باید توجه خاصی به تفاوت های بین شرایط آزمایشگاهی (که منحنی های کالیبراسیون برای آنها ترسیم می گردد) و شرایط محیطی داشت. خصوصاً تفاوت در تکمیل و شرایط رطوبت مربوط به این جنبه می باشد. کیفیت بتن در سراسر بخش ها تغییر خواهد کرد و ممکن است که ضرورتاً در ترکیبات یا شرایط نمونه های آزمایشگاهی یکسان نباشد. اجرای آزمایش ها همچنین ممکن است بخاطر شرایط آب و هوای نامساعد، مشکلات دسترسی یا عدم تجربه افراد، کار آسانی نباشد. کالیبراسیون آزمایشات مقاومت غیرمخرب و کم آسیب توسط مغزه ها از بتن سخت شده امکان پذیر است و بعضی از این تفاوت ها را کاهش می دهد.
تفسیر نتایج مقاومت نیازمند استفاده از راهکارهای آماری می باشد چون برای میانگین مقادیر نتایج آزمایش سازه ای و سپس محاسبه مقاومت تراکمی معادل با استفاده از روابط ایجاد شده قبلی کافی نیست. تلاش هایی برای ایجاد محدودیت های اطمینان برای روابط همبستگی براساس عوامل مقاومتی آماری صورت گرفته است و راهکارهای بیان شده در بخش های بعدی براساس این راهکار نسبتاً ساده هستند. البته همانطور که توسط استون و همکارانش اثبات شده است این روش ها نتوانسته اند که خطاهای سنجش را در نتیجه آزمایش سازه ای مورد توجه قرار دهند. این مسائل و دامنه ای از راهکارهای تحلیلی ممکن بطور کامل در گزارشی از آیین نامه بتن آمریکا در سال 2003 مورد بررسی قرار گرفته که با مقاله کارینو ترکیب شده است.
مشکلات مربوط به راهکار آماری برمبنای همراهی می تواند مانعی برای استفاده گسترده از آزمایش سازه ای برای اهداف مطلوبیت باشد، در این باره لشچینسکی اقدامات استانداردهای ملی در سال 1992 را بازبینی کرده است.
در این مقاله با ما همراه باشید تا کالیبراسیون و کاربرد نتایج آزمایش بتن را برای شما عزیزان مطرح کنیم.
جدول 1-7 حداکثر مقادیر برای پیش بینی مقاومت سازه ای را بصورت خلاصه بیان می کند که در واقع می توان برای شرایط ایده آل و یا روابط خاص برای ترکیب مشخص بتن در هر حالت پیش بینی کرد. اگرچه در حال حاضر اطلاعات کمی درباره تعیین کمیت آن وجود دارد لیکن هر عاملی از این ایده آل تغییر پیدا کند، دقت پیش بینی کاهش پیدا می کند. در صورت امکان باید از روش های آزمایشی استفاده کنیم که مستقیماً خصوصیت مورد نیاز را اندازه گیری کرده و در نتیجه تردیدهای موجود را کاهش دهد. هرچند حتی در این موقعیت ها هم باید دقت کافی داشت تا ارزیابی واقع گرایانه ای از دقت مقادیر پدیدار شونده در هنگام نتیجه گیری ها بدست اید.
کاربرد مشخصات
بتن آزمایش شده بایستی بیانگر مواد تحت آزمایش باشد و این مساله بر روی تعداد و موقعیت آزمایش ها تاثیر خواهد گذاشت. وقتی که چندین ویژگی معین مانند پوشش یا محتوای سیمان مورد سنجش قرار گیرد، معمولاً مقایسه نتایج اندازه گیری شده با حداقل مقدار تعیین شده در دقت احتمالی آزمایش کافی خواهد بود. نسبتی کوچک از نتایج به لحاظ حاشیه ای در زیر مقدار معین قابل قبول است، اما میانگین تعداد موقعیت ها باید از حداقل حدود مورد نظر بیشتر باشد. اگر آزمایش دارای درجه دقت کمی باشد. (برای مثال این احتمال وجود نداشته باشد که تعیین مقدار سیمان از Kg/m340± بهتر باشد) حیطه تردید مربوط به نتایج حاشیه ای ممکن است قابل توجه باشد. این یک حقیقت اجتناب ناپذیر است، اگرچه احتمالاً قضاوت مهندسی باید با سنجش های تایید کننده یک ویژگی متفاوت همراه باشد.
