot op 10 psi (0,1 MPa) nauwkeurig
• De technicus die de test uitvoert, moet de datum noteren waarop de cilinders in het laboratorium zijn ontvangen, de testdatum, de identificatie van het monster, de diameter van de cilinder, de testleeftijd, de maximaal uitgeoefende belasting, de druksterkte, het type breuk en eventuele defecten aan de cilinders of doppen. Indien gemeten, moet ook de massa van de cilinders worden genoteerd.
• De meeste afwijkingen van standaardprocedures voor het maken, uitharden en testen van betonnen proefstukken zullen resulteren in een lagere gemeten sterkte.
• Het verschil tussen gezelschapscilinders uit dezelfde set en getest op dezelfde leeftijd moet, gemiddeld, ongeveer 2 tot 3% van de gemiddelde sterkte zijn. Als het verschil tussen twee gezelschapscilinders te vaak 8% overschrijdt, of 9,5% voor drie gezelschapscilinders, moeten de testprocedures in het laboratorium worden geëvalueerd en gecorrigeerd.
• Resultaten van tests die door verschillende laboratoria op hetzelfde betonmonster zijn uitgevoerd, mogen niet meer dan ongeveer 13% van het gemiddelde van de twee testresultaten verschillen.
• Als een of beide van een set cilinders breken bij een sterkte onder ƒ´c, evalueer de cilinders dan op duidelijke problemen en houd de geteste cilinders vast voor later onderzoek. Vaak kan de oorzaak van een mislukte test gemakkelijk in de cilinder worden gezien, hetzij onmiddellijk, hetzij door petrografisch onderzoek. Als de cilinder wordt weggegooid, kan een gemakkelijke kans om het probleem te verhelpen verloren gaan. In sommige gevallen worden extra reservecilinders gemaakt die kunnen worden getest als één cilinder van een set brak bij een lagere sterkte.
• Een test van 3 of 7 dagen kan helpen bij het opsporen van potentiële problemen met de betonkwaliteit of testprocedures op het lab, maar is geen basis voor het afkeuren van beton, met een eis voor 28-dagen of een andere leeftijd sterkte.
• ASTM C 1077 vereist dat laboranten die betrokken zijn bij het testen van beton gecertificeerd moeten zijn.
• Rapporten van druksterkteproeven bieden waardevolle informatie aan het projectteam voor de huidige en toekomstige projecten. De rapporten moeten zo spoedig mogelijk aan de betonproducent, de aannemer en de vertegenwoordiger van de eigenaar worden toegezonden.

1. ASTM C 31, C 39, C 617, C 1077, C 1231, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.02, ASTM, West Conshohocken, PA, www.astm.org
2. Concrete in Practice Series, NRMCA, Silver Spring, MD, www.nrmca.org
3. In-Place Strength Evaluation – A Recommended Practice, NRMCA Publication 133, NRMCA RES Committee, NRMCA, Silver Spring, MD
4. Hoe producenten onjuiste test-cylinder uitharding kunnen corrigeren, Ward R. Malisch, Concrete Producer Magazine, november 1997, www.worldofconcrete.com
5. NRMCA/ASCC Checklist for Concrete Pre-Construction Conference, NRMCA, Silver Spring, MD
6. Tips on Control Tests for Quality Concrete, PA015, Portland Cement Association, Skokie, IL, www.cement.org
7. ACI 214, Recommended Practice for Evaluation of Strength Tests Results of Concrete, American Concrete Institute, Farmington Hills, MI, www.concrete.org

Terug naar Betontips

Gebruikt MET PERMISSIE VAN DE NRMCA