Beton, 2014 (22. évfolyam, 1-12. szám)

2014-01-02 / 1-2. szám

ANYAGVIZSGÁLAT, SZABÁLYOZÁS Betonszerkezetek roncsolás­­mentes vizsgálatáról: illúzió a hazai szabályozásban DR. BOROSNYÓI ADORJÁN ■ DR. SZILÁGYI KATALIN BME Építőanyagok és Mérnökgeológia Tanszék Bevezető gondolatok a keménységmérésről A betonszerkezetek roncsolásmentes vizsgálatának, és az erre alapozott szilárd­ságbecslésnek az igénye csaknem egyidős a vasbetonépítéssel magával. A mérnö­kök korán felismerték, hogy a sablonban készített próbatestek szilárdságvizsgálata még a próbatesttel azonos korú szerkeze­ti betonra vonatkozóan sem szükségkép­pen szolgáltat használható eredményt, az eltérő szerkezeti méretek, tömörítés és utókezelés következtében. Az egyik legko­rábbi, roncsolásmentes betonvizsgálato­kat leíró szakcikk 1938-ból származik: az orosz (szovjet) Szkramtajev professzor írása a Journal of the American Concrete Institute folyóiratban [1], amely már felhívja a figyelmet ezekre a jelenségekre. A roncsolásmentes vizsgálattal meg­valósított szilárdságbecslés illúziója hosszú ideje azért kecsegteti az építőmérnököket is, mert egy gazdaságilag és műszakilag elő­nyös, azaz olcsó és egyszerű eljárás használ­hatóságát feltételezi a tényleges vizsgálat, a szerkezetből kimunkált beton próbatestek költséges és időigényes laboratóriumi szilárdságvizsgálata helyett. Sok esetben maguknak a próbatesteknek a kimunká­lása is nehézségekbe ütközik. A műszaki tudományok területén számtalan példát találunk az építőmérnöki szakterületen kí­vül is arra, hogy valamely, (akár roncsolás­mentes eljárással) egyszerűen mérhető fizikai jellemző meghatározásából követ­keztetünk egy (anyag)jellemző becsült értékére, amelynek tényleges megmérése számottevően nagyobb műszaki apparátus megmozgatását igényelné. A „mérnöki érzék” is jó hivatkozási alap lehet a tényszerű adatok ismeretének hiányában bizonyos jellegzetes megfigyelésekre alapozott ex­trapolációkból levont következtetések elfogadására, a valós megismerés helyett. Nem véletlen, hogy sok vizsgáló eszköz esetén (és ez különösen igaz a roncsolásmen­tes eljárásokra) „nagy gyakorlat” szükséges ahhoz, hogy a „megbízható” eredményt a szakértő meg tudja adni. Ám a szakértő sok esetben illúzió áldozata: a saját téved­hetetlenségének feltételezése és az adott műszerbe, vizsgálati eljárásba fektetett túlzott bizalma és megszokása csalogatja csapdába. A szakértő „mérnöki érzéke” érzékelni véli a roncsolásmentes jellemző és a tényleges anyagjellemző valamiféle kapcso­latát, ezért látni akar egy olyan összefüggést, amely a mért roncsolásmentes jellemző és a tényleges anyagjellemző között végül (elsősorban a matematikai statisztika eszközeivel) megszületik. A felületi keménységmérés módszere különösen alkalmas terület az illúzió számára. Maga a keménység szó oly régi, és oly mélyen gyökerezik az emberi elmében és szókincsben, hogy egy nem műszaki ember számára jelentéstartalma teljes mértékben megegyezik a szilárdság műszaki fogalmával. Keménység (hard­ness), szilárdság (strength), szívósság (toughness), merevség (stiffness), rideg­ség (rigidity) a köznapi ember (nem szakember) számára rokon értelmű fogal­mak. A legkorábbi írásos emlékekben például ezeket a