روان کننده های بتن اولین نسل تولید شده افزودنی بتن می باشند که بر پایه لیگنوسولفونات بوده و معمولا" برای بتن های معمولی با نسبت آب به سیمان بیشتر از 0/45 کاربرد دارند.
فوق روان کننده ها دومین نسل تولید شده در خصوص روان کننده های بتن می باشند که بر پایه نفتالین سولفونات بوده و برای بتن های با نسبت آب به سیمان 0/4 الی 0/45 به کار می روند.
ابر روان کننده ها آخرین و جدیدترین نسل روان کننده هستند که بر پایه پلی کربکسیلات بوده و برای تولید بتن های ویژه از جمله بتن خود تراکم کاربرد دارند. این نوع روان کننده ها گران هستند و معمولا" برای بتن با نسبت آب به سیمان کمتر از 0/4 کاربرد دارند.
نحوه اثر روان کننده بتن چگونه است ؟
این مواد بر روی ذرات سیمان می نشینند و با باردار کردن ذرات سیمان، ایجاد نیروی دافعه بین ذرات می کنند بنابراین ذرات همدیگر را دفع کرده و بتن روان می شود.
روان کننده های بتن به چه منظور در بتن به کار می روند ؟
روان کننده ها ی بتون برای سه منظور در بتن به کار می روند:
1-در بتن با نسبت آب به سیمان برابر با بتن شاهد، باعث افزایش روانی بتن شده و بتن را بدون کاهش مقاومت، کار پذیر می کنند.
2-در بتن با نسبت آب به سیمان کمتر نسبت به بتن شاهد، روانی کافی را به بتن می دهند و باعث افزایش مقاومت بتن می شوند.
3-در بتن با عیار سیمان کمتر، می توانند به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان و تامین روانی باعث صرفه جویی در مصرف سیمان شوند.
دوغاب میکروسیلیس چیست و چه مزیتی نسبت به ژل میکروسیلیس دارد ؟
از اختلاط آب با پودر میکروسیلیس، مخلوط های %60-42 میکروسیلیس در آب تهیه می شود که نسبت به ژل میکروسیلیس حاوی مقدار بیشتر پودر میکروسیلیس می باشد. دوغاب %50 میکروسیلیس در آب دارای دانسیته 1400kg/m3 بوده که دارای میکروسیلیس خشک به مقدار 700kg/m3 است. این دانسیته نسبت به شکل پودری میکروسیلیس که دانسیته حدود 300kg/m3 دارد تقریبا" 2 برابر بوده و لذا هزینه های حمل و نقل را تا 2 برابر کاهش می دهد.
بتن حاوی روان کننده بعد از 48 ساعت به گیرش نهایی نرسیده و در هنگام باز کردن قالب فرو ریخته است. علت چیست؟
پس از بازدید کارشناسان فنی از پروژه و بررسی مشکل، مشخص گردید پس از افزودن روان کننده متاسفانه هیچ اصلاحی در طرح اختلاط بتن صورت نگرفته است و روانی بیش از حد باعث جدا شدن سنگدانه (Segregation) گردیده و خروج شیرابه بتن از درزهای قالب باعث تهی شدن بتن از خمیر سیمان گردیده و نهایتاٌ چیزی که در قالب باقی مانده شن و ماسه بوده است. پس از کاهش آب اختلاط به میزان 15 درصد بتن همگنی خود را بدست آورده و در ادامه عملیات به کار گرفته شد.
آیا استفاده از افزودنی های بتن باعث کاهش مقاومت فشاری بتن می گردد؟
برخی افزودنی های شیمیایی بتن در استاندارد 2930 ایران دارای مشخصات فنی استاندارد است. در این استانداد اجازه داده شده است بصورت محدود برای برخی از افزودنی های شیمیایی با کاهش مقاومت در مقایسه با مخلوط شاهد ( کنترل ) رو برو باشیم . در این رابطه نظر شما را به جدول زیر جلب می کنم .اما باید در نظر داشت اجازه برای کاهش مقاومت در مشخصات استاندارد، الزاما" به معنای پائین آمدن مقاومت بتن با محصولات موجود نخواهد بود.
حداقل مقاومت در مقایسه با مخلوط شاهد (درصد)بنابراین در 8 مورد از 13 مورد اجازه کاهش مقاومت وجود دارد.
بدیهی است در استفاده از روان کننده ای که برای کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیمان بکار می رود با افزایش مقاومت روبرو می شویم بویژه در طرحهای اختلاط آزمایشگاهی و کارگاهی، تاثیر این مواد چشمگیر است.
هم چنین می توان گفت که با مصرف دوده سلیسی یا برخی مواد معدنی پودری به شرط اینکه با کاهش نسبت آب به سیمان روبرو نشویم می توان مقاومت های دراز مدت وبی را بدست آورد و در مورد دوده سیلیسی مقاومت های کوتاه مدت 7 و میان مدت 28 روزه نیز با افزایش همراه است. ضمنا" باید اذعان کرد که هدف از مصرف افزودنی ها همواره افزایش مقاومت نیست بلکه خواص دیگری مانند دوام و نفوذ ناپذیری و یا امکان پذیری یک سازه مطرح است که بدون این مواد، دستیابی به این خواسته ها میسر نمی گردد.
در استاندارد EN934، مشخصات افزودنی ها همان مشخصات استاندارد 2930 ایران است. استاندارد ASTM C494 هفت نوع افزودنی شیمیایی را مطرح کرده است که برای یک نوع آن کاهش مقاومت تا 90 درصد را منظور نموده است (کندگیر کننده). هم چنین برای زود سخت کننده ها مقاومت 6 ماهه و 1 ساله تا 90 درصد مجاز دانسته است. در ASTM C1017 برای فوق روان کننده ( با نسبت آب به سیمان برابر) از نوع خنثی و دیرگیر، کاهش مقاومت 3 روزه تا یکساله را تا 90 درصد مجاز دانسته است. هم چنین در ASTM C260 برای مواد حباب زا مقاومت 3، 7 و 28 روزه می تواند 90 درصد مخلوط شاهد باشد.
آیا می توان از حباب زائی بتن برای نفوذ ناپذیر نمودن بتن استفاده نمود ؟
استفاده از مواد حبابزا بویژه اگر با حفظ روانی و کاهش مصرف آب همراه باشد به کاهش نسبت آب به سیمان نیز منجر می شود و همراه با کاهش نفوذ پذیری ناشی از وجود حبابهای پراکنده ریز می تواند بسیار مفید باشد اما نفوذ ناپذیری کامل حاصل نمی گردد. با مصرف حباب زا جذب آب و جذب آب موئینه معمولا" کمتر می شود استفاده از نسبت آب به سیمان کم، با مصرف فوق روان کننده در کنار مصرف مواد بند کننده از نوع دافع آب یا انواع دیگر می تواند مفید واقع شود. بکارگیری حداکثر اندازه کوچکتر و با دانه بندی ریزتر و مواد پرکننده خنثی (پودرسنگ) یا مواد ریز معدنی فعال (پزولانها و سرباره ها) می تواند به کاهش نفوذ پذیری منجر گردد. اما در صورتیکه هدف از کاهش نفوذ پذیری و جذب آب، بهبود دوام تری و خشکی یا یخبندان و آبشدگی پی در پی هیچ ماده ای جایگزین ماده حبابزا نخواهد شد.
آیا استفاده از ضدیخ بتن باعث افت مقاومت فشاری می گردد؟
در ابتدا باید گفت در استانداردهای موجود، ماده ای بنام یخ بتن وجود ندارد و اصطلاحی است که در ایران به مواد زود سخت کننده و یا زوددیرکننده (شتاب دهنده Accelerator) به غلط اطلاق شده است و متاسفانه تا کنون مبارزه با برگزیدن این واژه غلط و نابجا بجائی نرسیده است علت این مقابله، ایجاد گمراهی در هنگام مصرف این مواد بویژه در هوای سرد است.
طبق استاندارد ملی 2930 کاهش مقاومت 28 روزه تا 90 درصد مخلوط شاهد مجاز است. در استاندارد ASTM C494 مقاومت 6 ماهه و ا ساله می تواند حداقل 90 درصد مقاومت فشاری مخلوط شاهد باشد. در ساخت برخی زودسخت کننده (ضدیخ ها) از موادی می توان بهره گرفت که حداقل تا سن 28 روز شاهد کاهش مقاومت نباشیم. گاه مصرف کننده این مواد، بدون در نظر گرفتن آب موجود در آن باعث افزایش نسبت آب به سیمان می شود و این امر، یعنی کاهش مقاومت فشاری بتن، بویزه در سن 28 روز و پس از آن، بطور جدی مشاهده می شود. بدیهی است با مصرف این مواد و منظور نمودن آب موجود در آن در هنگام ساخت بتن، شاهد افزایش مقاوم در سنین 1 تا 7 باشیم . امروزه در برخی از کشورها ظاهرا" مواد ضد یخ بتن نیز تولید و مصرف می شود که این مواد هنوز در ایران بکار نرفته است و موجود نیست.
در زمان استفاده از ضد یخ بتن (شتاب دهنده واکنش هیدراسیون) آیا نیاز است تا تمهیدات دیگری مد نظر قرار گیرد ؟
یکی از زیانهای استفاده از نام ضد یخ بجای زودگیر کننده یا شتاب دهنده و یا زود سخت کننده آنست که مصرف کننده به غلط تصور می کند که با مصرف این ماده، جلوییخ زدن بتن گرفته می شود . با مصرف اینگونه مواد ممکن است مانند هر ماده دیگر حداکثر 2 درجه سانتیگراد نقطه انجماد را پایین آورد اما معنای آن جلوگیری از یخ زدن و ضدیخ بودن نیست .این مواد باعث تسریع در هیدراسیون سیمان می شودو در دمای پایین، افزایش مقاومت بیشتری را شاهد خواهیم بود. افزایش سرعت هیدراسیون به افزایش سرعت گرمازائی نیز منجر می شود و می تواند کمک بهتری را به ما بنماید. بهرحال انجام هیدراسیون در حدی که از نظر مهندسی به ما کمک شایانی بنماید مستلزم داشتن دمای بتن یا دمای محیط بیش از 5 درجه سانتیگراد است و گرنه تسریع هیدراسیون در دمای نزدیک به صفر معنایی ندارد. بنابراین لازم است دستورالعمل های بتن ریزی در هوای سرد شامل ساخت بتن با دمای مناسب و ریختن و عمل آوری در دمای مناسب حتما" رعایت گردد.
