آزمایش های مقاومت نیمه مخرب
در سال های اخیر پیشرفت های قابل توجهی در روش هایی پدید آمده است که درصدد ارزیابی مقاومت بتن سخت شده هستند، اما سبب ایجاد بعضی تخریب های موضعی می شوند. این آسیب به قدری کوچک است که موجب اختلال در عملکرد سازه ای نمی شود. همگی اینها آزمایش های ناحیه سطح هستند که تنها نیاز به دسترسی به یک نما از بتن دارند. روش های ترکیبی از مفاهیم مقاومت نفوذپذیری، روش های کششی هم وجود دارند که سال هاست استفاده می شوند. تخمین مقاومت از طریق نمودارهایی انجام می گیرد که به طور کلی به تعداد متغیرهای آزمایش سرعت پالس وابسته نیستند.
مشکلاتی در برنامه و دقت وجود دارد که براساس روش، متغیر هستند اما این روش ها اثبات کرده اند که در موقعیت های زیادی ارزش قابل توجهی دارند. یک ویژگی کلیدی این است که تخمین مقاومت در مقایسه با چندین روز معطلی برای آزمایش مغزه ای به سرعت انجام می گیرد البته ممکن است دقت زیاد خوب نباشد ولی آزمایش به طور قابل ملاحظه ای با تخریب و آسیب کمتری به سازه همراه است.
بهترین روش موجود توسط استانداردهای آمریکایی و ملی وجود دارد که در آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 و گزارشی توسط انجمن آیین نامه بتن آمریکا آورده شده اند. انتخاب روش برای موقعیت های خاص تا حد زیادی به این وابستگی دارد که آزمایش از قبل به صورت پیش ساخته در آمده و همچنین قاکتورهای کاربردی مانند دسترسی، هزینه، سرعت و دانش قبلی از بتن هم تعیین شده باشد همچنین این آزمایش تنها در جایی با ساخت سطوح خوب قابل استفاده است.
در این مقاله که توسط کارشناسان کلینیک بتن ایران تهیه شده است، شما با آزمایش های مقاومت نیمه مخرب بتن آشنا خواهید شد.
آزمایش مقاومت نفوذپذیری
تکنیک میخ یا پیچ و مهره فولادی به درون سطح بتن برای اتصالات به خوبی اثبات شده و مشخص است که عمق نفوذ تحت تاثیر مقاومت بتن است. یک روش تعیین مقاومت براساس این رویکرد، با استفاده از پیچ و مهره مخصوص طراحی شده و کارتریج استاندارد انفجاری، در آمریکا در طی دهه 60 میلادی مورد استفاده قرار گرفته است و با نام آزمایش میلگرد وینزر شناخته می شود. این روش در آمریکا و کانادا محبوبیت یافت خصوصاً برای پایش پیشرفت مقاومت در سایت و موضوع استاندارد آمریکا است. بسیاری از مقامات در آمریکای شمالی به آن به عنوان معادلی برای محل مغزه ها می نگرند و در برخی موارد در جای سیلندر کنترل برای آزمایش مطلوبیت پذیرفته می شود. استفاده از آن در خارج از آمریکای شمالی محدود شده است اما تجهیزات به راحتی در دسترس است و این روش در آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 وجود دارد.
اگرچه نسبت دادن عمق نفوذ پیچ و مهره به مقاومت بتن از نظر تئوری سخت است، با این حال روابط تجربی سازگاری را می توان یافت که عملاً تحت تاثیر تکنیک اپراتور هستند. این روش شکلی از آزمایش سختی است و اندازه ها تنها مربوط به کیفیت بتن نزدیک به سطح است، اما ادعا می شود که این ناحیه، بین حدود 25 و 75 میلی متری زیر سطح است که بر نفوذپذیری تاثیرگذار است. عمق تا حد زیادی بیشتر از تعداد بازگشت ها یا هر آزمایش دیگری از منطقه سطحی ایجاد شده است.
