Betonirakenteiden lujuusominaisuuksien kelpoisuuden toteaminen ainetta rikkomattomin menetelmin

Tutkittiin paikalla valmistettujen betonirakenteiden loppulujuutta kimmovasaralla, ultraäänipulssilla ja näiden yhdistetyllä menetelmällä. Tutkimuksen alussa tehty lyhyt katsaus nykyisiin tutkimustuloksiin osoitti, että mahdollisuudet lujuuden toteamiseen ovat olemassa, joskin menetelmiin liittyy eräitä luotettavuutta heikentäviä tekijöitä. Merkittävin tekijä on betonin ja betonipinnan kosteus. Useassa maassa kosteuden vaikutusta on pyritty vähentämään yhdistetyllä menetelmällä. Menetelmän haittana on se, että betonipinnan kuivuminen muutaman tunnin tai kastuminen muutaman minuutin ajan vaikuttaa oleellisesti kimmovasaralukemaan vaikuttamatta kuitenkaan ultraäänipulssin nopeuteen. Kun betonipinnan ja betonin kuivuminen tai kastuminen eivät ole samanaikaisia, yhdistetty menetelmä ei välttämättä poista kosteuden vaikutusta lujuuden määrityksessä. Tutkimuksessa todettiin laboratorio- ja työmaakokein kimmovasaralukeman pienenevän oleellisesti, kun betonipintaa kasteltiin 10 - 15 minuutin ajan. Laboratoriossa määritettiin riippuvuus puristuslujuuden ja kimmovasaralukeman välille käyttäen kasteltua betonipintaa. Näin saatu riippuvuus osoittautui tehdyissä työmaakokeissa varsin tarkaksi samoista kohdista otettuihin poralieriöihin nähden. Ultraäänipulssin nopeudella määritetty lujuus on hyvin herkkä pienillekin nopeuden muutoksille betonin lujuuden ollessa yli 15 - 20 MPa. Tällöin nopeuden muutos +10 % vaikuttaa määritettävään lujuuteen noin + 70 %. Tällainen nopeuden muutos voi aiheutua esimerkiksi betonin kosteustilan arviointivirheestä tai luotaintenvälisen etäisyyden mittauksessa tapahtuneesta virheestä. Yhdistetyn menetelmän matemaattinen malli määritettiin siten, että kimmovasaralukeman ja ultraäänipulssin nopeuden osuudet määritettävään lujuuteen ovat yhtäsuuret. Kyseessä ei siten ole pienimmän neliösumman mukainen malli. Malli laadittiin siten, että kimmovasaralukeman osuus noudattaa puristuslujuuden ja kimmovasaralukeman välistä riippuvuutta märällä betoninpinnalla ja ultraäänipulssin nopeuden osuus puristuslujuuden ja ultraäänipulssin nopeuden välistä riippuvuutta, joka saatiin 70 %:n suhteellisessa kosteudessa säilytetyille koekuutioille. Yhdistetyn menetelmän tarkkuus oli työmaamittauksissa lähes yhtä hyvä kuin kimmovasaratestaus kastellulla betonipinnalla. Tutkitut menetelmät eivät sellaisinaan sovellu jäätyneessä tilassa olevan betonintestaukseen. Kuitenkin, kun betonipinta sulatettiin, voitiin kimmovasaralukema määrittää luotettavasti. Parhaiten betonipinnan sulatukseen soveltuu höyry, jolloin samalla varmistetaan betonipinnan kastuminen.