Testning av betongens tryckhållfasthet – Vad, varför och hur?

Information från National Ready Mixed Concrete Association

Vad är betongens tryckhållfasthet?

Betongblandningar kan utformas så att de ger ett brett spektrum av mekaniska egenskaper och hållbarhetsegenskaper för att uppfylla konstruktionskraven för en konstruktion. Betongens tryckhållfasthet är det vanligaste prestandamåttet som används av ingenjören vid utformning av byggnader och andra konstruktioner. Tryckhållfastheten mäts genom att bryta cylindriska betongprover i en tryckprovningsmaskin. Tryckhållfastheten beräknas utifrån brottsbelastningen dividerad med den tvärsnittsarea som står emot belastningen och rapporteras i enheterna pundkraft per kvadrattum (psi) i US Customary-enheter eller megapascal (MPa) i SI-enheter. Kraven på betongens tryckhållfasthet kan variera från 17 MPa (2500 psi) för bostadsbetong till 28 MPa (4000 psi) och högre för kommersiella konstruktioner. Högre hållfastheter upp till och över 10 000 psi (70 MPa) specificeras för vissa tillämpningar.

Varför bestäms tryckhållfastheten?

Resultaten från tryckhållfasthetsprovningen används i första hand för att fastställa att betongblandningen i levererat skick uppfyller kraven på den specificerade hållfastheten, ƒ′c, i arbetsspecifikationen.:

Tryckhållfasthetsprovningsresultat från gjutna cylindrar kan användas för kvalitetskontroll, godkännande av betong eller för att uppskatta betongstyrkan i en konstruktion i syfte att planera byggnadsarbeten som t.ex. formsättning eller för att utvärdera om härdningen och skyddet av konstruktionen är adekvat. Cylindrar som testas för godkännande och kvalitetskontroll tillverkas och härdas i enlighet med de förfaranden som beskrivs för standardhärdade provkroppar i ASTM C 31 Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Field. För uppskattning av betongens hållfasthet på plats anges i ASTM C 31 förfaranden för fälthärdade provkroppar. Cylindriska provkroppar provas i enlighet med ASTM C 39, Standard Test Method for Compressive Strength of Cylindrical Concrete Specimens.

Ett provningsresultat är genomsnittet av minst två standardhärdade hållfasthetsprovkroppar tillverkade av samma betongprov och provade vid samma ålder. I de flesta fall är hållfasthetskraven för betong vid en ålder av 28 dagar.

Designingenjörer använder den specificerade hållfastheten ƒ´c för att konstruera konstruktionselement. Denna specificerade hållfasthet ingår i arbetsavtalsdokumenten. Betongblandningen utformas för att ge en genomsnittlig hållfasthet, ƒ′cr, som är högre än den specificerade hållfastheten så att risken för att inte uppfylla hållfasthetsspecifikationen minimeras. För att uppfylla hållfasthetskraven i en arbetsspecifikation gäller båda följande acceptanskriterier:

• Genomsnittet av tre på varandra följande provningar bör vara lika med eller överstiga den specificerade hållfastheten, ƒ´c
• Ingen enskild hållfasthetsprovning bör understiga ƒ´c med mer än 500 psi (3.45 MPa); eller med mer än 0,10 ƒ´c när ƒ´c är mer än 5000 psi (35 MPa)

Det är viktigt att förstå att ett enskilt prov som faller under ƒ´c inte nödvändigtvis innebär att specifikationskraven inte uppfylls. När genomsnittet av hållfasthetstesterna på ett arbete ligger på den erforderliga genomsnittliga hållfastheten, ƒ′cr, är sannolikheten att enskilda hållfasthetstester kommer att ligga under den specificerade hållfastheten cirka 10 %, och detta beaktas i acceptanskriterierna.

När hållfasthetstesterna visar att den levererade betongen inte uppfyller specifikationens krav är det viktigt att inse att felet kan ligga i testningen, inte i betongen. Detta gäller särskilt om tillverkningen, hanteringen, härdningen och provningen av cylindrarna inte utförs i enlighet med standardförfaranden. Se CIP 9, Low Concrete Cylinder Strength.

Historiska provningsresultat för hållfasthet används av betongproducenten för att fastställa den genomsnittliga målhållfastheten för betongblandningar för framtida arbeten.

