Koekappaleiden päiden tasoittaminen

Koekappaleiden päät tulee tasoittaa puristuslujuuden testausta varten standardin EN 12390-3 liitteen A mukaisesti [14]. Kuormituspinnat tulee tasoittaa hiomalla tai pinnoit-tamalla. Pinnoitus voidaan tehdä käyttäen kalsium-aluminaattisementtiä, rikkiseosta tai hiekkalaatikkomenetelmää. Käytettäessä kalsium-aluminaattilaastia tai rikkiseosta saa koekappaleen oletettu puristuslujuus olla maksimissaan noin 50 MPa. Hionnalle ja hiek-kalaatikkomenetelmälle ei ole asetettu lujuusrajoitteita. Ristiriitaisissa tilanteissa hiontaa pidetään vertailumenetelmänä [13].

Tutkimuksessa koekappaleiden päiden tasoittamisen päämenetelmänä käytetiin hiontaa.

Jokaisella betonilaadulla tehtiin lisäksi vertaileva tutkimus pinnoitusmenetelmällä, jona käytettiin päiden tasoittamista rikkiseoksella. Standardeissa ei aseteta vaatimuksia hion-talaitteille. Tutkimuksessa hionnat tehtiin automaattitoimisella Matest Treviolo C299 ti-manttihiontalaitteella. Koekappaleiden hiottavia päitä huuhdeltiin viileällä vedellä koko hionnan ajan. Koekappaleiden molemmat päät hiottiin, vaikka muottia vasten valettu koe-kappaleen alapää olisikin vaikuttanut silmämääräisesti suoralta. Hiomalaitteessa koekap-paleet kiinnitettiin ruuvipuristimella tiukasti kiinni laitteen runkoon. Laitteessa kiinni oleva kiinnitysmekanismi on suorassa linjassa hiomalaitteen timanttilaikan kanssa.

Hiottavien koekappaleiden katkaisupituuksissa huomioitiin hionnan tarve lisäämällä hal-kaisijan mukaan 3-10 mm nimellismittaan, josta saatiin optimaalinen katkaisupituus. Op-timaalista katkaisupituutta tarkasteltiin tutkimusta edeltäneissä ennakkokokeissa. Koe-kappaleiden päät hiottiin aluksi kauttaaltaan hiomalaitteella käsivaraisesti ja viimeistelty pinta tehtiin hiomalaitteen automatiikalla. Kaikkien hiottujen pintojen tasomaisuus ja suorakulmaisuus tarkastettiin välittömästi hionnan jälkeen ja mikäli mitatuissa paramet-reissa havaittiin poikkeamia, suoritettiin hionta uudelleen.

Nimellishalkaisijaltaan 80 mm, 100 mm ja 150 mm koekappaleet hiottiin yksi kerrallaan.

Nimellishalkaisijaltaan 50 mm koekappaleet hiottiin siten, että yhdestä betonilieriöstä ti-manttiporatut ja katkaistut näytteet hiottiin samalla kertaa. Yhdestä betonilieriöstä porat-tujen rakennekoekappaleiden pituuksiksi tuli siten sama mitta. Koekappaleet kiinnitettiin tiukasti kiinni hionta-adapteriin, joka kiinnitettiin suurempien näytteiden tapaan kiinni hiomalaitteeseen. Hionnan kulku on esitetty liitteen 5 hiontatapahtumaa kuvaavassa ku-vasarjassa.

