روش های آزمون سختی سطوح بتنی

روش های سختی سطح

یکی از عوامل مهمی که با کیفیت بتن مرتبط است، سهتی آن است. تلاش برای اندازه گیری سهتی سطح حجمی از بتن برای اولین بار در دهه 1930 به ثبت رسید، این آزمایشات براساس سطح بتن بود که یک حجم خاص توسط مقدار انرژی استاندارد فعال سازی می شد. روش های اولیه مستلزم اندازه گیری شناسایی ایجاد شده توسط یک گلوله فولادی بودند که یا به یک آونگ و یا به یک چکش فنری متصل بودند و یا از یک اسلحه آزمایشی استاندارد شلیک می شد. البته بعداً ارتفاع بازگشت گلوله از سطح اندازه گیری می شد. با اینکه ایجاد رابطه تئوری بین مقادیر اندازه گیری شده از هر یک از این روش ها و مقاومت بتن مشکل است، با این حال مقادیر آنها بستگی به توانایی ایجاد روابط بین نتایج آزمایش و کیفیت لایه سطحی دارد. متاسفانه این روش ها مشروط به محدودیت های خاص زیادی از جمله جزئیات محدوده آزمایش بتن و همچنین قابلیت اطمینان تجهیزات و تکنیک های متصدیان هستند.

با این مقاله که توسط کارشناسان ما در کلنیک بتن ایران تهیه شده است شما با روش های آزمون سختی سطوح بتنی آشنا خواهید شد.

آزمایش فرورفتگی در آلمان و همچنین ایالت های شوروی سابق و انگلستان خیلی مورد توجه قرار گرفته است، اما هیچ وقت خیلی مورد تایید نبوده اند. هرچند آزمایشات نفوذ پین در ایالات متحده و ژاپن خیلی مورد توجه قرار گرفته است .اصول برگشت از طرف دیگر بیشتر مورد قبول است. چکش ضربه ای اشمیت به عنوان محبوب ترین تجهیزات، سال های زیادی است که در سراسر جهان مورد استفاده قرار می گیرد که پیشنهادات برای استفاده از روش ضربه ای در آیین نامه بتن انگلیس و آیین نامه بتن ایران بیان شده است.

عملیات و تجهیزات ازمایش ضربه ای

ارنست اشمیت، مهندس سوئیسی برای اولین بار آزمایش چکش شربه ای را در اواخر دهه 1940 انجام داد و نسخه های مدرن آن هم براساس همان آزمایش ایشان هستند. شکل 2-1 ویژگی های اصلی نوع معمول چکش را نشان می دهد، که دارای کمتر از 2 کیلوگرم وزن و انرژی ضربه ای حدود Nm 2/2 است.

شکل 2-1 چکش ضربه ای اشمیت

چکش کنترل فنری بر روی پیستون شناور در یک محفظه لوله ای سر می خورد. پیستون شناور در مقابل فنر واکنش نشان می دهد و با ایجاد فشار بر سطح بتن، این فنر به طور اتوماتیک رها شده و باعث می شود که چکش از طریق پیستون شناور بر روی بتن فشار وارد کند. در هنگام بازگشت کنترل فنر، رایدری را با خود می برد که در یک مقیاس سر می خورد و از طریق پنجره کوچکی در سطح جانبی لوله قابل مشاهده است. رایدر را می توان در موقعیت با فشار دادن دکمه قفل کننده بر روی مقیاس ثابت نگه داشت. استفاده از این دستگاه خیلی آسان است (شکل 2-2) و می توان آن را بصورت افقی یا عمودی، و یا حتی رو به پایین یا رو به بالا به کار برد.