آیا ضدیخ بتن در فریزر یخ می زند ؟
نقطه انجماد محلول ها به نوع ماده (جرم ملکولی) و غلظت آن بستگی دارد. مواد ضدیخ ممکنست در دمای تا c° 10- یخ نزنند اما اگر غلظت آنها به حدی برسد که در بتن شاهد آن هستیم این ماده و بتن در دمای 2- تا c° 3- یخ خواهند زد. اصولا" مواد زود سخت کننده (به غلط ضدیخ ) را نمی توان با گذاشتن در فریزر و کنترل دمای یخ زدن مورد آزمون قرار داد.
آیا می توان به جای ضدیخ بتن از فوق روان کننده زودگیر استفاده نمود؟
از مواد فوق روان کننده می توان بعنوان فوق کاهنده آب استفاده کرد. برخی از آنها می توانند تا 35 درصد کاهش آب و در نتیجه 35 درصد کاهش نسبت آب به سیمان را در پی داشته باشند. با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت های اولیه ا زرشد خوبی برخوردار می شوند و در این مسیر واضح است که سرعت هیدراسیون و گرمازائی نیز بیشتر می شود. بدیهی است در این را نباید بدنبال افزایش کارائی بتن با مواد فوق روان کننده بود وگرنه نتیجه چندان مطلوبی را در پی نخواهد داشت. این امر موجب افزایش مقاومت و دوام بتن در دراز مدت نیز می شود در حالی که با مصرف مواد زود سخت کننده (به غلظت ضدیخ) نمی توان چنین انتظاراتی را دنبال نمود. یخ زدن بتن پس از مدت حفاظت و عمل آوری ابدا" مشکلی را برای بتن هایی که بدین طریقه ساخته می شوند بوجود نمی آورد.
آیا می توان از میکروسیلیس به عنوان فیلر استفاده نمود ؟
میکروسیلیس Microsilica یا دوده سیلیسی Silica Fume از جمع آوری غبار فرآیند تولید مواد فروسیلیسی که از دودکش کوره این کارخانه ها خارج می شود بدست می آید که به صورت محصول دوغاب میکروسیلیس 50% در دسترس است. ذرات کروی بسیار ریز این غبار دارای قطر معمولا" 05/0 تا 25/0 میکرون (بطور متوسط 15/0 میکرون یا 150 نانومتر) می باشند. سیلیس آمورف موجود در این ذرات بیش از 85 درصد وزن آنها را تشکیل می دهد که می تواند به راحتی با آهک هیدراته یعنی هیدروکسید کلسیم یا 2 (COH)Ca در محیط مرطوب واکنش دهد و مواد چسباننده ای از نوع سیلیکات کلسیم هیدراته و شبیه C-S-H تولید کند. این ماده چسباننده به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود. میکروسیلیس یا دوده سیلیسی یک پوزولان مصنوعی با فعالیت پوزولانی چشمگیر محسوب می شود و نباید با پودر یا آرد سیلیس میکرونیزه اشتباه گردد. پودر یا گرد سیلیس یک پوزولان نیست، حتی اگر به شدت ریز و میکرونیزه شود. بنابراین واکنشی اتفاق نمی افتد و نقش یک فیلر یا پر کننده یا ماده پودری خنثی را بازی می کند. . البته میکروسیلیس یا دوده سیلیسی در بتن تازه می تواند نقش مواد پر کننده را ایفاء کند ولی نقش بعدی آن با پودر سیلیس به شدت متفاوت است . چنانچه دوده سیلیسی یا میکروسیلیس مصرفی در بتن بیش از 15 و در مواردی بیش از 20 درصد وزن سیمان باشد ممکن است همه آن در بتن هرگز وارد واکنش و تولید ماده چسباننده نشود و نقش فیلر یا پر کننده را باز می کند. نیاز به آب دوده سیلیسی یا میکروسیلیس در بتن برای ایجاد کارائی لازم چند برابر پودر سیلیس است و به دلیل ریزی و سطح ویژه فوق العاده آن و کلوخه یا گلوله شدن، نیاز به مقدار قابل توجهی فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب دارد. در صورت استفاده از محصول دوغاب میکروسیلیس مشکل کلوخه شدن از بین رفته و میکروسیلیس به طور مناسب در بتن پخش می گردد.
چرا باید دوده سیلیسی را همراه با مواد افزودنی کاهنده آب بتن مصرف نمود؟
دوده سیلیس دارای سطح ویژه 000/150 تا 000/300 سانتی متر مربع در هر گرم می باشد که دلیل آن اندازه ذرات از حدود 05/0 تا 25/0 میکرون بنظر می رسد. با این سطح ویژه فوق العاده زیاد، نیاز به آب آن در مقایسه با سطح ویژه سیمان یعنی 2800 تا 4000 سانتی مترمربع یا با پودر و گرد سیلیس میکرونیزه یعنی 3000 تا 5000 سانتی متر مربع در هر گرم افزایش چشمگیری خواهد داشت. بنابراین بدون مصرف مواد کاهنده آب یا روان کننده راه بجائی نمی بریم و کارائی بتن با کاهش شدیدی روبرو می شود. اما چنین پودر ریزی در هنگام اختلاط با آب به شدت کلوخه می شود و لازم است به شدت هم زده شود و در حالت معمول برای اختلاط در بتن، لازم است از فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب استفاده شود تا ذرات آن بتوانند بهتر از یکدیگر جدا و پراکنده شوند و بهتر واکنش دهند. تجربه ها نشان می دهد که روان کننده ها یا کاهنده های معمولی آب نمی توانند چندان مثمر ثمر واقع شوند و نیاز به فوق روان کننده وجود دارد.
کلوخه میکروسیلیس علاوه بر کاهش مقاومت فشاری و دوام و افزایش نفوذ پذیری می تواند به واکنش با قلیائی های سیمان و بتن منجر گردد و به تدریج ترک خوردگی ناشی از انبساط حاصل از این واکنش ها بوجود آید در حالیکه میکروسیلیس را می توان برای کاهش این نوع خرابی مصرف کرد به شرطی که بصورت کلوخه در نیاید. در صورت مصرف محصول دوغاب میکروسیلیس به جای پودر میکروسیلیس، میکروسیلیس به خوبی در بتن پخش شده و خطر کلوخه شدن وجود نخواهد داشت.
آیا می توان از دوده سیلیسی به عنوان ماده واترپروف استفاده نمود؟
دوده سیلیسی یا میکروسیلیس (محصول دوغاب میکروسیلیس) که در مجموعه ذرات بتن حضور پیدا می کند با ایجاد ماده چسبانده در اثر واکنش با هیدروکسید کلسیم، پرکننده نیز می باشد و تا حدودی از نفوذپذیری بتن به دلیل کاهش اندازه منافذ موئینه می کاهد. هم چنین کاهش نسبت آب به سیمان می تواند به نفوذ ناپذیری بتن کمک می کند. بکارگیری دوده سیلیسی به کاهش نفوذ و انتشار یون کلرید در بتن یاری می رساند اما نقش ماده آب بند کننده با ماده واترپروف بویژه از نوع دافع آب متفاوت است. نقش مواد پودری میکرونیزه یا مواد پرکننده غیر محلول در آب از این نظر شبیه به دوده سیلیسی با میکروسیلیس می باشد.
استفاده بیش از حد از مواد افزودنی کاهنده آب بتن چه عواقبی دارد؟
مصرف بیش از حد مواد افزودنی کاهنده آب یا روان کننده و هم چنین مواد فوق روان کننده یا فوق کاهنده آب برای ایجاد روانی یا کاهش نسبت آب به سیمان یا کاهش مصرف سیما می تواند به جداشدگی شدید، آب انداختن فوق العاده زیاد و هم چنین تاخیر زیاد در زمان گیرش اولیه و نهائی بتن منجر گردد، به نحوی که گاه 48 ساعت پس از ساخت، بتن به مرحله گیرش نهائی نمی رسد و بدیهی است کسب مقاومت فشاری به شدت به عقب می افتد. بهرحال در صورت وجود تبخیر زیاد از سطح بتنممکنست ترک خوردگی در سطح بتن تشدید شود. گاه تغییر رنگ قابل ملاحظه ای در بتن مشاهده می گردد اما دیده می شود که گهگاه پس از گذشت مدت قابل ملاحظه ای از ساخت بتن، مقاومت های بالنسبه خوبی حاصل می گردد اما معمولا" مشکلات اجرائی به کاهش کیفیت بتن و نشست خمیری کمک می کند که به نوع خود به ایجاد ترکهای ناشی از نشست خمیری در بتن منجر می شود.
آیا استفاده از ابر روان کننده می تواند هزینه های طرح اختلاط را کاهش دهد؟
ابر روان کننده واژه ای است که برای فوق روان کننده ای قوی و یا کاهنده های بسیار قوی بکار می رود و معمولا" پلی کربوکسیلاتها را در بر می گیرد. این مواد از جمله می تواند به کاهش 35 درصدی آب مورد نیاز بتن برای دستیابی به روانی معین منجر گردد و بدین ترتیب با چنین کاهش آبی، مقاومت بتن را بیش از 50 درصد افزایش می دهد.
کاهش قیمت بتن ( مواد اولیه) معمولا" وقتی می تواند اتفاق بیفتد که عیار سیمان مصرفی در بتن کاهش یابد بنابراین چنین امری با بکرگیری مواد روان کننده ، فوق روان کننده یا ابرروان کننده بعنوان کاهنده آب و در نتیجه آن کاهش عیار سیمان بتن می تواند محقق شود اما همواره کاهش عیار به کاهش قیمت یا هزینه تولید بتنمنجر نمی گردد. قیمت سیمان مصرفی، قیمت روان کننده مصرفی و قدرت کاهندگی آب و سیمان با توجه به میزان روان کننده بکار رفته برای این مهم در این رابطه می باشد. بنابراین همواره نمی توان چنین حکمی را صادر کرد.
بنظر می رسد در کشور ما با افزایش قیمت سیمان و کاهش تدریجی قیمت روان کننده ها از جمله ابر روان کننده ها، در طول سالهای گذشته گاه همه انواع روان کننده و گاه برخی از آنها امکان کاهش قیمت بتن با روانی ثابت و کاهش مصرف سیمان را فراهم آورده اند. به هر حال در برخی از برهه های زمانی ممکن است با افزایش قیمت روان کننده ها مواجه شویم و در این موضع تغییراتی ایجاد شود.
