آزمایش های بتن تازه

1. مقاومت فشاری بتن كه مهمترین آزمایش بتن تلقی می شود. (نمونه استوانه ای و مكعبی)
2. مقاومت كششی و خمشی (تست برزیلی)
3. درصد هوای موجود در بتن (كپسول)
4. اسلامپ (روانی)

 

آزمایش های بتن سخت شده​

1.  چكش اشمیت
2.  كرگیری (مغزه گیری)
3.  اشعه نگاری
4. اولتراسونیك بتن یا امواج ماورای صوت (تشخیص خلل و فرج در بتن و میزان یكنواختی بتن، وجود ترك ها و گاه مقاومت فشاری بتن)

 

انواع آزمایش های بتن سخت شده، جهت تعیین مقاومت فشاری بتن

آزمایش های غیرمخرب

در آزمایش های مخرب، نمونه آزمایش پس از اجرای آزمایش تخریب می شود و دیگر نمی توان آن را مورد استفاده قرار داد. آزمایش مقاومت فشاری و كششی از این دسته اند. در آزمایش های غیرمخرب می توان بتن را در محل آزمایش كرد. آزمایش اولتراسونیك و چكش اشمیت از این دسته اند. باید توجه داشت كه طبق استانداردهای ارائه شده بعضی از آزمایش های غیرمخرب هیچ گاه نمی توانند مبنای رد یا قبولی بتن باشند ولی از نظر ارزیابی، مقایسه بتن های اجرا شده و همچنین كنترل و آگاهی از روند رشد مقاومت فشاری مفید می باشد.

 

آزمایش سرعت امواج ماوراء صوت (اولتراسونیك بتن) براساس استاندارد ASTM C 297

آزمایش های استاندارد مقاومت بتن دارای محدودیت هایی از قبیل نحوه تهیه، ساخت و عمل آوری و زمان آزمایش و همچنین در حد تراكم بتن در سازه و غیره می باشد و نمونه های تهیه شده در این روش معرف واقعی بتن در سازه نبوده و امكان بررسی دقیق خواص واقعی بتن در سازه از این طریق امكان پذیر نیست. با توجه به اینكه روش های تهیه خساراتی به سازه وارد ساخته و هزینه زیادی را متحمل می شود تلاش های زیادی صورت گرفته كه بتوان به صورتی بدون تخریب، خواص فیزیكی بتن كه به مقاومت ارتباط دارد اندازه گیری نمود. مطالعاتی كه تاكنون به عمل آمده هیچگونه رابطه واحدی بین سرعت و مقاومت بتن بدست نداده، ضمن اینكه تحت شرایط مشخصی این دو كمیت توسط عامل مشترك وزن مخصوص بتن به هم مربوط می شوند. نتایج نشان می دهد كه هرگونه تغییر در وزن مخصوص منجر به تغییر در سرعت پالس در بتن می شود. كاهش در اثر وزن مخصوص و افزایش نسبت آب به سیمان كه مقاومت فشاری بتن و هم سرعت پالس را كاهش می دهد. سرعت های بسیار بالا بیانگر یك بتن بسیار خوب و سرعت های بسیار كم بیانگر یك بتن ضعیف می باشد. این دستگاه به صورت شماتیك در شكل زیر آمده است.

 

این دستگاه تولید پالس هایی با فركانس كوتاه می كند و زمان برگشت موج در بتن را روی صفحه دیجیتال نمایش می دهد. دستگاه اولتراسونیك وسیله ای است كاملا سبك و قابل حمل و نقل، برای ارزیابی كیفیت بتن در این دستگاه پالس های ماورا صوت به وسیله یك تغییر سریع در پتانسیل از یك فرستنده محرك به یك كریستال مدل پیزوالکتریك كه ارتعاشاتی با فركانس طبیعی خود ایجاد می كنند حاصل می شود. مبدل را در تماس مستقیم با بتن قرار می دهیم به صورتی كه ارتعاشات آن از بتن عبور كرده و توسط مبدل گیرنده كه در تماس با سطح مقابل نمونه مورد آزمایش است گرفته می شود. بیشترین امتیاز این روش نسبت به سایر آزمایشات غیرمخرب این است كه پالس ها از میان ضخامت كامل بتن عبور كرده و چون از تمام ذرات عبور می كند عیوب عمده كار مشخص می شود.

جهت مشاهده «ترمیم کننده بتن Z.CEMREPAIR» کلیک کنید.