پیستون شناور با مقاومت و به طور یکنواخت بر روی بتن در زاویه عمود نسبت به سطح آن فشار داده می شود، تا اینکه فنر جمع شده از محل قفل شدن آن آزاد گردد. پس از ضربه، شاخص مقیاس خوانده می شود درحالی که چکش هنوز در موقعیت ساکن قرار دارد. همچنین می توان دکمه قفل کردن را فشار داد تا قرائت فعال شود، یا می توان نتایج را به صورت اتوماتیک بوسیله ثبت کننده کاغذ پیوست ثبت کرد. قرائت مقیاس به عنوان تعداد بازگشت شناخته می شود و یک سنجش قراردادی است چون بستگی به انرژی ذخیره شده در فنر و توده استفاده شده دارد. این نسخه از دستگاه کاربرد زیادی دارد و برای بتن های دارای مقاومت N/mm² 60-20 مناسب تر است. دستگاه قرائت دیجیتالی و الکترونیکی با ذخیره سازی اتوماتیک داده ها و آسان سازی پردازش هم بطور گسترده استفاده می شود (شکل 2-3). نسخه های دیگری هم برای مناطق حساس به ضربه و برای بتن موجود است. برای بتن دارای مقاومت کم در دامنه مقاومت
N/mm² 25-5 پیشنهاد می شود که از چکش ضربه ای نوع آونگ که دارای دماغه بزرگی است و در شکل 2-4 نشان داده شده است استفاده گردد (نوع P).

شکل 2-2 چکش اشمیت در حال استفاده

شکل 2-3 چکش اشمیت دیجیتالی

شکل 2-4 چکش آونگی

فرآیند کار

قرائت نسبت به تغییرات موضعی در بتن، خصوصاً در ذرات مصالح نزدیک سطح خیلی حساس است. بنابراین ضروری است که چندین قرائت را در هر محل آزمایش انجام دهیم و میانگین آنها را پیدا کنیم. استانداردها از لحاظ شرایط دقت آنها متغیر هستند، اما آیین نامه بتن انگلیس کمتر از 9 قرائت در یک منطقه دارای مساحت بیشتر از 300 میلی متر را پیشنهاد نمی کند که فاصله نقاط برخورد آن از هم یا از لبه ها کمتر از 25 میلی متر باشد. استفاده از گرید برای تعیین موقعیت این نقاط انحراف اپراتور را کاهش می دهد. قبل از آزمایش، دستگاه را باید با تنظیمات ضروری بررسی کرد. دما باید بین 10 تا 35 درجه سانتی گراد باشد. هرگونه سنجشی که سطحش دارای شکست بوده است مقدار آن باید کاهش پیدا کند، درحالی که اگر بیشتر از 20 درصد نتایج از حد وسط بیشتر از 6 واحد فاصله داشته باشند باید از کل آن صرف نظر کرد، طبق آیین نامه بتن آمریکا نیازمند 10 قرائت است. برای ��نجام این آزمایش سطح بتن باید صاف، تمیز و خشک باشد اما اگر استفاده از سطوح ماله کشی شده غیرقابل اجتناب باشند، آنها را باید با سنگ کاربید سیلیسیوم صاف کرد. مواد شل را می توان بر روی سطح قرار داد اما برای مناطق سخت استفاده از ابزار توصیه نمی شود، چون نتایج غیرقابل اطمینان خواهد بود.

آخرین مطالب تکمیلی کلینیک بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
آزمایش اسکن بتن مسلح چیست
تاثیر آتش و مواد شیمیایی بر بتن
توصیه آزمایش عدد بازگشت (سختی سطح بتن)

تئوری، کالیبراسیون و تفسیر

این آزمایش براساس اصولی است که توده الاستیک را بازگشت می دهد و به سختی سطح بستگی دارد و در حالتی که اطلاعاتی درباره لایه سطح بتن تعریف شده به عنوان بتن با عمق کمتر از 30 میلی متر ارائه دهدف نتایج سنجش سختی نسبی این منطقه را به ما می دهند و این را نمی توان مستقیماً به هر ویژگی دیگر بتن مربوط دانست. در این ضربه به علت برخورد موضعی بتن و شکستگی داخلی آن انرژی از بین می رود که تابعی از خصوصیات الاستیک مولفه های بتن است که ارزیابی تئوری نتایج آزمایش را خیلی مشکل می سازد. عوامل زیادی بر روی نتایج تاثیر می گذارد اما همه آنها را در صورتی که تعداد بازگشت از لحاظ تجربی به مقاومت مربوط باشد باید مورد توجه قرار دهیم.