چنانچه قیمت حامل های انرژی در ایران به سطح موجود جهانی برسد و قیمت سوخت و برق و قیمتهای وابسته به آن بدون هرگونه یارانه ای باشد، قطعا" همه انواع روان کننده از جمله ابر روان کننده ها، کاهش قیمت بتن از طریق کاهش عیار سیمان را به بار می آورند. اگر روانی بتن ثابت در نظر گرفته نشود و نسبت آب به سیمان ثابت فرض شود، قطعا" قیمت بتن با مصرف انواع روان کننده افزایش خواهد یافت اما مشخص نیست که آیا قیمت اجرای بتن و سازه بتنی بالا می رود یا کاهش می یابد و این امر به نوع سازه و دستمزد افراد و هزینه بکارگیری وسایل تراکمی مربوط می شود.در کشورهای اروپایی و بسیاری از کشورهای پیشرفته مشخص شده است که افزایش شدید روانی و بکارگیری بتن خود تراکم به کاهش هزینه تمام شده سازه بتنی و بالا رفتن کیفیت آن منجر می شود. بنابراین در راه مصرف بر روان کننده ها تردیدی را بخود راه نمی دهند. امروزه با نسبت آب به سیمان کمتر و حتی با روانی برابر نیز ممکن است بدون کاهش مصرف سیمان با امکان پذیری دستیابی سریع به مقاومت های اولیه مورد نیاز، کاهش هزینه عمل آوری بویزه در هوای سرد و باز کردن سریع تر قالب ها، هزینه های اجرای سازه بتنی را کاهش داد. لازم است در این رابطه تحقیقات بیشتری در ایران انجام شود و جایگاه این مواد در پروژه های مختلف از نظر کاهش قیمت بتن یا کاهش قیمت سازه بتنی بررسی گردد.
تفاوت انواع مواد کاهنده آب در چیست؟
انواع مواد کاهنده آب یا روان کننده میتواند مربوط به قدرت کاهندگی یا روان کنندگی آن با توجه به میزان مصرف آن باشد. هم چنین با توجه به خنثی بودن، زودگیر یا کندگیر بودن این مواد، تقسیم بندی های خاصی بوجود می آید. امروزه قدرت حفظ روانی یکی از ویژگیهای این نوع افزودنی ها به حساب می آید. تفاوت در میزان مصرف و قیمت نیز موضوعیت دارد و تعیین کننده است.
برخی اوقات، قدرت حفظ انسجام و جلوگیری از جداشدگی اجزاء بتن می تواند به تفاوت گذاری در این مواد منجر گردد. روان کننده های معمولی بویژه از نوع لیگنوسولفوناتها حداکثر می تواند به کاهش 12 درصدی آب در بتن (با ثابت بودن روانی) منجر گردد. میزان مصرف این واحد در بتن بسته به میزان کاهش آب 5 تا 12 درصد، بین 2/0 تا 8/0 درصد وزن سیمان خواهد بود در حالیکه میزان مواد جامد آن بین 38 تا 42 درصد مایع آن باشد.
مسلما" تغییر در غلظت افزودنیهای روان کننده یا کاهنده آب به تغییر خواص و میزان مصرف آن منجر می گردد. فوق روان کننده هایی از نوع فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده با غلظت 33 تا 37 درصد ماده جامد با صرف 5/0 تا 2/1 درصد وزن سیمان، کاهش آب 12 تا 22 درصد را بدنبال دارد. بدیهی است مصرف کمتر، کاهندگی آب کمتری را خواهد داشت. فوق روان کننده هایی از نوع فرم آلدئید ملامین سولفوناته با غلظت حدود 30 تا 32 درصد ماده جامد و با مصرف 5/0 تا 5/2 درصد، کاهش آب حدود 12 تا 25 درصد را در پی دارد. مصرف کمتر مسلما" کاهندگی آب کمتری دارد.ابر روان کننده هایی از نوع پلی کربوکسیلاتها با میزان ماده جامد 40 تا 42 درصد و مصرف 3/0 تا 5/1 درصد وزن سیمان کاهش آب حدود 12 تا 35 درصد را به بار می آورد . بدیهی است در این مورد نیز با مصرف کمتر این مواد قدرت کاهندگی آن کاهش می یابد.
لیگنوسولفوناتها ذاتا" کندگیر هستند و می توان انواعی از آن با حالت خنثی تا خیلی دیرگیر را داشته و حفظ روانی آن نیز خوبست. مواد نفتالینی چندان کندگیر نیستند و انواعی از آن با حالت خنثی و دیرگیر تولید می شود اما حفظ روانی جالبی ندارد.
مواد ملامینی نسبتا" زودگیر هستند و انواعی از آن با حالت خنثی یا زودگیر ساخته می شود اما حفظ روانی متفاوت تولید می شود، کاهنده آب (روان کننده) معمولی خنثی (نوع A) حداقل قدرت کاهندگی آب 5 درصد، کاهنده آب دیرگیر (نوع D) با حداقل کاهندگی آب 5 درصد، کاهنده آب زودگیر (نوعE) با حداقل کاهندگی آب 5 درصد، فوق کاهندی آب (نوع F) با حداقل قدرت کاهندگی آب12 درصد، فوق کاهنده آب دیرگیر ( نوعG) با حداقل کاهندگی آب 12 درصد وجود دارد. اما در این استاندارد و سایر استانداردها، فوق کاهنده آب یا فوق روان کننده زودگیر فعلا" جایگاهی ندارد.
در استاندارد ASTM C1017، این مواد از نظر قدرت روان کنندگی بررسی می شود و دو نوع روان کننده یا فوق روان کننده یا بابر روان کننده از نظر خنثی بودن یا دیرگیری با شماره های I و ∏ مطرح می شود. در این استاندارد فرض شده است نسبت آب به سیمان مخلوط بتن ثابت می باشد و روان کنندگی آنها بررسی می گردد. در این استانداردها به قدرت حفظ روانی، هوازائی و موارد مشابه پرداخته نشده است. در استاندارد 2930 ایران و EN934، 7 نوع روان کننده یا کاهنده آب یا فوق روان کننده و فوق کاهنده آب از نوع خنثی، دیرگیر مطرح شده است که در آن روان کننده (با نسبت آب به سیمان برابر دیرگیر و زودگیر، فوق روان کننده (با نسبت اب به سیمان ثابت) جایگاهی ندارد. در این استاندارد به میزان هوازائی و گاه حفظ اسلامپ پرداخته شده است و در همه موارد میزان کاهش آب یا افزایش روانی مطرح گردیده است.
در چه مواردی از زودگیر بتن پودری و در چه مواردی از رودگیر بتن مایع استفاده می شود؟
بطور کلی استفاده ار افزودنی های مایع بهتر از بکارگیری نوع پودری آن (از یک جنس) می باشد زیرا عمل اختلاط به خوبی انجام می شود و همگنی حاصل می گردد. بنابراین استفاده از زودگیر مایع نیز ارجح است. اگر قرار باشد ماده زودگیر در پاشیدن بتن بکار رود، و بکارگیری روش تر مطرح باشد. مواد زودگیر اعم از پودری یا مایع در ساخت بتن می تواند بکار رود. در روش خشک، می توان مواد پودری را با مواد اولیه بتن ( سیمان و سنگدانه) مخلوط کرد. هم چنین می توان مواد زودگیر مایع را از طریق لوله آب به سر شیلنگی (افشانک) رسانید یا مواد پودری را در آب اختلاط حل نمود و بکار برد در صورتی حل مواد زودگیر امکان پذیر است که این مواد قابل حل باشد وگرنه تهیه زودگیر محلول میسر نیست. همه موارد فوق وقتی مطرح است که جنس مواد زودگیر پودری و مایع یکی باشد. در صورتیکه جنس آنها متفاوت باشد ممکن است تفاوتهای دیگری مطرح گردد
نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))
بر طبق گزارش اداره فدرال بزرگراه های آمریکا هنگام بررسی پلها از نظر سازه ای به دلیل پوشش کم بتن، طراحی ضعیف، عدم مهارت کافی هنگام اجرا و سایر عوامل همانند شرایط آب و هوایی سبب ایجاد ترک در بتن و خوردگی آرماتور های فولادی شده است.
پس از سالها مطالعه بر روی خوردگی، اف آر پیFRP به عنوان یک جایگزین خوب آرماتور های فولادی در بتون پیشنهاد شده اند.
سه نوع میلگرد ( AFRP) , ( CFRP ) , ( GFRP ) از انواع تجاری آن هستند که در صنعت ساختمان کاربرد دارند.
از این مواد به جای آرماتور های فولادی یا کابلهای پیش تنیده در سازه های بتنی پیش تنیده و یا غیر پیش تنیده استفاده می شود. مواد FRP موادی غیر فلزی و مقاوم دربرابر خوردگی است که در کنار خواص مهم دیگری همانند مقاومت کششی زیاد آنها را برای استفاده بعنوان آرماتور مناسب می کند.
از آنجایی که FRP ها مصالحی ناهمسانگرد هستند نوع و مقدار فیبر و رزین مورد استفاده، سازگاری فیبر و کنترل کیفیت لازم هنگام ساخت آن نقش اصلی را در بهبود خواص مکانیکی آن دارد.
به طور کلی مزایای آن به صورت زیر دسته بندی می شود:
1- مقاومت کششی بیشتر از فولاد
2-یک چهارم وزن آرماتور فولادی
3-عدم تأثیر در میدانهای مغناطیسی و فرکانس های رادیویی، برای مثال تأثیر روط دستگاه های بیمارستانی
4-عدم هدایت الکتریکی و حرارتی
لذا به دلیل مزایای بالا به عنوان یک جایگزین مناسب برای آرماتورهای فولادی در سازه های دریایی، سازه پارکینگ ها، عرشه های پل ها، ساخت بزرگراه هایی که بطور زیادی تحت تأثیر عوامل محیطی هستند و در نهایت سازه هایی که در برابر خوردگی و میدانهای مغناطیسی حساسیت زیادی دارند پیشنهاد می کند.
نویسنده : کلینیک بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))
چگالی بهترین معیار سنجش کیفیت یک سطح راه تمام شده است که به متخصصان و مهندسان این اطمینان را می دهد که راه احداث شده حداقل تا عمر طرح و یا بیشتر از آن دوام می آورد. اندازه گیری چگالی مخلوط آسفالتی در حین عملیات تراکم، از این نظر که حاوی دو نکته مهم است، در نتیجه کار مؤثر است . اول اینکه این مطلب را مشخص می کند که درچه مرحله ای از عملیات تا رسیدن به چگالی تعیین شده، قرار داریم و از این نظر می تواند بعنوان نشانگری برای پیمانکار باشد که آیا نیاز به اقدامات تعدیلی برای رسیدن به چگالی نهایی می باشد یا نه.
دوم اینکه به پیمانکار اطلاع می دهد که چه زمانی عملیات تراکم متوقف شود و ادامه عملیات در مراحل دیگر دنبال شود.
