Feldtests von Mauerwerksmaterialien sind Bestandteil vieler Qualitätssicherungsprogramme für Projekte. Richtig durchgeführt, können Tests die notwendigen Zusicherungen geben, dass die Materialien, die in der Konstruktion verwendet werden, den relevanten Spezifikationen entsprechen und dass die resultierende Konstruktion wie geplant funktioniert.
Wir haben alle an Projekten gearbeitet, aber als das Wort zurückkommt, dass die Testergebnisse ’nicht konform‘ waren. Dieser gefürchtete Begriff führt zu Projektstillständen, unzähligen Besprechungen, zusätzlichen Tests und im Extremfall zur Entfernung bestehender Konstruktionen. Leider ist manchmal die Ursache dieser Programme nicht die Qualität der Materialien oder der Konstruktion, sondern unsachgemäße Tests oder falsche Anwendung von ASTM-Spezifikationen und Testmethoden. Dieser Artikel konzentriert sich auf einige der häufigsten Feldtests, die an Mauerwerksmaterialien durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass diese Tests ordnungsgemäß durchgeführt werden. Als ehemaliger Laborleiter und aktives Mitglied von ASTM-Komitees in Bezug auf Tests habe ich viele Probleme beim Testen von Projekten gesehen und hoffe, dass dieser Artikel einige gute Informationen darüber liefern kann, wie Probleme in Zukunft vermieden werden können.
Mauermörtelprüfung
Selten vergeht eine Woche, in der ich keinen Anruf über Druckfestigkeitsprüfungen mit niedrigem Mauermörtel erhalte, die Projekte verzögert haben. Die Prüfmethoden, Spezifikationen und Anforderungen für Mauermörtel sind wahrscheinlich die am häufigsten missverstandenen und falsch angewendeten aller Mauerwerksmaterialien. Lassen Sie uns die Standards diskutieren, die für Mörtel gelten, und wie man sie richtig benutzt.
Es gibt zwei Haupt-ASTM-Standards in Bezug auf Mauermörtel. Die erste ist ASTM C270, Standardspezifikation für Mörtel für Mauerwerk. Diese Norm enthält die Anforderungen an Mauermörtel und enthält zwei separate Spezifikationen für Mörtel. Eine ist die Proportionsspezifikation und spezifiziert ein bestimmtes ‚Rezept‘ für Mauermörtel. Es kann verwendet werden, wenn die im Mörtel verwendeten Bestandteile (wie Zement, Kalk und Sand) ihre relevanten Spezifikationen erfüllen und in den spezifischen Anteilen kombiniert werden, die in ASTM C270 enthalten sind (z. B. ein Verhältnis von einem Teil Mauerzement zu drei Teilen Sand). Bei Verwendung der Proportionsspezifikation gibt es keine physikalischen Eigenschaftsanforderungen für den Mörtel.
Die zweite Spezifikation ist die Eigenschaftsspezifikation. Bei der Verwendung wird ein Mörtel in einem Labor unter Verwendung der gewünschten Anteile und Materialien gemischt und dann im Labor auf Druckfestigkeit, Wasserretention und Luftgehalt getestet. Der Mörtel muss die in ASTM C270 enthaltenen Eigenschaftsanforderungen erfüllen. Unter der Annahme, dass die Ergebnisse zufriedenstellend sind, sind die Materialien und Proportionen diejenigen, die im Feld verwendet werden sollen. Das wahrscheinlich Wichtigste dabei ist, dass die in ASTM C270 enthaltenen Eigenschaften nur für Mörtel gelten, die im Labor gemischt und getestet wurden.
Der andere Hauptstandard für Mörtel ist ASTM C780, Standardprüfmethode für die Vorkonstruktion und Baubewertung von Mörteln für einfaches und verstärktes Mauerwerk. Diese Norm enthält eine Reihe von Tests, mit denen verschiedene Eigenschaften des Mörtels im Feld bewertet werden können. Eigenschaften wie Konsistenz, Plattenlebensdauer, Mörtel-Zuschlag-Verhältnis und Druckfestigkeit können mit dieser Norm bestimmt werden. Druckfestigkeit ist diejenige, die am häufigsten angegeben wird, und in der Regel die Quelle der meisten Mörtel Prüfprobleme.
