• betoni
• Koekappale
• Puristuslujuus
• SFS

Betonisten koekappaleiden valmistuksessa tulee noudattaa standardien mukaisia ohjeistuksia, jotka varmistavat laadukkaan näytteenoton. Mutta kuinka iso vaikutus inhimillisellä virheellä voi olla puristuslujuuden kehityksessä?

Betonisten koekappaleiden puristuslujuuden tulokseen vaikuttaa suuresti koekappaleiden tekijän ammattitaito. Opinnäytetyön aihe lähti liikkeelle toimeksiantajayrityksen tarpeesta selvittää, miten suuri vaikutus huolellisella näytteenotolla on puristuslujuuden kehitykseen. Laadukkaan näytteenoton tulokset varmistavat betonin tuotannon jatkuvuuden. Tuotannon katkeaminen huonon laadunvalvonnan vuoksi heikentää tuotannon tehokkuutta, koska laadunvalvontaa tulee lisätä. On siis tuottavampaa tehdä laadunvalvonta sen vaatimalla huolellisuudella.

Laadunvalvonta

Betonin laadunvalvontaan kuuluu ilmamäärän (SFS-EN 12350-7, 2019), painuman (SFS-EN 12350-2, 2019) sekä lämpötilan mittaus ennen koekappaleiden valmistusta. Näin pystytään varmistamaan että betoni on laatuvaatimusten sekä standardien mukainen.  Mittaukset suoritetaan mahdollisimman pian sen jälkeen kun näytettä on otettu esimerkiksi kottikärryihin. Edellä mainitut alkumittaukset ovat yhtä tärkeitä kuin koekappaleiden valmistus.

Koekappaleet valmistetaan toimeksiantajayrityksessä standardin SFS-EN 12390-1 (2019) mukaan 150 x 300 mm kokoisiin lieriömuotteihin. Muotit öljytään kevyesti ei-reaktiivisella muottiöljyllä. Muottien täyttö tapahtuu kolmessa yhtä suuressa osassa, ja jokaisen kerroksen välissä betonia sauvatärytetään kolmesta kohtaa silmämääräisesti tarvittava määrä. Muotteja saa kuljettaa täytön jälkeen mahdollisimman lyhyen matkan näytteenottopaikalta varastointitiloihin. Koekappaleita säilytetään muoteissa minimissään 16 tuntia ja maksimissaan 3 päivää noin 20 asteen lämpötilassa. Muotit puretaan, tunniste merkitään ja sijoitetaan noin 20 asteiseen vesialtaaseen odottamaan puristusta. (SFS-EN 12390-2, 2019)

Koekappaleet puristetaan ennalta määritetyn ajan kuluttua, yleisimmin 28 päivän ikäisinä. Ennen puristusta koekappaleen pinnat hiotaan tasaiseksi, sekä koekappaleet punnitaan ja mitataan jolloin saadaan puristuslujuuden laskuun tarvittava tiheys. Koekappaleet puristetaan hydraulipuristimella, joka kertoo kuinka paljon painetta koekappale kesti ennen kuin betoni antoi periksi. (SFS-EN 12390-3, 2019)

Standardeista poikkeaminen

Opinnäytetyöhön valikoitua 9 erilaista standardista poikkeavaa menetelmää seuraavasti:

• 3.1 Betonin odotuttaminen 1,5 tuntia
• 3.2 Muotti runsaasti öljytty
• 3.3 Sauvatärytys 3 x 20 sekuntia
• 3.4 Sauvatärytys keskeltä 5 sekuntia
• 4.1 Muotin kuljetus heti täytön jälkeen
• 4.1 Muotin kuljetus 5 tunnin kuluttua täytön jälkeen
• 5.1.1 Säilytys 30 asteisessa vedessä
• 5.1.2 Säilytys 10 asteisessa vedessä
• 5.2 Säilytys muotissa 28 päivää

Parempia puristuslujuuden tuloksia syntyi 3 x 20 sekunnin sauvatärytyksellä sekä 5 tunnin jälkeen kuljetetuilla koekappaleilla. 3 x 20 sekunnin sauvatärytyksellä saatiin parempia tuloksia sillä testaajan silmämääräinen arvio riittävästä sauvatärytyksestä oli liian vähäistä. 5 tunnin jälkeen kuljetettujen koekappaleiden puristuslujuuden tulokseen on mahdollisesti vaikuttanut auton aiheuttama tärinä. Tärinän ansiosta betonin rakenneosat ovat päässeet liikkumaan optimaalisempaan paikkaan.