روش های آزمون سختی سطوح بتنی

عوامل موثر بر نتایج آزمایش

نتایج به طور قابل توجهی توسط عوامل زیر تاثیرگذار هستند:

1. ویژگی های ترکیبی
   • نوع سیمان
   • محتوای سیمان
   • نوع مصالح درشت دانه
2. ویژگی های اعضا
   • حجم
   • فشرده سازی
   • نوع سطح
   • طول عمر، میزان سختی و نوع عمل آوری بتن
   • آمیختن سطح
   • شرایط رطوبت
   • حالت فشار و دما

چون که هر کدام از این عوامل ممکن است بر قرائت های به دست آمده تاثیر گذارد، هر تلاشی برای مقایسه یا تخمین مقاومت بتن معتبر خواهد بود در صورتی که همه آنها برای انواع درجه بندی استاندارد شوند. این مشخصات، تاثیرات مختلفی دارند. همچنین جهت چکش بر روی مقادیر اندازه گیری شده تاثیر خواهد گذاشت  البته ضرایب اصلاحی می توانند برای این اثرات استفاده شوند.

جزئیات بیشتر در مورد سه ویژگی ترکیبی بیان شده بالا در آزمایش مورد بررسی قرار می گیرد.

• نوع سیمان: تفاوت ها در اندازه ی سیمان پرتلند قابل توجه می باشند. تاثیر آنها در ارتباط مقاومت کمتر از 10% می باشد. در این راستا سیمان سولفاته می تواند مقاومت های 50% کمتر از 50% مقدار پیشنهاد شده در درجه بندی خمیر پرتلند داشته باشد، درحالی که سیمان آلومین ممکن است تا حدود 100% مقاوم تر باشد.
• محتوای سیمان: تغییرات در محتوای سیمان منجر به تغییرات متعاقب در سختی سطح نمی گردد. تاثیر ترکیبی از مقاومت، کارایی بتن و نسبت مصالح به سیمان همان طور که محتوای سیمان افزایش می یابد منجر به کاهش سختی بتن می شود. البته خطای مقاومت پیش بینی شده از 10 درصد بیشتر نمی شود.
• مصالح درشت دانه: تاثیر نوع سنگدانه و نسبت ها می توانند در نظر گرفته شوند. چون مقاومت توسط ویژگی های خمیر سیمان و مصالح کنترل می شود، تعداد بازگشت ها بیشتر تحت تاثیر خمیر بتن سفت شده قرار خواهد گرفت. برای مثال، سنگ آهک خرد شده ممکن است تعداد بازگشت های خیلی کمتر از بتن مقاومت مشابه را ایجاد کند که می تواند معادل با تفاوت مقاومت N/mm² 7-6 باشد. یک نوع مصالح خاص هم ممکن است عملکرد متفاوتی بر روی تعداد بازگشت ها با توجه به منبع و ماهیت آن ایجاد کند در همین ارتباط شکل 2-5 منحنی های معمول برای شن های سخت و نرم را با هم مقایسه می کند.

شکل 2-5 مقایسه شن های سخت و نرم – چکش عمودی

سختی بیان شده بترتیب برحسب تعداد Moh های 7 و 3 را اندازه گیری کرده اند. مصالح سبک ممکن است که نتایجی با تفاوت زیادی با بتن ساخته شده با مصالح متراکم داشته باشد و تغییرات قابل توجهی هم بین انواع مصالح سبک یافت شده است. اگرچه مقدار ماسه طبیعی به کار رفته هم بر روی نتایج تاثیرگذار است لیکن روابط مابین را می توان برای مصالح سبک خاصی بدست آورد.

محدوده این تفاوت ها در شکل 2-6 نشان داده شده است که روابط مقاومت بدست آمده توسط طول عمر متغیر نمونه های آزمایشگاهی مشابه دیگر را مقایسه می کند و شامل مصالح درشت دانه سبک متفاوت هستند. ترکیب 5 دارای مواد سبک است درحالی که بقیه ترکیب ها شامل ماسه طبیعی هستند و اثرات آن را می توان با مقایسه نتایج برای ترکیبات 4 و 5 مشاهده کرد کهه با هم مشابه هستند.

