Jakość betonu kontrola i koszty Izabela Skrzypczak Lidia Buda-Ożóg Joanna Kujda
Plan prezentacji Wprowadzenie Metody oceny jakości według różnych zaleceń normowych Jakość betonu a normowe kryteria zgodności Krzywe OC i AOQ w weryfikacji poprawności normowych kryteriów zgodności Koszty kontroli jakości analiza porównawcza Podsumowanie i wnioski 2
Wprowadzenie JAKOŚĆ? CENA? (Producent) JAKOŚĆ? CENA? (Klient) 3
Wprowadzenie Beton - Wymagania, właściwości, produkcja i zgodność Norma PN-EN 206: 2014-04 określa wymagania dotyczące procedur kontroli produkcji oraz kryteriów zgodności i oceny zgodności betonu stosowanego do konstrukcji wykonywanych na placu budowy, konstrukcji i elementów prefabrykowanych. W normie sformułowano zalecenia dotyczące kontroli produkcji, kontroli zgodności oraz oceny zgodności i identyczności. Normowe kryteria zgodności, kluczowe dla oceny jakości betonu, oparte są na zasadach wnioskowania statystycznego i odnoszą się do kontroli wytrzymałości betonu na ściskanie oraz cech innych niż wytrzymałość. 4
Metody oceny jakości Zgodnie z zaleceniami PN-ISO 2859-1* niezgodności (wady) należy sklasyfikować pod względem ich ważności. Zazwyczaj stosuje się podział niezgodności na istotniejsze klasy A i mniej istotne klasy B. W przypadku wprowadzenia klas niezgodności należy również wprowadzić różne wartości AQL (wadliwości dopuszczalnej) bardzo małe wartości AQL w klasie A i większe wartości AQL w klasie B - co zapewni, że niezgodności istotniejsze będą kontrolowane ostrzej. AQL z definicji jest to poziom jakości, który odpowiada najgorszemu tolerowanemu średniemu poziomowi procesu. * PN-ISO 2859-1 Procedury kontroli wyrywkowej metodą alternatywną -- Część 1: Schematy kontroli indeksowane na podstawie granicy akceptowanej jakości (AQL) stosowane do kontroli partii za partią 5
Metody oceny jakości Podział niezgodności na istotniejsze i mniej istotne wg zaleceń normowych - właściwości innych niż wytrzymałość, takich jak gęstość betonu lekkiego i ciężkiego, współczynnik w/c, zawartość cementu, zawartość powietrza w napowietrzonej mieszance betonowej oraz zawartość chlorków w betonie, dla tych parametrów norma ta wprowadziła AQL=4%, natomiast dla - konsystencji mieszanki betonowej poziom AQL wynosił 15%. zrezygnowano ze specyfikowania poziomu AQL dla konsystencji mieszanki betonowej, natomiast pod pojęciem właściwości innych niż wytrzymałość określono wymagania: zawartości włókien stalowych lub polimerowych w mieszance betonowej, gęstości betonu lekkiego lub ciężkiego, maksymalnego współczynnika woda/cement lub woda/(cement+dodatek) oraz minimalnej zawartość cementu lub cementu+dodatku. Dla właściwości tych pozostawiono niezmieniony poziom AQL wynoszący 6 4%.