مقاومت فشاری معمول ترین معیار برای قضاوت سازگاری با خصوصیات است و متاسفانه بخاطر تفاوت های بین بتن سخت شده و نمونه های آزمایش استانداردی که بیشتر خصوصیات بر مبنای آن هستند، مشکل ترین مرحله حل مسئله در آزمایش سازه ای است. تعداد نتایج آزمایش سازه ای بندرت برای ارزیابی آماری کامل حدود اطمینان مناسب (که معمولاً 95 درصد است) کافی خواهد بود، بنابراین بهتر است که برآوردهای مقاومت سازه ای میانگین را با نتیجه نمونه آزمایش استاندارد میانگین مقایسه کنیم. این مسئله نیازمند این خواهد بود که برآورد براساس انحراف استاندارد احتمالی نمونه ها انجام شود مگر اینکه مقدار مقاومت میانگین هدف برای ترکیب شناخته شده باشد. مقاومت میانگین برای طراحی مکعب استاندارد با ستفاده از راهکارهای طراحی حالت محدود بریتانیایی توسط معادله زیر بدست می آید:
(1-1) 
دقت این محاسبات با تعداد نتایج موجود افزایش پیدا خواهد کرد 50 قرائت را می توان بعنوان حداقل تعداد قرائت لازم برای بدست آوردن برآورد دقت کافی انحراف استاندارد واقعی در نظر گرفت. اگر اطلاعات کافی وجود نداشته باشد، مقادیر ارائه شده در جدول 1-8 می تواند بعنوان راهنما مورد استفاده قرار گیرد.
در بیشتر موارد تعداد قرائت های موجود از نتایج سازه ای تا حد زیادی کمتر از 50 قرائت خواهد بود که در هر حالت ضریب 64/1 بکار برده شده در معادله 1-1 افزایش خواهد یافت. معادله 1-2 برای 95 درصد حدود اطمینان اعمال خواهد شد که k توسط جدول 1-9 مطابق تعداد نتایج n داده شده است:
(1-2)
فرض می شود که این معادله دارای توزیع طبیعی نتایج مقاومت بتن است (مانند معادله 1-1) اما وقتی که قابلیت اطمینان بتن برای کنترل کیفیت ضعیف بالا باشد و توزیع معمولی تصور می شود که واقع بینانه تر باشد. در این حالت: (1-3)
نتیجه مقاومت سازه ای منفرد است. این روابط را می توان به راحتی به شکل گرافیکی مانند شکل 1-10 نشان داد که می توان از آن برای ارزیابی مقدار خصوصیات بعنوان نسبت میانگین برای ضریب خاصی از تغییر نتایج استفاده کرد.
جدول 1-9 عامل حدود اطمینان 95% پیشنهادی عامل مربوط به تعداد آزمایش ها
| عامل اطمینان k | تعداد آزمایش ها n |
|---|
31/10
4
3
57/2
23/2
07/2
98/1
9/1
82/1
64/1 | 3
4
5
6
8
10
12
15
20
بی نهایت |
شکل 1-10 مقاومت مشخصه (حدود اطمینان 95%) به عنون تابعی از ضریب تغییر و تعداد ازمایش ها
در این شکل توزیع های طبیعی و غیرطبیعی مستقیماً برای ضریب تغییر 15 درصدی مقایسه شده و طبیعت کم تقاضاتر توزیع طبیعی مستقیماً برای ضریب تغییر 15 درصدی مقایسه شده و طبیعت کم تقاضاتر توزیع طبیعی اثبات می گردد. این تاثیر با افزایش ضریب تغییر افزایش می یابد. اثرات ترکیبی تغییرپذیری نتایج و تعداد آزمایشات را هم می توان به وضوح مشاهده کرد و اهمیت موجود بودن حداقل چهار نتیجه هم مشخص است. بارتلت و مک گرگور این راهکار را برای ارزیابی مقاومت مشخصه سازه ای معادل از داده های آزمایش مغزه بکار برده اند. در صورت وجود چندین دلیل تغییرپذیری مواد و میانگین پیش بینی شده باید محاسبات مقدماتی انجام شود تا مقاومت مشخصه مطلوب را بعنوان نسبت میانگین بدست آید، بنابراین می توان حداقل تعداد آزمایش های مورد نیاز برای تایید قابلیت قبول مطلوب را ارزیابی کرد. طرح های مشابهی برای توزیع ها و حدود اطمینان مختلف ترسیم می شود و باید توجه داشت که در بعضی از کشورها حدود اطمینان 90 درصدی اتخاذ می گردد.