شکل 2-6 مقایسه مصالح سبک

خصوصیات نمونه که در بالا بیان شده است را هم در زیر به طور کامل توضیح می دهیم.

• جرم: جرم موثر عضو و یا نمونه بتن انتخاب شده باید به حد کافی زیاد باشد تا مانع از لرزش و جابجایی بر اثر ضربه چکش گردد. هرگونه لرزش یا حرکت موجب کاهش عدد فشردگی فنر خواهد شد. برای برخی اعضای سازه ای، باریکی و یا جرم آنها به گونه ای است که این معیار را دارا نیستند و در این موارد پیش بینی مقاومت واقعی آنها مشکل خواهد بود. آیین نامه بتن انگلیس نیازمند این است که نمونه حداقل 100 میلی متر ضخامت داشته باشد و در یک سازه ثابت باشد. در مقایسه بین اعضاء سازه ای مختلف و یا نتایج مختلف یک عضو واحد، باید این عامل در نظر گرفته شود. جرم موثر نمونه های مورد استفاده برای کالیبراسیون را می توان با مهار مناسب آنها در یک دستگاه آزمایش سنگین وزن افزایش داد.
• تراکم: از آنجایی که برای این آزمایش به سطحی هموار و با تراکم مناسب نیاز است، تشخیص هرگونه تفاوت در مقاومت که ناشی از تراکم داخلی نمونه باشد کار بسیار مشکلی است لذا در انجام این کار کالیبراسیون را باید دارای تراکم کامل فرض نمود.
• نوع سطح: روش های سختی سطح برای نمونه هایی با سطح دارای بافت مشخص و یا سنگدانه های بیرون زده مناسب نیستند. سطوح ماله ای و یا آزاد ممکن است سخت تر از سطوح قالب ریزی شده باشند و قطعاً شکل ناهمگون تری دارند. اگرچه می توان این سطوح را با استفاده از ابزار صاف نمود، این کار نیازمند کار یدی بوده و بهتر است به منظور پیشگیری از اضافه برآورد مقاومت حاصل از عدد فشردگی فنر قرائت شده، از انجام آزمایش بر روی سطوح ماله ای پرهیز نمود. صاف بودن و نفوذپذیری قالب نیز اغلب تاثیر قابل توجهی بر نمونه ها دارد. نمونه های مورد استفاده در کالیبراسیون به طور معمول در قالب های صاف و نفوذناپذیر فولادی ریخته می شوند اما اغلب موادی که برای بستن ته قالب های نمونه گیری استفاده می شوند نفوذپذیر بوده و به خوبی موجب تشکیل سطوح سخت تر و به تبع آن اضافه برآورد مقاومت داخلی بتن م یگردند. اگرچه سطوح قالب ریزی شده برای انجام آزمایش های سازه ای ترجیح داده می شوند اما باید دقت نمود تا منحنی کالیبراسیون نیز در آزمایشگاه با انجام آزمایش بر روی سطوح مشابه حاصل شده باشد، چون خطاهای ناشی از این تفاوت می تواند رخ دهد.