HUR man testar betongens hållfasthet

• Cylindriska provkroppar för acceptanstestning bör vara av storleken 150 x 300 mm (6 x 12 tum) eller 100 x 200 mm (4 x 8 tum) när så anges. De mindre provkropparna tenderar att vara lättare att tillverka och hantera i fält och i laboratoriet. Diametern på den cylinder som används bör vara minst tre gånger större än den nominella maximala storleken på det grova aggregatet som används i betongen.
• Registrering av provets massa före kapsling ger användbar information vid tvister.
• För att ge en jämn lastfördelning vid provning kapslas cylindrar i allmänhet med svavelbruk (ASTM C 617) eller neoprenkuddekapslar (ASTM C 1231). Svavelhättor ska appliceras minst två timmar och helst en dag före provning. Neoprenhättor kan användas för att mäta betonghållfasthet mellan 10 och 50 MPa (1500 och 7000 psi). För högre hållfastheter upp till 12 000 psi får neoprenkuddar användas om de är kvalificerade genom kompletterande provning med svavelkuddar. Durometerhårdhetskraven för neoprenkuddar varierar mellan 50 och 70 beroende på vilken hållfasthetsnivå som testas. Kuddarna ska bytas ut om det finns ett överdrivet slitage.
• Cylindrar får inte tillåtas torka ut före provning.
• Cylinderdiametern ska mätas på två ställen i rät vinkel mot varandra i provkroppens mitthöjd och medelvärdet ska räknas ut för att beräkna tvärsnittsytan. Om de två uppmätta diametrarna skiljer sig åt med mer än 2 % ska cylindern inte provas.
• Provkropparnas ändar får inte avvika mer än 0,5º från vinkelrätt mot cylinderaxeln och ändarna ska vara plana med en noggrannhet på 0,002 tum (0,05 mm).
• Cylindrarna ska centreras i tryckprovningsmaskinen och belastas till fullständigt brott. Belastningshastigheten på en hydraulisk maskin bör bibehållas i intervallet 20 till 50 psi/s (0,15 till 0,35 MPa/s) under den senare hälften av belastningsfasen. Typen av brott ska registreras. Ett vanligt brottmönster är en konisk fraktur (se figur).
• Betongstyrkan beräknas genom att dividera den maximala belastningen vid brott med den genomsnittliga tvärsnittsytan. C 39 har korrektionsfaktorer om cylinderns förhållande mellan längd och diameter är mellan 1,75 och 1,00, vilket är ovanligt. Minst två cylindrar testas vid samma ålder och den genomsnittliga hållfastheten rapporteras som testresultatet med närmaste 10 psi (0,1 MPa)
• Den tekniker som utför testet ska registrera datumet då de togs emot på laboratoriet, testdatum, providentifiering, cylinderdiameter, testålder, maximal belastning som appliceras, tryckhållfasthet, typ av brott och eventuella defekter i cylindrarna eller locken. Om de mäts ska även cylindrarnas massa noteras.
• De flesta avvikelser från standardförfaranden för tillverkning, härdning och provning av betongprover kommer att resultera i en lägre uppmätt hållfasthet.
• Spännvidden mellan kamratcylindrar från samma uppsättning och som provats vid samma ålder ska i genomsnitt vara cirka 2 till 3 % av den genomsnittliga hållfastheten. Om skillnaden mellan två kamratcylindrar alltför ofta överstiger 8 %, eller 9,5 % för tre kamratcylindrar, bör provningsförfarandena på laboratoriet utvärderas och rättas till.
• Resultat av provningar utförda av olika laboratorier på samma betongprov bör inte skilja sig mer än cirka 13 % av genomsnittet av de två provningsresultaten.
• Om en eller båda av en uppsättning cylindrar går sönder vid en hållfasthet som är lägre än ƒ´c, ska du utvärdera cylindrarna med avseende på uppenbara problem och behålla de provade cylindrarna för senare undersökning. Ofta kan orsaken till ett misslyckat test lätt ses i cylindern, antingen omedelbart eller genom petrografisk undersökning. Om den kastas bort kan en enkel möjlighet att rätta till problemet gå förlorad. I vissa fall tillverkas ytterligare reservcylindrar som kan testas om en cylinder i en uppsättning gick sönder vid en lägre hållfasthet.
• Ett 3- eller 7-dagars test kan hjälpa till att upptäcka potentiella problem med betongkvaliteten eller testprocedurerna på laboratoriet, men är inte en grund för att förkasta betong, med krav på 28-dagars hållfasthet eller annan åldersbeständighet.
• ASTM C 1077 kräver att de laboratorietekniker som är involverade i testning av betong måste vara certifierade.
• Rapporter om tryckhållfasthetstester ger värdefull information till projektteamet för det nuvarande och framtida projekt. Rapporterna bör vidarebefordras till betongproducenten, entreprenören och ägarens representant så snabbt som möjligt.

1. ASTM C 31, C 39, C 617, C 1077, C 1231, Annual Book of ASTM Standards, Volume 04.02, ASTM, West Conshohohocken, 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. Hur producenter kan korrigera felaktig härdning av testcylindrar, 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

Tillbaka till Betongtips

ANVÄNDAS MED TILLSTÅND AV NRMCA

.