در حال حاضر متداول ترین و البته دقیق ترین روش برای تعیین دانسیته در محل مخلوط آسفالتی در سطح کشور، روش مغزه گیری می باشد. روش معمول برای انجام این کار استفاده از مغزه گیر و آزمایش بر روی مغزه های بدست آمده است. اما این روش که بصورت سنتی سالیان متمادی است که در کشور اجرا می شود دارای معایب عمده ای است که چند مورد آن شامل:
• ایجاد خرابی در سطح روسازی
• هزینه نسبتا بالا
• عدم تکرار پذیری برای یک نقطه خاص
• عدم توانایی ثبت تغییرات متغیرهایی نظیر وزن مخصوص واقعی برای یک نقطه خاص
• و صرف وقت زیاد است.
بنابر دلایل ذکر شده، انجام آزمایش بروش مغزه گیری با روش های دیگر جایگزین می شود. از جمله زمان بر بودن منجر به این مساله می شود که نقاط ضعف لایه اجرا شده به سرعت مشخص نشود و لذا اقدامات اصلاحی مربوط به رویه در زمان مناسب صورت نمی گیرد.
در راستای بهینه نمودن روند انجام آزمایش های بالا می توان از آزمایش های غیر مخرب (NDT) استفاده کرد. این نوع آزمایش ها در سطح روسازی ایجاد خرابی نمی کنند، هزینه انجام آنها کمتر می باشد، تکرار پذیرند و بعلت عدم ایجاد خرابی بوسیله آنها به راحتی می توان تغییرات متغیرهای دلخواه نقطه مورد نظر را نیز ثبت کرد، که در حال حاضر شامل دو روش هسته ای و غیر هسته ای می باشند.
تعیین چگالی مخلوط آسفالتی به روش هسته ای
یکی از آزمایش هایی که در تعیین دانسیته لایه های سنگدانه ای کاربرد دارند، آزمایش هسته ای می باشد که از آن می توان در تعیین چگالی و رطوبت خاک استفاده کرد. برای هر کدام از موارد مورد استفاده در روسازی یعنی اندازه گیری چگالی به روش هسته ای روش های خاصی وجود دارد که در چند دهه اخیر مورد تحقیق بوده اند و دستگاه های خاصی که ثمره این تحقیقات می باشند از فن آوری ویژه ای سود می برند. نکته مهم در این دستگاه ها آن است که رسیدن به دقت مورد نیاز آزمایش های روسازی، به این بستگی دارد که چشمه (source) رادیواکتیو از چه نوع باشد و در ضمن متغیرهای هندسی دستگاه باید تطبیق کافی با آزمایش های روسازی و شرایط انجام آنها داشته باشند.
اندازه گیر هسته ای ارزان تر و سریع تر از روش مغزه گیری ( کر گیری ) است، اما با این حال معایب زیادی نیز دارد. اولین و بارزترین ضرر آن استفاده از یک منبع رادیو اکتیو است که مسلما نیاز به تنظیمات زیاد و تعلیم تخصصی نیروی کار آزموده دارد.
عیب دیگر آن شامل کسب مجوز و نوسازی تجهیزات، آموزش تکنسین ها و کارکردن نه چندان ساده و جاسازی تجهیزات آن می
باشد.
نقاط قوت دستگاه چگالی سنج هسته ای
1- بر اساس مقایسه های صورت گرفته توسط مراکز و موسسات، دقت دستگاه هسته ای از دستگاه های غیر هسته ای بیشتر است.
2- شرایط تغیرات دما و تغییرات رطوبت بر روی عملکرد دستگاه تأثیری نمی گذارد.
نقاط ضعف دستگاه چگالی سنج هسته ای
• کار با این دستگاه ها نیاز به آموزش ویژه کاربران دارد.
• خطر تشعشعات مضر به دلیل وجود منبع رادیو اکتیو همیشه وجود دارد و هیچگاه حتی سازنده در مورد بی خطر بودن دستگاه در این زمینه تاکیدی نداشته است و نیز ذکر این مطلب ضروری است که کاربر این دستگاه بعد از مدت زمان مشخصی کار با دستگاه، باید تعویض شود.
• برای کار با این دستگاه ها نیاز به مجوز کار با دستگاه می باشد.
• وزن دستگاه هسته ای در مقایسه با دستگاه های دیگر غیر هسته ای بالاتر است (لااقل 2 برابر) و بدیهی است که این اختلاف وزنی هنگامی که روزانه صدها برداشت صورت می گیرد قابل توجه است.
• دستگاه های هسته ای نیاز به یک زمان گرم شدن اولیه (Warm up) برای شروع به کار دارند در حالیکه این زمان برای دیگر دستگاه های غیر هسته ای به اندازه زمان روشن شدن دستگاه است.
• زمان برداشت برای تکمیل یک آزمایش در محوطه کار برای این دستگاه بیشتر از زمان برداشت برای دستگاه های غیر هسته ای می باشد.
• عدم توانایی در سنجش چگالی مخلوط های بصورت مغزه (آزمایشگاهی یا برداشت از محل) از دیگر نکات منفی کار با این دستگاه است.
• صاحب نظران صنعت روسازی و کاربران دستگاه های تعیین چگالی مخلوط های آسفالتی، به دلائل فوق الذکر و مخصوصا خطر منبع رادیو اکتیو دستگاه علاقمند به استفاده از تجهیزات جایگزین برای این دستگاه می باشند.
تعیین دانسیته مخلوط آسفالتی به وسیله روش غیرهسته ای دستگاه (PQI)
نشانگر کیفیت روسازی (Pavement Quality Indicator) ابزاری است به منظور تعیین سریع درجه تراکم روسازی، که به کمک آن مشخص می شود آیا آسفالت اجرا شده به میزان تراکم مناسب رسیده است یا نه.
این وسیله برای مقایسه با تکنولوژی های حال حاضر در تعدادی از قراردادها مورد آزمایش واقع شده است.
این وسیله به دفعات زیاد در امریکا مورد استفاده قرار گرفته است و منابع زیادی تصدیق کرده اند که این دستگاه، در کنترل کیفیت مخلوط های آسفالتی بسیار موثر بوده است.
بر اساس اطلاعات موجود، این سیستم در 12 کشور و 145 ایالت به فروش رسیده است.
تجربیات حاصله راجع به این سیستم حاکی مطالب زیر است:
- کار کردن و استفاده از دستگاه ساده است.
- محدودیت حمل و نقل برای دستگاه وجود ندارد.
- کار با دستگاه نیاز به آموزش محدود و ساده ای دارد.
- سبک است.
- در مدت زمان کوتاهی چندین اندازه گیری صورت می گیرد.
- به سرعت به اطلاعات حاوی میزان و کیفیت تراکم دست یابی حاصل می شود.
- در مورد اینکه آیا لایه به صورت یکنواخت متراکم شده است، تشخیص حاصل می شود و امکان اصلاحات سریع فراهم می شود.
تکنولوژی اندازه گیری
دستگاه تعیین مقدار چگالی واقعی را با اندازه گیری مقاومت الکتریکی انجام می دهد. مقاومت الکتریکی آسفالت تابع ثابت دی الکتریک آن است. سیستم (PQI)، یک مدار الکتریکی فراهم می کند که این مدار یک ولتاژ فرکانس رادیویی تولید می کند که به یک الکترود حسی اعمال می شود و الکترود حسی یک میدان الکتریکی در مصالح روسازی ایجاد می کند. یک الکترود حسی دوم پاسخ های دی الکتریک از مصالح روسازی را اندازه گیری می کند. یک تحلیلگر داده، چگالی مصالح روسازی را بر اساس مقاومت جریان مختلط مصالح روسازی تعیین می نماید.
• ناحیه اتصال به زمین
• ناحیه دریافت الکتریکی
• ناحیه برداشت تغییرات چگالی
جمع بندی کلی از دیدگاه کاربران دستگاه های غیر مخرب غیر هستهای تعیین دانسیته روسازی
• در مورد دستگاه های الکترومغناطیسی استفاده از سیگنال های الکترو مغناطیسی این مزیت را نسبت به دستگاه های هسته ای دارد که نیاز به آموزش های ویژه کاربر، مدرک یا مجوز کار با دستگاه و خطر تشعشعات رادیو اکتیو را منتفی می سازد. اما با این حال قبل از پذیرفتن هر تکنولوژی جدیدی برای تعیین چگالی مخلوط آسفالتی، نیاز مبرم به ارزیابی آن در دو وضعیت آزمایشگاهی و میدانی تحت شرایط کنترل شده وجود دارد.
• گرچه هر دو دستگاه PQI و پیو تراکر دقت دستگاه چگالی سنج هسته ای مورد استفاده را نداشتند اما از طرف دیگر مزایای مرتبط نبودن با قواعد مربوط به منابع رادیواکتیو دستگاه هسته ای و نیز توانایی برداشت چند تایی در مدت زمان کوتاهی، آنها را برای کنترل کیفیت چگالی روسازی در طول دوره ساخت مورد توجه بیشتر قرار می دهد.
• کالیبراسیون این دستگاه ها برای مصالح شرایط محلی در رسیدن به نتایج صحیح بسیار مهم می باشد. در هر جای ممکن، کالیبراسیون با استفاده از یک مقطع آزمایش باید صورت گیرد. اما فرضیات موجود براساس اطلاعات و تجربیات در دسترس در مورد مصالح محلی و مصرفی می تواند به میزان قابل توجهی در افزایش دقت و صحت نتایج تاثیر گذار باشد.
• هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر، تجهیزات مناسبی برای کنترل چگالی مخلوط آسفالتی (Hot Mix Asphalt)در طول دوره اجرا می باشند. هر دو دستگاه قابلیت برداشت نتایج سریع به منظور تعیین نقاط با چگالی کم و داده های پرت و همچنین انجام اقدامات اصلاحی را دارند.
• تغییرات در میزان رطوبت، دانه بندی، منبع تامین مصالح و اختلاف دمای بین مصالح مرجع و روسازی که مد نظر اندازه گیری است، بر روی درستی قرائت ها تاثیر می گذارند.
• سازندگان دستگاه PQI توصیه کرده اند در صورت بالا بودن درصد آب موجود در مخلوط، برداشت و قرائت صورت نگیرد. این در حالی است که عدد خاصی را برای میزان H2o بالا توصیه نکرده اند ولی بنابر نتایج و مشاهدات آزمایشگاهی این عدد بالاتر از 5 درصد بنظر می رسد.
• عدد H2o نشان داده شده در نمایشگر دستگاه شاخص خوبی برای تعیین حد رطوبت بنظر می رسد.
• در بیشتر موارد کاهش دما باعث افزایش در مقدار چگالی محاسبه شده توسط دستگاه PQI می شود و دال های سرد چگالی بالاتری داشتند.