انواع روش آزمون سختی سطوح بتنی

• طول عمر: سرعت خشک شدن و نوع عمل آوری بتن. رابطه بین سختی سطح و مقاومت داخلی را می توان به صورت متغیری تابع زمان نشان داد همچنین تغییر در سرعت اولیه عمل آوری بتن و به تبع آن سرعت خشک شدن بتن و شرایطی که بتن در معرض آن قرار گرفته است نیز این رابطه را تحت تاثیر قرار می دهند. هنگامی که از راهکار افزایش دما و یا سایر روش های تسریع در خشک شدن استفاده شده باشد، کالیبراسیون خاصی در این شرایط مورد نیاز خواهد بود. وضعیت رطوبتی ممکن است بر اثر روش خشک شدن بتن تحت تاثیر قرار بگیرد. برای مقاصد تجربی و کاربردی، ممکن است تاثیر زمان تا پیش از دوره سه ماهه بتن بی اهمیت انگاشته شود، اما برای بتن های با طول عمر بیشتر، ایجاد فاکتورهای کاهنده با در نظر گرفتن گذشته بتن امکان پذیر خواهد بود.
• کربناته شدن سطح: به طور معمول هنگامی که بتن در معرض هوا قرار می گیرد لایه ای سخت از کربنات بر روی آن تشکیل می شود که ضخامت این لایه ل=بستگی به شرایط محیطی و طول عمر بتن دارد. این ضخامت اگرچه به نظر نمی رسد تا پیش از سن سه ماهگی مقدار قابل توجهی داشته باشد اما در مورد بتن های قدیمی ممکن است به بیش از 20 میلی متر برد. ضخامت لایه کربناته را همانگونه که قبلا توضیح داده شده است، به سادگی می توان معین نمود. آزمایش نمونه های بتن شنی که به مدت 6 ماه در شرایط جوی یک مرکز خرید واقع شده بودند لایه ای کربناته را به ضخامت تنها 4 میلی متر نشان داد که این مقدار کمتر از آن است که در مقایسه با نمونه هایی که در محیط آزمایشگاه نگهداری شده بودند، تاثیری بر رابطه عدد فشردگی فنر و مقاومت ایجاد نماید اگرچه در این نمونه ها پوسته قابل اندازه گیری مشاهده نشد. در موارد بسیار شدید، اضافه برآورد ناشی از این عامل تا 50%
  می رسد که از اهمیت به سزایی برخوردار است. باید توجه داشت هنگامی که یک لایه قابل توجه کربناته وجود داشته باشد، سطح نمونه نشان دهنده بتن درون آن عضو نیست.
• شرایط رطوبتی: سختی سطح یک سطح بتنی هنگامی که مرطوب است کمتر از زمانی خواهد بود که خشک باشد و به تبع آن رابطه عدد فشردگی فنر و مقاومت بتن تحت تاثیر رطوبت واقع می شود. این تاثیر در شکل 2-7 نشان داده شده است که براساس کارهای انجام شده توسط ارتش ایالات متحده آمریکا تهیه شده و در این شکل مشاهده می شود که آزمایش یک سطح مرطوب ممکن است منجر به برآورد کمتر مقاومت تا 20% از مقدار واقعی آن گردد. آزمایشات در محل و آزمایشات کالیبراسیون هر دو می بایست بر روی سطوح خشک انجام شوند، اما تاثیر رطوبت درونی نمونه شاهد برمقاومت آن مورد بررسی بیشتر قرار نگرفته است.

شکل 2-7 تاثیر شرایط رطوبت سطحی – چکش افقی

• وضعیت فشار و دما: این عوامل هر دو می توانند بر سختی سطح تاثیرگذار باشد اما در شرایط معمول کارگاهی، این تاثیر در مقایسه با تاثیرات سایر متغیرها کوچک می باشد. چنانچه آزمایش در شرایط دمایی خاص (بسیار سرد و یا بسیار گرم) انجام شود می بایست توجه ویژه ای به استفاده صحیح از چکش آزمایش شود که در آیین نامه بتن انگلیس بین 10 تا 35 درجه سانتیگراد عنوان شده است.

کالیبراسیون

مسلماً تاثیرات متغیرهای مختلف که در بالا تشریح گردید آنقدر زیاد است که در عمل نمی توان یک منحنی کالیبراسیون کلی مانند آنچه سازندگان دستگاه ها ارائه می دهند، برای تمامی مقادیر کاربردی تهیه نمود. استفاده مشابهی از نرم افزارهای رایانه ای در پیش بینی مقاومت بتن براسا سنتایج آزمایشات چکش اشمیت در شکل 2-3 نشان داده شده است، درحالی که تبدیل ها در این نمودار براساس داده های یک مطالعه موردی انجام شده است. کالیبراسیون مقاومت بتن می بایست برای یک مخلوط معین که مدنظر تحقیقات می باشد و با تلاش برای مشابهت هر چه بیشتر بین سطح قالب گیری شده، شرایط خشک شدن و طول عمر نمونه های بتن مورد استفاده در آزمایشگاه با بتن ریخته شده، شرایط خشک شدن و طول عمر نمونه های بتن مورد استفاده در آزمایشگاه با بتن ریخته شده در محل پروژه، انجام شود.