 

چكش اشمیت بر اساس استاندارد ASTM C 805

این آزمایش به نام های چكش بازتاب، چكش ضربه ای یا آزمایش سنجش سختی شناخته می شود و یك روش غیر مخرب برای آزمایش بتن می باشد. آزمایش براساس این اصل است كه بازتاب یك جرم ارتجائی به سختی سطح در مقابل جرمی كه به آن برخورد می كند وابسته است. در چكش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد كه با كشیدن فنر تا نقطه مشخصی، مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود. این كار با فشار دادن چكش به سطح صاف بتن انجام می شود. بعد از آزاد كردن، جرم تحت اثر بازتاب میله چكش (كه هنوز در تماس با سطح بتن است) قرار می گیرد و مسافتی كه توسط جرم طی می شود و برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود، عدد بازتاب نامیده می شود. این مقدار توسط یك نشانه كه در طول یك مقیاس مدرج است حركت می كند، نشان داده می شود. عدد بازتاب یك اندازه مطلق است، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد. مطالعات نشان داده است كه سختی سنگ ها با مقاومت فشاری تك محوری و مدول كشسانی سنگ ها در ارتباط است در واقع سختی یكی از مفاهیم رایج است كه برای توصیف رفتاری سنگ ها به كار می رود. سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع كانی ها، ابعاد دانه ها، چسبندگی مرزی كانی ها، مقاومت و رفتار الاستیك و پلاستیك سنگ می باشد. تركیب و اندركنش این عوامل تعیین كننده سختی یك سنگ است. روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است كه یكی از این روش ها بكارگیری وسیله ای به نامه چكش اشمیت است كه معروف به آزمایش های واجهشی یا دینامیكی است. در این دسته از آزمایش ها از یك چكش یا وزنه برای ضربه زدن به سطح سنگ استفاده می شود و ارتفاع واجهش وزنه مقیاسی برای سنجش سختی است. هر گونه رفتار پلاستیك یا تغییر شكل بر اثر ضربه، انرژی الاستیك واجهش چكش را كاهش می دهد.

 

این آزمایش برای تعیین سختی سنگ و بتن با استفاده از چكش اشمیت در صحرا و یا آزمایشگاه بكار می رود. با استفاده از این سختی می توان خصوصیات دیگر سنگ و بتن را مانند مقاومت فشاری آن تخمین زد. این روش كه توسط انجمن بین المللی مكانیك سنگ ISRM به صورت استاندارد درآمده است در مورد سنگ های خیلی نرم یا خیلی سخت دارای محدودیت هایی بوده است و نتایج قابل اطمینانی ارائه نمی دهد. چكش های اشمیتی كه جهت تخمین مقاومت فشاری بتن بكار می رود انرژی ضربه فنر در حدود 2.207 ژول دارند كه برای سازه های بتنی كه مقاومتی بین 10 تا 70 مگاپاسكال دارند مناسب است.

 

آزمایش  مخرب مغزه گیری از بتن سخت شده براساس استاندارد ASTM C42

 دستگاه مغزه گیری (core) برای نمونه های استوانه ای

برای تهیه نمونه هایی كه عمود بر سطوح افقی و با مته كردن رو به پائین تهیه می شود از مته های ضربه ای (shot drill) می توان استفاده كرد. برای نمونه هایی كه در جهات دیگری غیر از جهت قائم تهیه می شود و با نمونه هایی كه قطر آنها به علت لزوم محاسبات دقیق تر مقاومت فشاری باید به دقت بیشتری تعیین گردد از مته های الماسی باید استفاده كرد.

 

معیارهای نمونه گیری

الف) از بتن هنگامی می توان نمونه گرفت که بتن به اندازه كافی سخت شده باشد كه تهیه نمونه زیانی به چسبیدگی دانه ها و خمیر سیمان وارد نكند به طور كلی بتن باید حداقل 14 روز عمر داشته باشد. از نمونه هایی كه دارای نواقص غیر عادی بوده و یا نمونه هایی که در حین نمونه برداری صدمه دیده باشند نباید استفاده كرد.

ب) نمونه هایی كه برای تعیین مقاومت فشاری بكار رفته و میله آهن (میلگرد) در داخل داشته باشند ممكن است كه مقاومت بیشتر یا كمتری از نمونه های بدون آهن بدهند. در صورت امكان باید از استفاده از این نمونه ها حذر كرده و یا اینكه نمونه را تراشید تا آهن حذف گردد. بشرط آنكه نسبت طول به قطر نمونه حاصله از یك كمتر نشود.