بنابراین موضوع قضاوت، انتخاب نوع توزیع و حدود اطمینان برای استفاده در شرایط خاص می باشد. در صورت برآورد مقاومت مشخصه سازه ای، می توان آن را با مقدار تعیین شده مقایسه کرد، اما این راهکار تنها در صورت اینکه نتایج سازه ای متعددی موجود باشد، پیشنهاد می شود. در هر صورت مقایسه بین مقاومت های نمونه استاندارد و سازه ای باید نوع تفاوت های بیان شده در جدول 1-6 و شکل 1-7 را ممکن سازد .
آخرین مطالب تکمیلی کلینیک بتن را در این بخش دنبال نمایید
کالیبراسیون دستگاه بلین
برنامه ریزی و تحلیل نتایج آزمایشات بتن سخت شده
کاربرد محاسبات طراحی
مقادیر سازه ای اندازه گیری شده را می توان در محاسبات ترکیب کرد تا بتوان کیفیت سازه ای را ارزیابی کرد. اگرچه این مسئله ممکن است مربوط به مقدار آرماتورها و محل آنها یا خصوصیات بتن مانند نفوذپذیری باشد ولی در بیشتر موارد مربوط به مقاومت بتن است. ضروری است که مقادیر اندازه گیری شده مربوط به مناطق بحرانی قسمت مورد بررسی و آزمایش را با در نظر گرفتن این موضوع برنامه ریزی کرد.
معمولاً محاسبات براساس حداقل احتمال یا مقادیر نمونه استاندارد می باشد که توسط عامل مناسب ایمنی تغییر داده می شود تا حداقل مقدار طراحی سازه ای را یجاد کند. ارزیابی ها مستقیماً مقاومت سازه ای بتن مورد آزمایش را بررسی نموده و ممکن است این کار مربوط به نوع نمونه مشابه و اندازه استاندارد بکار رفته در محاسبات باشد. اگر بتن مربوط به یک محل بحرانی باشد، می توان گفت که حداقل مقدار اندازه گیری شده را می توان مستقیماً بعنوان مقاومت بتن طراحی بدون هیچ عامل ایمنی اعمال شده بکار برد. البته عملاً بهتر است که مقدار میانگین از تعدادی قرائت های آزمایش در محل های بحرانی استفاده شده و ضریب اطمینان در آن اعمال گردد تا بیانگر قابلیت اطمینان آزمایش، عدم همگن بودن احتمالی بتن و تخریب در آینده باشد. دقت پیش بینی مقاومت مطابق با روش استفاده شده تغییر خواهد کرد اما ضریب اطمینان 2/1 توسط آیین نامه بتن انگلیس برای استفاده کلی پیشنهاد می گردد.
در فراهم سازی پیشنهادات بخش 1-5-4 که در هنگام تعیین تعداد قرائت ها ایجاد شده است، این مقدار باید کافی باشد و کاربرد این راهکار بطور کامل توسط مثال های ضمیمه A توضیح داده شده ست. اگر تردید خاصی در مورد قابلیت اطمینان نتایج آزمایش وجود داشته باشد یا اگر بتن آزمایش شده مربوط به یک محل بحرانی نباشد، پس مهندس باید مقدار بالاتری را برای ضریب اطمینان اتخاذ کند که توسط اطلاعات موجود در بخش های 1-6-1، 1-6-2 و 1-7-3-1 بدست آمده است. همچنین احتمالاً ویژگی های دیگر بیان شده در بخش 1-6-2 از جمله شرایط رطوبت و طول عمر را می توان برای تنظیم مقدار پایین تری برای ضریب اطمینان بکار برد. حالت فشار سازه ای و میزان بارگذاری را هم می توان در شرایط بحرانی مد نظر قرار داد.
ترکیبات آزمایش
همه روش های موجود آزمایش برای ارزیابی بتن سخت شده محدودیت هایی دارند و اغلب ضریب اطمینان آنها مشکل ساز است.
افزایش سطح اطمینان نتایج بتن
اگر بتوان نتیجه گیری های تایید کننده ای را از روش های جداگانه بدست آورد می توان وزن نسبتاً بیشتری را بر روی نتایج قرار داد. اغلب مخارج نسخه برداری با مقیاس بزرگ را محدود می سازد، اما اگر خصوصیات متفاوتی اندازه گیری شود، اطمینان از ایجاد الگوهای مشابه نتایج خیلی بیشتر می شود. این مسئله معمولاً به آزمایشاتی که سریع، ارزان و غیر مخرب و با ارزشی مانند ترکیبات استحکام سطحی و سرعت پالس فراصوتی، پرتوسنجی، بازتاب پالس، رادار، گرمانگاری یا روش های مقاومت نزدیک سطح کندتر، محدود می گردد.
