ناصر و المناسیر این آزمایش را به صورت روشی تازه تر و در مقیاسی کوچک تر بررسی کردند که توسط استاندارد آمریکا نیز پوشش داده شد و هدف از آن تعیین زمان های برداشتن قالب بود دستگاه شامل یک چکش فنری است که پین به طول 5/30 میلی متر و قطر 56/3 میلی متر و با نوک فرز شده در زاویه 5/22 درجه را محکم بگیرد. فنر توسط فشردن چکش روی سطح بتن فشرده شده و با یک ماشه رها می شود، ماشه موجب فشرده شدن پین و محور متصل به چکش، سطح بتن را با انرژی حدود Nm108 می گردد. عمق سوراخ ایجاد شده با یک دستگاه سنجش پس از پاکسازی با یک دمنده هوا اندازه گیری می شود.
آزمایش کالیبراسیون با شن و بتن های سبک با مقاومت نمونه استوانه ای N/mm2 1/3 و 1/24 رابطه ای خطی میان نفوذ و مقاومت کششی را نشان می دهد که ضریب همبستگی مناسب و نتایج بسیار نزدیکی دارند. پیشنهاد می شود که برای مقاصد تجربی این دو قابل ترکیب هستند. نویسندگان این عملکرد را با طیفی از دیگر روش های آزمایش مقایسه کردند و نشان دادند که این روش از نظر دقت و صحت ارتباط به خوبی مقایسه شد و تنها روشی است که نیاز به کالیبراسیون جداگانه برای بتن سبک ندارد.
پیشنهاد می شود که یک قرائت باید به صورت میانگینی از پنج آزمایش اصلی یک گروه هفت تایی انجام شود تا موجب تاثیرات موضعی شود. اصلی ترین مزایای این روش سرعت، سهولت، هزینه پایین و میزان کم آسیب می باشد. عمق نفوذ از 8 میلی متر تجاوز نمی کند از این رو تقویت با مشکلی مواجه نمی گردد. نتایج هم به لحاظ طیف مقاومت و هم نوع مصالح و مخلوط محدود شده است. مشخصاتی همچون کربناته شدن و دما باید جزیی بررسی شوند اما شویا و همکارانش داده هایی را تهیه کرده که ضریب تغییرات حداکثر 18 درصدی را پیشنهاد می کند و دشواری های پیش بینی مقاومت را در سطوحمعیوب و کربناته شده را نشان می دهد. به نظر می رسد این روش پتانسیل هایی را عرضه کند اما ارزش تحقیقات بیشتر را دارد.
در این مقاله که توسط کارشناسان ما در کلینیک بتن ایران تهیه شده است، میخواهیم شما را با روش ها در آزمایش نفوذ پین در بتن آشنا کنیم.
4-3- آزمون بیرون کشیدن
ایده سنجش نیروی مورد نیاز برای کشیدن یک پیچ و یا دستگاهی مشابه از سطح بتن سال ها است که تحت بررسی قرار دارد. آزمایش های پیشنهادی به دو دسته اولیه تقسیم می شوند، آزمایش هایی شامل یک اینزرت که در بتن قالب ریزی می شود و آزمایش هایی که خاصیت ارتجاعی بیشتری از اینزرت در اختیار می گذارد که در یک سوراخ ثابت شده و در بتن سخت شده مته می شود. روش های ریخته گری از قبل باید طرح ریزی شده باشند بنابراین تنها در آزمایش تطابق مشخصات ارزش دارد درحالی که روش های سوراخ کردن با مته برای بررسی های میدانی بتن بالغ مناسب تر هستند.
در هر دو حالت ارزش آزمایش به توانایی ارتباط دادن نیروهای کششی با مقاومت بتن به عنوان مشخصه ارزشمند بستگی دارد که این رابطه از مشخصه های مخلوط و سابقه بررسی نسبی متاثر نباشد. اگر چه نتایج تنها مربوط به ناحیه سح است، روش مذکور این مزیت را فراهم می آورد که اندازه مستقیم تری را از مقاومت و با روش های ارتجاعی عمقی بیش از آزمایش سختی سطح به دست می دهد، اما همچنان نیاز به تنها یک سطح نمایان دارد. کارینو به تازگی روش انجام را با جزئیات مطالعه کرده است.