• ضروری است که دستگاه با یک مقطع روسازی (یا دال) که چگالی آن مشخص است و از همان مصالحی که برای روسازی هدف، مدنظر ساخته شده، کالیبره شود. براساس نتایج مطالعات میدانی 2001، نتیجه گرفته شد که به منظور استفاده از دستگاه های اندازه گیری غیر هسته ای برای بدست آوردن چگالی روسازی، ضروری است تا کالیبراسیون تجهیزات بر مبنای مقادیر چگالی شناخته شده و مصالح مشابه بکار رفته در روسازی انجام شود. با توجه به اینکه، این عمل در عملیات میدانی مشکل می باشد، بنابراین کارایی و استفاده هر دو دستگاه PQI و پیوتراکر در مقوله سنجش چگالی روسازی برای پذیرش کیفیت QA (Quality Acceptance) خود را نمایان می کند.
بازخورد فوری بدست آمده توسط هر دو این تجهیزات، کمک به تشخیص مکان های با چگالی پایین در روسازی می باشد و سپس عملیات اصلاح به منظور روسازی یکنواخت انجام شود.
نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن
تست های غیر مخرب (NDT) روش های غیر تهاجمی در تشخیص درستی از اجزاء یک ماده یا ساختار یا اندازه گیری برخی کمیت های تجسمی از یک شی است.در مقایسهباتست های مخرب، NDTروش تشخیص بدون وارد کردن اسیب ،تنش یا خرابی در آزمایش است.معمولا در ازمایش خراب کردن یک جسم هزینه زیادی صرف می شود و همچنین در عین حال در بسیاری اوضاع نا مناسب است.
NDT ،بازیگر یک نقش مهم در تضمین هزینه موثر عملیات ایمنی و قابلیت اطمینان از کارخانه با استفاده از نتیجه گیری در انجمن است.NDT در اندازه های بزرگ از فضاهای صنعتی قابل استفاده است و در تقریبا هر مرحله در تولید یا سیکل عمر بسیاری از اجزاء مورد استفاده است. کاربرد اصلی ان در جو زمین،تولید نیروی قوی،قطعات خودرو،راه اهن،پتروشیمی و بازارهای خط لوله است.NDT بیشترین استفاده کاربردی را در جوشکاری دارد.آن در جوشکاری یا قالب یک ماده یا شیی جامد خیلی سخت گیر است،برای ان که هیچگونه ریسکی در انجام ندادن وظیفه اش ،همچنین در ازمایش ساخت و تولید و هنگام استفاده در اغلب موارد ضروری ندارد.
NDT اصلی فقط برای ایمنی عملی است.علت این است که امروزه هزینه های زیادی را برای حفظ شیوه هایی که در ان از کیفیت فرایند اطمینان حاصل می شود قبول کرده اند.مایه تاسف است که NDT بی حرکت مانده و در خیلی فضاهایی که وابسته به حیات انسان یا بوم شناسی است نمی تواند استفاده شود زیرا برای اینها خطر ناک است.شاید در کم بودن هزینه پرداختی کمی برتری داشته باشد. از ادعاهای پی در پی که از حوادث ناشی از بکار گیری NDT می شود،این یک شکل از مدیریت ریسک غیر قابل قبول است.حادثه بدی شبیه به حادثه راه اهن در Eschede آلمان در سال 1998 فقط یک نمونه از این قبیل است،خیلی نمونه های دیگر نیز از این قبیل وجود دارند.
برای انجام دادن تست NDT این خیلی مهم است که شرح دهیم کدام باید مورد قبول باشد و کدام را باید رد کنیم .یک تولید کاملا بی عیب تقریبا شدنی نیست، به این دلیل مشخصات ازمایش ها ضروری هستند.امروزه تعداد زیادی از استانداردها و تنظیمات قابل قبول وجود دارد.انها توصیف حدود بین وضعیت های خوب وبد هستند،به استثناء اغلب اوقاتی که روش های مخصوص NDT مورد استفاده است.
قابل اطمینان بودن یک روش NDT ، پی امدی بسیار ضروری است ، اما یکی از روش های مقایسه قابل توجه است ،اگر به برخی از وظیفه های ان مراجعه شود.
هر روش NDT دارای مجموعه ای از فواید و ضررها است و از این رو برخی از انها بهتر از دیگری برای یک کاربرد خاص هستند.توسط استفاده از عیبدار کردن مصنوعی ، ابتدا حساسیت یک آزمایش سیستم را مشخص می کنند . اگر حساسیت ان کم باشد ازمایش شی دارای ضعف است و مورد تایید همیشگی نیست.اگر که همچنین حساسیت ان بالا باشد ، اجزائی با عیوب کوچک رد شده اند ، که انها تمایل دارند باشند اگر در قابلیت استفاده مجدد اجزاء اهمیت داشته باشند . با روش های اماری این ممکن است که از یک میدان مشکوک چشم پوشی کرد.
روش هایی از قبیل احتمال کشف(POD) یا روش ROC (عملیات وابسته به خصوصیات) مثالهایی از تحلیل استاتیکی روش ها هستند . همچنین صورتی از خطاهای انسانی وجود دارد که ما را در محاسبه نمودن هنگامی که قابلیت اطمینان کلی را تعیین می کنیم ، متحیر می سازند.
مهارت فنی کارکنان نیز صورت مهمی از ارزیابی غیر مخرب می باشد.NDT روش های فنی سخت اعتماد کردن در مهارتهای انسانی و شناسایی برای تعیین کردن ارزیابی و تفسیری از نتایج ازمایش است . اموزش درست و مناسب و مورد تایید کارکنان NDT برای ان است که یک ضرورتی در تضمین کردن مقدورات روش های کاملا استثمار شده هستند . در انجا یک تعداد از انتشارات بین المللی است و شامل استاندارد های منطقه ای در تائید کردن صلاحیت کارکنان می باشد . در EN473 (اصول کلی صلاحیت و تایید کارکنان NDT )اتحادیه اروپا رشد یافتگی بخصوصی دارد برای این که با SNT-TC-1A آمریکا برابری کند .
بیشتر از 9 روش مشترک NDT مهم در زیر نشان داده شده اند که از مرجع گرفته شده اند .
در استفاده های زیادی که از انها داریم ،عبارتند از :
ET,ECT,AE,RT,UT –بعلاوه روشهای اصلی NDT ،روش های فنی دیگر آن قابل استفاده اند.ازقبیل ترسیم تصویر لیزری،امواج کوچک الکترو مغناطیسی و خیلی بیشتر از ان و روشهای جدید تغییرات بوجود امده دائمی و پیشرفته .
کاربرد ها و محدودیت های NDT
1. روش مایع نافذ :(Liquid penetrant )
کاربرد ها:
• در مواد پر منفذ استفاده می شود.
• می تواند در جوشکاری،لوله سلزی،جوشکاری برنج ، ریخته گری ،ورق کاری ،فورج و قسمت های آلمنیومی پره های توربین و دیسک و چرخ دنده ها کاربرد داشته باشد.
محدودیت ها:
• نیاز درستی به تست سطح دارد.
• بیشتر سطوح شکننده را معیوب می سازد.
• برای تست سطح امکان دارد نیاز به پیش پاک سازی و تمیز کردن الودگی ها داشته باشیم.
• خطر بخار شدن وجود دارد.
• عیوب کم عمق و خیلی سفت به سختی پیدا می شوند.
• عمق درز ها (عیوب) نشان داده نمی شود.
2. ذرات اهن ربایی:(Magnetic particle)
کاربرد ها:
• مواد فرو مغناطیسی
• درز های (عیوب)سطوح بزرگ و کوچک می تواند نشان داده شود .
• می تواند در جوش کاری ها،لوله کشی گاز،میله ها،ریخته گری ها،ورق کاری ها،فورج،اکستروزن،قطعات موتور،شافت ها و چرخ دنده ها کاربرد داشته باشد.
محدودیت ها:
• پیدا کردن عیوب ،محدود بهمیدان توانایی و رهبری است.
• نیاز به تمیز کاری و سطوح نسبتا صاف دارد.
• به مقداری لوازم نصبی نگهداری شده (جانبی)برای تعدادی از شیوه های مغناطیس کننده نیاز دارد.
• توانایی ازمایش قطعات به مغناطیس زدایی نیاز دارد که می تواند برای برخی اشکال سخت باشد.
• عمق عیوب نمی تواند مشخص شود .
3. جریان مخالف:(Eddy current )
کاربرد ها:
• فلزات،الیازها و رساناهای الکتریکی.
• مواد طبقه بندی شده.
• درز های سطوح بزرگ و کوچک می تواند نشان داده شود .
• در لوله کشی گاز،سیم،گیره ها،ریل ها،روکش های غیر فلزی،اجزاء الکتریکی هواپیما،پره های توربین،دیسک ها و شافت های انتقال دهنده نیرو در خودرو استفاده می شود.
محدودیت ها :
• پراب(میله بازرسی )مخصوصی نیاز دارد.
• بایستی پراب روبروی قطعه بسته شود ، هرچند که محل تماسی ندارد.
• نفوذ کمی دارد (به طور مثال 5 میلی متر)
• به علت متغییر ها ی پارامتری کنترل نشده ،نشانه های معیوبی دارد.
4. ما فوق صوت:(Ultrasonics )
کاربرد ها:
• فلزات ،غیر فلزات و کامپوزیت ها .
• درزهای زیر سطحی کوچک سطوح می توانند کشف شوند.
• در جوشکاری ،لوله کشی گاز ، مفصل ها ،ریخته گری ها ،ورق کاری ها ،فورج محور ها،اجزاء بنیادی بتن،لوله ها یا مجراهای سنگین،هواپیما و قطعات موتور می تواند بکار رود.
• در تعیین ضخامت و خواص مکانیکی استفاده می شود.
• نظارت تعمیراتی بر خوردگی ها و خرابی ها دارد.
محدودیت ها :
• معمولا محل تماس ان مستقیم یا با واسطه است.(مانند تست غوطه وری یا e.g )
• پراب های مخصوصی برای کاربرد ها مورد نیاز است .
• حساسیت محدودی توسط فرکانس بکار رفته دارد و مقدار مواد علت قابل توجه پراکندگی ان است.
• پراکندگی توسط ازمایش ساختار فلز می تواند دلیلی بر معیوب بودن نشانه ها شود .
• کاربرد ان در خیلی از مواد اسان نیست .
5. پرتو نگاری نورتون:(Radiography neutron )
کاربرد ها :
• فلزات،غیر فلزات،کامپوزیت ها و فلزات الیازی
• در مواد اتش زا،رزین ها،پلاستیک ها،مواد الی،ساختار های لانه زنبوری ،مواد رادیو اکتیو،مواد با چگالی الی و فلزات حاوی هیدروژن کار ایی دارد .
