توصیه آزمایش عدد بازگشت (سختی سطح بتن)

- 1هدف

این استاندارد توصیه هایی درباره آزمایش عدد بازگشت (چکش اشمیت) برای تعیین سختی بتن را ارائه می دهد. اطلاعات مربوط به دامنه کاربرد ، روش کالیبره کردن ، رابطه بین عدد بازگشت و مقاومت در این استاندارد ذکر شده است.

2- تعاریف

2-1 سخصی سطح

خاصیت سطح بتن که برحسب نسبت انرژی بازگشت یک جرم استاندارد به انرژی ثابت اولیه پس از برخورد با سطح بتن ، اندازه گیری می شود.

2-2 محل آزمایش

قسمتی از عضو بتنی که فرض می شود در آن قسمت کیفیت بتن یکنواخت است ، ممکن است عضوی از سازه دارای یک محل و یا چندین محل داشته باشد.

2-3 قرادت سختی

اندازه گیری منفرد از یک نقطه از سطح بتن

2-4 آزمایش سختی

یک سری از قرائت سختی در یک محل آزمایش

3- دامنه ی کاربرد

3-1 کلیات

به طور کلی ، روش سختی سطح جایگزین روش های معتبر دیگر (برای تعیین مقاومت بتن در سازه) محسوب نمی شود و فقط به عنوان روش مقدماتی و تکمیلی مفید است. اطلاعات حاصل از این روش فقط محدود به کیفیت لایه ی سطحی بتن (حدود 30 میلیمتر عمق) است. بنابراین ، رابطه ی بین نتایج آزمایش با دیگر خواص بتن ، جنبه تجربی دارد. آزمایش عدد بازگشت برای ارزیابی یکنواختی بتن ، در محل های مختلف سازه مناسب است.

تخمین مقاومت بتن ، تنها براساس یک منحنی رابطه ی همبستگی کلی بین اعداد بازگشت و مقاومت امکان پذیر نیست زیرا عوامل متعددی اندازه گیری اعداد بازگشت را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین برای هر نوع بتن نیاز به منحنی رابطه همبستگی است. به عبارت دیگر ، قبل از آزمایش بر روی سازه ، باید کالیبره مخصوص انجام گردد. استفاده از کالیبره عمومی مانند منحنی رابطه که سازنده دستگاه ارائه می دهد ممکن است منجر به اشتباه فاحش در نتیجه آزمایش شود.

انواع مواردی که آزمایش عدد بازگشت می تواند نفید باشد در بند 3-2 تا 3-5 ارائه شده است.

 

3-2 کنترل یکنواختی بتن

برای کنترل یکنواختی بتن ، در عضوی از سازه یا بین اعضاء سازه ، آزمایش عدد بازگشت مناسب است. همچنین این آزمایش را می توان برای تعیین محل هایی از سازه که کیفیت متفاوت دارند مورد استفاده قرار داد و سپس براساس محل های تعیین شده ، آزمایش های نیمه مخرب یا مخرب را انجام داد.

3-3 تعیین زمان قالب برداری

برای تعیین زمان قالب برداری به خصوص در کارخانه های قطعات پیش ساخته می توان از آزمایش عدد بازگشت استفاده نمود. رابطه همبستگی بین عدد بازگشت و روند کسب مقاومت بتن باید تهیه گردد (کالیبره مخصوص) و سپس با استفاده از منحنی رابطه و مقاومت مورد نظر نسبت به قالب برداری اقدام کرد.

3-4 تخمین مقاومت بتن در سازه

تخمین مقاومت بتن براساس عدد بازگشت باید با احتیاط انجام شود. روش برقراری رابطه بین مقاومت و عدد بازگشت در بند 7 ارائه شده است.