این نکته بسیار ضروری است که اگر اقداماتی برای اطمینان از صحت کاربرد فنر چکش اشمیت انجام می شود، حتماً از یک سندان فولادی استاندارد با جرم مشخص استفاده شود. ضروریت این کار به آن علت است که فرسودگی موجب تغییراتی در فنر و ویژگی های اصطکاک داخلی تجهیزات می شود. کالیبراسیو انجام شده برای یک چکش، ضرورتاً برای یک چکش دیگر مناسب نخواهد بود. ممکن است تعداد کمی از چکش هایی که برای کار در محل پروژه به کار می روند در مقابل سندان استاندارد آزموده شده باشند و این موجب کم شدن قابلیت اطمینن نتایج خواهد شد.

اهمیت جرم نمونه را در بالا بیان کردیم. همچنین ضروری است که نمونه ها یا به طور مطمئن در یک دستگاه آزمایش سنگین مهار شوند و یا بر روی یک سطح محکم نگه داشته شوند. برای انجم این کار بایستی از نمونه های مکعبی یا استوانه ای با حداقل اندازه 150 میلی متر استفاده شود، حداقل بار مهار 15 درصد مقاومت نمونه های استوانه ای پیشنهاد می گردد. استاندارد انگلیس حداقل این مقدار را برای نمونه های استوانه ای و استفاده از چکش مدل n برابر با N/mm² 7 توصیه نموده است. روابط بین عدد فشردگی فنر و بار مهار در شکل 2-8 نمایش داده شده است مشاهده می شود یا رسیدن به بار مهار کافی، عدد برگشت فنر ثابت می ماند.

این مساله به طور کامل مشخص شده است که مقاومت یک مکعب بتنی هنگامی که به صورت مرطوب مورد آزمایش قرار می گیرد در حدود 10% کمتر از هنگامی است که به صورت خشک آزمایش می شود. از آنجا که سنجش های بازگشت باید بر روی سطح خشک انجام شود، توصیه می شود مکعب های خیس پیش از آزمایش به مدت 24 ساعت در محیط آزمایشگاه خشک شوند چرا که انتظار می رود در این صورت نسبت به روش متداول مقاومت بیشتری از خود نشان دهند. باتوجه به هدف آزمایش، ضروری است تا این رابطه بین رطوبت بین رطوبت نمونه ها و مقاومت فشاری آنها و نیز وضعیت رطوبت بتن ریخته شده در محل پروژه در هنگام ارزیابی نتایج آزمایش مدنظر قرار گیرد. استفاده از مغزه ها پس از آزمایشات سختی سازه ای در غلبه بر مشکلات کالیبراسیون موثر می باشد.

شکل 2-8 تاثیر بار مهار کننده بر روی نمونه کالیبراسیون

در صورتی که از نمونه های مکعبی استفاده می شود، قرائت ها می بایست حداقل بر روی دو نمای عمودی از مکعب در هنگام قالب گیری ، انجام شود. همچنین باید دقت شود که زاویه کاربرد چکش آزمایش در آزمایشگاه مشابه زاویه کاربرد در محل پروژه باشد. تاثیر جاذبه بسته به این که چکش به صورت عمودی در جهت بالا یا پایین حرکت می کند و یا به صورت افقی حرکت کرده و یا بر روی یک سطح شیب دار آزمایش شود متفاوت خواهد بود. تاثیر این عامل بر روی تعداد بازگشت ها قابل توجه می باشد اما استفاده از مقادیر نسبی توصیه شده توسط سازنده دستگاه قابل قبول می باشد چرا که این نسبت تنها بسته به کاربرد دستگاه است.

