Nedestruktivní metody pro stanovení nízkých pevností malt ve zdivu

Abstract

Stanovení pevnosti zdiva v tlaku je klíčová a velice komplikovaná úloha při posuzování historických konstrukcí a představuje výzvu i pro zkušeného diagnostika. Používání zděných konstrukcí sahá hluboko do historie a v České republice má zdivo stále obrovskou tradici. Až 80 % nových rodinných domů v ČR má stále tvořenou nosnou konstrukci ze zdiva. V současné době dochází k masivním přestavbám a rekonstrukcím domů, postavených v sedmdesátých letech minulého století a pro jejich posouzení je třeba kvalitně stanovit pevnost zdiva. Pro stanovení návrhové pevnosti zdiva je potřeba určit pevnost zdicích prvků a malty, posoudit kvalitu vazby zdiva a vyplnění spár maltou, vlhkost a poškození zdiva trhlinami. Zatímco pro zjištění pevnosti zdicích prvků jsou dostupné poměrně kvalitní zkušební postupy, stanovení pevnosti malty je velice problematické a často se blíží spíše hrubému odhadu, obzvlášť pokud je v konstrukci použita malta nízké pevnosti < 1 MPa. Pro pevnější malty je k dispozici více dostupných metod, ale pro ty nejméně pevné malty jsou možnosti velice omezené. Všechny dostupné metody jsou buď velice technicky náročné, mají omezené možnosti použití, nebo jsou velice ovlivněny lidským faktorem. Z toho důvodu se tato práce zabývá vývojem nové metodiky pro vyhodnocování pevnosti těch nejméně únosných malt. Jeden z mála dostupných postupů, který dokáže měřit hodnoty i u malty v rozmezí pevnosti 01 MPa, je penetrační metoda zarážení ručního indentoru do spáry zdiva pomocí kladiva. Touto metodou je inspirovaný postup v následující práci a je maximálně zautomatizován, se zaměřením na vyloučení lidského faktoru a rychlost provádění. Práce popisuje vývoj prototypu automatického penetrometru, využívající nabíjecí pružinový mechanismus z moderní air-softové zbraně, pro zarážení ocelového indentoru do spáry zdiva konstantní energií. Dále jsou zde popsány provedené experimenty pro vytvoření kalibračního vztahu, aby bylo možné odvození pevnosti malty na základě měření penetrometrem. V rámci projektu byla také provedena studie vlivů na měření a návrh postupu na jejich eliminaci. A na závěr je popsána praktická aplikace při provádění stavebně technického průzkumu, s porovnáním jiné metody.

The determination of the load bearing capacity of masonry in existing structures is not an easy task, even for experienced surveyors. The use of masonry structures dates far back into the history, and masonry continues to hold a strong tradition in the Czech Republic. Up to 80 % of new family houses in the Czech Republic still have load-bearing structures made of masonry. For assessment of the design load bearing capacity of masonry, it is necessary to know the compressive strength of the masonry units and mortar, evaluate the quality of the bond and the filling of joints with mortar, moisture content, and any damage of the masonry, such as cracks. Relatively good destructive and non-destructive methods were developed for the determination of the compressive strength of masonry units. However, mortar compressive strength determination is currently closer to a rough estimation rather than a deterministic approach. Especially when low-strength mortars (less than 1 MPa) are used in the structure. All of the currently used methods are either complicated, have a limited application, or are based on the surveyors experience only. Influence of the human factor on the results of testing is significant. The thesis introduces the development of a new non-destructive method, which eliminates the influence of the human factor. The new penetrometer was created where the compressive strength of mortar is assessed by hammering a steel bar into a joint with constant energy, while the depth of penetration is measured. The impact energy is provided by a steel spring with a prescribed stiffness, and the loading is provided by an automatic system similar to those used in air-soft guns. The calibration relation was obtained based on many experiments, to enable the determination of mortar strength based on the penetrometer's measurements. Also, the study includes an examination of factors influencing the measurement process and suggests methods to eliminate them. Finally, practical applications of the penetrometer during structural survey was described, along with the comparisons to other method.