4- عوامل موثر در نتایج

4-1 مقاومت بتن

4-1-1 کلیات

برقراری رابطه تجربی بین مقاومت بتن و سختی سطح امکان پذیر است. این منحنی همبستگی تحت تاثیر عوامل مختلف مطابق بند 4-1-2 تا 4-1-6 قرار دارد :

4-1-2 نرمی و نوع سیمان

اثر نرمی سیمان پرتلند در منحنی همبستگی چندان قابل توجه نیست و کمتر از 10 درصد است. اگر از منحنی همبستگی خاص سیمان پرتلند برای تخمین مقاومت بتن با سیمان غیر پرتلند استفاده شود ، مقدار مقاومت کمتر و یا بیشتر از مقدار واقعی به دست می آید. بنابراین برای سیمان های خاص نیاز به منحنی همبستگی جداگانه می باشد.

4-1-3 مقدار سیمان

در اعضای بتنی با مقدار متفاوت سیمان ولی با مقاومت یکسان ، آن عضوی که سیمان کمتری دارد ، مقدار قرائت عدد بازگشت کمتر خواهد بود. هر چند خطا در تخمین مقاومت کمتر از 10 درصد است.

4-1-4 نوع سنگدانه

هر چند بسیاری از سنگدانه های معمولی منحنی همبستگی مشابه اند ولی این قاعده عمومیت ندارد و برای تمام انواع سنگدانه ها بخصوص برای سنگدانه های سبک و آنهایی که خواص غیر معمول دارند ، نیاز به منحنی همبستگی خاص است.

 

4-1-5 نحوه ی عمل آوری و سن بتن

رابطه بین سختی و مقاومت تحت عوامل عمل آوری و سن بتن تغییر می کند. برای این عوامل نیاز به منحنی خاص است. ولی اگر سن بتن در سازه بین 3 تا 90 روز است می توان از عوامل زمان صرف نظر کرد.

4-2 شرایط سطح بتن

فقط سطوح صاف بتن باید تحت آزمایش عدد بازگشت قرار داده شوند. با تغییر کردن جنس قالب ، بافت سطح بتن نیز تغییر می کند و نتیجه آزمایش متفاوت خواهد بود. معمولاً سطح ماله کشی شده در مقایسه با سطح قالب بندی شده سختی بیشتری دارد. به طور کلی سطح قالب بندی شده برای آزمایش ترجیح داده می شود. اگر قرار است آزمایش بر روی سطوح مختلف انجام شود و نتایج مقایسه گردد ،‌ممکن است خطا چشمگیر باشد. در چنین موتردی نیاز به منحنی کالیبره خاص است.

4-3 نوع بتن

این آزمایش برای بتن هایی که بافت متخلخل دارند مانند بلوک های بنایی یا بتن بدون ریزدانه ، مناسب نیست.

4-4 شرایط رطوبت

سطح خیس بتن نسبت به سطح خشک ، عدد بازگشت کمتری را نشان می دهد. شرایط رطوبت اثر قابل ملاحظه ای در نتیجه دارد و گاهی اوقات منجر به 20 درصد اختلاف می شود.

4-5 کربناسیون

کربناته شدن ب��ن سبب افزایش عدد بازگشت می گردد. معمولاً اگر سن بتن کمتر از 3 ماه باشد ، مقدار کربناته شدن بسیار کم است و اثر قابل ملاحظه ای در نتیجه ندارد. در بعضی موارد که غلظت دی اکسید کربن و دما زیاد است ، کربناسیون ممکن است در سنین اولیه نیز اثر چشمگیر داشته باشد.

4-6 امتداد آزمایش

امتداد آزمایش در (چکش اشمیت) نتیجه اثر می گذارد. به طور کلی انجام دادن آزمایش در امتدادهای مختلف (عمودی ، افقی و مورب) مجاز است ولی امتداد چکش باید کاملاً عمود بر سطح بتن باشد. ضرایب تصحیح برای امتدادهای مختلفتوسط کارخانه سازنده ارائه می گردد ولی صحت این ضرایب باید با آزمایش تایید شود.

