تفسیر نتایج آزمایش مغزه گیری یا کرگیری بتن

عوامل موثر براندازه مقاومت فشاری مغزه

این عوامل به دو دسته اصلی تقسیم بندی می شوند برحسب اینکه آنها به مشخصات بتن با متغیرهای آزمایش مرتبط هستند.

مشخصات بتن

شرایط رطوبت مغزه روی اندازه مقاومت یک نمونه اشباع تاثیر خواهد گذاشت که در مقایسه با یک نمونه خشک حدود 10 تا 15 درصد مقدار کمتری دارد. بنابراین اهمیت دارد که شرایط رطوبت مربوط به مغزه ها و بتن سخت شده در تعیین مقاومت های واقعی بتن سخت شده در نظر گرفته شوند. اگر مغزه در زمانی که اشباع است مورد آزمایش قرار گیرد، مقایسه با نمونه های استاندارد کنترل که در حالت اشباع مورد آزمایش قرار گرفته خیلی آسان خواهد بود اما شواهدی وجود دارد که افت رطوبت در یک نمونه مغزه گرایش به تاثیر بر روی مقاومت اندازه گیری شده دارد. این مسئله هنگامی که فرآیند شامل تنها روزهای کمی از هر کدام خیساندن و یا خشک شدن با هوا باشند، تردید بیشتری ایجاد می کند، زیرا تاثیرات این شرایط احتمالاً در نفوذ کردن تنها یک فاصله کوچک زیر سطح است. سیستم عمل آوری بتن و همچنین افزایش مقاومت یک مغزه و بتن اصلی با زمان برش مغزه متفاوت خواهد بود. ارزیابی این تاثیر خیلی مشکل است و شاید در بتن بالغ صرف نظر شود، اما باید در بتن با طول عمر کمتر از 28 روز مد نظر قرار گیرد.
حفره ها در داخل مغزه اندازه مقاومت را کاهش خواهند داد و این اثر می تواند برای اندازه گیری حفره های اضافی در هنگام مقایسه نتایج مغزه با نمونه های کنترل استاندارد از دیدگاه تطابق مشخصات مصالح در نظر گرفته شود. شکل 5-4 براساس مرجع شماره (36) تاثیرات آن را نشان می دهد لازم به ذکر است که در شرایط طبیعی فضای حفره ای بین 5/0 تا 1 درصد پیش بینی می شود. مقادیر بالاتر دلالت بر تراکم ضعیف تر داشته و مسلما باید کمتر از 5/2 درصد باشند.

شکل 5-4 اصلاح خلل و فرج اضافی

متغیرهای آزمایش

این متغیرها بی شمار هستند و در خیلی از حالت ها تاثیر چشم گیری روی اندازه مقاومت خواهند داشت اغلب عوامل مهم به شرح زیر می باشد. نسبت طول به قطر مغزه: وقتی این نسبت افزایش می یابد اندازه مقاومت به خاطر تاثیر شکل نمونه روی توزیع تنش ها در هنگتمی که تحت آزمایش است کاهش می یابد. از این رو در خیلی از نقاط دنیا استوانه مورد استاده نسبت طول به قطر 2 را دارد به طور طبیعی این یک سطح مقایسه برای محااسبه نتایج است و ارتباط بین استوانه و مکعب استاندارد نیز بیان شده است. ماندی و دهیر تاثیر مقاومت روی اثر طول به قطر را بیان کرده اند که به وسیله برتلت و لک گریمور نیز مورد تایید قرار گرفته که تاثیر شرایط رطوبت را نیز بیان می کنند. ادعا شده است که عوامل مناسب به یک نسبت طول به قطر معادل 2 برای مغزه های مرطوب به سمت 1 جابجا خواهد شد و همین طور مقاومت بتن افزایش می یابد. مولفین همچنین تاثیر نوع مصالح سبک را ثبت کرده اند و این موضوع به طور گسترده ای تشخیص داده شده و به خیلی تردیدها پایان داد. اما مقادیر متوسط نشان داده شده در شکل 5-5 برمبنای توصیه های انجمن بتن می باشد. این تفاوت از پیشنهادهای آیین نامه بتن آمریکا مشخص شده است اما برای تاثیرات مقاومت مد نظر قرار نمیگیرد و به مقاومت های استوانه ای بین N/mm241-13 محدود می شود.