Metody oceny jakości Współczesne normy dotyczące betonu oraz prefabrykowanych elementów betonowych zalecają stosowanie kontroli odbiorczej wyrobów metodami statystycznymi. W przypadku prefabrykowanych wyrobów betonowych dodatkowym wymaganiem prawnym (Rozporządzenie Rady UE nr 305/2011) jest obowiązek stosowania oznakowania CE dla większości z tych wyrobów. Z obowiązkiem tym wiąże się dla producenta konieczność m.in. ustalenia produkowanego typu wyrobu oraz prowadzenia Zakładowej Kontroli Produkcji (ZKP). Zakładowa Kontrola Produkcji oznacza stałą wewnętrzną kontrolę prowadzoną przez producenta w celu zapewnienia wymaganych właściwości wyrobu (zarówno identyfikacyjnych jak i użytkowych). System ten obejmuje nie tylko bezpośrednią kontrolę wyrobu, ale również wszelkie aspekty związane z produkcją i nadzorem nad tą produkcją 7
Metody oceny jakości System ZKP obejmuje m.in.: etap przygotowania produkcji, w który wchodzą m.in. zakupy i kontrola surowców, etap produkcji, w tym jej nadzorowanie, prowadzenie kontroli i badań według ustalonego wcześniej planu, procedury postępowania z wyrobem niezgodnym, nadzorowanie maszyn i urządzeń oraz wyposażenia potrzebnego do kontroli i badań, określenie wymagań dotyczących kompetencji personelu, znakowanie i zabezpieczenie wyrobu w trakcie magazynowania i transportu oraz działania korygujące w przypadku wystąpienia wszelkich niezgodności. Producent powinien prowadzić kontrole i badania na wszystkich etapach wytwarzania wyrobu zgodnie z ustaloną częstotliwością, która wynika ze specyfikacji technicznych dla konkretnego wyrobu i warunków jego produkcji. Na częstotliwość i ilość pobieranych próbek do badania, a więc i koszty prowadzonej kontroli, rzutuje między innymi poziom ostrości kontroli. 8
Metody oceny jakości Warunki przejścia pomiędzy poziomami ostrości kontroli prefabrykowanych elementów betonowych zgodnie z PN-EN 13369 Wspólne wymagania dla prefabrykatów z betonu, która jest zgodna z załącznikiem A.5 Warunki przejścia między poziomami kontroli PN-EN 1340 Krawężniki betonowe. Wymagania i metody badań oraz PN-EN 1916 Rury i kształtki z betonu niezbrojonego, betonu zbrojonego włóknem stalowym i żelbetowe oraz PN-EN 1339 Betonowe płyty brukowe. Wymagania 9 i metody badań.
Metody oceny jakości Krawężniki betonowe - Kształt i wymiary n < 8 wszystkie pozytywne 1II 8 max 1 wynik wadliwy 2 II 16 max 2 wyniki wadliwe 3 II 16 3 i więcej wyniki wadliwe 2II8 2 wyniki negatywne Warunki przejścia pomiędzy poziomami ostrości kontroli prefabrykowanych elementów betonowych zgodnie z PN-EN 1340 Krawężniki betonowe. Wymagania i metody badań 10
Metody oceny jakości Krawężniki betonowe Wytrzymałość na zginanie n < 8 wszystkie pozytywne 0 II 8 max 0 wyników wadliwych 1 II 16 max 1 wyniki wadliwe 2 II 16 2 i więcej wyniki wadliwe 2 i więcej wyniki wadliwe 1II8 1 wynik negatywny Warunki przejścia pomiędzy poziomami ostrości kontroli prefabrykowanych elementów betonowych zgodnie z PN-EN 1340 Krawężniki betonowe. Wymagania i metody badań 11
Metody oceny jakości 2 płyty z rodziny wytrzymałości Dodatkowa ulgowa 4 płyty z rodziny wytrzymałości Betonowe płyty brukowe - wytrzymałość na zginanie 8 płyt z rodziny wytrzymałości 1 i więcej wyniki wadliwe 16 płyt z rodziny wytrzymałości 1 II 16 1 i więcej wyniki wadliwe 2II8 2 wyniki negatywn e Warunki przejścia pomiędzy poziomami ostrości kontroli prefabrykowanych elementów betonowych zgodnie z PN-EN 1339 Betonowe płyty brukowe. Wymagania i metody badań. 12