محدودیت ها:
• دستیابی برای قرار دادن نمونه ازمایش در میان منبع و کشف کننده
• اندازه قسمت ساکن دستگاه منبع نوترون (راکتور) برای منبع نیرو های معقول خیلی بزرگ است.
• موازی قرار می گیرد ،صاف می کند یا در غیر اینصورت تغییر دادن پرتو دشوار است.
• اتفاقات تشعشعی
• بیشتر شکاف ها می توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند .
• کاهش حساسیت با افزایش ضخامت .
6. رادیو گرافی اشعه x :(Radiography x-ray )
کاربرد ها :
• فلزات،غیر فلزات،کامپوزیت ها و فلزات الیاژی
• در همه اشکال و صورت ها استفاده می شود:ریخته گری ،جوشکاری ،سوار کردن های الکترونیکی ،جو زمین ،وسایل دریایی و قطعات اتومبیل.
محدودیت ها :
• نیاز به دست یابی به هر دو طرف در ازمایش قطعه
• ولتاژ،اندازه نقطه وابستگی و زمان بحرانی اشکار
• اتفاقات تشعشعی
• بیشتر شکافها می توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند .
• کاهش حساسیت با افزایش ضخامت .
7. پرتو نگاری گاما:(Radiography gamma )
کاربرد ها:
• معمولا در مواد کلفت و یا متراکم استفاده می شود.
• در همه اشکال و صورت ها استفاده می شود:ریخته گری ،جوشکاری ،سوار کردن های الکترونیکی ،جو زمین ،وسایل دریایی و قطعات اتومبیل.
• هر جا که ضخامت زیاد است یا دسترسی به مولد های تولید اشعه x محدود است استفاده می شود .
محدودیت ها :
• اتفاقات تشعشعی
• بیشتر شکاف ها می توانند جهت یابی موازی در پرتو افکندن برای کشف داشته باشند .
• کاهش حساسیت با افزایش ضخامت.
• نیاز به دستیابی به هر دو طرف در آزمایش قطعه .
• حساسیت اشعه x راندارد .
آزمایش پل
بار افزایشی روی پل های بزرگ راه بواسطه افزایش پیدا کردن ترافیک وسایل نقلیه سنگین ،سالخوردگی و مشکلاتی با دوام ساختاری را به انسداد ترافیک با تعقیب کردن خسارات سخت اقتصادی ممکن است که رهبری بکنند. وسایل ارزیابی شرط موثر و قابل اعتماد یک قسمتی مهم از سعی های در حال پیشرفت برای ارزیابی کردن و نگهداری کردن ساختارهای پل هستند. در کشور های زیادی در دنیا پل ها و سازه های بتونی به طور عادی حداقل هر دو سال یک بار معاینه شده اند . بیشتر بازرسی های خارج ، بصری انجام شده اند ،بنابراین خسارات تنها موقعی شناخته شده اند که وخامت قابل رویت باشد . در المان فاصله یک تست ساده می بایستی ،خارج هر 3 سال و یک بازرسی هر 6 سال بر طبق Din1076 انجام داده شده باشد . هر ساله پل های زیادی در جهان فرو می ریزند و این فقط نا مرغوب بودن یا عقب افتادگی کشور ها نیست . خیلی از مردم زندگی خودشان را در مصیبت های تازه در آگوست 2007 در Minneapolis و در سپتامبر 2006 در کانادا از دست دادند .
یک گروه آموزشی جدید از بررسی صنعت حمل و نقل دریافتند که 27% از خانواده پل ها دارای ساختار معیوبی هستند . ایالات متحده حدود 000/600 پل دارد که 000/17 ان رسیدگی شده اند . حدود 1500 تا در بین سالهای 1966 تا 2005 متلاشی شدند، بر طبق Jean-louis briaud بیشتر پل های قدیمی از خستگی ،برخورد با کشتی یا طراحی اشتباه متلاشی شده اند .
تست غیر مخرب می تواند ابزار موثری در بازرسی و تشخیص وضعیت حساسیت هایی از یک پل باشد .
این می تواند آگاهی از غیر ممکن را تامین کند که بتوان نتیجه گیری از مشاهدات صرفا دیداری (بصری)نمود . جذری از هر دو روش های بصیری و بازرسی غیر مخرب می تواند راه حلی برای تشخیص وضعیت کلی پل و مدیریت ان باشد . برخی ازمایش های ساده غیر مخرب از قبیل صدا ی چکش ، آزمایش برگشت چکش ،رنگ نفوذ کننده و آزمایش ذرات مغناطیسی می تواند به اسانی در مجتمع بازرسی بصیری قرار گیرند .
نتیجه یک بازرسی خوب ، بهتر شدن پرونده اطلاعاتی پل و توصیه های بنیادی قرار شده از لحاظ فنی خیلی بیشتری را برای بازرسی و نگهداری بیشتر حق تقدم خواهد داد و خیلی قدر دانی های دیگر از باقی ماندن زندگی های افراد .بار اول یک نمایش کامل شرایط پل روی هم رفته معلوم کرده شده است . تصمیمات مناسب و با صرفه در ارتباط با مرمت یا جایگزینی ممکن از عضو های پل یا ساختاری کامل می تواند درست کرده شود.
پیشرفهای اخیر در فنون NDT ویژگیهای کارکردی ان را از بسیاری از روش های NDT بهبود داده اند و قابل اعتماد بودن به سستم را رهبری کرده اند.
افزایش استفاده پیدا شده از روش های NDE به چندین عامل از قبیل توانایی سیستم ها برای با دقت شناسایی کردن میدانی که بدتر شده ،قابلیت حمل و نقل و استفاده آسان تر از سیستم های بازرسی کننده بستگی خواهد داشت.بازرسی های بنیادی اولیه و کلی توسط NDE به اتمام رسیده است.
پلها تقریبا در صدها نوع متفاوت ساخته می شوند و همچنین از مواد مختلف زیادی در پشتیبانی اجزاء استفاده می کنند.اما همه انها در یک روش NDT مورد استفاده نیستند . برای برخی ها میکروموج یا رادار نافذ زمین می تواند برای عرشه های بتن ارمه مورد استفاده قرار گیرد اما برای ازمایش کردن جوش اعضاء فولادی مناسب نیست . هم انجا موارد بسیاری هستند که تحقیق بیشتر را برای درست کردن روش های NDT مناسب احتیاج دارند .
مقداری از گزارش های کاربرد روش های NDT برای آزمایش پل مکررا اعلام شده است .چندین روش قابل دسترسی هستند یا اینکه در دست تحقیقند ویا برای بازرسی بیشتر مورد استفاده هستند تا نیازشان را نشان دهند .
آنها عبارتند از:
• آزمایش انعکاس ضربه برای شناخت ماهیت بتن
• انعکاس ضربه برای معلوم کردن کلفتی بتن
• نشت شار مغناطیسی برای شناسایی کردن خوردگی در رشته ها و بار ها در ساختار های کشیده شده در بتن
• روش تشدید هسته ای مغناطیسی ،که می تواند محل حضور اب را معلوم کند.این تعیین توزیع سوراخ واندازه سوراخ مثل درمان کردن بتن فعال می شود.
• تکنولوژی های تصویر سازی مادون قرمز برای پیدا کردن عیب ها در قسمت های بتنی پل ها .
• استاندارد ASTM وE837 برای معلوم کردن استرس های واقع در محل طبیعی خودشدر عضوهای ساختار فولادی.
• مبدل ها را برای ضبط کردن کشیدگی های القاءشده فشار بیاورید.
• نگاشت بلقوه ساده ترین فن الکتروشیمیایی استفاده شده برای بدست اوردن اطلاعات خوردگی جایگاه است. این فن به طور کیفی روی دیسک ،خوردگی تقویت ساختارهای بتن ارمه را به اطلاع می رساند.سطح شکستگی و یا لایه لایه شدگی می تواند به یک منطقه قابل توجه تبدیل شود و یا اینکه در همان محل باقی بماند.
• پخش صوتی نظارت کردن ،یک نقش خیلی موثر را در افزایش دادن ایمنی می تواند اجرا کند. متقاعد کردن به قابلیت دسترسی و در حال ساده کردن هزینه های مرمت و تعمیر پل ها .
• یک کاربرد پذیرفته شده و خوب در GPR ارزیابی دقیق پل است که بخوبی ساخترهای بتن ارمه دیگر را ارایش می کند . GPR توانایی استفاده کردن بدون نیازمندیبه پوشش اسفالت را دارد .
• آزمایش کردن فرا صوتی اجازه می دهد که تصوری از تدارک دیدن بارهای تقویت شده عمودی داشته باشیم (مجرای زرد پی)
• UT کسری ها را از روش رادار می تواند جبران کند.
• کاربرد های سر هم رادار ،انعکاس ضربه و انعکاس فراصوتی برای ارزیابی ساختارهای بتن پس از کشیده شدن است .
• آزمایش مایع بصیری که در باز بینی چشمی رنگ ،شکستگی های مویی را می توان مشاهده کرد.
• فرا صوتی در حال آزمایش کردن جوش ها،عضو های فولادی پیچ ها و پرچ ها
• غواص ها اسکلت های زیر ابی بتن را معاینه می کنند که می باید توسط سایش صدمه دیده باشند.
• استقرایی ماگنت برای ارزیابی کابلها و سیمها استفاده شده است .
• تکنولوژی های لیزر اندازه گیر برای اندازه گیری مسافت بنیاد قرار داده شده ،کاربردهای زیادی در زیر بنای شاهراه دارد.کاربردها برای این تکنولوژی ،اندازه گرفتن انحرافات پل را زیر بارگیری مدرج (کالیبره)شامل می شود که رفتار ساختاری را ارزیابی می کند .شمردن تغییر شکل های دور از صفحه در تنیدگی نمایان در رگه های تیر اهن سازه ساخته شده چنانچه در ساختارهای بزرگ مثل تکیه گاه ها باشد.
• سیستم های پل دیدبانی از حس گرهای حس کننده جریان گردابی یا پخش صوتی استفاده می کنند.عموما این ابزار ها وقف شده اند.
• سیستم های کسب داده های کنترل از راه دور که اطلاعات را روی رفتاری از یک ساختار با زمان زیاد جمع بکند.سیستم های شناسایی پخش های صوتی ،صداهای صادر شده از ماده های شامل خرپاهای بتن و کابلهای فولادی در یک پل رامی توان ارزیابی کرد .شکافها می توانند ماهها قبل شناخته شوند قبل از اینکه روی سطح پدیدار شوند .
• روش های ترموگرافی برای ارزیابی کردن پلهای مرکب و تعمیر انها
• هر دو ازمایش فراصوتی و عکس رادیویی سابقا ،پل های فولادی را در طی ساخت معاینه می کردند که کیفیت جوش را متقاعد بسازند.
