03_vokac

á
Miroslav Voká
Vokáč,
Petr Bouška, Vladimír Hanykýř
České
eské vysoké
vysoké učení
ení v Praze,
Praze, Kloknerů
Kloknerův ústav
Vysoká
Vysoká škola chemickochemicko-technologická
technologická v Praze, Ústav skla a keramiky
GA ČR 103/07/1082
A. Flachs
Hodonín
Hevlín
Ružomberok
Hevlín
Ružomberok
¾ V roce 2001 je dominantní výrobce na trhu A.Flachs-Hodonín.
¾ Dnes hurdisky A.Flachs-Hodonín nevyrábí.
ý
í
ř
š
í
Historie používání desek HURDIS (Hourdis) je dlouhá téměř
100 let.
Ještě v době 2. sv. války byl na hurdisky pokládán násyp.
V posledních letech evidováno více než 100
poruch stropních konstrukcí.
Ohybová zkouška desky HURDIS
a) Smrštění betonu během hydratace cementu
beton
HURDIS
b) Nevratná vlhkostní expanze keramického střepu
c) Rozdílná hodnota koeficientu teplotní roztažnosti
Nevratná vlhkostní expanze
0,00
ε
-0,20
Tlačená vlákna
-0,40
0
5
10
F [kN]
Deformační diagram
10
F [kN]
20
Rmin, Rprům, Rmax [MPa]
70
40
60
50
40
30
20
10
0
0
2000
4000
6000
0
0
200
400
600
800
1000
tim e [day]
Odvození modulu pružnosti
• Modely smršťování betonu
–
–
–
–
12
10
ČSN 73 1201,
CEB MC90,
(Eurokód 2) EN 1992-1-1,
Z.P.Bažant – model B3 (http://concrete.fsv.cvut.cz)
• Tloušťka vrstvy ovlivňuje velikost maximálního zrna kameniva.
• Konečná hodnota smrštění je závislá na křivce zrnitosti
kameniva:
8
6
0
1994
80
60
tim e [day]
14
2
90
80
20
Pevnost v tahu za ohybu
(čtyřbodovým ohyb)
4
100
100
Modul pružnosti
0
15
Smrštění betonu
εs/εmax [%]
E [GPa]
Tažená vlákna
0,20
εw/εwfin [%]
0,40
30
25
20
15
10
5
0
–
–
–
–
μR = 7,45 MPa
σR = 1,27 MPa
wE = 0,17
1995
1996
1997
1998
Rok výroby
1999
2000
2001
železový beton: do 0,5 mm/m
prostý beton v laboratoři: 0,7 mm/m
jemnozrnná malta: 0,9 – 1,2 mm/m
cementová pasta: až 5 mm/m
Nevratná vlhkostní roztažnost keramiky
• Je způsobena re-hydratací keramického střepu po
výpalu – chemickou vazbou vody,
• Její velikost závisí na surovině a technologii
výpalu,
• Nastává i za běžných vlhkostních podmínek
(běžná relativní vlhkost vzduchu),
• Za normálních podmínek nevratná,
• Chemicky vázanou vodu lze odstranit opětovným
výpalem (využíváno pro určení stupně rehydratace),
• NVR lze urychlit při působení extrémních
podmínek (zkoušky smluvních hodnot expanze).
