تست بتن؛ انجام تست های تخصصی مقاومت سنجی بتن 

تست های بتن به طور کلی به دو گروه عمده تقسیم می شوند. گروه اول تست ها و آزمایشاتی هستند که بر روی بتن تازه یا مخلوط بتن که شامل تست مواد تشکیل دهنده بتن می باشد انجام میگیرد و گروه دوم شامل تست هایی هستند که بر روی بتن سخت شده و یا سازه های بتنی که وارد بهره برداری شده اند انجام می شود.
هدف اصلی از آزمایشات و تست های بتن در گروه اول کنترل بتن تولید شده بر اساس معیارهای طراحی و طرح اختلاط بتن است و هدف از گروه دوم بررسی وضعیت بتن موجود، مطالعه، مطالعه پارامترهای مکانیکی و پایایی و دوام بتن بر اساس وظیفه خواسته شده از سازه بتنی است.
طبیعی است که آزمایش سیمان، نوع سنگدانه، بررسی ارزش ماسه ای، آزمایش اسلمپ و نمونه گیری از بتن تازه در حین بتن ریزی آزمایش هایی هستند که برای متخصصان عمرانی آشنا و پرکار بردند.
آزمایش های مخرب و غیر مخرب بر بتن سخت نیز تا حدودی نام آشنا هستند. نشریه ض-316 مرکز تحقیقات مسکن ساختمان و برخی استانداردهای ملی به تعاریف و چگونگی و روش های این آزمایش ها پرداخته اند. آزمایش هایی مانند نحوه مغزه گیری از بتن سخت و آزمایش هقاومت فشاری بتن با استفاده از جک بتن شکن، آزمایش غیر مخرب پاندید یا چکش اشمیت تست التراسونیک و بررسی عمق ترک و سرعت نفوذ صوت در بتن، تست هافسل و هدایت الکتریکی بتن، نفوذ آب و یون کلر، تعیین عمق کربوناتاسیون و آزمایش واکنش قلیلیی سنگدانه ها یا پتروگرافی، مجموعه آزمایش های فوق الذکر در تعیین شناسنامه سازه ای بتن سازه های مورد مطالعه و به دنبال آن انتخاب روش های ترمیم یا مقاوم سازی متناسب با آن موثر است و به این جهت اهمیت دارد.

خلاصه ای بر آزمایش های بتن پیش و در حین بتن ریزی

1. آزمون ASTM C136-6 روش استاندارد آزمایش مصالح سنگی ریزدانه و درشت دانه با استفاده از الک
2. آرمون ASTMC566-97 روش استاندارد آزمایش تعیین مقدار رطوبت قابل تبخیر مصالح سنگی با خشک کردن.
3. آزمون ASTMC127-128 روش استاندارد آزمایش تعیین چگالی و جذب آب مصالح سنگی ریزدانه و درشت دانه. 
4. آزمون ASTMC131-06 روش استاندارد آزمایش پایداری سایشی مصالح سنگی با دستگاه لوس آنجلس  
5. آزمون ASTMC143 روش استاندارد آزمایش تعیین اسلامپ بتن و روانی بتن
6. آزمونASTMC162 روش استاندارد آزمایش های بتن خود تراکم
7. آزمون ASTMC39 روش استاندارد آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن
8. آزمون ASTMC293 روش استاندارد آزمایش تعیین مقاومت کششی
9. آزمون ASTMC66 روش استاندارد آزمایش تعیین پایداری بتن در برابر سیکل ذوب و انجماد 

برخی از تست های بتن سخت شده جهت تعیین شناسنامه سازه ای

1. آزمایش و تست اولتراسونیک

این روش با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود. اساس آن بر مبنای تعیین سرعت عبور امواج پالسی ماورای صوت از میان اجسام قرار دارد. پالس های ماورای صوت با اعمال یک تغییر ناگهانی پتانسیل از یک فرستنده محرک به یک کریستال پیزوالکتریک مبدل که ارتعاشی با فرکانس اصلی خود صادر می نماید، ایجاد می شود. استفاده از مبدل هایی از جنس تیتانات باریم و تیتانات سرب برای این منظور مناسب می باشد. مبدل فرستنده در تماس با بتن و در امتداد ضخامت دیوار قرار می گیرد و لذا ارتعاشات پس از عبور از بتن توسط مبدل گیرنده که در تماس با سطح مقابل دیوار بتنی می باشد دریافت می شود. زمان عبور امواج پالسی از میان بتن توسط دستگاه گیرنده اندازه گیری شده و از تقسیم مسافت پیموده شده توسط پالس (که در حقیقت کوتاه ترین فاصله بین مبدل ها می باشد) به زمان ثبت شده، سرعت عبور امواج پالس تعیین می شود. داده های حاصل از این آزمایش شامل، تعیین عمق ترک و وجود حفره void در جسم بتن، تعیین میزان سرعت نفوذ صوت در بتن velocity speed  که بر اساس استاندارد های ASTM C215 و IS 13311 ( Part 1 ) : 1992 و مطابق استاندارد ASTM C597 نیز می توان مقاومت فشاری بتن را بدست آورد. مرکز تحقیقات مسکن ایران پروسیجر مربوط را تحت عنوان نشریه 316-ض منتشر نموده است. از این آزمایش در تعیین فشاری بتن بالای 28 روز(می بایست آب اشباع از بتن خارج شد باشد چرا که وجود آب سرعت صوت در بتن را بالا برده و در انجام آزمایش خطا وارد خواهد کرد) و بتن مسلح مشکوک و نیز بتن سازه هایی که در معرض سانحه آتش سوزی بوده و یا سازه های آبی مخازن و یا تصفیه خانه ها که مدت طولانی در مجاورت رطوبت و آب بوده اند، استفاده نمود.