یک روش با مقیاس کوچکتر نیز که در آن یک چکش ضربه ای، یک پین کوچک را به درون سطح بتن تا عمق بین 4 تا 8 میلی متری می فرستد پیشنهاد شده است. این آزمایش نفوذ پین در درجه اول برای تعیین مقاومت بتن سخت شده جهت مجاز بودن زمان برای برداشتن قالب است.
میله بازرسی ویندزور
عملکرد و تجهیزات آزمایش
پیچ یا میله بازرسی که درون بتن قرار دارد (شکل 4-1) از آلیاژ فولاد سخت ساخته شده است.
شکل 4-1 میله بازرسی آزمایش مقاومت نفوذپذیری
ویژگی های اولیه، یک انتهای مخروطی بدون نوک برای پانچ درون خمیر و در نزدیکی سطح، برای بهبود چسبندگی به بتن فشرده و اطمینان از قرارگیری محکم هستند. میله بازرسی عموماً 35/6 میلی متر قطر و 5/79 میلی متر طول دارد، اما برای آزمایش بتن های سبک وزن بولت های با قطر بزرگ تر (94/7 میلی متر) استفاده می شود. میله بازرسی همچنین برای استفاده در بتن های با مقاومت بالا تا N/mm2110 به کار می روند. نوک شلیک فولادی به انتهای رشته ای بولت پیچ شده است و هدایت کننده پلاستیکی میله بازرسی را در دهانه درایوری که از آن شلیک شده قرار می دهد. درایور که در تصویر 4-2 نشان داده شده است، از یک کارتریج پودر با دقت استاندارد شده استفاده می کند. صرف نظر از جهت شلیک مقدار ثابتی از انرژیرا به میله بازرسی می دهد و سرعتی برابر با m/s183 تولید می کند که این سرعت بیش از %1± تغییر نمی کند.
آخرین مطالب تکمیلی کلینیک بتن ایران را در این بخش دنبال نمایید
افزایش مقاومت بتن با عمل آوری
مقاومت بتن چیست و به چه عواملی بستگی دارد
عوامل تاثیر گذار بر مقاومت بتن و آزمون های بتن
میزان مقاومت هنگام برخورد با بتن با مقاومت کم به راحتی از طریق قرار دادن میله بازرسی در یک مکان معین در محفظه درایور قابل کاهش است. درایور به طور محکم در برابر پلیت مکان یابی فولادی تحت فشار قرار می گیرد که پلیت روی سطح بتن قرار گرفته و دستگیره ایمنی را آزاد می کند و هنگامی که ماشه کشیده شده است اجازه شلیک می دهد. پس از شلیک، دماغه درایور و صفحه مکان یابی برداشته شده و هرگونه باقی مانده سطح اطراف میله بازرسی خراشیده می شود تا یک سطح صاف ایجاد کند. یک صفحه فولادی صاف روی این سطح قرار می گیرد و یک سرپوش فولادی بر روی میله بازرسی پیچ می شود تا طول نمایان قابل اندازه گیری باشد تا حدود 5/0 میلی متر با یک عمق سنج کالیبره فنری مطابق تصویر 4-3 یک دستگاه اندازه گیری الکترونیکی به این منظور استفاده می شود.
شکل 4-2 دستگاه در حال استفاده
شکل 4-3 اندازه گیری ارتفاع
همان طور که شرح داده شد نفوذ میله بازرسی به صورت مجزا قابل اندازه گیری است یا میله های بازرسی به ترتیب در گروه های سه تایی با استفاده از یک قالب سه گوش با میله های بازرسی در مراکز 177 میلی متری قابل اندازه گیری هستند. در این حالت، سیستمی از صفحات اندازه گیری به کار می رود که یک قرائت میانگین طولی مشخص برای گروه میله های بازرسی را در اختیار می گذارد. ممکن است این روش ناسازگاری ها و تناقضات میان تک تک میله های بازرسی را بپوشاند و بهتر است که هر میله بازرسی را به صورت مجزا اندازه گرفت.