Ristiriitaisia tuloksia tuli muotin runsaalla öljyämisellä, keskeltä 5 sekunnin sauvatärytyksellä sekä 30 asteisessa vesialtaassa säilytetyillä koekappaleilla. Muotin runsaalla öljyämisellä saatiin sekä korkeampi että heikompi puristuslujuuden tulos. Vaikuttavana tekijänä on mahdollisesti ollut muottiöljyn joutuminen betonimassan joukkoon. Keskeltä 5 sekuntia sauvatärytettyjen massojen prosentuaalinen ero ei ollut huomattavaa, vaan tulos voi mennä normaalin koekappaleen puristuslujuuden hajonnan piikkiin. 30 asteisessa vedessä säilytettyjen koekappaleiden tulokset vaihtelivat, mutta selittävänä tekijänä voi mahdollisesti olla massojen lujuusluokat. Mitä pienempi lujuusluokka, sitä enemmän betonimassa hyötyy ympäristön lämpötilasta.

Huonompia puristuslujuuden tuloksia syntyi:

• 1,5 tunnin odotuksella,
• muotin kuljetuksella heti,
• 10 asteisessa vesialtaassa sekä
• säilyttämällä koekappaleita muotissa 28 päivää.

1,5 tunnin odotuksen aikana vettä ehtii haihtua betonimassasta, mikä vaikuttaa heikentävästi lujuuden kehitykseen kun sementtimäärään nähden vettä on liian vähäisesti. Heti muotin täytön jälkeen kuljetettujen koekappaleiden huonompaa puristuslujuuteen on mahdollisesti vaikuttanut massan erottuminen tärinän johdosta, kun muotteja kuljetettiin 10 km matka. 10 asteisessa vedessä veden ja sementin reaktiota hidasti alhainen lämpötila, joka hidastaa lujuudenkehitystä. Jos koekappaleita olisi säilytetty kauemmin 10 asteisessa vesialtaassa, olisi tulos ollut normaali, mutta 28 päivän aikana kemiallinen reaktio ei päässyt täyteen potentiaaliinsa. Muotissa 28 päivää säilytetyt koekappaleet eivät saaneet täydellistä jälkihoitoa, jolloin vettä pääsi haihtumaan koekappaleista aiheuttaen heikkoa lujuudenkehitystä.

Kokonaisuudessaan opinnäytetyö oli onnistunut, vaikka aihe vaatiikin vielä laajoja tutkimuksia. Näillä tiedoilla pystyy tutkimaan lisää sitä, millaisia vaikutuksia erilaisilla massoilla voi olla puristuslujuuden kehitykseen. Osa tutkimuskysymyksistä ja testeistä oli oletettavissa, mutta yllätyksiä tuli myös vastaan, esimerkiksi 3.3 sauvatärytys 20 sekuntia, jossa lujuutta kehittyikin enemmän mitä alkuun oletettiin. Tutkimuksen perusteella voidaan todeta, että inhimilliset virheet tai poikkeamat standardista aiheuttavat herkästi muutoksia puristuslujuuksissa. Siksi onkin tärkeää toteuttaa laadunvarmistus huolellisesti standardien mukaisesti.

Lähteet:

Vironmäki, J. 2025. Betonin puristuslujuuden kehitykseen vaikuttavat tekijät : standardeista poikkeavat menetelmät – Theseus, Turun ammattikorkeakoulun opinnäytetyö.

SFS-EN 12350-2. 2019. Tuoreen betonin testaus. Osa 2: Painuma. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.

SFS-EN 12350-7. 2019. Tuoreen betonin testaus. Osa 7: Ilmamäärä. Painemenetelmät. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.

SFS-EN 12390-1. 2021 EN. Testing hardened concrete. Part 1: Shape, dimensions and other requirements for specimens and moulds. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.

SFS-EN 12390-2. 2019. Kovettuneen betonin testaus. Osa 2: Koekappaleiden valmistus ja säilytys lujuustestejä varten. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.

SFS-EN 12390-3. 2019. Testing hardened concrete. Part 3: Compressive strength of test specimens. Helsinki: Suomen standardoimisliitto SFS ry.