قطر مغزه

قطر مغزه نیز روی اندازه مقاومت و تغییرپذیری تاثیر می گذارد. مقاومت اندازه گیری شده بتن عموماً با افزایش های اندازه نمونه کاهش می یابد. برای اندازه بیشتر از mm100، این تاثیر کوچک خواهد بود. اما برای اندازه های کوچکتر این تاثیر چشم گیر خواهد بود. بنابراین با کاهش قطر، نسبت مساحت سطح برش خورده به حجم افزایش می یابد و از این رو امکان کاهش مقاومت بخاطر خرابی بریدن افزایش خواهد یافت عموماً نسبت کمترین قطر به بزرگترین اندازه مصالح برابر با 3 بوده که برای تغییرپذیری قابل قبول از آزمایش لازم است.

جهت حفاری

به عنوان یک نتیجه از لایه بندی تاثیرات، اندازه مقاومت نمونه ای که به صورت عمودی حفاری شده مرتبط با جهت درآوردن نمونه احتمالا مهم تر است از نمونه ای که به صورت افقی از بتن مشابه حفر شده است. داده های منتشر شده از این اثر متغیر هستند اما یک تفاوت متوسط 8 درصدی پیشنهاد شده است اگر جه شواهدی وجود دارد که این اثر روی کارایی بتن تاثیر بگذارد و در بتن های با مصالح سبک مشخص نمی شود. از آنجایی که استوانه های استاندارد به صورت قائم مورد آزمایش قرار می گیرند و مکعب ها طبیعتاً در زاویه قائم با صفحه بتن ریزی آزمایش می شوند از این رو می توانند به طور مستقیم با مغزه های حفاری شده به صورت افقی مرتبط باشند.

روش اندودکاری

به شرط آنکه مصالح توصیه شده استفاده شدند مقاومت شان بالاتر از مغزه و اندودها صاف، بی عیب و به طور عمودی با محور مغزه بوده و همچنین خیلی ضخیم نباشد، تاثیر اندود به طور عملی قابل توجه نخواهد بود.

آرماتور

نتایج تحقیقات منتشر شده نشان داده است که کاه شدر اندازه مقاومت بخاطر وجود میلگرد کمتر از 10 درصد است. اما تغییرات اندازه، موقعیت و چسبندگی آن با بتن، درستی و دقت این اثر را واقعاً غیرممکن می سازد بنابراین در حد امکان از وجود میلگرد باید اجتناب شود. اما در حالت هایی که میلگرد وجود داشت اندازه مقاومت مغزه با در نظر گرفتن کمی احتیاط درست است. پیشرفت های ا��یر در تکنولوژی حفاری در آلمان منجر به ساخت یک ماشین حفاری با یک تشخیص گر خودکار که قبل از اینکه میلگرد بریده شود به سادگی متوقف گردد، شده است. حفاری های با تجربه نیز به رنگ مایع بوجود آمده از حفاری توجه می کنند قابل ذکر است که یک تیرگی ناگهانی اغلب نشان دهنده وجود میلگرد است. برای یک مغزه که یک میلگرد به صورت عمومی با محور مغزه در آن قرار دارد ضریب تصحیح زیر برای اندازه گیری مقاومت مغزه پیشنهاد شده است. هر چند بعضی وقتها توصیه شده است که اگر ضریب اصلاح بیشتر از 10% باشد آن مغزه را باید تادیده گرفت.
[1/0+1/5 (∅_r/∅_c ×b/l  )  ]× مقاومت اندازه = مقاومت اصلاح شده 

• ∅_r= قطر میلگرد
  
• ∅_c= قطر مغزه
  
• b= فاصله محور میلگرد از نزدیک ترین انتهای مغزه
  
• l= طول مغزه (اندودنشده)
  

چندین میلگرد در یک مغزه نیز به طور مشابه به شکل زیر در نظر گرفته شوند:

[1/0+1/5 (( Σ(∅_r/b) )/( ∅_c/l  )  )  ]× مقاومت اندازه = مقاومت اصلاح شده

اگر فاصله دو میلگرد کمتر از قطر میلگرد بزرگتر باشد، فقط باید میلگرد با مقدار ∅_r و b بزرگتر در نظر گرفته گرفته شود.

تخمین مقاومت نمونه مکعبی

برآورد یک مقاومت مکعبی معادل متناظر با یک نتیجه خاص مغزه باید از ابتدا برای دو عامل مهم زیر در نظر گرفته شود این عوامل عبارتند از: تاثیر نسبت طول به قطر که یک ضریب تصحیح لازم دارد و در شکل 5-5 نشان داده شده است که برای تبدیل مقاومت مغزه به یک مقاومت استوانه ای استاندارد معادل مورد قبول است.

