Procedure of determining properties of hardened reinforced concrete from structures

Abstract

Hardened concrete has several properties which have influence to the quality, compressive strength and service life. As there are several properties to examinate, there are multiple examination methods for different properties. Scope of this thesis was to introduce testing methods which are related to the examination of the main concrete properties and deterioration types, and furthermore to create a procedure for conducting effective examination of structural concrete.

During the carrying out of this thesis, application of standard SFS-EN 13791 in Finland was in progress. Standard SFS-EN 13791 was published in 2019 and its scope is assessment of in-situ compressive strength in structures and precast concrete components. As concrete compressive strength is the most important property of concrete, a special attention was given to the determination of in situ compressive strength. This was done in accordance with the standard SFS-EN 13791 clause 8 and its Finnish application standard SFS 7508. Therefore, additionally to the literature review, experimental examination was conducted.

By carrying out the experimental examinations, it concretely helped to create understanding of the procedure of determining properties of hardened reinforced concrete. The procedure should be done systematically, where analyzing the results of first examination can lead to the next needed examination method. When deterioration is expected, firstly not possible or not expected deterioration types should be excluded. This gives the starting point for the examination procedure, with the usage of possibly available initial information from existing design plans.

As a final result of this thesis, two flowcharts were made. The first flowchart to effectively examinate properties of concrete with systematical examination method paths, when concrete is expected to be deteriorated. The second flowchart was done in respect with standard SFS-EN 13791 clause 8 and its Finnish application standard. Scope of the flowchart was to introduce how many cores need to be extracted with possible indirect testing, in respect with the size of test region and the examination method.

Heterogeenisenä materiaalina kovettuneella betonilla on monia ominaisuuksia, jotka vaikuttavat betonin laatuun, puristuslujuuteen sekä käyttöikään. Lukuisten materiaaliominaisuuksien takia käytössä on useita tutkimusmenetelmiä kovettuneen betonin materiaaliominaisuuksien määrittämiseksi. Työn tavoitteena oli esitellä tutkimusmenetelmät, joilla voidaan määrittää pääsääntöisesti tärkeimmät materiaaliominaisuudet sekä vauriomenetelmät. Lisäksi näiden pohjalta määrittää tehokas tutkimusproseduuri betonin ominaisuuksien määrittämiseksi.

Tutkielman tekemisen aikana standardin SFS-EN 13791 kansallinen soveltamisstandardi oli tekeillä. Betonin tärkeimmän mekaanisen ominaisuuden eli puristuslujuuden takia, tutkielmassa kiinnitettiin erityistä huomiota puristuslujuuden määrittämiseen rakenteista. Puristuslujuuden määrittäminen tehtiin kansainvälisen SFS-EN 13791 kappaleen 8 sekä sen suomalaisen soveltamisstandardin SFS 7508 mukaan. Kirjallisen tutkimuksen lisäksi, tutkimistyö sisälsi empiirisen tutkimuksen.

Kattava empiirinen tutkimus konkretisoi ymmärtämisen kuinka kovettuneen betonin materiaaliominaisuuksien määrittäminen rakenteista tulee tehdä. Proseduurin pitää olla systemaattinen, jossa analyyttinen tulosten tutkiminen määrittää mahdollisesti seuraavaksi tehtävän tutkimuksen. Erityisesti, jos epäillään betonin vaurioitumista, ensimmäiseksi tulee poissulkea mahdottomat ja epätodennäköiset vaurioitumismekanismit. Lisäksi mahdollisuuden nimissä tulee käyttää hyväksi olemassa olevia materiaaleja, kuten rakennesuunnitelmia.

Tutkielman lopputuotteena tehtiin kaksi erillistä vuokaaviota. Ensimmäisessä vuokaaviossa on esitetty proseduuri tehokkaan ja systemaattisen tutkimispolun valitsemiseen. Toinen vuokaavio on tehty standardin SFS-EN 13791 kappaleen 8 sekä sen suomalaisen soveltamisstandardin tueksi. Vuokaavion tarkoitus on esittää tarvittavien porakoekappaleiden ja mahdollisesti epäsuorien testausten määrää riippuen testauserän koosta sekä testausmenetelmästä.