4-3-1- روش های آزمایش درجا
گزارشات اولیه در آمریکا و شوروی سابق در اواخر دهه 1930 میلادی منتشر شد که آزمایش هایی که در آن یک بولت ریخته گری از بتن کشیده می شود توصیف می گردد. به نظر نمی رسد که این روش ها محبوبیت چندانی به دست آورده باشد و 30 سال بعد بود که آزمایش های عملی مورد استفاده قرار گرفتند. دو روش ساده پدید آمد که هر دو نیازمند یک اینزرت رزوه دار هستند که پیش از بتن ریزی به قالب فیکس شده است.
سگس یک بولت به اینزرت پیچ می شود و به صورت هیدرولیکی برخلاف یک حلقه واکنش گرد کشیده می شود. تفاوت اصلی میان این دو سیستم که به ترتیب در دانمارک و کانادا ایجاد شدند، در شکل اینزرت و تکنیک بازگذاری نهفته است. در هر دو حالت مخروطی از بتن با بولت بیرون کشیده می شود و نیروی مورد نیاز برای آن به مقاومت فشاری با استفاده از کالیبراسیون تجربی بر می گردد.
آخرین مطالب تکمیلی کلینیک بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
آزمایشات مصالح تشکیل دهنده بتن
کالیبراسیون و کاربرد نتایج آزمایش بتن
تعداد و محل آزمایش های بتن و تغییر پذیری بتن
4-3-1-1- آزمایش لاک (بیرون کشیدن)
این روش که در دانشگاه فنی دانمارک در اواخر دهه 1960 ایجاد و در اسکاندیناوی محبوبیت یافت، توسط تعدادی از سازمان های دولتی دانمارک به عنوان معادل استوانه ای برای پذیرش مورد آزمایش قرار گرفت. پس از آن به عنوان روشی برای نشان دادن مقاومت کافی برای برداشتن اولیه قالب مقبولیت بین المللی گسترده یافت. 30 درصد صرفه جویی در زمان و 45 درصد صرفه جویی در نیروی کار در حالتی که برداشتن قالب ها در حد 19 ساعت اتفاق می افتد. پتانسیل استفاده در ساخ و ساز سریع با بهترین راهنمای تمرین در بریتانیا شناسایی شده است.
اینزرت از یک غلاف فولادی تشکیل شده (شکل 4-9) که به یک صفحه تکیه گاه به ابعاد 25 میلی متر قطر و 8 میلی متر ضخامت متصل شده است و در عمق 25 میلی متری در زیر سطح بتن قرا گرفته است. غل��ف به طور طبیعی به قالب پیچ شده است یا به یک جام شناور پلاستیکی درجایی که دال ها باید ازمایش شوند محکم و بعداً برداشته می شود و با یک میلگرد با قطر 2/7 میلی متر که داخل صفحه تکیه گاه جهت جلوگیری از اتصال به بتن پیچ شده جایگزین می گردد همچنین از چرخش صفحه با قطع کن ممانعت به عمل می آید. وسیله تنظیم خاصی نیز وجود دارد تا در صورت نیاز به آزمایش ها امکان عمق های بیشتر بدهد. بار توسط یک جک هیدرولیک دستی با حلقه واکنش با قطر 55 میلی متر که وسیله ای (شکل 4-10) فشرده با وزنی کمتر از 5 کیلوگرم است به بولت کششی اعمال می شود.
شکل 4-9 نصب و راه اندازی دستگاه آزمایش بیرون کشیدن لاک
شکل 4-10 تجهیزات آزمایش لاک (تصویر مربوط به تجهیزات آلمانی)
تجهیزات بارگذاری می توانند نیروی لازم برای شکست را با کشیدن دیسک تعیین کنند و یکسری جک هم برای پوشش همه مقاومت های تجربی بتن از جمله بتن های با مقاومت بالا وجود دارد. بار با دقت %2± بیش از دماهای عادی اجرا اندازه گیری می شود و دریچه سوپاپ دقت همراه با اصطکاک، میزان بارگذاری ثابت kN/min 10±30 را تضمین می کند. این سیستم با آیین نامه بتن انگلیس تطابق دارد. دستگاه قرائت دیجیتال الکترونیک با تجهیزات ذخیره داده نیز موجود است. بار به محض رسیدن به اوج آزاد می گردد و تنها یک ترک ریز مدور بر سطح بتن برجای می گذارد. سپس نمودارهای کالیبراسیون همانند نمودارهای پیترسون (شکل 4-11) یا مانند آنهایی که توسط کاربر به طور خاص تهیه شده برای تخمین مقاومت فشاری بتن مورد استفاده قرار می گیرند.