• ازمایش فراصوتی دوتایی ،یک ابزار بازرسی موثر می تواند باشد که می بایست در مکان پرتونگاری زیر شروط مطمئن استفاده شده باشد .
• اندازه سرعت فراصوتی می تواند بصورت یک ابزار کنترل کیفیت در طی سازه استفاده شود و همچنین آزمایش فراصوتی می تواند برای بازرسی ضمن خدمت پلهای شفته گرد واکنش پذیر ،استفاده شود(RPC )
• مبدلهای الکترو مغناطیسی صوتی ،سیم های شکسته شده را در داخل یک رشته می تواند شناسایی کند.
• حس کننده خستگی الکتروشیمیایی می تواند در مشخص کردن عیوب مورد استفاده باشد اگر فعالانه بزرگ کردن شکاف های خستگی حاضر باشد.یک حس کننده EFS اول به محل حساس خستگی روی ساختار پل یا فلزی تقاضا داده شده است و سپس ان را به یک الکترولیت تزریق می کنند که نقطه یک ولتازکوچک تقاضا داده می شود تا یک الگوریتم به صورت خودکار ،سطح فعالیت شکاف خستگی را در محل بازرسی نشان دهد.
• از هزاران رشته تکنولوژی حس کننده چشمی،یک تکنولوژی امید بخش برای تشکرات سلامت نظارت کردن بر سازه ها با مشخصه منحصر بفرد اندازه گیری کشیدگی و درجه حرارت توزیع شده در فیبرهای نوری بوسیله هزینه پایین است .
• اشعه ایکس ،توموگرافی را برای تعیین تکثیر شکاف در بتن مورد استفاده قرار می دهد.
• اشعه ایکس ،توموگرافی را برای تعیین در صد و توزیع نا معلوم در بتن به شمار می اورد .
• تحلیل فعال ساز جدیدتر و بیرنگ گاما برای تعیین شناسه های متمرکز و عمق کارید بتن
• فن اندازه گیری پراکندگی نوترون در ابپوشی سیمان مورد استفاده است .
• روش فرا صوتی برای اندازه گیری مستقیم قدرت بار اتصالات پیچ خورده بکار می رود این ،یک فن ابتکاری برای اندازه گیری مستقیم استرس های واقعی پیچ است.
• سیستم اندازه گیری گیره ای رباتیک،این قابلیت را پیشنهاد می کند که مختصات فضایی نقاط جدا را در یک پل ،بدون این که ساختاری را لمس بکند ان را اندازه گیری کند.
تکنولوژی باور نکردنی خارج انجاست که در نظارت کردن و تشخیص دادن مسائل را یاری کنند و تحقیق ادامه می یابد تا وقتی که تکنولوژی های جدید را توسعه دهند کهزیر بنای پل ها را حفظ کنند .
پلهای بزرگ نیاز بیشتری به یک بازرسی مقرر دارند . هنگامی که پل بزرگ را می گیرند ،به ازمایش های بیشتری نیاز دارند .
چه چیزی ناپیداست ؟خبرها می گوید :
پول نقد کوتاه مدت و یک تعهد بلند مدت توسط دولتها ،برای سرمایه گذاری کردن در بیشتر تکنولوژی های جدید و نواوری تحقیق است .
خوردگی ناشی از ترک مویی در چندلایهاز فولاد می تواند صفحات را خم کند و یا میان بتن و فولاد خوردگی بوجود آورد.عیوب سطحی ممکن است که در بازرسی عادی نا معلوم باشند اما تست غیر مخرب فراصوتی می تواند از عیوب ناپیدا
تست غیر مخرب
فدراسیون اروپایی برای تست غیر مخرب
خلاصه:EFNDT
توصیف:
فدراسیون اروپایی برای ازمایش تست غیر مخرب در ماه مه 1998 در کوپنهاگن در هفتمین کنفرانس اروپایی برای تست غیر مخرب پایه گذاری شده بود .27 جامعه ملی NDT موافقت کردند که یک سازمان قوی را روی سطح اروپایی نصب کنند . عضویت کامل در جامعه های NDT ملی در هر کشور باز است .
به عضویت بپیوندید ،دنیای وسیعی باز می شود . شما فرم کاربر را از زیر مجموعه های کلیدی پیدا خواهید کرد .
اهداف اصلی EFNDT عبارتند از :
• گروه های کار قوی برای توسعه دادن نتایجی که بایستی توضیح مسائل NDT را به سازمانهای صنعتی و عمومی بدهند.
• برای تاسیس کردن یک سیستم اروپایی صلاحیت کارکنان مد نظر است .
• پایه گواهی دادن به کارکنان استانداردهای ISO9712 وEN473 است که بوسیله عضوهای EFNDT بنیاد قرار داده می شود .
• صلاحیت و گواهی پایه اختیار قرار دادن در ردیف ISO17024 را با EN45013 دو جانبه تاسیس کردند.
در نصب کردن یک برنامه گواهی اروپایی علاوه بر EFNDT وجود دارد:
• یک کمک برای دسته بندی قدرت های NDT متفاوت در اروپا
• یک ترفیع کیفیت جمعی در NDT برای بهره برداری تمام اعضاء EFNDT ،کاربران NDT و جوامع پهن تر.
• یک نمایش کارایی برای قوی کردن اعتماد در NDT
• یک راهنما برای همکاری NDT عمومی در رابطه پایانی با فهمیدن آمریکایی،یک سیستم اروپایی صلاحیت کارکنان که بوسیله EFNDT معنی می دهد.
گواهی کارکنان در تست غیر مخرب
توصیف:
طرح PCN جهانی ،یک طرح را برای کفایت گواهی کارکنان NDT شناخت .بطوریکه مقالات خواسته شده در استانداردهای اروپایی EN45013 وen473 و استاندارد بین المللی iso9712 قرارداده شده است .
طرح PCN در 98،در پاسخ به در خواست صنعت بریتانیا توسعه داده شده بود که یک برنامه گواهی ملی را برای کفایت کارکنان NDT پیاده سازی بکنند .
با هدف جایگزین کردن طرح های خاص با شعاع زیاد که در ان زمان وجود داشت ،که اغلب این طرح ها گران و نا کار امد بودند همان روش NDT نتیجه داد .
تست غیر مخرب NDT
تمرینات توصیه شده SNT-TC-1A
خلاصه:SNT-TC-1A
توصیف:
در سال1968،جامعه امریکایی برای ازمایش غیر مخرب اولین تمرینات توصیه شده SNT-TC-1A را منتشر کرد . سند توسعه داده شده بود که رهنمود ها را برای کارفرمایان تهیه کند که برای نصب کردن برنامه های NDT خودشان سه سطح فهرست شدة مرحله ای که دارای مراحل یک تا سه صلاحیت بودند را استفاده کنند . نام سند و تعداد کمیته های فنی که سند را توسعه داده بودند واقعیتی برای پایه قرار دادن ASNT در ان زمان بود.
از وقتیکه ASNT ، SNT-TC-1Aرا منتشر کرد خیلی از کارفرمایان به اشتباه فکر کردند که کار کنان انها زیر نظر SNT-TC-1Aباید عهده دار وظایف باشند(ASNT تضمین شده )و در واقع انها طبق SNT-TC-1A تضمین شده اند . تنها کارکنانی که نشستند و امتحانات را پیگیری کردند و بوسیله ASNT کارشان را اداره کردند و گواهی ASNT دریافت کردند ،امکان داشت که کارفرمایان از انها استفاده کنند .
کارکنان بنیاد قرار داده شده ،کار فرمایانی در سطح NDT هستند که دارای مرحله های دو و سه هستند و یا اینکه اغلب انها یکی از مراحل دو یا سه را می توانند مکالمه کنند .اگر در سطح 3 امتحان نشدند ،انها را معمولا در 2 گروه برای تشخیص دادن اینکه ایا گواهی را یاد گرفته اند یا نه فرا می خواندند.
بالاخره این یک ترم توهین امیز نیست.همانگونه که قبل از 1988 منصوب کردن اجازه داده شده بود.هنوز کارکنانی در صنعت وجود دارند که در سطح 3 بدون امتحانمنصوب شده اند،زیرا در رهنمود های انتشارات SNT-TC-1A قبل از 1988 این اجازه داده شده بود. کارفرمایان امروز می توانند سطوح 3 را مکالمه کنند یا اینکه گواهی 3 را دریافت کنند . (این اطلاعات از یک بند ارزیابی مواد در سال 2005 گرفته شده است)
نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))
آزمایش بر اساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجائی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد می کند وابسته است. در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا نقطه مشخصی ، مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود. این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام می شود . بعد از آزاد کردن ، جرم تحت اثر بازتاب میله چکش ( که هنوز در تماس با سطح بتن است ) قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی می شود و برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود، عدد بازتاب نامیده می شود. این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت می کند ، نشان داده می شود . عدد بازتاب یک اندازه مطلق است ، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد.
مطالعات نشان داده است که سختی سنگ ها با مقاومت فشاری تک محوری و مدول کشسانی سنگ ها در ارتباط است در واقع سختی یکی از مفاهیم رایج است که برایتوصیف رفتاری سنگ‌ها بکار می رود. سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع کانی ها، ابعاد دانه ها، چسبندگی مرزی کانی ها، مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد. ترکیب و اندرکنش این عوامل، تعیین کننده سختی یک سنگ است. روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است که یکی از این روش‌ها بکارگیری وسیله ای به نام چکش اشمیت است. که معروف به آزمایشهای واجهشی یا دینامیکی است. در این دسته از آزمایش ها از یک چکش یا وزنه برای ضربه زدن به سطح سنگ استفاده می شود و ارتفاع واجهش وزنه مقیاسی برای سنجش سختی است. هرگونه رفتار پلاستیک یا تغییر شکل بر اثر ضربه، انرژی الاستیک واجهش چکش را کاهش می دهد. این آزمایش برای تعیین سختی سنگ و بتون با استفاده از چکش اشمیت در صحرا و یا آزمایشگاه بکار می رود. با استفاده از این سختی می توان خصوصیات دیگر سنگ و بتن را مانند مقاومت فشاری آن، تخمین کرد. این روش که توسط انجمن بین المللی مکانیک سنگ ISRM به صورت استاندارد در آمده است. در مورد سنگ های خیلی نرم یا خیلی سخت دارای محدودیت هایی بوده است و نتایج قابل اطمینانی ارائه نمی دهد.چکش های اشمیتی که جهت تخمین مقاومت فشاری بتنبکار می رودانرژی ضربه فنر در حدود 2.207ژول دارند که برای سازه های بتنی که مقاومتی بین 10 تا 70 مگاپاسکال دارند مناسب است.
