Na rekonstrukci a sanaci obvodových plášťů stavebních konstrukcí se kladou stále vyšší nároky, které souvisejí s tepelněizolačními vlastnostmi použitých materiálů. Jde především o budovy zatížené zvýšenou vlhkostí. Při vývoji tepelněizolačních omítek s využitím metakaolinu a jemně mletého elektrárenského popílku bylo testováno šest zkušebních receptur. Základ všech zkušebních směsí tvořilo lehké pórovité kamenivo na bázi expandovaného obsidiánu a vápenný hydrát. Na zkušebních vzorcích bylo vykonáno stanovení fyzikálních a reologických vlastností v čerstvém stavu. Dále byly stanoveny fyzikální a mechanické vlastnosti vzorků ve ztvrdnutém stavu. Naměřené hodnoty byly vyhodnoceny a zároveň se ověřily závislosti tepelněizolačních vlastností od objemové hmotnosti a množství podílu jednotlivých druhů pojiv. Na základě vykonaných měření bylo zjištěno, že lehké omítkové směsi na bázi lehkého kameniva z obsidiánu a vápenného hydrátu vykazují velmi dobrý poměr tepelněizolačních a mechanických vlastností - hlavně v případě použití metakaolinu nebo elektrárenského popílku (případně při jejich kombinaci) jako pojiva.
Zjištění pevnosti omítek je klíčové pro zajištění kvality a dlouhodobé funkčnosti stavebních konstrukcí. Jde prostě o zjištění jednoho z důležitých kvalitativních mechanických parametrů materiálu či soustavy materiálů (vrstev). Často je předepsána s ohledem na další namáhání, například normou či jiným předpisem nebo požadavkem investora, určitá hodnota tahové pevnosti. Ve většině případů jde o posouzení vlastností souvrství, u nichž je předepsána určitá minimální hodnota tahové pevnosti základní (podkladní) vrstvy systému před pokládáním či nanášením další vrstvy. Po dokončení (někdy i v průběhu prací u vícevrstvých systémů) je třeba se přesvědčit o kvalitě vykonaných prací.
Odtrhová zkouška (Pull-off test)
Odtrhová zkouška je jedinečným způsobem, jak posoudit kvalitu zkoušeného materiálu nebo souvrství. Žádná jiná mechanická zkouška nemůže podat objektivnější výsledky o kvalitě zkoušeného materiálu nebo souvrství. Název přesně a výstižně vyjadřuje to, o co jde: o adhezní napětí v mezní (stykové) vrstvě nebo o kohezní napětí v některé z přítomných vrstev, odtrhává-li se něco od něčeho. Jde tedy vlastně o pevnost v čistém tahu nejslabší části zkoušeného systému. Jde-li o zkoušku materiálu, jde skutečně pouze o stanovení jeho pevnosti v čistém tahu. Jde-li o souvrství, jde o zjištění nejslabšího článku tohoto souvrství. Může to být pevnost v čistém tahu kterékoli z jeho částí, nebo soudržnost (přilnavost, adheze) mezi některými z přítomných vrstev.
Klíčové parametry a postup provedení odtrhové zkoušky
Pro objektivní vypovídací schopnost je třeba při zkoušce odtrhové pevnosti dbát na důsledné splnění řady parametrů a postupů.
- Příprava zkušební plochy: Především plocha, na které se provádí zkouška, musí být přesně a definovaně ohraničena. To se zajišťuje vývrtem (předvrtem), který musí být přesně tak velký, jako jsou použité zkušební terče. Vývrt, který má být nejméně o 5 mm hlubší, než poslední hranice mezi vrstvami nebo než povrch při zkoušce materiálu, zajistí, že k porušení dojde na definované ploše a je možno proto z mezní síly stanovit přesně i mezní napětí, či odtrhovou pevnost. Bez vývrtu nemá odtrhová zkouška žádnou objektivní cenu. Prvním úkonem je provedení vývrtu do potřebné hloubky jádrovým vrtákem a to tak, aby vývrt byl co nejpřesnější, tedy odvrtaná spára co nejtenčí a v celé hloubce stejná. Toho se dosáhne jednak použitím vrtáku (obvykle diamantového) určeného pro daný materiál, jednak použitím speciálního zařízení k vývrtu, které musí zajistit, aby vyvrtávání probíhalo po celou dobu vrtání ve stejné stopě, a aby vrták byl stejnoměrně a trvale chlazen dostatečným přísunem vody.