شکل 5-5 نسبت طول/قطر نفوذ (براساس منابع 36 و 136)

تبدیل به یک مقاومت مکعبی معادل با استفاده از یک رابطه مناسب بین مقاومت استوانه ها و مغزه ها تصحیحات برای نسبت طول به قطر مغزه. تبدیل متعاقب آن به یک مقاومت مکعبی معمولا برمبنای رابطه میانگین عمومی پذیرفته شده می باشد. که مقاومت مکعبی برابر است با 25/1 برابر مقاومت استوانه ای (برای 2 l/d=) ماندی و دهیر نشان داده اند که این رابطه ساده سازی شده است و یک تبدیل قابل اعتمادتر می تواند از رابه زیر بدست آید.
〖Bf〗_cy^2 - 〖Af〗_cy = مقاومت مکعبی
درحالی که f_cy مقاومت مغزه با نسبت 2 l/d= است و ثابت های 5/1 A= و 007/0 B= به طور آزمایشی برابر با این مقادیرند. مقاومت های در دامنه بین N/mm2 50-20 با مقاومت استوانه ای در این روش مقادیر با تفاوت %10 با رابطه متوسط 25/1 می دهد. اما اختلافات برای بتن های با مقاومت بالاتر یا پایین تر از این دامنه افزایش می یابد. بنابراین چنین اختلافاتی برای مغزه ها با نسبت l/d نزدیک به یک با نتایج خطایی از استفاده از نسبت l/d عوامل تصحیح شده که به مقاومت مربوط نیست به طور جزئی خنثی می شود. توجه به این نکته لازم است که این موضوع را هنگام سر و کار داشتن با مغزه های با بتن با مقاونت بالا در نظر بگیرید که به طور زیادی در تمام دنیا در حال استفاده است.
انجمن بتن یک فرآیند تلفیقی و واحد عوامل اصلاحی شکل 5-5 را توصیه می کند که با یک مقاومت با ضریب متغیر مجاز %6 بین یک مغزه با یک سطح بریده شده مربوط به یک استوانه را با هم تلفیق کرده است. یک کاهش مقاومت %15 نیز برای نواحی که سطح بالای ضعیف تر از یک استوانه دارند را قبل از تبدیل به یک مقاومت مکعبی معادل با ضریب عامل 25/1 را در نظر گرفته است. یک اختلاف %8 بین مغزه های حفاری شده به صورت عمودی وافقی نیز با نتیج پدیدار شده در حالت زیر آمده است.

• مغزه های حفاری شده به صورت افقی: (2/5 f_λ)/(1/5+1/λ) - مقاومت برآورد شده مکعبی
  
• مغزه های حفاری شده به صورت عمودی: (2/3 f_λ)/(1/5+1/λ) - مقاومت برآورد شده مکعبی

که f_λ مقاومت اندازه گیری شده یک مغزه با نسبت طول به قطر λ است، استفاده از این حالت ها، مقاومت یک مغزه افقی با نسبت طول به قطر λ برابر با یک با مقاومت مکعبی برآورد شده شبیه بوده و مطابق با مباحث بخش 5-2-2 است. مقاومت های مکعبی برآورد شده در این روش برآوردی واقعی از یک مقاومت سازه ای بتن در شرایط مرطوب و مقاومت بتن در حالت خشک با حدود 10 تا 15 درصد کمتر از تخمین است. تفاوت های مقاومت بین بتن سخت شده و نمونه های استاندارد به طور کامل بررسی شده است که مقاومت بالقوه یک نمونه استاندارد که از یک اختلاط خاص ساخته شده است در حدود %30 بیشتر از مقاومت واقعی سازه ای با تراکم کامل می باشد. اگر این مقدار برای برآورد یک مقاومت بالقوه برای مقایسه با مشخصات استفاده گردد عدم قطعیت این رابطه باید به خاطر سپرده شود. پیوست 3 گزارش انجمن بتن راهنمای کاملی از سابقه عمل آوری و پژوهش های اخیر برای در نظر گرفتن تاثیرات سیمان و نوع عضو را پیشنهاد می کند. اما برآوردهای مقاومت بالقوه به خاطر سختی های در نظر گرفتن همه عوامل تغییرپذیر به طور روز افزودنی غیرمتداول می شوند. حالت های مقاومت مکعبی به شکل زیر ارزیابی خواهد شد.