شکل 4-11 نمودار کالیبراسیون معمول آزمایش لاک
آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 توصیه می کند که مراکز موقعیت های آزمایش باید به اندازه 8 برابر قطر دماغه اینزرت از هم جدا باشند و حداقل فاصله های لبه باید 4 برابر قطر باشد. ضخامت عنصر باید حداقل 4 برابر قطر دماغه اینزرت باشد و از آزمایش ها می بایست طوری قرار گیرند که هیچگونه فولاد تقویتی در یک قطر میلگرد (با حداکثر اندازه مصالح اگر بزرگتر است) سطح ترک مخروطی مورد انظار وجود نداشته باشد. انجام حداقل 4 آزمایش برای رسیدن به نتیجه مطلوب پیشنهاد می گردد.
پیکر بندی هندسی نشان داده شده در شکل 4-9 اطمینان می دهد که سطح شکست، مخروطی است و در زاویه ای حدود 31 درجه تا محور نیروی کششی اعمال شده می باشد. این زاویه به زاویه اصطکاک بتن نزدیک است که عموماً 37 درجه در نظر گرفته می شود و کار تئوری بیشتر نشان داده است که این روش، قابل اعتمادترین سنجش مقاومت فشاری را به دست می دهد. تئوری پلاستیسیته برای بتن با استفاده از معیار شکست کولن نشان می دهد که در کجا زاویه شکست و زاویه اصطکاک با هم مساوی هستند، نیروی کششی با مقاومت فشاری متناسب است.
تجزیه و تحلیل اجزای متناهی مکانیسم شکست نشان می دهد که شکست بیشتر با خرد شدن آغاز می شود تا با ترک خوردن بتن. پیشنهاد می شود که یک نوار متقارن باریک از نیروهای فشاری میان دیسک ریخته گری و لوله واکنش روی سطح اعمال شود. مطالعات عملی و نظری بیشتر به تلاش برای شرح مکانیسم های شکست اختصاص یافته ست و نظرات مختلف باقی مانده است. اینها در درجه اول مربوط است به اهمیت نسبی خرد شدن فشاری و اثرات به هم پیوستن دانه ها متعاقب ترک خوردگی محیطی اولیه که عموماً مورد توافق است که در حدود 65 درصد بار کششی نهایی کاملاً گسترش یافته است.
استون و گیزا اثر تغییرات هندسه و مونتاژ آزمایش و اثر مشخصات مصالح بتن را بر اعتبار آزمایش کششی با جزئیات بررسی کرده اند. در بتن با مقاومت نمونه استوانه ای در طیف N/mm2 17-14 نتیجه گرفته اند که نیروی کششی با افزایش زاویه راس کاهش می یابد اما تغییری در تغییرات زاویه راس بین 54 تا 86 درجه پدید نمی آید، اگر چه در زوایای کم پراکندگی به سرعت افزایش می یابد. همان طور که انتظار می رود بار کششی با عمق قرار گیری افزایش می یابد و تایید می شود که از نوع و اندازه مصلح متاثر نیست. اما تنوع برای مصالح 19 میلی متری نسبت به اندازه های کوچک تر بیشتر نشان داده شد و نمونه های ملات تنوع و بارهای شکست کمتری نسبت به نمونه های متناظر حاوی مصالح طبیعی نشان داده اند همچنین به طور مشابه تنوع برای بتن با مصالح سبک کم بود در این زمینه کارینو تعداد زیادی از نتایج گزارشات را براساس آماری بررسی کرد.
این روش قابلیت اطمینان خوبی داشته و دارای ضریب همبستگی 96/0 برای کالیبراسیون های آزمایشگاهی در رابطه های خط مستقیم است و ضریب تغییرات مربوطه حدود 7 درصد می باشد. ویژگی مهم این راهکار عدم وابستگی کالیبراسیون ویژگی هایی مانند نسبت آب به سیمان، عمل آوری بتن، نوع سیمان و مشخصات طبیعی مصالح (حداکثر با اندازه 38 میلی متر) می باشد اگر چه کارینو نشان داد که مشخصات مصالح درشت دانه ممکن است بر تغییرات نتایج اثر بگذارد.