- Příprava povrchu: Před další přípravou zkoušky je třeba povrch dobře mechanicky očistit a, pokud vrtání probíhalo za mokra, vývrt a zkoušené těleso řádně, ale rozumnou teplotou, vysušit. Lze použít s výhodou například horkovzdušné pistole, nicméně je třeba úzkostlivě dbát na to, aby teplota horkého vzduchu nepřekročila kritickou teplotu vysušovaného materiálu, nad níž již dochází k nevratným chemickým nebo strukturálním změnám.
- Zkušební terče a lepidlo: Na vysušený a očištěný povrch vývrtu nalepí se pak vhodným lepidlem zkušební terč. Vrstva lepidla by měla být co nejslabší a případné přetoky lepidla na okrajích musí být ještě v čerstvém stavu důsledně odstraněny. Zejména je třeba dbát na to, aby lepidlo nevteklo do vyvrtané spáry. Lepidlo nesmí chemicky ovlivňovat látku, na níž je lepen, ani nesmí významným způsobem fyzikálně měnit zkoušenou látku (například hloubkovou penetrací). Zkušební terče musí být dostatečně tuhé, aby nedocházelo během zatěžování k jejich deformaci a tím nerovnoměrnému rozdělení napětí na stykové ploše, a tedy ani ve zkoušeném systému. Terče musí být proto vyrobeny z materiálu s co nejvyšším modulem pružnosti a určitou minimální tloušťkou či s vyztužením.
- Velikost zatěžované plochy (terče): Velikost zatěžované plochy (a tedy zkušebního terče) nemá podstatný vliv, pokud se nevybočí ze zásady, že jednak průměr terče musí být alespoň třikrát větší, než největší zrno (nehomogenita) zkoušeného materiálu a dále, že k porušení dochází při napětí, převyšujícím alespoň pětinu odpovídajícího silového rozsahu zkušebního přístroje.
- Zatěžování: Po úplném vytvrzení lepidla, které by mělo probíhat za mírného tlaku (tedy s terči zatíženými přiměřeným závažím), dochází konečně k osazení zkušebního zařízení a uchycení zkušebních terčů k němu. Zde je nutné, aby působící síla byla kolmá ke styčné ploše terče s vyšetřovaným materiálem nebo systémem. Vhodným měřícím zařízením se přitom určuje velikost působící síly v každém okamžiku zkoušky a hlavně v okamžiku porušení. Velikost působící síly, dělená plošným rozměrem terče, udává pak odtrhovou pevnost.
- Rychlost zatěžování: Další veličinou, která významně ovlivňuje dosažený výsledek, tedy odtrhovou pevnost, je rychlost zatěžování. Čím pomaleji je zatěžováno, tím se získá nižší hodnota pevnosti a naopak. Nejčastěji je považována za rozumnou rychlost zatěžování 100 N/sec a při všech zkouškách by měla být dodržována, mají-li být výsledky srovnatelné.
Měřicí zařízení pro odtrhové zkoušky
Je nezbytné, aby vyvozovaná síla byla měřena elektronicky. Mechanické měření je nepřesné a domněnka, že lze získat přesný výsledek tímto způsobem, je pouhou iluzí. Rychlost zatěžování při ručním zatěžování musí být nějakým způsobem měřena a zřetelně indikovatelná, což lze zajistit opět pouze elektronicky. Při zatěžování elektrickým motorem je pak nezbytná zpětná vazba, bez které nelze zabezpečit v průběhu celého měření přesnou hodnotu rychlosti zatěžování, což je opět možné jen elektronicky.
Čtěte také: Metody měření vlhkosti betonu
Moderní odtrhové přístroje zajišťují měření napětí při rostoucím i klesajícím zatížení, stejně jako určení a zaznamenání napětí při porušení. Dále zvukově indikují rychlost zatěžování, varují před přetížením a vybitím baterie. Umožňují specifikovat volitelné parametry zkoušky, jako je průměr kruhového terče nebo plocha terče jiného tvaru, rychlost zatěžování, zobrazení síly nebo napětí na barevném displeji a grafické zobrazení skutečné a zvolené rychlosti zatěžování. Zaznamenávají také datum a čas měření, pořadové číslo měření a veškeré potřebné údaje o každé zkoušce jsou uchovány v paměti přístroje. Tato data lze vyvolat v digitální nebo grafické formě, vytisknout nebo uložit a zpracovat na počítači.