سپس میانگین مقدار اندازه گیری شده از طول نمایان میله بازرسی با استفاده از جداول یا نمودارهای کالیبراسیون مناسب به مناسب به مقاومت بتن ارتباط داده می شود. در بریتانیا تطابق با الزامات آیین نامه بتن انگلیس قسمت 1 در مورد استفاده از واحدهای درایوینگ پودری در کنار طیفی از اقدامات ایمنی و سلامتی عنوان شده در آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 ضروری است. این محدودیت ها ممکن است استفاده از این روش را در برخی موقعیت ها محدود کند.
روند کار
ممکن است هر میله بازرسی جداگانه تحت تاثیر ذرات مصالح بسیار قوی در نزدیکی سطح بوده و در نتیجه توصیه می شودحداقل سه آزمایش انجام گیرد تا یک نتیجه میانگین به دست آید. اگر دامنه یک گروه شامل سه آزمایش از 5 میلی متر تجاوز کند، باید یک آزمایش دیگر صورت گیرد و عددی که فاصله زیادی از میانگین دارد، کنار گذاشته شود. اگر چه سختی اندک سطح اهمیت ندارد، سطوح سخت تر باید قبل از آزمایش صاف شوند و میله بازرسی باید همواره عمود بر سطح قرار داده شود.
هرجا که مقاومت مکعب مورد انتظار بتن کمتر از 26 نیوتن بر میلی متر مربع باشد، باید از تنظیمات با مقاومت کم استفاده شود اما برای مقاومت های بالاتر و در جهت اطمینان این نفوذ از جایابی محکم میله بازرسی کافی نبوده و تنظیمات مقاومت استاندارد ضروری است. اگر میله های بازرسی در بتن با مقاومت بسیار زیاد ثابت نماند می توان پس از پاک سازی مستقیماً عمق سوراخ تشکیل شده را اندازه گرفت و این مقدار را از طول میله بازرسی کم کرد البته باید یادآور شد که این مساله مطابق الزامات آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 نیست.
آزمایش های مقاومت نیمه مخرب بتن
سازندگان این سیستم پیشنهاد می کنند که باید حداقل فاصله لبه 100 میلی متر حفظ شود (برای مقاومت کم، 75 میلی متر) اما تجربه نویسنده پیشنهاد می کند که این مقادیر همواره برای جلوگیری از ترک کافی نیست. همچنین میله بازرسی باید حداقل به طور جداگانه 175 میلی متر باشند تا از هم پوشانی مناطق تاثیر اجتناب شود. آیین نامه بتن انگلیس قسمت 207 فاصله لبه 150 میلی متری و حداقل فاصله گذاری 200 میلی متر را توصیه می کند با این محدودیت که یک آزمایش نباید در 50 میلی متری یک میلگرد تقویتی مکان یابی شود. حداقل ضخامت برای عضو بتنی هم 150
میلی متر پیشنهاد شده است.
سختی مصالح عامل مهمی در ارتباط نفوذپذیری با مقاومت است لذا تعیین مقدار آن ضروری است. براساس مقدار سختی مقدار سختی موس به عنوان سیتمی برای طبقه بندی مواد معدنی به ده گروه از نظر سختی قابل ارزیابی است. گروه 10 سخت ترین و گروه 1 نرم ترین مواد بوده بنابراین هر ماده معدنی می تواند ماده معدنی دارای درجه پایین تر از خود را خرش دهد. آزمایش به صورت خراش دادن سطح یکی از ذرات مصالح نمونه به وسیله مواد معدنی با سختی معلوم تعریف شده است. ابتدا سخت ترین ماده از یک کیت آزمایش استفاده می شود، سپس بقیه به ترتیب کاهش سختی تا زمانی که علامت خراش پاک شود. اولین خراش که قابل پاک شدن باشد، طبقه موس مصالح را نشان می دهد.