 

نمونه مغزه گیری (core)

الف) نمونه های استوانه ای كه عمود بر سطوح افقی گرفته می شوند باید طوری باشند كه در صورت امكان محور استوانه عمود بر سطوح اولیه ریختگی بتن و نزدیك اتصالات و لبه های واحدهای بتن ریزی نباشد. نمونه هایی كه عمود بر سطوح قائم گرفته می شوند حتی الامكان باید از لبه ها وكناره های واحدهای بتن ریزی دور باشند.

ب) اخذ حداقل یك نمونه از هر قسمت سازه با قطر 15 سانتی متر و ارتفاع 30 سانتی متر و برای سایر مغزه های كوچكتر از 15 سانتیمتر اخذ حداقل 3 نمونه.

تعیین مقاومت فشاری

الف) نمونه آزمایش: قطر نمونه برای تعیین مقاومت فشاری باید حداقل سه برابر حداكثر قطر دانه های درشت مصرف شده در بتن و یا حداقل دو برابر حداكثر دانه های درشت مجاز باشد. بهتر است كه حتی الامكان طول نمونه بعد از اندود capped سطوح انتهایی (سر و ته) تا حد امكان دو برابر قطر بوده باشد. نمونه ای كه طول آن قبل از پوشش سطوح انتهایی از 95 درصد قطر و بعد از پوشش سطوح انتهایی از قطر كمتر باشد قابل قبول نیست.

ب) پوشش سطوح انتهایی (سروته): این سطوح باید مسطح و عمود به محور طولی استوانه بوده و دارای قطر مساوی قطر بدنه باشند، در صورت لزوم باید سطوح انتهایی را اره كرده و یا تراشكاری كرد تا مشخصات مورد لزوم زیر بدست آید.

پ) برآمدگی سطوح: برآمدگی روی سطوح انتهایی نباید بیش از 5 میلیمتر از سطوح انتهایی باشد.

ث) زاویه سطوح انتهایی با صفحه عمود بر محور طولی نباید بیش از 5 درجه باشد.

ج) اقطار سطوح انتهایی نباید بیش از 0.1 اینچ و یا 2.5 میلیمتر با قطر متوسط نمونه اختلاف داشته باشند.

 

اندود (capping)

• قبل از آزمایش مقاومت فشاری، سطوح سر و ته باید بر اساس روش ASTM C617 اندود گردد. برای انجام این كار از مخلوط گوگرد و ماسه كه در دمای مناسب ذوب شده استفاده می شود.
• سطوح اندود شده باید مسطح بوده و مشخصات ASTM C192 را تامین كند.

 

عمل آوری نمونه ها

الف) نمونه ها را قبل از آزمایش باید در آب اشباع با آهك (3 گرم آهك شكفته در هر لیتر آب) در حرارت 3+73.4 فارنهایت (1.7+23 سانتیگراد) برای 40 ساعت غوطه ور كرد.

ب) نمونه باید سریعاً بعد از بیرون آوردن از آب مورد آزمایش قرار گیرد. در فاصله بیرون آوردن نمونه از آب و آزمایش، نمونه باید با پارچه خیس از جنس كرباس و یا هر پارچه مناسب دیگری پوشیده شود.

پ) در صورتیكه متقاضی آزمایش، شرایط آزمایش را به نحو دیگری غیر از غوطه ور كردن در آب به مدت 40 ساعت توصیه كند، نمونه ها را می توان بر آن اساس آزمایش كرد.

ت) تصحیح لازم برای نسبت طول به قطر برای نمونه های خشك به مقدار قابل توجهی، با مقادیر نظیر نمونه های غوطه ور شده در آب متفاوت به نظر می رسد.

ث) این تصحیحات برای نمونه های خشك كاملا روشن نشده و از این رو توصیه می گردد كه در مورد نمونه های خشك طول نمونه دو برابر قطر آن باشد كه در این صورت به ضریب تصحیح نیازی نخواهد بود.

 

اندازه گیری

الف) قبل از آزمایش، طول نمونه اندود شده باید با دقت 0.1 اینچ و یا (2.5 میلیمتر) اندازه گیری شود. متوسط قطر نمونه با مغزه گیری قطر حدود وسط نمونه و دو اندازه گیری كه یكی با دیگری 90 درجه زاویه داشته باشد، باید تعیین گردد این اندازه باید در صورت امكان با دقت 0.1 اینچ (2.5 میلیمتر) باشد ولی به هر صورت باید دقت كمتر از 0.1 اینچ نباشد.