روش ها در آزمایش نفوذ پین در بتن
بنابراین کالیبراسیون مقاومت نسبت به بیشتر روش های غیرمخرب یا نیمه مخرب دیگر قابل اعتمادتر است و همبستگی عمومی می تواند با دقت پیش بینی %20± قابل قبول باشد. اما برای پروژه های بزگ، پیشنهاد می شود که یک کالیبراسیون خاص برای بتنی که واقعا استفاده می شود به کار رود که در 95 درصد موارد ممکن است حدود اطمینان %10± امکان پذیر باشد. همچنین باید یادآور شد که مصالح سبک مصنوعی به احتمال زیاد نیازمند کالیبراسیون مخصوص هستند همان طور که در شکل 4-11 مشاهده می شود. تصویر مقدار کاهش یافته نیروی کشی را برای یک مقاومت فشاری خاص نشان می دهد. دو محدودیت اصلی، استفاده از پیش برنامه ریزی شده و طبیعت منطقه سطحی آزمایش هستند. تجهیزات کیت آزمایش را می توان در کیف راحت که همه اقلام جانبی لازم را در خود دارد جای داد که البته هزینه آن نسبتاً زیاد است.
بیکلی چندی پیش نشان داد که استفاده از این روش در آمریکای شمالی نیز خصوصاً برای تعیین دفعات برداشتن قالب و نمونه هایی از تحلیل آماری درباره معیارهای مشخصات در حال رشد است. به نظر می رسد مشکلات عملی اندکی درباره استفاده سازه ای وجود داشته و چیدمان مانند نمونه آورده شده در شکل 4-12 در این موقعیت مناسب باشد.
این روش به لحاظ عملی برای آزمایش در موارد بتن های با مقاومت کم و عمر پایین مناسب به نظر می رسد همانگونه که نتایج نویسندگان در شکل 4-13 و بهترین راهنمای روش ها براساس پروژه ساخت بتن را نشان می دهد. دیگر کاربردها تعیین زمان تنیدگی در ساخت پس تنیده است درحالی که این روش در دانمارک به عنوان روش استاندارد تعیین مقاومت سازه ای استفاده می شود و می تواند اساس ارزیابی انطباق مشخصات را شکل دهد. استفاده از آن در بسیاری از نقاط جهان برای پایش سازه ای مقاومت قابل توجه است و احتمالاً در آینده گسترش می یابد.
شکل 4-12 ترتیب آزمایش های زمان برداشتن قالب بندی بتن
شکل 4-13 رابطه آزمایش لاک با مقاومت کم
4-3-1-2- روش های آزمایش بیرون کشیدن آمریکای شمالی
در اوایل دهه 1970 میلادی ریچاردز اطلاعات آزمایش های انجام شده با استفاده از تجهیزاتی که خود طراحی کرده بود را منتشر کرد، که شکل اولیه آن در شکل 4-14 نشان داده شده است.
در سال های بعد تعدادی از برنامه های آزمایش در آمریکا و کانادا گزارش شد که از این روش و دیگر مجموعه های آزمایش قابل مقایسه بهره می بردند. اینها برای تایید ارزش این روش کافی بوده و استاندارد آمریکایی پس از آن توسعه یافت که استاندارد آمریکا آزادی عمل قابل ملاحظه ای را در جزئیات مجموعه آزمایش امکان پذیر می سازد در عین اینکه دامنه های ابعاد نسبی اساسی را تعیین می کند.
منظور این است که برای تولید بار یک تلمبه هیدرولیکی استفاده می شود که باید در مدت حدود دو دقیقه سرعت یکسانی داشته باشد. گرچه این تجهیزات الزامات هر دو استانداردهای آمریکایی و کانادایی را برآورده می کند اما عمق آزمایش ممکن است از آزمایش لاک بیشتر باشد .
در حقیقت گزارشات اخیر پیشنهاد می کند که کاربرد سیستم آزمایش لاک تجاری در دسترس در این کشورها در اولویت نسبت به دیگر نسخه های این روش حاکم شده است. سطح شکست به دلیل دامنه ابعاد مجاز با دقت کمتری نسبت به آزمایش لاک تعیین خواهد شد و گرچه مطالعات نظری کمی درباره اینگونه اینزرت منتشر شده، احتمال دارد مکانیسم هایی رخ دهد که شبیه مکانیسم های آزمایش لاک است.