Lujuudenseurantakoekappaleiden puristuskokeita tehtiin 3, 7, 28, 91 ja 365 vuorokautta koekappaleiden valamisen jälkeen. Normaaleilla sementtilaaduilla valetut betonit saavut-tavat nimellislujuutensa yleensä viimeistään 28 vuorokauden ikäisenä. Kolmen ja seitse-män vuorokauden ikäisenä testattavat lujuudenseurantakoekappaleet hiottiin testipäivänä, jotta betonin lujittumista häirittiin mahdollisimman vähäisesti. 28 vuorokauden ikäisenä testattavat lujuudenseurantakoekappaleet hiottiin noin vuorokausi ennen puristuskokei-den suorittamista. 91 vuorokaupuristuskokei-den ikäisenä testattavat lujuupuristuskokei-denseurantakoekappaleet hiottiin noin 1-7 vuorokautta ennen puristuskokeiden suorittamista. Lujuudenseuranta-koekappaleet otettiin vain hionnan ajaksi pois vesiupotuksesta, yhden koekappaleen hio-miseen kului aikaan maksimissaan 30 minuuttia. Kaikkien muiden koekappaleiden päi-den hionnat suoritettiin koekappaleipäi-den valmistelutöipäi-den edetessä, noin 6-12 viikkoa va-lun jälkeen.

Jokaisella betonilaadulla tehtiin nimellishalkaisijaltaan D50, D80 ja D100 rakenne-koekappaleille vertaileva päiden tasoitus rikkiseosmenetelmällä. Standardin EN 12390-3 liitteessä A on asetettu vaatimukset rikkiseosmenetelmälle. Standardin mukaan betonin oletettu puristuslujuus saa olla maksimissaan 50 MPa käytettäessä rikkiseosmenetelmää.

Tutkimuksessa käytettyjen betonilaatujen suurin nimellislujuus on 50 MPa (C50/60, P50). Ennakko-olettamusten mukaan tämän betonilaadun puristustesteissä rakenne-koekappaleiden lujuus ylittää asetetun vaatimuksen. Muiden betonilaatujen tapauksessa lujuuden arvioitiin jäävän asetetun lujuusvaatimuksen 50 MPa alapuolelle. Puristustes-teissä havaittiin kuitenkin, että kaikkien betonilaatujen kohdalla rikkiseosmenetelmällä tasoitettujen rakennekoekappaleiden maksimipuristuslujuus oli yli 50 MPa. Puristustes-teissä havaittiin yksittäisiä rakennekoekappaleita, joiden kohdalla rikkikerroksen arvioi-tiin selvästi murtuneen ennen rakennekoekappaleen puristusmurtoa.

Pinnoitettavien koekappaleiden pintojen tulee olla kuivia, puhtaita ja vapaita irtonaisesta kiviaineksesta. Pinnoitekerrosten tulee olla niin ohuita kuin mahdollista. Pinnoitekerros-ten paksuus saa olla maksimissaan 5 mm, pienet paikalliset poikkeamat sallitaan [13].

Kaikkien rikkiseosmenetelmällä tasoitettujen rakennekoekappaleiden päät puhdistettiin ennen päiden rikittämistä. Ennen rikittämistä rakennekoekappaleet olivat kuivaneet ti-manttisahauksen jälkeen vähintään kolme vuorokautta. Rikkiseoksen kerrospaksuutta tarkkailtiin päiden tasoituksen ja puristuskokeiden yhteydessä. Rikkikerrosten paksuudet vaihtelivat välillä 2-5 mm. Paikallisesti rakennekoekappaleiden pienten kolojen kohdalla

rikkiseoskerroksen paksuus oli noin 7 mm. Rikkiseoskerrosten paksuudet mitattiin puris-tuskokeiden jälkeen murtuneista rakennekoekappaleista. Rakennekoekappaleiden esival-mistelut ja rikkiseoskerrosten paksuudet täyttävät standardin asettamat vaatimukset.

Rikkiseos tulee kuumentaa jatkuvasti hämmentäen valmistajan suosittelemaan lämpöti-laan tai lämpötilämpöti-laan, jossa vaadittava notkeus saavutetaan. Päiden rikitystä suoritettaessa seosta tulee hämmentää jatkuvasti seoksen tasalaatuisuuden takaamiseksi [13]. Rikkiseos valmistettiin kaupallisesta, menetelmään tarkoitetusta rikkilevystä sulattamalla. Rikki-seos sulatettiin teräsastiassa kaasupolttimen avulla. Standardi suosittelee jatkuvassa pin-noitustyössä käytettäväksi termostaattiohjattua sulatuspataa. Tutkimuksessa ei ollut käy-tettävissä suosituksen mukaista sulatuspataa. Sulan rikkiseoksen lämpötilaa pidettiin su-lattamisen jälkeen yllä sähkölieden avulla, jossa oli portaaton lämmönsäätömahdollisuus.