Wenn ich einen Anruf zu Mörtelergebnissen erhalte, lautet eine der ersten Fragen, die mir gestellt werden: „Was sind die Anforderungen an die Mörteldruckfestigkeit bei Feldtests?“ Die Antwort ist einfach, dass es keine Anforderungen gibt. Ich werde das noch einmal sagen: Kein ASTM-Standard enthält Druckfestigkeitsanforderungen für Mörtel mit Feldproben. Ferner sollten die in ASTM C270 enthaltenen Anforderungen an die Druckfestigkeit nicht auf Feldmörtel angewendet werden.
Um zu verstehen, warum, ist eine kleine Diskussion über die Laborverfahren erforderlich. Wenn Mörtel im Labor gemischt werden, wird die hinzugefügte Wassermenge gesteuert, indem sichergestellt wird, dass der Mörtel innerhalb eines bestimmten Bereichs fließt (siehe Abbildung 1 für einen Fließtest). Diese ‚Strömung‘ oder Konsistenz ist viel steifer als die im Feld verwendete (zumindest wenn sie aus dem Mischer kommt). Dies geschieht, damit der Wassergehalt des Labormörtels repräsentativer für den Wassergehalt des Mörtels ist, nachdem er auf Einheiten gelegt wurde.
Im Feld wird der Mörtel mit mehr Wasser gemischt als im Labor verwendet, um Maurer mit verarbeitbarem Material für eine hochwertige Verarbeitung zu versorgen. Wenn der Mörtel auf Mauerwerkseinheiten gelegt wird, wird ein Teil dieses Wassers in die Einheit absorbiert, wodurch das Wasser-Zement-Verhältnis des Mörtels verringert wird. Bei sonst gleichen Verhältnissen ist die Druckfestigkeit umso geringer, je höher das Wasser-Zement-Verhältnis ist. Bei Feldmörtelproben wird der Mörtel unmittelbar nach dem Mischen in nicht absorbierende Formen gegeben, so dass das überschüssige Wasser nicht entfernt wird.
Aufgrund der Unterschiede in den Materialien und Prüfmethoden ist zu erwarten, dass Feldmörtel eine geringere Festigkeit als Labormörtel aufweisen und die in ASTM C270 enthaltenen Anforderungen nicht erfüllen. Leider werden die Festigkeitsanforderungen in ASTM C270 häufig auf Feldmörtel angewendet, was zu den gefürchteten nichtkonformen Ergebnissen führt. Nicht, dass ich mich wiederholen möchte, aber ich werde noch einmal sagen: Kein ASTM-Standard enthält Druckfestigkeitsanforderungen für Mörtel mit Feldproben.
Warum machen wir dann überhaupt Druckfestigkeitsprüfungen vor Ort? Persönlich würde ich es vorziehen, es nicht zu tun. Es gibt zwei Hauptziele der Feldtests von Mörtel – sicherzustellen, dass die verwendeten Materialien und Proportionen diejenigen sind, die durch den ASTM C270-Prozess bestimmt wurden, und die Gesamtmörtelkonsistenz während des gesamten Projekts zu verfolgen. Druckfestigkeitsprüfung erreicht wirklich keines von beiden.
Anstelle der Druckfestigkeit würde ich empfehlen, den in ASTM C780 enthaltenen Mörtel-Aggregat-Verhältnistest zur Bewertung von Feldmörtel zu verwenden. Dieser einfache Test kann die relativen Prozentsätze der im Mörtel verwendeten Materialien (Zement und Sand) bestimmen. Die Ergebnisse können direkt mit den für das Projekt erforderlichen Proportionen verglichen werden. Bei diesem Test werden unmittelbar nach dem Mischen zwei Mörtelproben entnommen und dann in einen Behälter mit Isopropylalkohol gegeben, um den Zementhydratationsprozess zu verzögern. Die Proben werden zurück ins Labor genommen und nass gesiebt, um die Anteile der verwendeten Bestandteile zu bestimmen.
Denken Sie bei zukünftigen Projekten an das Mörtel-Aggregat-Verhältnis, und Sie können möglicherweise die Mörteldruckfestigkeit einsparen, mit der Sie sich sicher schon einmal auseinandersetzen mussten.