Metody oceny jakości Normy przedmiotowe dla prefabrykowanych wyrobów betonowych (np. wspomniana już norma PN-EN 13369 stawiają nacisk, że jeżeli producent posiada w przedsiębiorstwie system zarządzania jakością zgodny z normą ISO 9001 oraz uwzględniający wymagania konkretnej normy przedmiotowej, to równocześnie spełnia wymagania dotyczące wdrożenia i prowadzenia Zakładowej Kontroli Produkcji. co nie zwalnia producenta z konieczności certyfikowania ZKP, jeśli wymaga tego stosowany system oceny i weryfikacji stałości właściwości użytkowych produkowanego wyrobu budowlanego. Norma ISO 9001 w rozdziale 9 dotyczącym oceny efektów działania, zaleca stosowanie metod statystycznych do analizy i oceny danych, m.in. do oceny zgodności oferowanych produktów (punkt 9.1.3 normy ISO 9001 ). 13
Metody oceny jakości SKJ SKO SKP Karty kontrolne np. CUSUM Statystyczna kontrola jakości (SKJ) może mieć charakter: statystycznej kontroli odbiorczej (SKO) i dotyczy kontroli wyrobu lub statystycznej kontroli procesu (SKP) ukierunkowanej na proces produkcji, który może być połączony z kartami kontrolnymi np. kartami Cusum (metoda C w kontroli wytrzymałości betonu na ściskanie zgodnie z PN EN 206). Zadaniem SKJ, oprócz zapewnienia wymaganego poziomu badanej cechy wyrobów, jest zmniejszenie kosztów kontroli, a w pewnych przypadkach wręcz umożliwienie kontroli. 14
Metody oceny jakości Kontrolę odbiorczą ze względu na mierzone i obliczane parametry oraz sposób ich oceny dzieli się na: - kontrolę na podstawie oceny alternatywnej partie wyrobów poddanych kontroli należy uznać za zgodne z wymaganiami, jeżeli liczba elementów niezgodnych w próbce nie przekracza liczby kwalifikującej, - kontrole na podstawie oceny liczbowej partie wyrobów poddanych kontroli uznaje się za zgodne z wymaganiami, jeżeli policzona statystyka jakości nie przekracza liczby kwalifikującej k. 15
Krzywe OC i AOQ - weryfikacji kryteriów zgodności Krzywa OC Krzywa AOQ 16
Średnia wadliwość po kontroli AOQ Metoda AOQ weryfikacji kryteriów zgodności gdzie: AOQ = w P a (AOQ Average Outgoing Quality) AOQ średnia wadliwość po kontroli, w wadliwość przed kontrolą P a prawdopodobieństwo akceptacji partii betonu o wadliwości w. 0,05 0,045 0,04 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 Maksymalna wartość AOQ= AOQL Maksymalna średnia wadliwość po kontroli 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Wadliwość przed kontrolą kwantyl dla f ck AOQ = w P a 0,05 w 17
Kontrola wytrzymałości betonu na ściskanie Kryteria zgodności wytrzymałości betonu na ściskanie ocena liczbowa 18
Kontrola wytrzymałości betonu na ściskanie Krzywe AOQ dla wytrzymałości betonu na ściskanie metoda liczbowa - przy różnej liczebności próby n = 3, 6, 9, 12 oraz 15 - różnego odchylenia standardowego produkowanego betonu od 2 do 5 MPa 19
Kontrola cech innych niż wytrzymałości betonu na ściskanie Krzywe OC dla cech innych niż wytrzymałość betonu na ściskanie - ocena alternatywna k II n 1 II 3 20
Kontrola cech innych niż wytrzymałości betonu na ściskanie - PN-EN 206-1:2003 Normowe plany odbiorcze zdefiniowane w normie w odniesieniu do cech innych niż konsystencja dla wejściowej średniej wadliwości na poziomie AQL(w) = 4%, gwarantują uzyskanie przez beton dla wyspecyfikowanych cech wadliwość po kontroli na poziomie również 4%. 0 3 21
Kontrola cech innych niż wytrzymałości betonu na ściskanie - PN-EN 206-1:2003 Przy weryfikacji konsystencji wejściowy poziom wadliwości został określony na poziomie AQL(w) = 15%, a uzyskana wadliwość po kontroli to około 15%. 22