Závislost konečné hodnoty vlhkostní expanze na
teplotě výpalu a druhu suroviny (Albenque)
final value of irreversible
m oisture expansion [m m /m ]
3,00
2,50
2,00
CH
1,50
M
1,00
MLL
0,50
0,00
600
800
1000
temperature of firing [°C]
1200
Stanovení extrémní (směrné) hodnoty
nevratné vlhkostní expanze keramiky
Expanze může být urychlena postupem:
Var ve vodě – 100 °C, po dobu 24 hodin,
podle EN 772-19 (CEN)
Var ve vodní páře – trvání 4 hodiny
AS/NZS 1156.11:1997 (australská nár. norma)
autoclave
Vodní pára v autoklávu – 180 °C, 1 MPa, 5 hodin
NF P 13-302 (francouzská národní norma)
Měření objemových změn keramiky
Termickodilatační analýza
Regresní analýza
McDowall and Birtwistle, 1971
Moira Wilson, 2003
⎞
⎛t
A = −59,71+101,15.ln⎜ + 2,634⎟
⎠
⎝ 31
A = 21,56. t 0,38 [ μm / m]
t – čas od výpalu ve dnech
ε [ μ m /m ]
3000
A (ξ m/m)
after refiring
4000
origin
specimen
2000
1000
0
0
100
200
300
afterboiling in
autoclave
400 500 600 700
600
600
500
500
400
400
A ( m/m)
5000
300
300
200
200
100
100
0
0
0
10
1000
100000
0
10
1000
t (days)
100000
t (days)
Teor
Aver
Teor
Aver
t [oC]
Dlouhodobé měření nevratné vlhkostní
roztažnosti
Vlastnosti keramického střepu hurdisek
Chemické
Chemické slož
složení
ení:
Sample
400
1996
61.43
Al2O3
Fe2O3
17.77
TiO2
6.19
0.89
(weight ratio in %)
CaO
5.91
MgO
4.00
K2O
3.02
Σ
Na2O
0.79
100.00
Základní
kladní vlastnosti:
vlastnosti:
300
A ( m/m)
Component content
SiO2
Vzorek
200
100
Nasákavost
(%)
Zdánlivá hustota
(g.cm-3)
Objemová hmotnost
(g.cm-3)
Otevřená
pórovitost (%)
1996
21.4 ± 0,5
1.679 ± 0,01
2.623 ± 0,007
36.0 ± 0,6
2001
20.6 ± 0,4
1.699 ± 0,01
2,626 ± 0,01
35.1 ± 0,5
Nevratná
Nevratná vlhkostní
vlhkostní roztaž
roztažnost:
nost:
0
0
200
400
600
t (days)
800
1000
1200
Vzorek
Autoklávováním
A (mm/m)
w (%)
Autoklávováním
A (mm/m)
w (%)
Var 24 hodin, 100°C
A (mm/m)
w (%)
1996
0,90 ± 0,02
9,7 ± 0,6
0,80 ± 0,03
0,3 ± 0,1
0,40 ± 0,05
14,5 ± 0,5
2001
1,05 ± 0,02
19,1 ± 0,6
1,03 ± 0,02
0,4 ± 0,1
0,32 ± 0,01
16,3 ± 0,5
Stupeň re-hydratace cihelného střepu desek Hurdis odebraného
z reálných konstrukcí odpovídá expanzi 0,3 mm/m.
Jediná deska zatížená pouze objemovými
změnami a vlastní hmotností
2 000
1 500
w [ μm]
W1
¾ průhyby 1 mm a více
1 000
W2
500
¾ poruchy cca 8 týdnů po
betonáži
0
0
50
100
150
t [day]
Průhyb účinkem smršťování cementového potěru
a vlhkostní roztažnosti střepu
Experimentální model
deska HURDIS -10 mm potěru - deska prostě uložena
První trhlina do 2 měsíců od betonáže.
200
0,2
-0,2
d [ μ m]
y [mm]
Rozevření trhliny v čase.
150
0,0
-0,4
-0,6
100
50
-0,8
0
10
20
30
t [den]
40
50
0
0
100
200
300
400
t [day]
500
600
700
200
¾ poklepem na podhled
konstrukce
fibroscope
Průhybová plocha
¾vizuální prohlídka - endoskop, fibroskop,
videoskop, web-kamera,
¾další zkoušené metody se zatím neosvědčily
(akustické analyzátory, ultrazvuková
metoda, ...).
• ověřování ultrazvukové metody v laboratoři
Isolinie napětí v hlavním tahu
¾
Poruchy způsobují objemové změny materiálu:
{
{
{
¾
¾
• deska HURDIS
bez trhliny
• deska HURDIS
s trhlinou
• Poškození stropů nemá vliv na změnu
užívání stropní konstrukce z hlediska
zatížení (deska plní spíše funkci ztraceného
bednění),
• Nebezpečný je samotný pád části
konstrukce
• Sanace:
– dodatečný rošt zavěšený na válcované I nosníky
pro zachycení volných desek nebo zakrytí
poruchy
¾
¾
smršťováni betonu (dominantní) – konečná hodnota smrštění
0,9 – 1,2 mm/m; ověření smrštění v konstrukci není obvykle
možné
nevratná vlhkostní expanze – konečná hodnota
(autoklávováním) 0,8 – 1,0 mm/m; stupeň rehydratace v
konstrukci odpovídá 0,3 mm/m
teplotní roztažnost betonu 12.10-6 K-1 a teplotní roztažnost
keramiky 5.10-6 K-1 , tj. rozdíl 0,007 mm/(m.K)
Odhaduje se, že po roce 1989 bylo vystavěno řádově 105
stropních konstrukcí a že počet poruch je řádově 102
Výskyt nebezpečných stropů má setrvalou tendenci
(přibližně jeden za měsíc)
Diagnostika – poklepem (nebo endoskopem)
Sanace – dodatečnou podhledovou konstrukcí