شکل 4-14 نصب و راه اندازی به روش آمریکایی
مطابق استاندارد آمریکا ارائه نتایج اما با توجه به شکل مقاومت کششی
محاسبه شده که نسبت نیروی کششی به مساحت سطح شکست می باشد. روشی مشابه نیز در ضمیمه اطلاعات سودمند برای استاندارد اروپایی پیشنهاد شده است.
= F/A 
که F = نیروی وارد بر بازو و A = مساحت سطح شکست A را می توان از روش زیر نیز محاسبه کرد:
که d2 = قطر سر قسمت بیرون کشیدگی
d3 = قطر داخلی حلقه واکنش
h = فاصله از دماغه اینزرت تا سطح
اطلاعات عددی منتشر شده مربوط به این نوع خاص از اینزرت زیاد نیست اما تغییرات آزمایش و رابطه با مقاومت احتمالاً با توجه به ابعاد مورد استفاده متفاوت خواهند بود. بدیهی است که کاربردها به موقعیت های از پیش طراحی شده محدود هستند و مشابه آنهایی خواهند بود که برای ازمایش لاک بحث شد همچنین محدودیت های مشابه نیز اعمال خواهد شد.
4-3-2- روش های سوراخ کاری با مته
این روش ها این مزیت بزرگ را دارند که استفاده از ان نیاز به پیش طراحی ندارد. طرح های پیشنهادی اخیر شوروی سابق بولت ها را به وسیله گروت در سوراخ ها درگیر می کند اما به تازگی دو روش جایگزین ارائه شده اند که خیلی مورد توجه قرار گرفته اند. در سال 1977 استفاده از پیچ های گوه مهاری انبساطی توسط چابوستکی و اسمیت که برای شرکت توسعه تحقیقات ساختمانی گوه مهاری ان��ساطی توسط چابوسکی و اسمیت که برای شرکت توسعه تحقیقات ساختمانی کار می کردند پیشنهاد شد. در ابتدا تکنیک آنها به منظور استفاده با تیرهای بتنی سیمانی با آلومینای بالای پیش تنیده به کار رفت و به نام آزمایش شکست داخلی معروف است.
نویسندگان استفاده از ین آزمایش را عنوان وسیله ای سریع برای ارزیابی قابلیت باقی مانده بتن با سیمان آلومینای بالا در سازه ها ادامه دادند. از آن به بعد این کار برای بتن با سیمان پرتلند نیز به کار رفت و نویسندگان نشان دادند که روش بارگذاری جایگزین قابلیت اطمینان بیشتری ارائه می دهند. در دانمارک کار بر روی آزمایش لاک گسترش یافت تا آزمایشی را ایجاد کند که در آن حلقه انبساطی در یک شیار مسلح شده از زیر محکم شده است و همان شکل کششی مورد استفاده برای آزمایش لاک را تولید می کند.
پژوهش ها در کانادا و نقاط دیگر روش های سوراخ کاری با مته که مجموعه های غلاف دوتایی را تلفیق می کند در نظر گرفته اند در کنار احیای مفهوم بولت ها که در بتن سخت شده با استفاده از اپوکسی قرار گرفته ست. این نشان می دهد که علیرغم مشکلات عملی و تغییرات زیاد آزمایش، هر دو این روش ها ارزش توسعه بیشتر را دارند. یک وسیله غلاف انبساطی نیز در انگلستان پیشنهاد شده که به نام اسکات خوانده می شود. تردید چندانی وجود ندارد که اگر یک روش قابل اطمینان کششی سوراخ کاری با مته قابل ایجاد باشد، برای ارزیابی سازه ای مقاومت بتن، خصوصاً در صورت ناشناختگی مخلوط بتن بسیار ارزشمند خواهد بود.
4-3-2-1- آزمایش های شکست داخلی
در این روش یک سوراخ با عمق 30 تا 35 میلی متر در بتن با استفاده از بتن کن با سر مته 6 میلی متری ایجاد می شود. سپس سوراخ به وسیله یک دمنده هوا از گرد و غبار پاک سازی می شود و گوه پیچ مهاری دارای غلاف انبساطی ارام به داخل سوراخ ضربه زده می شود تا زمانی که غلاف به 20 میلی متری زیر سطح برسد (شکل 4-15).