Mauermörtelprüfung
Mauermörtel wird verwendet, um die Zellen von Einheiten und Hohlräumen der Mauerwerkskonstruktion zu füllen, um die Einheiten, den Mörtel und die Bewehrung zu einem einzigen Verbundwerkstoff zu verbinden. Normalerweise wird Mörtel durch Druckfestigkeit spezifiziert, so dass Feldtests von Mörtel auf der Baustelle sehr häufig sind. Die Methode, die benutzt wird, um Mörtel zu prüfen, ist ASTM C1019, Standardprüfmethode für die Probenahme und die Prüfung des Mörtels.
Wie bei Mauermörtel, Mauermörtel Gesichter ähnliche Situationen in Bezug auf den Wassergehalt, wenn in der Wand platziert. Mörtel muss in einen sehr flüssigen Zustand gemischt werden, um effektiv durch Hohlräume und um die Bewehrung zu fließen, und die Mauerwerkseinheiten bieten absorbierende Oberflächen, auf denen überschüssiges Wasser im Mörtel absorbiert wird. Aus diesem Grund ändert sich auch das Wasser-Zement-Verhältnis im Mörtel nach der Platzierung. Um dies zu berücksichtigen, verwendet das Standardverfahren zum Formen von Mörtelproben Mauerwerkseinheiten als Form. Typischerweise als ‚Pinwheel‘ -Form bezeichnet, wird die Probenform konstruiert, indem vier Einheiten, die in der entsprechenden Konstruktion verwendet werden, zusammengefügt werden, um eine prismatische Form zu bilden. (Siehe Abbildung 2). Die Oberflächen der Einheiten sind mit einem dünnen, durchlässigen Material (z. B. einem Papiertuch) bedeckt, um das Eindringen von Wasser zu ermöglichen und gleichzeitig zu verhindern, dass sich die Proben tatsächlich mit den Einheiten selbst verbinden.
Die Pinwheel-Methode zur Herstellung von Mörtelproben gibt es schon sehr lange und sie ist meine bevorzugte Methode zur Herstellung von Mörtelproben. Die Methode erfordert jedoch eine große Fläche, um Proben herzustellen (da Sie mindestens drei – und manchmal mehr – Proben gleichzeitig herstellen müssen). Um einige dieser Probleme anzugehen, wurden alternative Umformverfahren entwickelt, um den Prozess für Prüftechniker zu vereinfachen. Eine solche Methode besteht darin, speziell entworfene Wellpappschachteln zu verwenden. Die Absicht ist, dass der Karton einen Teil der Wasseraufnahme bereitstellen kann, wie Sie es von Mauerwerkseinheiten sehen, aber wie ähnlich diese Absorption der entsprechenden Konstruktion ist, ist möglicherweise nicht bekannt.
Aus diesem Grund stellt ASTM C1019 zusätzliche Anforderungen an die Verwendung alternativer Umformverfahren. Erstens kann ein alternatives Umformverfahren nur verwendet werden, wenn es vom Spezifizierer genehmigt wurde. Wenn Sie einen Prüftechniker sehen, der eine alternative Methode verwendet, stellen Sie sicher, dass der Projektspezifizierer die Methode kennt und genehmigt. Zweitens muss ein Umrechnungsfaktor zwischen der Standard-Pinwheel-Methode und der alternativen Methode entwickelt werden. Dies geschieht durch vergleichende Prüfung von mindestens 10 Probenpaaren, und der Umrechnungsfaktor wird auf die Prüfergebnisse unter Verwendung des alternativen Umformverfahrens angewendet.
Die Genehmigung der Methode durch den Spezifizierer und die Umrechnungsfaktoren beschränkt sich auf eine einzelne Probenform, Formgebungsverfahren, verwendete Mauerwerkseinheiten und Mörtelmischung. Während es möglich ist, dass alle diese Variablen für mehrere Projekte in einer Reihe stehen, ist der Umrechnungsfaktor in vielen Fällen projektspezifisch. Schließlich muss der Variationskoeffizient der Prüfergebnisse für das alternative Umformverfahren kleiner oder gleich dem Variationskoeffizienten für das Standardumformverfahren sein.
Wie zu sehen ist, ist eine sorgfältige Prüfung und Anwendung alternativer Umformverfahren erforderlich, um den Projekterfolg sicherzustellen.