نکاتی که در انجام این آزمایش می بایست مد نظر قرار داد. عبارتند از:
1- این آزمایش تخمینی از عدد بازگشتی بتن سخت شده توسط چکش فولادی با نیروی محرکه فنر می‌باشد.
2- از این تست می توان در تعیین یکنواختی بتن درجا استفاده کرد برای تشخیص مناطقی از سازه که بتن ضعیف یا خراب دارد. همچنین برای روند افزایش مقاومت بتن کاربرد دارد.
3- برای تخمین مقاومت بتن لازم است بین مقاومت بتن و عدد بازتاب رابطه ای بدست آورد. این رابطه برای هر طرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود. برای تخمین مقاومت در حین ساخت باید مقاومت نمونه های مکعبی در آزمایشگاه تعیین گردد و با استفاده از آن رابطه مذکور بدست آید. برای تخمین در بتن های ساخته شده باید رابطه فوق براساس تعیین مقاومت نمونه های کر بدست آمده از سازه تعیین شود. (ACI-228 R روشهای تعیین مقاومت درجا بتن )
4- برای یک طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله رطوبت سطحی بتن ، روش بدست آوردن سطح نمونه و عمق کربناتاسیون بتن تاثیر می گذارد . این عوامل بایستی در رابطه ای که برای تخمین مقاومت بدست می آید و تفسیر نتایج تاثیر خودش را نشان دهد.
5- با توجه به تخمینی بودن این آزمایش نمی تواند تعیین کننده در رد یا قبول بتن باشد.
6- براساس موارد مندرج در استاندارد ASTM-C805 و نشریه 72 و همچنین 283-ک مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ، نتایج حاصل از این روش تنها محدود به کیفیت لایه سطحی بتن (عمق حدود 30 میلیمتر ) بوده و تعیین مقاومت فشاری واقعی بتن با آزمایش شکستن (جک مقاومت فشاری) بتن امکانذیر می باشد. علاوه بر ان از این وسیله بیشتر به منظور مقایسه بتن های با نسبت اختلاط و میزان رطوبت یکسان استفاده می شود.
وسایل آزمایش :
- چکش بازتاب (اشمیت)
- سنگ سنباده جهت سائیدن سطح بتن هوازده و همچنین مسطح کردن سطح بتن
- سندان یا صفحه فولادی از جنس فولاد بسیار سخت با قطر 15 سانتیمتر جهت کالیبراسیون
انتخاب سطح آزمایش :
- حداقل ضخامت عضو مورد آزمایش 100 میلیمتر می باشد.
- مناطق متخلخل و دارای ترک و پوسته شده و هوازده نباشد.
- در مناطق ماله کشیده شده و زبر اعداد بزرگتری نسبت به مناطق قالب بندی شده می دهد.
آماده کردن سطح :
- سطح انتخابی حداقل 150 میلیمتر
- سائیدن محل مذکور درصورتی که زبر یا ناصاف یا پوسته شده است و مسطح کردن آن
- سطح خیس عدد کمتری می دهد. و سطح زبر عدد بیشتر . سطوح کربناته باید قبل از آزمایش به مدت 24 ساعت خیسانده شود. یا سطح کربناته برداشته شود.
- بتن های روی سطح زمین با سایر بتن های قسمت های سازه ای نبایستی با هم مقایسه شوند.
مواردی که در جوابها تاثیر می گذارد.
- بتن یخ زده عدد بسیار بیشتر می دهد
- دمای چکش اشمیت تاثیر دارد ( دمای کمتر از 18- سانتی گراد)
- جهت ضربه ( عمودی ، افقی )
- چکش های مختلف حتی از یک کارخانه از یک تا سه واحد اختلاف دارند.
- عدم کالیبراسیون و سرویس کردن دستگاه
- جوابهای یکسان در روی صفحه کالیبره تائید کننده جوابهای صحیح برای نمونه های دیگر نمی باشد.
روش آزمایش :
1) چکش اشمیت : پلانژر(میله چکش) روی نمونه قرار گرفته و با فشار دادن چکش به سنگ، به داخل بدنه فرو می رود. این عمل باعث فشرده شدن فنر داخل چکش می گردد. ضامن فنر در سطح انرژی تراکمی مشخصی آزاد شده و به وزنه ای که بالای پلانژر قرار دارد ضربه وارد می کند. ارتفاع واجهش وزنه از روی خط کش قرائت می شود و به عنوان مقیاسی برای تعیین سختی استفاده می شود. این وسیله قابل حمل بوده و در همه جا قابل استفاده است. مدلهای گوناگونی از چکش اشمیت با سطوح انرژی متفاوتی ساخته شده است. برای مثال چکش نوع L انرژی ضربه ای معادل 74/0 نیوتن متر تولید می کند.
2) قاعده فولادی : قاعده فولادی به وزن حدودی 20 کیلوگرم که نمونه را محکم در داخل خود نگه می دارد. نمونه های استوانه ای شکل داخل یک غلاف V شکل یا استوانه ای شکل با شعاعی برابر شعاع مغزه قرار می گیرند.
3) آنویل(سندان) فولادی استاندارد برای کالیبره کردن چکش : نمونه مورد آزمایش باید معرف سنگ مورد مطالعه باشد. در صورت امکان بهتر است که از قطعات بزرگتر برای آزمایش استفاده شود. چکش اشمیت نوع باید روی مغزه های (54 میلی متر) یا بزرگتر و یا نمونه های بلوکی شکل که هر ضلع آنها حداقل 6 سانتی متر باشد مورد استفاده قرار گیرد.
مراحل انجام آزمایش:
الف) چکش اشمیت قبل از هر آزمایش توسط یک آنویل (سندان) استاندارد، کالیبره می شود. میانگین ده قرائت روی آنویل استاندارد محاسبه شده و از آن برای تعیین ضریب تصحیح استفاده می شود.
ب) سطحی از نمونه که زیر پلانژر قرار می گیرد باید کاملا صاف و پرداخته شده باشد (چه در صحرا و چه در آزمایشگاه). این سطح و همچنین ماده سنگی زیر آن از هر گونه ناپیوستگی موضعی مربوط به توده سنگ باشد.
پ) قطعات مجزا و سنگ را باید محکم به یک پایه صلب بست تا نمونه در طی آزمایش از هرگونه تکان یا لرزش محفوظ باشد.
ت) مقدار سختی بدست آمده بستگی به راستای قرار گیری چکش دارد. طبق پیشنهاد ISRM بهتر است که چکش در یکی از سه وضعیت قائم به سمت بالا، افقی و یا قائم به سمت پایینقرار بگیرد.
- در هر سطح آزمایش 10 بار انجام شود و فاصله هرکدام از هم 2.5 سانتیمتر کمتر نباشد و چنانچه سطح بتن خرد و شکسته شود آن نتیجه قابل قبول نیست.
- اعدادی که بیش از 6 واحد با میانگین فاصله دارند حذف گردد.
- اگر بیش از 2 نمونه حذف شود کل آزمایش باطل است.
در هر حالت مقدار انحراف چکش نباید بیشتر از مثبت و منفی 5 درجه باشد. در صورتی که امکان انجام آزمایش در هیچ یک از جهات ذکر شده نباشد می توان آزمایش را با زاویه ای دلخواه انجام داد و سپس نتایج را برای حالات قائم و یا افقی تصحیح نمود. منحنی تصحیح معمولا توسط کارخانه سازنده چکش ارائه می شود. زاویه قرارگیری چکش و هرگونه تصحیح انجام شده روی نتایج باید یادداشت و گزارش گردد.
ث)دست کم 20 آزمایش مجزا باید روی هر نمونه سنگ انجام گیرد. نقاط مورد آزمایش باید حداقل به اندازه قطر پلانژر از هم فاصله داشته باشند. درصورت ایجاد هرگونه درزه و ترک بر اثر ضربه وارده، نتایج آزمایش باطل و نمونه مربوطه برای آزمایش های بعدی غیر قابل استفاده خواهد بود. وجود هرگونه خطا در آماده سازی نمونه و روش آزمایش باعث ایجاد مقادیر پایین تر سختی می شود.
◄ محاسبات:
ضریب تصحیح قرائت ها با توجه به کالیبراسیون چکش از رابطه زیر بدست می آید:
مقدار سختی استاندارد ویژه سندان
-------------------------------------------------- = ضریب تصحیح
میانگین 10 قرائت انجام شده روی سندان کالیبراسیون
برای تعیین سختی اشمیت با توجه به اینکه احتمال وجود خطا در مقادیر پایین بیشتر است، ابتدا نیمی از داده ها که کمترین مقدار را دارند حذف شده و از بقیه داده ها میانگین گرفته می شود. این میانگین در ضریب تصحیح ضرب شده و عدد حاصل به عنوان سختی واجهشی اشمیت در نظر گرفته می شود . با استفاده از سختی واجهشی اشمیت ، می توان بر اساس جداول ارائه شده توسط کارخانه سازنده و زاویه برخورد چکش به نمونه ، مقاومت فشاری سنگ را تخمین زد.
دقت و خطا :
فاصله بزرگترین و کوچکترین اعداد قرائت شده نباید بیش از 12 واحد اختلاف داشته باشند . تخمین میزان خطا ممکن نیست.
گزارش نتایج :
- تاریخ و زمان آزمایش
- توضیح دقیق مکانهای انجام آزمایش و ابعاد عضو مورد بررسی
- توصیف اختلاط بتن و ابعاد درشت دانه
- مقاومت مشخصه بتن
- مشخصات سطح : سطح پودر شده یا ترک دار، پشت بند بودن سطح آزمایش ، نحوه قالب گیری ، نحوه آماده کردن سطح ، نحوه تماس با هوا و محیط اطراف
- مشخصات چکش : شماره سریال و ...
- دمای هوا
- زاویه چکش حین آزمایش
- میانگین اعداد قرائت شده
- نکات مهم از جمله اعداد حذف شده و شرایط غیر عادی
◄ منابع:
1-اورت هوک ؛ ترجمه‌ی طاهریان؛ "مهندسی سنگ کاربردی" ، انتشارات دهخدا، چاپ اول
2-وتوکوری؛ ترجمه ی محمد فاروق حسینی؛ "در آمدی بر مکانیک سنگ" ، نشر کتاب دانشگاهی، چاپ چهارم.
3-سید رحمان ترابی؛ "مقدمه‌‌ای بر مکانیک سنگ" ، انتشارات دانشگاه شاهرود، چاپ اول.
نویسنده : کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران/دپارتمان تحقیق و توسعه.((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی بتن و ارائه دهنده خدمات مهندسی بتن))