شکل 4-15 آزمون شکست داخلی
تنظیم عمودی بودن بولت نسبت به سطح را می توان با استفاده از یک قالب ترک دار ساده کنترل کرد. آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 مستلزم یک فاصله گذاری مرکز تا مرکز 150 میلی متری و فاصله لبه 75 میلی متری است. بولت با میزان استاندارد شده در برابر یک حلقه سه پایه با قطر 80 میلی متر و با سه پایه که هر کدام 5 میلی متر عرض و 25 میلی متر طول دارند بارگذاری می شود. در صورت لزوم برای تصحیح ناترازی جزئی بولت از لایی استفاده می شود پس از اعمال بار اولیه که موجب انبساط غلاف می شود، بار مورد نیاز برای ایجاد ترک توسط شکست داخلی بتن اندازه گیری می شود. این، نیروی حداکثری است که در شکل 4-16 با الگوی بار/جنبش معمولی نشان داده شده است.
شکل 4-16 منحنی معمولی بارگذاری
اگر بار در هنگام رسیدن به این حداکثر، کاهش یابد احتمالاً هیچ آسیب سطحی قابل رویت نیست و اظهار شده است که بولت را می توان حذف کرد. گر اعمال بار فراتر از نقطه اوج ادامه یابد، یک مخروط از بتن را می توان از سطح بیرون کشید که معمولاً سالم و دست نخورده بودن آن ضروری است. نویسندگان دریافته اند که روش اعمال بار به طور گسترده بر ارزش نیروی کششی مورد نیاز اثرگذار است. سرعت اعمال بار نه تنها بر مقدار نتایج بلکه بر تغییرپذیری نتایج نیز موثر است و روش های پیوسته نسبت به روش های دارای وقفه نتایج پایدارتری دارند. ضروری است برای هر نوع روش بارگذاری هر منحنی کالیبراسیون مورد استفاده به طور خاص به مراحل تشریح شده مرتبط شود. اهمیت این موضوع در تصویر 4-20 با مقایسه منحنی های دو روش خاص به تصویر درآمده است.
در روش بارگذاری BRE پیشنهاد می شود بار از طریق یک مهره روی بولت چرب که به وسیله یک گشتاورسنج رزوه شده اعمال می گردد. گشتاور سنج در ده ثانیه نیم دور می چرخد و پیش از قرائت آزاد می شود، این مرحله تا زمان رسیدن به اوج بار تکرار می شود. مجموعه سه پایه (شکل 4-17) شامل حرکت دورانی و امکان هم ترازی خودکار با محور پیش مهاری است تا تضمین کند بار محوری بدون اعمال هیچ اثر خمشی اعمال می شود. آزمایش های اولیه همچنین نیازمند یک سلول بار بودند اما پس از آن این روش برپایه کالیبراسیون بین گشتاور اندازه گیری شده و مقاومت فشاری توسعه یافت.
شکل 4-17 روش بارگذاری گشتاورسنج
گرچه این روش بارگذاری برای هم سطوح افقی هم عمودی راحت است، اما دو عیب عمده دارد. اولاً مقداری گشتاور به طور اجتناب ناپذیر به بولت وارد می شود تا حدودی بسته به مقدار گریس روی رزوه و این امر بار شکست را کاهش و پراکندگی ناشی از نتایج اختصاصی را افزایش می دهد. ثانیاً گشتاورسنج نسبتاً غیر حساس است و ایجاد وقفه در جایگیری در مرحله بارگذاری از تعیین بار اوج ممانعت به عمل می آورد.
یک روش بارگذاری مکانیکی جایگزین توسط نویسندگان توسعه یافته است و این مزیت را دارد که بدون عمل پیچشی، کششی مستقیم را انجام می دهد. این وسیله در شکل 4-18 به تصویر درآمده است. استفاده از حلقه تثبیت کننده برای اندازه گیری بار، حساس است و قرائتی پیوسته به بارگذاری ثابت را ارائه می دهد که نتیجه آن کاهش تغییرات به دلیل اعمال بار و اندازه گیری است. بارگذاری در سرعتی ثابت و بدون وقفه با چرخاندن دسته بارگذاری در سرعت یک چرخش در هر 20 ثانیه انجام می شود. برای این مرحله از بارگذاری، نمودارهای کالیبراسیونی برای ایجاد مقاومت فشاری متناسب با نیروی مستقیم و تغییرات کمتر در اثر آزمایش با استفاده از این روش نسبت به روش BRE تهیه شده است.