2. آزمایش و تست اسکن بتن:

در این روش سنسور prob دستگاه بر روی سطح بتن کشیده شده و با استفاده از میدان القایی خاصل از شار مغناطیسی و بررسی شدت میدان القایی به شناسایی اقطار میلگرد شبکه فولادی مجاور و کاور بتن می پردازد. حصول اطمینان در مورد ارنج و جاگذاری آرماتورها و نیز استفاده از اقطار صحیح متناسب با نقشه های طراحی از نتایج بدست آمده از این آزمایش می باشند. همچنین در مسائل مربوط به خوردگی شبکه فولادی نیز با توجه به کوچک شدن قطر هسته آرماتور در اثر اکسیداسیون و حرکت شبکه به سوی سطح و به تبع کاهش کاور بتن، می توان از این تست با مقایسه اقطار طراحی با شرایط فعلی در تشخیص نقاط دارای فرسودگی و انتخاب محل هایی از سازه که نیازمند ترمیم می باشند اقدام نمود.

3. آزمایش و تست  پاندول (چکش اشمیت)

آزمایش و تست پاندول یا آزمایش  چکش اشمیت روشی است که بر اساس تحلیل نیروی برگشت ضربه، از سطح جسم مورد نظر استوار است. این روش از دسته آزمایشات غیر مخرب محسوب می شود و به عضو آسیبی وارد نمی کند اما از دقت کافی برخوردار نمی باشد و درصد خطا در این روش از روش های  تست بتن بیشتر است.

4. آزمایش نیم-پیل Half-cell

از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن، هافسل (نیم پیل) می باشد. می دانیم یک جریان الکتریکی در بتن مسلح و جود دارد. پس باید بتوان آن را اندازه گیری نمود. اگر یک سر سیم را به میلگرد وصل کنیم و سر دیگر سیم را به کمک یک الکترود به سطح بتن مرطوب بچسبانیم و در این فاصله ولت متری را قرار دهیم اختلاف پتانسیل را بر صفحه دستگاه مشاهده می نماییم که در حدود چند ده تا چند صد میلی ولت است. بسته به نوع الکترود مصرفی ولتاژ قرایت شده متفاوت خواهد بود و قابل تبدیل به یکدیگر می باشند. آزمایش هافسل دارای دستورالعمل استاندارد برای کارگاه می باشد اما دستور استاندارد آزمایشگاهی ندارد. در کارگاه ASTM الکترود مس-سولفات را توصیه کرده است و در آزمایشگاه معمولا از الکترود کالومل اشباع استفاده می شود. باید دانست که این آزمایش فقط اختلاف پتانسیل موجود را به دست می دهد که پتانسیل خوردگی نام دارد و به هیچ وجه آهنگ خوردگی یا میزان خوردگی میلگرد را به نمایش می گذارد. این آزمایش با ارائه پتانسل خوردگی، به طراحان و کارشناسان فرآیند طرح و اجرای ترمیم و بازسازی سازه های بتنی امکان تصمیم گری برای عملیات های انجامی را می دهد.