• مغزه افقی: (3/25f_λ)/(1/5+1/λ) = تخمین مقاومت نهایی مکعبی
  
• مغزه عمودی: (3f_λ)/(1/5+1/λ) = تخمین مقاومت نهایی مکعبی

آیین نامه بتن آمریکا پیشنهاد می کند که مقاومت سازه ای متوسط برابر با حداقل %85 کمترین میزان مشخصات کافی است و اگر سازه خشک باشد بهتر است مغزه ها بعد از 7 روز خشک شدن آزمایش شوند. این برمبنای مقاومت های مکعبی معادل که از عوامل استاندارد آمریکا بدست آمده است می باشد. تاثیر روش محاسبه می تواند قابل ملاحظه باشد. همانگونه که در شکل 5-6 نشان داده شده است و این اهمیت هماهنگی و توافق بین همه قسمت های روش که در پیشرفت آزمایش استفاده می شوند را تایید می کند.

شکل 5-6 تاثیر روش محاسبه (برمبنای مراجع شماره 36 و 136)

قابلیت اعتماد، محدودیت ها و کاربردها

ضریب احتمالی تغییرات در اثر آزمایش برای برش دقیق و مغزه های آزمایش شده حدود %6 است که می تواند با مقدار %3 برای مکعب ها مقایسه شود. تفاوت بوجود آمده در اثر بریدن خیلی زیاد است به خصوص زمان بریدن ذرات مصالح کهبه طور اندکی در مغزه تعبیه شده اند و سهم کاملی در زمان آزمایش ندارند. هنگامی که فرآیندهای محاسباتی انجمن بتن انجام می شد ادعا شد که ضریب اطمینان %95 روی پیش بینی مقاومت واقعی برای یک مغزه تکی %12± می باشد. در همین راستا بر یک گروه از n مغزه ضریب اطمینان %95 برای مقاومت های سازه ای واقعی برآورد شده برابر با %√n/12± است. (بخش 1-7-3 را نیز ببینید) جایی که مقاومت نهایی بتن ارزیابی می شود، حداقل چهار مغزه مورد نیاز است دقتی بهتر از %15± مورد انتظار نمی باشد. این مساله می تواند اگر مراقبت عالی به همراه دقت در موقعیت آزمایش و آماده سازی نمونه ها انجام شود بدست آید تا تضمین کند که بتنی که آزمایش شده است نماینده و معرف بتن اصلی است. متاسفانه بدلیل وجود آرماتور، تراکم یا عمل آوری ممکن است که به سمت دقت پایین %30± پیش رود.
بررسی های شکل 5-6 نشان می دهد که تفاوت بین نتایج مقاومت نهایی و سخت شده بوسیله روش های موجود در حال استفاده در انگلیس محاسبه شده است. مقاومت مکعبی به دست آمده از فرآیند های آیین نامه بتن آمریکا با یک ضریب متوسط مکعب به استوانه برابر با 25/1 تلفیق شده نشان داده است و واضح است که نتایج محاسبه شده در این روش برای تخمین مقاومت واقعی بیشتر از %16 معتبر است. روش انجمن بتن میزان مجاز با جزئیات برای خیلی عوامل تاثیرگذار روی نتایج مغزه را تهیه می کند و برآوردهای قابل اعتمادتری از مقاومت های مکعبی معادل را تهیه کرده است.
شاید خرابی بوجود آمده در اثر حفاری برای بتن قدیمی و ترک چشمگیر باشد، جایی که شاید ترک داخلی مغزه با کاهش محدود اثر دور تا دور بدنه بتن بدتر شود. مشکلات مرتبط با آزمایش مغزه بتن که در اثر واکنش های قلیایی مصالح خراب شده به طور مشابهی مشخص شده است. آزمایش های مغزه از ترک های خمشی در منطقه کشش باید غیر مطمئن در نظر گرفته شوند ضمن اینکه ییپ ثابت کرده است که سابقه بار فشاری بتن قبل از آزمایش مغزه گیری بخاطر ترک های ریز داخلی به کاهش در اندازه مقاومت تا بیشتر از %30 پیش رود، این تاثیر آخر شاید کاملا روی کاهش سطوح تنش مربوط چشمگیر باشد و تردیدهای ارزیابی را زیاد کند. مقاومت های مکعبی تخمین به دست آمده از آزمایش های فشاری مغزه شاید به تخمین دست پایین از ظرفیت درست سازه ای در همه موقعیت ها تمایل داشته باشد. تغییرات مقاومت با طول عمر هنگام ارزیابی نتایج مغزه نیز باید در نظر گرفته شود اما در حد مجازی باید همانگونه که در بخش 1-6-2 بحث شده است با دقت در نظر گرفته شود.