شکل 4-18 روش بارگذاری حلقه تثبیت کننده
انتقال بار در این روش ها به دلیل اقدامات موضعی متمرکز غلاف انبساطی، مکانیسم پیچیده ای دارد. موقعیت ذرات بزرگ مصالح ننسبت به غلاف، موضوع را پیچیده تر می سازد و بر توزیع تنش های داخلی اثر می گذارد. این امر تا حدودی مسئول تغییر بالای آزمایش در آزمایش شکست داخلی است. اندازه های اولیه مجموعه آزمایش عمدتاً از طریق ملاحظات عملی مقدار مناسب نیرو و بدست آوردن عمق آزمایش جهت اجتناب از اثرات کربناته شدن سطح در حین به حداقل رساندن تداخل آرماتور تعین شدند. همانطور که از نام این روش پیداست، تصور می شود که شکست با ترک خوردن داخلی آغاز می گردد. تلاش هایی برای ارائه تئوری این امر برپایه عمق شکست میانگین 17 میلی متر که این عمق مطابق با نصف زاویه شکست 78 درجه صورت گرفته است. این زاویه به طور قابل ملاحظه ای بزرگتر از زاویه حتمالی اصطکاک 37 درجه برای بتن است و استفاده از معیار شکست کولمب اصلاح شده (مانند آزمایش لاک، شکست را با ترکیبی از لغزش و جداسازی نشان می دهد. این موضوع، وابستگی نیروی کششی به مقاومت کشش بتن را تایید می کند اما در عمل، این روش آزمایش در مرحله پیشرفت فعلی خود به کالیبراسیون های تجربی متکی است.
چابوسکی و مولفان دیگر، بر روی نمونه های مکعبی آزمایش هایی در حد خرد شدن انجام و آن را برای انواع مخلوط ها شرح داده اند. هر دو گزارش نشان می دهد که در مقاومت خرد شدن مکعب های 150 میلی مری به خاطر آزمایش های شکست داخلی قبلی روی آنها 5 درصد کاهش وجود دارد. این قضیه باید هنگام ایجاد یک کالیبراسیون در نظر گرفته شود مگر اینکه نمونه های بدون آسیب برای مقایسه موجود باشند. برای اهداف کاربردی، ویژگی های مخلوط (نوع سیمان، نوع مصالح، اندازه و نسبت ها) بر نسبت مقاومت کششی/ فشاری برای مصالح طبیعی اثر نخواهد داشت. حالت محدودیت بیشتر 20 میلی متری برای حداکثر اندازه مصالح از نظر عمق آزمایش کم پیشنهاد می شود.
نویسندگان همچنین نشان دادند که تغییرات نتایج با اندازه مصالح افزایش می یابد و اینکه وضعیت رطوبت و کامل شدن تاثیرات ناچیزی دارند. این مشخصه ها مزیت اصلی این روش را در مقایسه با دیگر روش های مخرب یا نیمه مخرب بیان می کند پرچه پراکندگی نتایج همانطور که در شکل 4-19 که میانگین های 6 آزمایش روی یک مکعب را نشان می دهد زیاد است. این بدین معنی است که تعداد قابل توجهی از نمونه ها برای ایجاد نمودار کالیبراسیون مورد نیاز است.
شکل 4-19 کالیبراسیون تاب فشردگی / گشتاور
تاثیرات پیش فشرده سازی که در ستون ها یا در ساخت پیش تنیده ممکن است تجربه شود، نیز توسط چابوکسی بررسی شده است همچنین وی نتیجه می گیرد که هیچگونه تاثیر مشخص و واضحی وجود ندارد. گرچه تمایل به افزایش نیروی کششی با افزوده شدن فشرده سازی جانبی نشان داده شده است، پیشنهاد می شود (مناطق با تنش کم انتخاب شده اند) در عمل، این تاثیر نادیده گرفته شود. نویسندگان گزارش هایی روی تیرهای در خمش ارائه داده اند که نتیجه مشابهی را نشان می دهد گرچه به نظر می رسد تغییرات نتایج، با افزایش تنش فشاری خمش جانبی افزایش می یابد.