4-7 سایر عوامل

سایر عوامل از قبیل وجود آرماتور ، تنش بتن ، دمای بتن ممکن است بر نتایج اثر بگذارند ولی مقدار اثر آن در شرایط معمولی کم است و می توان صرف نظر نمود. ممکن است نوع چکش بر مقدار نتایج اثر مهمی داشته باشد. بنابراین توصیه می شود در مواقعی که مقایسه نتایج در یک سازه مدنظر است باید از یک نوع چکش استفاده شود

5- ابزار

اندازه گیری سختی سطح نه تنها تحت تاثیر خصوصیات سطح بتن است ، بلکه نوع دستگاه نیز اثر قابل توجهی در نتیجه دارد.

برای تعیین عدد بازگشت یا سختی سطح از چکش اشمیت استفاده می شود. چکش دارای میله ای فولادی است که در تماس با سطح بتن قرار داده می شود. در داخل چکش وزنه ای وجود دارد که با مقدار انرژی معینی بر میله فولادی ضربه می زند. پس از ضربه زدن ، وزنه باز می گردد و در همین حال شاخص متصل به وزنه ، مقدار بازگشت را نشان می دهد. در واقع عدد بازگشت همان اندازه فاصله ی برگشت وزنه است. چکش روی سطح بتن فرو رفتگی ایجاد می کند که عمق آن معمولاً کمتر از 1 میلیمتر و قطر آن 15 میلیمتر می باشد. نتایج برحسب عدد بازگشت گزارش می شود. چکش ها در انواع مختلف تولید می شوند که هر یک برای یک نوع بتن مناسب است. مقدار انرژی ضربه در چکش ها متفاوت است و بسته به نوع بتن ، معمولی ،‌سبک یا پرحجم می توان چکش مناسب را انتخاب نمود.

برای حصول اطمینان از صحیح کار کردن چکش معمولاً کارخانه های سازنده همراه با چکش ، صفحه ی فولادی به عنوان مرجع نیز ارائه می دهند. این مرجع دارای مقاومت سختی معینی است که چکش توسط آن ، مورد آزمایش قرار می گیرد.

6- روش آزمایش

قبل از انجام دادن آزمایش باید از کارکرد صحیح دستگاه اطمینان حاصل کرد و به همین منظور باید توسط صفحه یا قطعه مرجع را مورد آزمایش قرار داد. محل مناسب آزمایش براساس بند 4 انتخاب می شود. برای آنکه مقایسه نتایج در حد مطلوب باشد ، تمام محل های آزمایش باید تحت شرایط یکسان باشد. وقتی که اعضای مشابه در یک سازه تحت آزمایش قرار داده می شوند باید محل هایی از اعضاء را انتخاب کرد که مشابه هستند ، تا آثار اختلاف در کیفیت بتن ، مانند جداشدگی دانه ها به حداقل برسد.

سطح مورد آزمایش باید صاف و تمیز باشد. سطوح مجاور قالب برای آزمایش ترجیح داده می شوند ولی اگر سطح بتن پرداخت شده (مثلاً ماله کشی) مورد آزمایش قرار گیرد باید منحنی همبستگی خاص برای همان سطح تهیه گردد. برای آماده کردن سطح بتن ، بهتر است که از سنگ ساب استفاده شود. سطوح زیر ناشی از تراکم نامطلوب ، قلوه کن شدگی سطح بتن و غیره. نتایج رضایت بخشی را ارائه نمی دهد و باید از آزمایش بر روی این نوع سطوح اجتناب گردد.

شرایط رطوبت باید در تمام سطوح یکسان باشد و در صورتی که قطرات آب روی سطح مشاهده شود باید آن سطح خشک گردد. معمولاً 12 قرائت در هر محل لازم و بهتر است هر محل دارای مساحتی بیشتر از 300 میلیمتر × 300 میلیمتر باشد. محدود کردن مساحت محل بهتر از آن است که نقاط تصادفی در تمام سطح سازه یا عضو انتخاب گردد. در سطح مذکور باید شبکه ای از خطوط با فاصله 20 – 50 میلیمتر رسم و در نقاط تلافی آزمایش انجام شود.