تفسیر قرائت های سختی سطح بستگی زیادی به دانش و آگاهی از عواملی دارد و می بایست این عوامل به صورت استاندارد در قیاس با قرائت های چکش برای تخمین نسبت سختی به مقاومت و مقدار مقاومت بتن صورت پذیرد. از شکل 2-9 که یک منحنی کالیبراسیون تهیه شده در شرایط مطلوب آزمایشگاهی را نشان می دهد، پراکندگی نتایج قابل توجه است و دامنه تغییرات مقاومت نمونه ها در مقابل تعداد بازگشت ها حتی برای نمونه هایی با جنس بتن مشابه، تا 15%± متفاوت می باشد. در شرایط عملی بعید به نظر می رسد که بتوان مقاومت بتن را با خطایی کمتر از 25%± پیش بینی نمود. همچنین پراکندگی داده ها القاء کننده این امر است که حتی اگر نیازی به پیش بینی مقاومت بتن وجود ندارد، تغییرات قابل توجهی در تعداد بازگشت ها برای یک نوع بتن خاص مورد انتظار خواهد بود و تاثیر محدودیت های پذیرفته شده در این آزمایش باید در تلفیق با آزمایشات دیگر معین شوند. در صورتی که تعداد قرائت های انجام شده در یک محل (n) کمتر از 10 مورد باشد، دقت میانگین تعداد بازگشت ها در حدود % / 15 ± با 95% اطمینان می باشد. هنگای که داده های کافی جمع اوری شده باشند می توان نتایج را به صورت گرافیکی کاربردی (منحنی) نشان داد و محاسبه ضریب تغییرات می تواند بیان کننده یکنواختی بتن مورد آزمایش باشد .

شکل 2-9 نمودار کالیبراسیون تعداد بازگشت/تاب فشردگی

در هنگام ارزیابی نتایج آزمایش توجه به محل انجام آزمایش بر روی عضو سازه ای دارای اهمیت می باشد. اما باید به این نکته توجه داشت که نتایج حاصل از آزمایش تنها مربوط به لایه نازکی از سطح بتن می باشد. نتایج آزمایش ارتباطی به خصوصیات درونی نمونه نداشته و همانگونه که پیش از این شرح داده شد، نتایج برای بتنی با طول عمر بیش از سه ماه بدون اعمال عواملی که طول عمر بتن و وجود لایه کربناته را لحاظ می نمایند، قابل اعتماد نیستند.

اگرچه هدف اصلی از این آزمایش تعیین رابطه بین تعداد بازگشت و مقاومت بتن می باشد، می توان روابط مشابهی برای مقاومت خمشی و تعداد بازگشت ها البته با پراکندگی بیشتر تعریف نمود. به نظر می رسد که رابطه ای کلی بین تعداد بازگشت ها و مدول الاستیسیته بتن وجود ندارد اما می توان منحنی کالیبراسیون مشابهی برای تعداد بازگشت ها و مدول الاستیسیته یک مخلوط خاص بتن تهیه نمود.

کاربردها و محدودیت ها

کاربردهای مفید آزمایشات سختی سطح را می توان د چهار گروه دسته بندی نمود:

• کنترل یکنواختی کیفیت بتن
• مقایسه یک نوع خاص از بتن با شرایط مورد نیاز آن
• برآورد تقریبی مقاومت بتن
• گروه بندی بتن از نظر مقاومت سایشی

کاربرد هرچه که باشد، ضروری است که عوامل موثر برنتایج آزمایش استانداردسازی شده و یا در محدوده مجاز باشند و به خاطر داشته باشید، نتایج آزمایش تنها مربوط به لایه نازکی از سطح بتن مورد آزمایش می باشد. یکی دیگر از محدودیت های این آزمایش مربوط به آزمون بر روی بتن های خیلی جدید و یا با مقاومت اندک است که موجب برآورد کم مقاومت خواهد شد چرا که تعداد بازگشت ها بسیار کوچک و قرائت دقیق آن مشکل است و برخورد چکش ممکن است موجب تخریب سطح بتن و در نتیجه کاهش تعداد بازگشت ها گردد (شکل 2-10). بنابراین استفاده از این روش برای بتنی با مقاومت فشاری نمونه مکعبی کمتر از N/mm² 10 و یا با طول عمر کمتر از 7 روز، مگر در مورد بتن هایی با مقاومت بسیار بالا، توصیه نمی شود.