وجود تنش فشاری خمش جانبی، تاثیر مشابهی دارد و آزمایش ها نباید در مجاورت ترک های نمایان انجام شوند. نتیجه گیری دیگر، کربناته شدن، سطح تاثیر بوده و می تواند در اغلب موارد نادیده گرفته شود. تنها در بتن با عمر زیاد که عمق کربناته شدن به عمق آزمایش نزدیک می شود، این تاثیر موثر است. کم عمق بودن آزمایش نیز این مزیت را دارد که بعید است تقویت بر نتایج اثر بگذارد اما آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207، مستلزم آن است که عمق باید حداقل قطر یک میلگرد یا حداکثر اندازه مصالح خارج از سطح شکست مخروطی مورد انتظار باشد. تاثیر روش بارگذاری در بالا نشان داده شد.
نتایج بارگذاری گشتاورسنج عموماً به شکل رابطه مقاومت فشاری به گشتاور بیان می شود اما چابوسکی میانگین نسبت نیرو/گشتاور معادل 15/1 را گزارش کرده است. آزمایش های مقایسه ای میان روش های کشش مستقیم و گشتاورسنج نسبت 4/1 را که تفاوت ها در روش بارگذاری را منعکس می کند نشان می دهد. نسبت های میانگین برای روش ها در تصویر 4-20 مقایسه شده اند. همچنین باید متذکر شد که کالیبراسیون به دست آمده توسط نویسنده با استفاده از گشتاورسنج مقاومت های فشاری بالای 20 درصد را کمتر از کالیبراسیون BRE نشان می دهد. کیلر و لانگ ویزگی مشابهی را ارائه کرده اند که نمی توان آن را نادیده گرفت.
تغییرات نتایج آزمایش به دلایل متعدد زیاد است. این دلایل شامل ماهیت محل آزمایش، مکانیسم های غیر دقیق انتقال بار و تغییرات ناشی از سوراخ کاری می شود. حدود اطمینان 95 درصد مقاومت پیش بینی شده %30± براساس میانگین شش نتیجه آزمایش برای روش بارگذاری گشتاورسنج قابل قبول هستند به شرطی که نتایج مجزا موجب ضریب تغییرات بالاتر از 16 درصد می شوند کنار گذاشته شوند. نویسندگان مدعی دامنه مربوطه %20± براساس چهار نتیجه برای مصالح 10 میلی متری با استفاده از تجهیزات کشش مستقیم هستند. ضریب تغییرات میانگین مشاهده شده برای نمونه های مکعبی با اندازه مصالح حداکثر 20 میلی متر، 5/16 درصد برای گشتاور و 7 درصد برای کشش مستقیم می باشد که میزان آن 20 درصد کمتر از مصالح 10 میلی متری است.
شکل 4-20 مقایسه منحنی های کالیبراسیون برای مصالح طبیعی
این روش می تواند برای بتن سبک به کار رود گرچه ممکن است با گونه های مصالح خیلی نرم با مشکلاتی مواجه شود. در تصویر 4-21 همبستگی های نمونه با استفاده از روش گشتاورسنج مقایسه شده اند که
می توان به وضوح تاثیر نوع مصالح را در آن دید. گشتاور اندازه گیری شده مربوط به مقاومت فشاری داده شده در مقایسه با مصالح طبیعی کاهش می یابد اما از نوع مصالح سبک نیز متاثر است. جالب است ذکر شود که روش بارگذاری کشش مستقیم، سازگاری نزدیک تری میان همبستگی های انواع مختلف مصالح ارائه داد.
مزیت اصلی آزمایش شکست داخلی در توانایی منحنی کالیبراسیون مقاومت عمومی برای مصالح طبیعی فقط وابسته به روش بارگذاری نهفته است. علیرغم تغییرات، طبیعت سطح موضعی و آسیب این امر در موقعیت های مورد نیاز پیش بینی مقاومت بتن سخت شده با عمر یا ترکیب ناشناخته از ارزش خاصی برخوردار است. این موضوع خصوصاً برای اعضا باریک با تنها یک سطح نمایان که در آن، مغزه ها یا دیگر روش های مستقیم امکان پذیر نیست صدق می کند. دقت پچیش بینی مقاومت مشابه دقت حاصل از مغزه های کوچک اما با صرفه جویی قابل ملاحظه در زمان، هزینه و اختلال (وقفه) خواهد بود.
شکل 4-21 مقایسه منحنی های کالیبراسیون برای مصالح سبک (روش گشتاورسنج)