Kontrola cech innych niż wytrzymałości betonu na ściskanie - PN-EN 206:2014 Plany odbiorcze zalecane w normie PN-EN 206:2014 uwzględniające liczbę kwalifikujące A c dotyczą kryteriów zgodności w odniesieniu do zawartości włókien, gęstości betonu lekkiego i ciężkiego, współczynnika w/c i minimalnej zawartości cementu, a dopuszczalny poziom wadliwości AQL został zdefiniowany na poziomie 4%. W normie tej ocena zgodności dotycząca klas konsystencji, czy zawartości powietrza została zdefiniowana poprzez podanie tylko maksymalnych dopuszczalnych odchyłek pojedynczych wyników badania (Tabela 21 normy PN-EN 206:2014). 23
Kontrola cech innych niż wytrzymałości betonu na ściskanie - PN-EN 206:2014 Proponowane kryteria zgodności można zdefiniować jako plany badań 0 n, których liczba kwalifikująca A c = 0, a n to minimalna liczba próbek lub oznaczeń zgodnie z Tabelą 21 normy PN-EN 206:2014, tak więc dla konsystencji plan badań to 0 3, a dla zawartości powietrza w napowietrzonej mieszance to 0 1. Krzywe AOQ skonstruowane dla planu badań 0 1 oraz 0 3 i założonego rozkładu normalnego 24
Ocena jakości betonu jakość a koszty kontroli W celu określenia kosztów kontroli związanych z kontrolą odbiorczą przeprowadzono analizę symulacyjną produkowanych studni chłonnych, których dzienna produkcja to 15 sztuk. Wnioskowanie przeprowadzono dla wyprodukowanych rur żelbetowych kielichowych o średnicy 1000 mm i kontroli wytrzymałości na ściskanie, gęstości, zawartości powietrza oraz konsystencji. Analizy przeprowadzono według zaleceń PN-EN 206:2014-04 oraz PN-EN 206-1. Wyprowadzone wzory w celu określenia kosztów kontroli 25
Ocena jakości betonu przykład obliczeniowy - Założono wadliwość wejściową wytrzymałości betonu na ściskanie na poziomie 5%, gęstości i zawartości powietrza na poziomie 4% oraz konsystencji na poziomie 5%. - Założono ryzyko odbiorcy i producenta równe 0,05, w przypadku kontroli bezbłędnej, jak również w przypadku błędów kwalifikacji. - Założona wielkość partii to suma liczby próbek pobieranych jako losowe systematyczne zgodnie z PN-EN 206:2014-04, dla wszystkich cech betonu założono pobranie i zbadanie po 3 próbki tylko przy oznaczeniu zawartości powietrza przyjęto 1 próbkę. W analizach przyjęto, że koszt pobrania i badania próbki wynosi: - gęstości - 10 złotych, - zawartości powietrza 60 złotych, - konsystencji 25 złotych, - wytrzymałości na ściskanie 100 zł. 26
PN-EN 206 PN-EN 206-1 Ocena jakości betonu przykład obliczeniowy! 27
Wnioski i podsumowanie Wysoki poziom jakości gotowych materiałów budowlanych wynika nie tylko z wysokiej jakości surowców zastosowanych do produkcji (m.in. betonu), ale również z nadzorowania i kontroli każdego etapu produkcji. W przypadku prefabrykowanych wyrobów betonowych, jak i samego betonu, normy przedmiotowe wymagają prowadzenia kontroli: sprzętu do produkcji mieszanki betonowej, procedur produkcji i właściwości betonu, a w przypadku prefabrykowanych elementów betonowych również kontroli gotowych elementów (w tym znakowania, składowania i dostawy). W przypadku kontroli zgodności właściwości betonu stosowane są normowe kryteria, które nie zawsze są kompromisem wymagań jakości i ekonomii. 28
Wnioski Różnice kosztów kontroli kwalifikacji bez błędów i z błędami są zauważalne w przypadku nowych zaleceń zawartych w znowelizowanej wersji normy, PN-EN 206:2014-04, otrzymane wyniki analiz potwierdzają zasadność wprowadzonych zmian. Należy jednak pamiętać, że w przypadku uwzględnienia strat na brakach wewnętrznych oraz zewnętrznych wzrost kosztów kontroli odbiorczej może być większy. 29
Dziękujemy za uwagę