5. آزمایش و تست مقاومت الکتریکی بتن

خوردگی پدیده الکتروشیمیایی است. عملا میلگرد به صورت آند و بتن کاتد می شود و یک جریان الکتریکی بین میلگرد و سطح بتن به وجود می آید. مسلما در این حالت تحرک یون ها را شاهد هستیم. هر چه این حرکت بیشتر و سهل تر انجام شود به مفهوم آن است که مقاومت در برابر تحرک یونی کمتر است و با هدایت الکتریکی بتن بیشتر باشد. بنابراین باید گفت یکی از راه های ساده آزمایش دوام بتن تعیین مقاومت ویژگی الکتریکی آن می باشد. مقاومت الکتریکی بتن نیز مانند مقاومت هر جسم مرکب دیگر تابع اجزا آن و ارتباط اجزا با یکدیگر است. مقاومت الکتریکی سنگدانه ها و خمیر سیمان سخت شده و نسبت مقدار هر یک در بتن و همچنین کیفیت وجه مشترک (ناحیه انتقالی) و مصرف افزودنی های پودری معدنی تاثیر زیادی در مقاومت الکتریکی بتن دارد. وجود رطوبت و اشباع مقاومت الکتریکی را کم می کند. وجود ترک های ریز که با آب پر شود به شدت مقاومت الکتریکی را کاهش می دهد. حتی اگر به جای آب از محلول آب نمک یا آب دریا استفاده کنیم افت شدیدی در مقاومت الکتریکی مشاهده خواهیم نمود. بنابراین سعی می شود مقاومت الکتریکی بتن های اشباع با آب نمک یا آب دریا اندازه گیری شود. اندازه گیری مقاومت الکتریکی ساده است. کافی است دو صفحه برنجی یا مسی را کاملا در تماس با سطح نمونه بتن قرار دهیم و با یک اهم متر مخصوص مقاومت الکتریکی را به دست آوریم. اما این مقاومت الکتریکی باید بدون توجه به اثر ابعاد گزارش شود یعنی باید مقاومت ویژه الکتریکی تعیین و اعلام گردد تا بتوان آن را با سایر بتن ها مقایسه نمود. برای این منظور از رابطه زیر استفاده می شود:

• R مقاومت الکتریکی قرائت شده از دستگاه
• A سطح نمونه (سطح تماس صفحه برنجی با بتن)
• L فاصله بین دو صفحه تماس(طول نمونه)

اعتقاد بر آن است که هر چه مقاومت ویژه الکتریکی بیشتر باشد بتن با دوام تر و مطلوب تری داریم.
برای اتصال مناسب صفحه برنجی با بتن معمولا " لایه نازکی از خمیر سیمان نسبتا شل" را به کار می برند و صفحه را با فشار به خمیر سیمان و سطح بتن چسبانیده و اندازه گیری را به انجام می رسانند:

روش آزمایش و تست  تیتراسیون پتانسیومتری-میزان یون کلر در پودرهای تهیه شده از نمونه

روش تیتراسیون پتانسیومتری برای اندازه گیری میزان یون کلراید بتن روش رایج تعیین درصد کلر در بتن یا سیمان است که به نام 6 نقطه نیز شناخته می گردد. انجام تیتراسیون با نیترات نقره و طبق استانداردهای AASHTO T269 وASTM C114 انجام می گیرد. در استاندارد مقدار کل کلراید موجود در سیمان با آزمایش تیتراسیون با نیترات نقره اندازه گیری می شود. این روش برای بتن سخت شده، کلینکر و سیمان پرتلند خام قابل استفاده است.
در این آزمایش 10 گرم پودر مورد نظر را در داخل 75 میلی لیتر آب مقطر و سپس 25 میلی لیتر اسید نیتریک حل کرده و پس از 2 دقیقه آن را تا رسیدن به  نقطه جوش حرارت می دهند. محلول پس از سرد شدن و عبور از صافی آماده آزمایش می گردد. پیش از آن 2 میلی لیتر کلرید سدیم با نرمالیته 5% به محلول افزوده می گردد. با تشکیل رسوب اختلاف پتانسیل زیاد می شود. در هر بار مقدار نیترات نقره اضافه شده و نتایج اختلاف پتانسیل ثبت می گردد.
در حین آزمایش ابتدا تغییرات اختلاف پتانسیل کم بوده و سپس زیاد شده و دوباره کم می شود. افت مجدد تغییرات به معنی پایان آزمایش است.
پودره گیری از آزمون ها با دو نوع چرخش مته بر روی سطح پروفیل هایی با ضخامت 5/. میلیمتر در مساحت های قابل تنظیم در سطوح دایره ای شکل آزمونه ها صورت می پذیرد.
به علت تاثیر برخی آلاینده ها و شرایطی از قبیل شسته شدن کلرها یا بلوری شدن بتن یک لایه 1 میلیمتری از سطح آزمون برداشته می شود. پس از خارج کردن پودر، عمق دقیق هر لایه در شش نقطه با کولیس دیجیتال اندازه گیری می گردد.
تفاوت استانداردهای فوق الذکر در نحوه مدل سازی است.
آزمایش های دیگری همچون نفوذ آب، پتروگرافی و XRD وXRF وجود دارند که داده های خروجی از آن می تواند در درک صحیح از وضعیت بتن سازه های صنعتی پیش از ورود به فازهای تعمیراتی کمک کند. در پایان ذکر این نکته ضروری است که مجموعه ی آزمون ها و تست های مخرب و غیر مخرب بر بتن تازه یا سخت شده با ابزاری صورت می گیرد که یک اپراتور مسئول انجام عملیات و آزمایش است. شناخت الزامات و استانداردهای آزمایش ها به دقت بیشتر اعداد و نتایج به دست آمده منجر می گردد و در نهایت تصمیم بهتر از دل نتایج دقیقتر بیرون می آید.