در صورت استفاده از حجم کم و ویژگی خاص مورد نیاز (همچون مقاومت)، بعضی اوقات بهتر است که برآوردهای کامل بدست آمده توسط روش های مختلف را با هم مقایسه کنیم.
افزایش سطح اطمینان نتایج بتن
بهبود دقت کالیبراسیون
در بعضی از موارد این امکان وجود دارد که رابطه بین ترکیبات مقادیر اندازه گیری شده را با خصوصیات مطلوب و با دقت بالاتری نسبت به دقت ممکن برای روش منفرد ایجاد کنیم. این مسئله تا حد زیادی در رابطه با ارزیابی مقاومت با استفاده از سرعت های پالس فراصوتی همراه با چگالی یا قرائت های چکش ضربه ای (که مربوط به چگالی سطحی هستند) گسترش داده شده است.
در مورد دوم، ضمن ایجاد روابط بین مقاومت مناسب باید برای هر دو روش و معادلات رگرسیون چندگانه فعال گردد تا با مقاومت تراکمی بعنوان متغیر وابسته گسترش داده شود. این راهکار احتمال دارد که دارای بیشترین ارزش در موقعیت های کنترل کیفیت باشد اما بطور گسترده استفاده نمی گردد (اگر چه از دیدگاه مولف باید اینطور باشد). راهکار و روش پیچیده تری از این تکنیک در روش آزمایش غیرمخرب بعنوان پیشنهاد رایلم وجود دارد. این پیشنهادات تا حد زیادی براساس مطالعه ای در شرق اروپا بوده و در آن بایستی نمودارهای روابط را ترسیم کرد که مستلزم محاسبه ضرایب مربوط به خصوصیات مختلف مولفه های ترکیب است. دقت افزایش داده شده به تاثیرات مخالف بعضی از متغیرهای بی شمار برای هر یک از روش ها نسبت داده می شود و پیش بینی های مقاومت با دقت %10± در شرایط ایده آل وجود دارد. مطالعات جدیدی هم از آرژانتین شامل کاربرد بتن سبک و از لهستان هم که از شبکه های عصبی برای تفسیر نتایج استفاده کرده اند، گزارش شده است.
معمول ترین زمایشات بتن سخت شده را می توان به شیوه های مختلف دیگری ترکیب کرد و اگرچه ممکن است مدارک تایید کننده با ارزش هم بدست آید، با این حال این احتمال وجود دارد که دقت پیش بینی های مقاومت کامل را بتوان تا حد زیادی افزایش داد.
استفاده از یک روش به عنوان روش مقدماتی نسبت به روش دیگر
ترکیبات روش ها بطور گسترده در موقعیت هایی که یک روش بعنوان روش مقدماتی نسبت به روش دیگر است، استفاده می گردند. مثال های معمول شامل موقعیت آرماتور قبل از اشکال دیگر آزمایش و استفاده از روش های غیرمخرب و ساده برای بررسی های مقایسه ای به جهت کمک با بهترین موقعیت آزمایات پرهزینه تر یا مخرب تر می باشد (نگاه کنید به شکل 1-1). تامست ترکیب موفقیت آمیز گرمانگری و سنجش های سرعت پالس فراصوتی بکار رفته به این شیوه را گزارش کرده است.
وقتی که نمایش افزایش مقاومت مهم باشد، سنجش های تکمیلی اطلاعات مقدماتی مفیدی را برای تایید توسط روش های دیگر ارزیابی مقاومت را فراهم می سازد. حالت دیگر وقتی که سنجش های بعدی مقاومت ویژه در مناطق دارای خطر، احتمال خوردگی را تشخیص دهند مربوط به استفاده از سنجش های بالقوه نیمه سلولی برای نشان دادن سطح امکان پذیری خوردگی می باشد. اگر ترکیب این روش ها بدرستی استفاده شود، می تواند مناطق کار تعمیراتی را در پارکینگ ها، پل ها و سازه های بتنی با ارزش دیگر نشان دهد.
کالیبراسیون آزمایش
معمول ترین مثال های کالیبراسیون که مستلزم ترکیبات آزمایش می باشد، استفاده از مغزه ها یا آزمایشات بار مخرب برای روابط مابین روش های غیرمخرب یا کم آسیب است که مستقیماً با بتن تحت بررسی ارتباط دارد. نمونه گیری یا حفاری هم ممکن است برای کالیبراسیون یا تایید نتایج بررسی های رادار، پتانسیل نیمه سلولی و روش های مشابه مورد نیاز باشد.