Prüfung von Mauerwerksprismen
Die Prüfung von Mauerwerksprismen kann bei Projekten vor und während des Baus verwendet werden, um die Einhaltung der „angegebenen Druckfestigkeit von Mauerwerk“, bezeichnet als f’m, zu bestimmen. Dieser Wert ist die minimale Druckfestigkeit, die für das im Bauwesen verwendete Mauerwerk erforderlich ist, und wird in den Projektspezifikationen oder Projektzeichnungen angegeben. Einfach ausgedrückt ist es der Wert, den der Konstrukteur eines Gebäudes verwendet, um die Gesamtdruckfestigkeit der Mauerwerksanordnung zu berücksichtigen, und es ist sehr wichtig, dass die As-Built-Konstruktion dieser Anforderung entspricht.
Es gibt verschiedene Methoden zur Bestimmung der Konformität, und eine davon ist die Prüfung von Mauerwerksprismen gemäß ASTM C1314, Standardprüfmethode für die Druckfestigkeit von Mauerwerksprismen. Prismen werden aus mehreren Mauerwerkseinheiten konstruiert und müssen mindestens eine Bettverbindung enthalten. Für Betonmauerwerkeinheiten werden sie typischerweise mit zwei Einheiten konstruiert, wie in Abbildung 3 gezeigt. Einheiten mit anderen Größen erfordern möglicherweise andere Konfigurationen, da ASTM C1314 erfordert, dass Prismen ein Seitenverhältnis (Höhe geteilt durch die laterale Abmessung) von nicht weniger als 1,3 und nicht mehr als 5 aufweisen.
Während Prüftechniker normalerweise für die Prüfung von Mauerwerksprismen verantwortlich sind, ist es sehr wichtig, dass tatsächliche Maurer die Prismenkonstruktion durchführen. Techniker sollten beobachten und sicherstellen, dass Konstruktionsdetails korrekt sind, aber es erfordert die Fähigkeiten eines Maurers, um sicherzustellen, dass konstruierte Prismen repräsentativ für die tatsächliche Konstruktion sind. In ASTM C1314 sind einige spezifische Anforderungen an die Konstruktion enthalten, die Sie unbedingt kennen sollten.
Unabhängig von der Konfiguration der eigentlichen Konstruktion gelten für alle Prismen folgende Anforderungen:
- Prismen sind immer in Stack-Bond-Konfiguration zu bauen (nicht Running Bond)
- Prismen müssen immer ein volles Mörtelbett haben (nicht nur Stirnschale)
- Fugen in Prismen müssen immer bündig geschlagen (nicht bearbeitet) werden)
Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Konstruktionsdetails tatsächlich konsistentere und wiederholbarere Ergebnisse liefern, und diese Ergebnisse stellen den Mauerwerksbau besser dar.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass ASTM C1314 verlangt, dass Prismensätze für alle Kombinationen von Variablen verwendet werden. Mit anderen Worten, wenn die Konstruktion teilweise verpresst werden soll, sind zwei Sätze von Prismen erforderlich – ein Satz unverpresst und der andere Satz verpresst. Die Norm legt auch fest, dass ein Set aus drei einzelnen Prismen besteht.
Nach dem Bau müssen die Prismen in einem feuchtigkeitsdichten Beutel verschlossen und 48 Stunden ungestört auf der Baustelle gelagert werden. Prismen müssen vor dem Einfrieren geschützt und mit einem Maximum-Minimum-Thermometer gelagert werden, um die Aushärtetemperaturen zu überwachen. Schließlich ist der Transport von Prismen vom Arbeitsplatz zum Labor sehr wichtig. ASTM C1314 verlangt, dass Prismen geschnallt oder geklemmt werden, um Beschädigungen während der Handhabung und des Transports zu vermeiden, und dass Prismen gesichert werden, um ein Rütteln, Aufprallen oder Kippen während des Transports zu verhindern. Abbildung 4 zeigt ein Beispiel für eine gute Möglichkeit, Proben zu sichern.
Zusammenfassung
Die Prüfung ist ein sehr wichtiger Bestandteil des Qualitätssicherungsprogramms für den Mauerwerksbau. Die Sicherstellung, dass die Tests korrekt durchgeführt werden, trägt dazu bei, Probleme zu reduzieren und die Aufträge voranzutreiben. Ich hoffe, dass dieser Artikel hilft, einige Dinge zu identifizieren, die Sie im Auge behalten sollten, wenn Materialien bei Ihrem nächsten Projekt bemustert und getestet werden.