Laboratorní metody stanovení pevnosti
V laboratoři se pevnost omítkových směsí, malt a dalších stavebních materiálů stanovuje pomocí standardizovaných metod, které zahrnují pevnost v tlaku, tahu za ohybu, přídržnost a soudržnost.
Během vývoje tepelněizolačních omítek se ověřovala i závislost pevnosti v tlaku po 28 dnech od objemové hmotnosti. Na základě vykonaných měření bylo zjištěno, že lehké omítkové směsi na bázi lehkého kameniva z obsidiánu a vápenného hydrátu vykazují velmi dobrý poměr tepelněizolačních a mechanických vlastností.
Související normy pro zkoušení pevnosti malt
Následující tabulka uvádí výběr relevantních českých technických norem, které se týkají zkoušení pevnosti a přídržnosti malt, což zahrnuje i omítkové směsi. Tyto normy definují metodiky pro laboratorní i terénní testy.
| Norma | Popis |
|---|---|
| ČSN EN 1015 - 11 | Zkušební metody malt pro zdivo - Část 11: Stanovení pevnosti zatvrdlých malt v tahu za ohybu a v tlaku |
| ČSN EN 1015 - 12 | Zkušební metody malt pro zdivo - Část 12: Stanovení přídržnosti zatvrdlých malt pro vnitřní a vnější omítky k podkladu |
| ČSN EN 1015 - 21 | Zkušební metody malt pro zdivo - Část 21: Stanovení soudržnosti malt pro jednovrstvé vnější omítky s podkladem |
| ČSN 72 2449 | Zkouška pevnosti malty v tlaku |
| ČSN 72 2450 | Zkouška pevnosti malty v tahu za ohybu |
| ČSN 72 2451 | Zkouška přídržnosti malty k podkladu |
Schmidtovo kladívko - limitace pro omítky
Starší metoda posuzování pevnosti betonu poklepáním lehkým kladívkem na stavební dílec se vyvinula v mechanický měřicí přístroj známý jako Schmidtovo kladívko. Tento princip měření vytvořil v té době základ pro vývoj mechanického měřicího přístroje, ve kterém je síla úderu na povrch betonu přesně definována vymrštěním stanovené hmoty pružinou se známou charakteristikou a měří se hodnota velikosti zpětného odrazu, která se odečítá na stupnici přístroje.
Čtěte také: Metody měření vlhkosti betonu
Použitým způsobem měření patří Schmidtovo kladívko mezi tzv. „tvrdoměrné“ (sklerometrické) metody, kdy se požadovaná veličina zjišťuje nepřímo prostřednictvím měření velikosti pružné reakce od vyvozeného úderu. Vnitřní rázový člen přístroje narazí definovanou energií na povrch betonu a odrazí se zpět. Velikost odrazu je závislá na tvrdosti betonu. Protože se při těchto zkouškách beton vůbec neporuší, nebo se poruší jen tak málo, že tím není narušena funkce zkušebního tělesa, dílce nebo konstrukce, patří tato zkouška mezi tzv. „nedestruktivní“ metody zkoušení betonu.
Je však důležité si uvědomit, že Schmidtovo kladívko je určeno pouze k měření obyčejného hutného betonu, který je zhotoven z běžně používaného kameniva s objemovou hmotností zrn větší než 2500 kg/m3 a z portlandského cementu. Z tohoto důvodu je použití této metody nevhodné například pro měření pevnosti v tlaku omítek. Nedostatečná, nebo dokonce žádná příprava povrchu zkušebního místa, zvláště u betonů se silnou vrstvou vyplaveného cementového mléka, měření zcela znehodnotí. Také měření na extrémně tenkých plovoucích potěrech, jejichž tloušťka se pohybuje kolem 2-4 cm a které zároveň nejsou pevně spojeny s podkladem, nelze touto metodou spolehlivě provést, neboť tenká vrstva potěru pod úderem razníku pruží a zjištěná hodnota následně neodpovídá skutečnosti.
Čtěte také: Komplexní průvodce měřením vibrací
tags: #metody #měření #pevnosti #omítky