شکل 2-10 تخریب سطحی بر روی بتن سبز رنگ

1. کنترل یکنواختی بتن: مهم ترین و قابل اعتماد ترین کاربرد آزمون سختی سطح جایی است که نیازی به تبدیل نتایج آزمایش به سایر خصوصیات بتن نمی باشد. اثبات شده است که آزمون سختی سطح نسبت به سایر روش های آزمایش بتن نتایج ثابت تر (با پراکندگی کمتر) و تکرار پذیرتری ایجاد می نماید. اگرچه اثر تراکم داخلی نامناسب در نظر گرفته نشده است، نتایج بر اثر تفاوت کیفیت اندازه های مخلوط بتن، مخلوط نشدن کامل بتن و یا تفکیک ذرات بتن تحت تاثیر قرار می گیرد. ارزش این کار به عنوان یک آزمون کنترلی با امکان نمایش وضعیت بتن در بخش ها با هزینه اندک بیشتر می شود و نسبت به تهیه نمونه هایی از بتن سخت شده می توان آن را به صورت جامع تری انجام داد. برای چنین هدف مقایسه ای، کافی است طول عمر بتن، بلوغ بتن، رطوبت سطحی (که می بایست کاملاً خشک باشد) و محلی بر روی عضو که آزمایش بر روی آن انجام می گیرد استاندارد سازی شود.

این راهکار به طور گسترده ای برای کنترل یکنواختی قطعات پیش ساخته بتنی و کالیبراسیون وضعیت بتن های مورد نظر در محل پروژه در مقایسه با اعضایی که وضعیت مناسب آنها پذیرفته شده است به کار می رود. یکی دیگر از کاربردهای مفید این آزمون های مقایسه ای، ممکن است تایید و توسعه نتایج سایر روش های آزمایش بتن به ویژه روش های مخرب باشد که اگرچه ویژگی های بهتری را حاصل می کند اما در مورد نقاطی از سازه اعمال می گردد.

2. مقایسه با شرایط مورد نیاز خاص: این آزمایش هنگامی که مقایسه خصوصیات یک نوع بتن با حداقل مقاومت مورد نیاز برای یک هدف خاص مورد نظر باشد معمول می باشد. به عنوان مثال، آماده شدن قطعات پیش ساخته برای حمل به وسیله مقایسه آنها با منحنی کالیبراسیون حد بارگذاری مجاز سنجیده می شود. این نتایج همچنین ممکن است به عنوان معیار تعیین زمان برداشتن مهارها و پایه های موقت قالب گیری اعضاء سازه ای و یا تعیین زمان آغاز فرآیند اعمال کشش در تولید قطعات بتنی پیش ساخته به کار رود.

3. برآورد تقریبی مقاومت بتن: این کار بیانگر حداقل کارایی قابل اطمینان بتن می باشد و (متاسفانه، به علت آنکه برآورد مقاومت اغلب مورد نیاز مهندسان می باشد) از جمله زمان هایی است که خطای بیشتری در آن روی می دهد. دقت نتایج بسته به حذف عواملی است که تاثیر آنها در کالیبراسیون، قالب گیری، خشک و آزمایش می شوند، برآوری بهتر از %15± اختلاف با مقاومت بتنی با سن کمتر از سه ماه بدست نخواهد آمد. اگر چه می توان تصحیحاتی در مورد یکی دو عامل غیرمشابه بین محل کارگاه و آزمایشگاه انجام داد، دقت نهایی برآورد مقاومت بتن دارای انحراف بوده و به نظر نمی رسد مقداری بهتر از %25± خطا از خود نشان دهد. استفاده از چکش ضربه ای برای تخمین مقاومت بتن سخت شده هرگز نباید بدون دسترسی به منحنی های کالیبراسیون خاص مربوطه انجام شود بنابراین استفاده از این روش به تنهایی توصیه نمی شود، اگرچه ممکن است ارزش نتایج آن همراه با نتایج سایر روش های گفته شده .