Rikkiseosta hämmennettiin rikkilevyä sulatettaessa ja koko pinnoitustyön ajan. Rikki-seoksen lämpötilaa tarkkailtiin koko pinnoitustyön ajan siten, että lämpötila oli jatkuvasti noin 125-135 °C. Rikkiseoksen optimaalinen lämpötila testattiin ennen varsinaisia pin-noitustöitä ennakkokokeilla. Kokeissa havaittiin, että rikkiseoksen lämpötilan ollessa alle 115 °C alkaa seoksen olomuoto muuttumaan takaisin kohti kiinteää olomuotoa. Mikäli lämpötila nousi yli 145 °C alkoi sulatuspadan pohjalle kertymään kiinteänomaista sulaa toffeeta muistuttavaa massaa.

Koekappaleet tulee laskea pystysuorassa pitäen vaakasuoran levyn tai muotin päällä ole-vaan sulatettuun rikkiseokseen. Seoksen annetaan kovettua ennen toisen pään pinnoitta-mista. Pinnoittamisessa tulee käyttää pinnoitekehikkoa, jotta voidaan varmistua molem-pien pinnoitettavien päiden samansuuntaisuudesta. Muoteissa käytetään mineraaliöljyä irrotusaineena [13]. Rakennekoekappaleiden pinnoitukset tehtiin työhön valmistetulla pinnoituskehikolla, jonka pohjalevyyn kiinnitettiin kiinni kuppimuotit rikkiseosta varten.

Jokaiselle rakennekoekappalekoolle käytettiin omaa, tarkoitukseen valmistettua kuppi-muottia. Muoteissa käytettiin Neste Oyj:n valmistamaa mineraariöljyä kappaleiden irrot-tamisen helpottamiseksi. Ennakkokokeissa havaittiin, että ilman irrotusainetta pinnoitet-taessa pinnoitteen tartunta saattaa häiriintyä kappaletta irrotetpinnoitet-taessa muotista. Pinnoitus-kehikon kohtisuoruus pohjalevyyn nähden tarkastettiin kehikkoa valmistettaessa. Lisäksi kaikkien pinnoitettujen rakennekoekappaleiden tasomaisuus ja suorakulmaisuus tarkas-tettiin muotista irrottamisen jälkeen. Epäonnistuneet ja päiden samansuuntaisuudesta poikkeavat pinnoituksen uusittiin. Pinnoitekerrosten tartuntaa tarkastettiin koputtelemalla pinnoitekerrosta varovasti. Koputteluäänen muutoksiin perustuen arvioitiin, onko pin-noitteen tartunta onnistunut ja onko pinnoitteessa onttoja kohtia. Koputtelemalla ei ha-vaittu normaalista poikkeavia pinnoitekerroksia. Lisäksi pinnoitteen tartunnan onnistu-mista tarkkailtiin puristustestien jälkeen murtuneista rakennekoekappaleista. Murtoon asti puristettujen rakennekoekappaleiden pinnoitteiden tartunnoissa ei havaittu selviä poikkeamia.

Standardin mukaan puristustestit saa suorittaa 30 minuuttia pinnoittamisen jälkeen. Kaik-kien betonilaatujen tapauksessa pinnoituksen ja rakennekoekappaleiden testaamisen vä-lillä oli vähintään 3 vuorokautta. Rakennekoekappaleiden pinnoitus rikkiseosmenetel-mällä on esitetty liitteen 6 pinnoitustapahtumaa kuvaavassa kuvasarjassa.