fogalmakat esetenként ugyanaz a szó írta le, és a tényleges jelentéstartalmat csak a szöveg kontex­tusából lehetett megállapítani. Két példát mutatunk erre, az egyik az óegyiptomi áhá­t szó (hieroglif alakja: ffo) a merev és a kemény szinonim jelentésével, illetve a sumér nam-kalag-ga szó­­ rovásírásos alakja: a keménység és szi­lárdság összevont jelentésével. Műszaki, összehasonlító értelemben a keménység szó az Ószövetségben, Ezékiel könyvé­ben jelent meg első alkalommal: „Olyan­ná, mint a gyémánt, a mely keményebb a tűzkőnél, tettem a te homlokodat...” (Ezékiel, 3:9). Mindez a rövid, a messzi múltba tett kitekintés csak arra szeretne rávilágítani, hogy a keménység fogalma és értelmezése szinte axiomatikus a nyel­vekben, és ennek köszönhetően csaknem ösztön szintű érzékelése az embernek, hogy a keménység mérésével az anyag szilárdságára vonatkozóan kap információt - aki keménységet mér, az szilárdságot mér. A valóság ennél valamelyest összetet­tebb. A keménység fogalmának ugyanis még egzakt definíciója sincsen. Egy ke­ményebb anyaggal megkarcolhatunk egy kevésbé keményet - karcolási keménység? Egy keményebb anyaggal lenyomatot tudunk létrehozni egy kevésbé kemény anyag felületén - benyomódási kemény­ség? Egy keményebb felületről a ráejtett rugalmas test magasabbra pattan vissza, mint egy kevésbé kemény felületről - vissza­pattanási keménység? Heinrich Hertz 1881-ben ugyan javasolt egy meghatáro­zást a keménységre [2]: az a legkisebb erő, amellyel egy gömb alakú, merev alaktest alatt éppen maradó lenyomat alakul ki a sík vizsgálati felületen; ez a definíció azonban gyakorlati mérésre alkalmatlan. Képlékeny anyagok esetén ugyanis nagyon kis terhelő erőnél kialakul ez az állapot, rideg anyagok pedig nem vizsgálhatók megfelelően ezzel az elvvel. A gyakorlatban inkább a különböző keménységvizsgálati módszerekhez ren­delik hozzá a keménység fogalmát, pl. a terhelő erő és a maradó lenyomatfelület hányadosa (Brinell-keménység), a terhe­lő erő és a maradó lenyomat vetületi területének hányadosa (Meyer-kemény­­ség), eltérő terhelő erők hatására kiala­kuló benyomódások különbsége (Rockwell­­keménység), rugalmasan ütköző test oda/vissza útjainak hányadosa (vissza­pattanási érték), rugalmasan ütköző test becsapódási és visszapattanási sebessé­gének hányadosa (Leeb-keménység) stb. A betonszerkezetek felületi kemény­ségének vizsgálatára napjainkban szinte kizárólag a Schmidt-kalapácsokat alkal­mazzuk. A Schmidt-kalapáccsal végzett vizsgálat elve, hogy a készülékben lévő munkarugó egy ütőtömeget mozgásba lendít, amely a felületre merőlegesen tartott, íves kontaktfelületű ütőszondán keresztül, adott energiával megüti a vizs­gált felületet, és az ütés után az ütőtömeg visszapattanásának mértékét a készülék rögzíti. Az ütési energia állandó és független a vizsgálatot végző személytől. A visszapattanási érték (R) dimenzió nélküli mérőszám, amely a mozgó tömeg ütés közben megtett útjának (x 0) és a visszapattanást követően megtett útjának (xr) arányát mutatja, tehát arányos az ütőtömeg ütést megelőző (Eo) és a vissza­pattanást eredményező (Er) helyzeti ener­giájának arányával is százalékban kifejezve [3]. BETON * XXII. évf. 1-2. szám • 2014. január-február

Next