Die Vorschrift ASTM C39 regelt alle Details der Prüfung einer Betonprobe auf Druckfestigkeit. Die Norm ASTM C39 gilt dabei als industrieller Standard, welcher in vielen Ländern als Bezugsgröße dient.
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Zylindrische Betonproben: Druckprüfung nach ASTM C39
Betonprobe: mit Frischbeton nicht möglich
Mittlerweile sind es über 80 Jahre, in denen die Vorschrift ASTM C39 als industrieller Standard genutzt wird. Die Druckfestigkeit einer Betonprobe wird nach dieser bewährten Vorschrift geprüft. Sie sieht vor, die Prüfung nicht an Frischbeton sondern an einer ausgehärteten Betonprobe durchzuführen.
Je nach Art des Betons muss dabei eine Frist von 24 Stunden bis 90 Tagen verstreichen, nach welcher der Frischbeton als ausgehärtet gilt. Die Proben müssen auch in zylindrischer Form vorliegen, um den Test vorschriftsgemäß durchführen zu können.
Gebohrte Kernproben als Betonprobe
Werden Betonkonstruktionen in regelmäßigen Abständen auf ihre Unversehrtheit und Tüchtigkeit untersucht, müssen bei Anzeichen von Schäden weiterführende Untersuchungen durchgeführt werden. In der Regel wird bei einem solchen Betonbauwerk dann eine gebohrte Kernprobe entnommen.
Dies betrifft neu fertiggestellte Betonkonstruktionen ebenso wie schon länger in Betrieb befindliche Betonkonstruktionen. In beiden Fällen kommt die Vorschrift ASTM C39 zur Anwendung.
Während es einige zerstörungsfreie Untersuchungsmethoden für stahlbewehrte Betonkonstrukte gibt, ist eine zerstörungsfreie Entnahme einer Betonprobe nicht möglich. Die Entnahme der gebohrten Kernprobe erfolgt zumeist im Nassbohrverfahren. Jede Entnahme einer Betonprobe schwächt das untersuchte Bauwerk. Aus diesem Grund versucht man, die Zahl der Bohrungen auf ein Mindestmaß zu reduzieren.
Insbesondere werden Stahlbewehrungen im Betonkonstrukt geortet um einen Fehlschlag der Nassbohrung zu verhindern, wenn die Bohrung auf eine nicht erkannte Stahlbewehrung trifft. Dies würde nämlich die Verwendung der Kernprobe für die Untersuchung unmöglich machen.
Die Nassbohrung müsste dann an anderer Stelle am Bauwerk wiederholt werden. Zur zerstörungsfreien Lokalisierung von Stahlbewehrungen in Betonkonstrukten werden magnetinduktive Messgeräte wie das Proceq Profometer eingesetzt.
Der eigentliche Prüfablauf nach der Vorschrift ASTM C39
Im ersten Schritt wird das Druckprüfsystem bestückt. Dazu muss die Betonprobe auf dem Druckprüfsystem positioniert werden. Die untere Druckplatte des Druckprüfsystems nimmt die Betonprobe auf. Sie dient als Probenträger.
Zwischen der unteren und der oberen Druckplatte richtet man die Kernprobe durch Zentrierung auf die Belastungsachse aus. Hier ist eine genaue Justierung wichtig. Nur so treffen später die Belastungskräfte im richtigen Winkel auf die Probe auf.
Schwere und schwerste Betonproben: eine Ladevorrichtung hilft
Kernproben mit einem größeren Gewicht erfordern Druckprüfsysteme, welche mit der Größe und dem Gewicht der Betonprobe umgehen können. Auch eine besondere Ladevorrichtung ist hier nötig. Die Ladevorrichtung dient auch der Bedienersicherheit. Zusätzlich erfolgt der Prüfablauf wesentlich schneller, was zu einer höheren Produktivität führt.
Betonprobe ausrichten: Genauigkeit ist gefragt
Wie bereits beschrieben ist es zum Erhalt von verwertbaren Messergebnissen notwendig, die Kernprobe auf die Belastungsachse auszurichten. Zur Erleichterung der Handhabung dienen hierbei kugelgelagerte Druckplatten für die obere Druckplatte.
Desweiteren werden an einer Betonprobe auch Abgleichplatten angebracht. Auch diese Abgleichplatten haben direkten Einfluss auf die Qualität der Messung und damit auf die Erfüllung der Anforderungen der Vorschrift ASTM C39.
Stoßfreie Druckprüfung ist Voraussetzung
Die Prüfung der Druckfestigkeit soll einzig und alleine Druckkräfte auf die Betonprobe wirken lassen. Bei der Druckprüfung wird ein genau festgelegtes, druckgebendes Gewicht als Belastung bzw. Kraft eingesetzt Hierbei können gerade bei schnellem Ablauf – also bei schnellem Absetzen des Gewichts auf dem Prüfling – zusätzlich Stoßkräfte auf die Probe einwirken.
Die Stoßkräfte führen zu einer vermehrten Belastung der Probe und somit zu einer Verfälschung des Messergebnisses, da die Probe möglicherweise früher bricht, als dies ohne die auftretenden Stoßkräfte der Fall wäre. Die Belastung muss aus diesem Grund gemäß der Norm ASTM C39 absolut stoßfrei erfolgen.
Darüber hinaus legt die ASTM C39 auch eine Spannungsrate fest, mit welcher die Belastung in die Betonprobe eingeleitet wird. Diese Spannungsrate muss ebenfalls eingehalten werden. Nur so können mehrere Prüfdurchläufe von Proben gleicher oder unterschiedlicher Bauwerke miteinander verglichen werden. Eine stoßartige Belastung verhindert eine solche Vergleichbarkeit.
Wichtig auch: wird durch Einleiten der Kraft die Bruchschwelle erreicht, so muss die Einleitung der Kaft bzw. die Belastung fortgesetzt werden. Dabei ist es unerheblich, ob bereits ein bestimmtes Bruchmuster an der Betonprobe beobachtet wird.
Instron GmbH: Hersteller von Prüfsystemen
Es gibt eine ganze Reihe von Herstellern von Druckprüfsystemen. Einer davon ist die Instron GmbH. Für die Durchführung von Druckfestgkeitsprüfungen hat Instron Prüfapparaturen entwickelt. Interessant dabei ist, dass diese Prüfapparaturen für die normenkonforme Prüfung nach einer ganzen Reihe von Normen entwickelt wurden. Hier ist der Instron Prüfrahmen SATEC der Serie KN, LX und DX zu nennen.
Manche der Systeme eignen sich nur für Druckprüfungen, andere wiederum qualifizieren für weitere Prüfungen, welche über die ASTM C39 hinausgehen und auch andere Betonformen, Bewehrungsstähle und Befestigungsmittel prüfen können.
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