ب) بیشتر نمونه هایی كه با مته های ضربه ای تهیه شده اند سطوح كاملا صیقلی نداشته و دقت بیش از 0.1 اینچ در تعیین قطر نمونه ندارد.

 

آزمایش مقاومت فشاری

آزمایش باید بر اساس متد ASTM C39 برای آزمایش مقاومت فشاری نمونه های سیلندری انجام گیرد.

محاسبات

الف) مقاومت فشاری هر نمونه براساس سطح متوسط اندازه گیری شده (كه در بالا توضیح داده شده) محاسبه می گردد. اگر نسبت طول به ارتفاع نمونه ها بیشتر از 2.1 باشد باید در طول آن كاهش داد بطوریكه طول به قطر L/D در داخل محدوده 1.94 تا 2.1 قرار گیرد كه در اینصورت نیازی به تصحیح مقاومت فشاری نیست، هرگاه نسبت طول به قطر نمونه از 1.94 كمتر باشد مقاومت فشاری محاسبه شده در ضریب تصحیح جدول (1) ضرب می گردد.

جدول- تعیین ضریب تصحیح مقاومت فشاری نمونه های کر گرفته شده بتن که نسبت ارتفاع به قطر 1 به 2 می باشد

 

ب) این ضرایب را می توان در بتن های سبك وزن بین 1600 تا 1920كیلوگرم در مترمكعب و بتن های معمولی به كار برد.

 

ضریب اصلاح میلگرد

وجود میلگرد عرضی در بتن باعث كاهش مقاومت بتن می گردد و بایستی مطابق فرمول زیر اصلاح گردد.

مقاومت اصلاحی = مقاومت × (1+1.5 (∑ D_i h_i /D_c h_c)) كه در آن D_i h_i به ترتیب فاصله محور آرماتور تا نزدیك ترین انتهای مغزه و قطر آرماتور و D_c h_c  به ترتیب ارتفاع و قطر مغزه میباشد.

معیار پذیرش مقاومت فشاری مغزه بتن بر طبق آیین نامه آبا

الف) مقاومت فشاری هیچ كدام از مغزه ها به تنهایی نبایستی از 75 درصد مقاومت مشخصه كمتر باشد.

ب) میانگین مقاومت فشاری 3 مغزه نبایستی از 85 درصد مقاومت مشخصه كمتر باشد.

نتیجه گیری:

1. گرفتن مغزه (کرگیری) از بتن سخت شده توسط دستگاه مغزه گیری و تعیین مقاومت فشاری آن با دستگاه جک بتن شکن یکی از مطمئن ترین روشهای تعیین مقاومت فشاری بتن می باشد که در آیین نامه آبا هم به آن اشاره شده است.
2. آزمایش اولتراسونیک بتن و چکش اشمیت از جمله آزمایش های غیر مخرب بتن هستند که با سرعت بالا و دقت مناسب جهت ارزیابی و مقایسه بتن های اجرا شده و همچنین کنترل و آگاهی از روند رشد مقاومت فشاری بتن مفید می باشند. باید توجه داشت که طبق استانداردهای ارائه شده آزمایش چکش اشمیت به تنهایی نمی تواند مبنای رد یا قبولی بتن باشد.
3. در آزمایش اولتراسونیک بتن با توجه به اینکه امواج ماورای صوت از تمام ضخامت بتن عبور می نماید نتایج بهتری نسبت به چکش اشمیت که محدود به بتن سطحی می باشد ارائه می دهد.
4. هزینه آزمایش های غیر مخرب بتن به مراتب پایین تر از هزینه آزمایشات مخرب بتن (مغزه گیری) می باشد.
5. دستگاه آزمایش های غیر مخرب بتن غالبا کم و به راحتی قابل جابجایی هستند

جهت مشاهده «ترمیم کننده بتن Z.CEMREPAIR» کلیک کنید.

مراجع:

1. تکنولوژی بتن انتشارات علم و صنعت
2. استانداردها و دستورالعمل های آزمایشات مکانیک خاک وزارت راه و ترابری مطابق با استاندارد های ASTM, BS, AASHTO
3. مجموعه استانداردای ترجمه شده شرکت مادر تخصصی آزمایشگاه مکانیک خاک
4. آیین نامه بتن ایران (آبا)
5. استاندارده آزمایش چکش اشمیت ASTM C 805