انجام تست کرگیری یا مغزه گیری بتن 

محدودیت های عمده آزمایش مغزه، هزینه، پر دردسر بودن، خرابی و ماهیت موضعی نتایج است. توصیه شده که آزمایش مغزه در اتصال با دیگر شکل های آزمایش که خرابی و دردسر کمتری دارند استفاده شود. هدف این است که داده های مربوط به مقاومت در داخل بدنه بتن تحت آزمایش را بدست آوریم. اندازه مغزه مورد نیاز برای آزمایش قابل اعتماد مقاومت می تواند شکل عملی جدی مطرح کند. مغزه های کوچک می تواند مناسب و فراخور عضوهای لاغر باشد. همچنین مناسب است که استفاده از تعداد بیشتری از مغزه های با قطر کوچک را برای بدست آوردن یک محدوده گسترده بهبود یافته از موقعیت های آزمایش را در جاهایی که حجم بتن زیاد است در نظر بگیریم. دشواری بریدن سه تا مغزه 50 میلی متری به همان اندازه کم باشد که برای یک نمونه mm150 است. یک دقت مقاومت قابل مقایسه کلی شاید مورد انتظار باشد که بیشتر اندازه مصالح کمتر از 17 میلی متر را بدهد. (بخش 5-4-2 را ببینید) در جایی که مغزه ها برای هدف دیگر استفاده می شود اغلب امکان دارد که از یک مغزه با قطر کوچکتر استفاده کنیم تا هزینه قابل توجه را ذخیره کرده و خرابی و دردسر را نیز کم کرده باشیم.
فارغ از آزمایش فیزیکی، مغزه ها اغلب ساده ترین روش به دست آوردن یک نمونه از بتن سخت شده برای اهداف فیزیکی، مغزه ها اغلب ساده ترین روش به دست آوردن یک نمونه از بتن سخت شده برای اهداف متنوع را می دهند. اما باید مراقب بود که تاثیرات حفاری شامل گرمای تولید شده در اثر اصطکاک یا وجود آب، نتایج بعدی را تحریف نکند یک نمونه گرفته شده از مرکز مغزه شاید به راحتی بر این مشکل غلبه کند. آنالیز شیمیایی را اغلب می توان روی بقایای یک مغزه شکسته شده انجام داد یا شاید نمونه مخصوصاً برای این هدف گرفته شده باشند. بازرسی چشمی داخل بتن شاید برای ارزیابی تراکم و مهارت کارکنان برای حصول داده های اصلی درباره بتن که هیچ گزارشی از آن موجود نیست خیلی با ارزش باشد. در حالت هایی که ارزیابی های سازه ای از سازه قدیمی مورد نیاز است همچنین مغزه ها در تایید نتایج میزان پوشش و موقعیت و اندازه میلگرد با ارزش هستند.
اگرچه استانداردها به طور طبیعی به مغزه های با قطر حداقل mm100 برای آزمایش مقاومت فشاری نیاز دارند، مغزه های با قطر کوچکتر مزایای قابل توجهی در رابطه کاستن از مقاومت برشی، زمان و خرابی دارند. برای کاربردهایی مانند بازرسی چشمی، چگالی یا اطمینان فضای حفره ای موقعیت میلگرد یا آزمایش های شیمیایی نیز ذخیره مناسبی هستند. بنابراین ضریب اطمینان مغزه های با قطر کوچکتر برای آزمایش فشاری کمتر از نمونه های طبیعی است. بیشتر عواملی که بر نتایج مغزه طبیعی اثر می گذارند ممکن است که بر مغزه های کوچک نیز اثر بگذارند. اما دامنه این عوامل خیلی متغیر است و ممکن است دیگر اثرات به طور طبیعی بی اهمیت، قابل ملاحظه باشند. کلینیک بتن ایران با ارائه بهترین خدمات در کنار شما همراهان گرامی می باشد.

کرگیری بتن یا آزمایش مغزه گیری 

شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر از دیگر مقالات ما بازدید نمایید:

• آزمایش های مقاومت نیمه مخرب بتن
• روش های آزمون سختی سطوح بتنی
• روش ها در آزمایش نفوذ پین در بتن