7- رابطه همبستگی بین مقاومت بتن و عدد بازگشت

آسانترین روش برای به دست آوردن رابطه بین مقاومت و عدد بازگشت ، در حقیقت انجام شدن آزمایش عدد بازگشت و مقاومت بر روی نمونه های مکعبی بتن است. هر چند ممکن است که نمونه های مکعبی نماینده واقعی بتن در سازه نباشد ، بهترین روش استفاده از مغزه است. بر اساس این روش ، باید از قسمت های مختلف سازه مغزه گیری کرد و آزمایش عدد بازگشت و مقاومت روی مغزه ها انجام گیرد. توصیه

می شود که از مکعب های 150 میلیمتر استفاده شود. هنگام آزمایش عدد بازگشت روی نمونه ها باید آنها را در میان فک های ماشین فشاری قرار داد و تنش N/mm210- 7 اعمال گردد. با افزایش تعداد نمونه ها ، دقت در منحنی همبستگی بیشتر می شود.

 

باید حداقل 9 عدد قرائت از هر مکعب به دست آید. نقاط مورد آزمایش نباید فاصله کمتر از 20 میلیمتر از لبه داشته باشند. و فاصله بین نقاط آزمایش باید حداقل 20 میلیمتر باشد . یک نقطه نباید بیش از یک بار مورد آزمایش قرار گیرد.

برای تهیه منحنی همبستگی مخصوص نیاز به فراهم نمودن نمونه های با مقاومت مختلف می باشد. روش تغییر دادن مقاومت نمونه ها بستگی به هدف آزمایش دارد. اگر هدف از آزمایش ارزیابی کیفیت بتن در سازه است ، نمونه های مکعب دارای مقاومت های مختلف در محدوده مقاومت بتن در سازه باشد. این امر با تغییر نسبت های مخلوط امکان پذیر است. اگر هدف ، تعقیب روند کسب مقاومت بتن در سازه است باید فقط یک نوع مخلوط ساخته شود ولی نمونه ها در سنین مختلف تحت آزمایش قرار داده شوند. پس از به دست آوردن نتایج ، منحنی همبستگی بین اعداد بازگشت و مقاومت فشاری ترسیم می گردد.

8- ارزیابی نتایج

چنانچه نتایج آزمایش در نقاط (محل ها) مختلف سازه متفاوت باشد ، نشانه متغیر بودن کیفیت بتن در سازه است. ارزیابی نتایج با استفاده از روش ترسیمی بهتر انجام می شود. در این روش ،‌نتایج به صورت خطوط همتراز رسم می گردند. با بهره گیری از این ترسیم نقاطی از سازه که دارای سختی غیرمعمول(زیاد یا کم) هستند مشخص می گردد.

برای افزایش اعتماد به نتایج آزمایش عدد بازگشت توصیه می شود که از روش های دیگر مانند آزمایش مافوق صوت به عنوان مکمل استفاده شود.

9- گزارش

گزارش باید شامل اطلاعات زیر باشد :

9-1 اطلاعات ضروری

الف- تاریخ ، زمان و مکان آزمایش

ب- شرحی از سازه و محل آزمایش در اعضای سازه

ج- اجزای بتن ، شرایط آزمایش شامل عوامل مندرج در بند 4

د- نوع دستگاه مورد استفاده

هـ- انحراف معیار ، میانگین و ضریب تغییرات نتایج

9-2 اطلاعات اختیاری

در صورت نیاز اطلاعات به شرح زیر در گزارش قید شود :

الف- نتایج آزمایش برحسب خواص بتن ، مثلاً مقاومت و ارائه نوع منحنی همبستگی مورد استفاده (منحنی همبستگی عمومی یا خاص)

ب- فاصله خطوط شبکه در محل آزمایش