توصیه آزمایش عدد بازگشت (سختی سطح بتن)

کلینیک بتن ایران :: مقالات علمی بتن

این استاندارد توصیه هایی درباره آزمایش عدد بازگشت ...

1- هدف

این استاندارد توصیه هایی درباره آزمایش عدد بازگشت (چکش اشمیت) برای تعیین سختی بتن را ارائه می دهد. اطلاعات مربوط به دامنه کاربرد ، روش کالیبره کردن ، رابطه بین عدد بازگشت و مقاومت در این استاندارد ذکر شده است.

2- تعاریف

2-1 سخصی سطح

خاصیت سطح بتن که برحسب نسبت انرژی بازگشت یک جرم استاندارد به انرژی ثابت اولیه پس از برخورد با سطح بتن ، اندازه گیری می شود.

2-2 محل آزمایش

قسمتی از عضو بتنی که فرض می شود در آن قسمت کیفیت بتن یکنواخت است ، ممکن است عضوی از سازه دارای یک محل و یا چندین محل داشته باشد.

2-3 قرادت سختی

اندازه گیری منفرد از یک نقطه از سطح بتن

2-4 آزمایش سختی

یک سری از قرائت سختی در یک محل آزمایش

3- دامنه ی کاربرد

3-1 کلیات

به طور کلی ، روش سختی سطح جایگزین روش های معتبر دیگر (برای تعیین مقاومت بتن در سازه) محسوب نمی شود و فقط به عنوان روش مقدماتی و تکمیلی مفید است. اطلاعات حاصل از این روش فقط محدود به کیفیت لایه ی سطحی بتن (حدود 30 میلیمتر عمق) است. بنابراین ، رابطه ی بین نتایج آزمایش با دیگر خواص بتن ، جنبه تجربی دارد. آزمایش عدد بازگشت برای ارزیابی یکنواختی بتن ، در محل های مختلف سازه مناسب است.

تخمین مقاومت بتن ، تنها براساس یک منحنی رابطه ی همبستگی کلی بین اعداد بازگشت و مقاومت امکان پذیر نیست زیرا عوامل متعددی اندازه گیری اعداد بازگشت را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین برای هر نوع بتن نیاز به منحنی رابطه همبستگی است. به عبارت دیگر ، قبل از آزمایش بر روی سازه ، باید کالیبره مخصوص انجام گردد. استفاده از کالیبره عمومی مانند منحنی رابطه که سازنده دستگاه ارائه

می دهد ممکن است منجر به اشتباه فاحش در نتیجه آزمایش شود.

انواع مواردی که آزمایش عدد بازگشت می تواند نفید باشد در بند 3-2 تا 3-5 ارائه شده است.

3-2 کنترل یکنواختی بتن

برای کنترل یکنواختی بتن ، در عضوی از سازه یا بین اعضاء سازه ، آزمایش عدد بازگشت مناسب است. همچنین این آزمایش را می توان برای تعیین محل هایی از سازه که کیفیت متفاوت دارند مورد استفاده قرار داد و سپس براساس محل های تعیین شده ، آزمایش های نیمه مخرب یا مخرب را انجام داد.

3-3 تعیین زمان قالب برداری

برای تعیین زمان قالب برداری به خصوص در کارخانه های قطعات پیش ساخته می توان از آزمایش عدد بازگشت استفاده نمود. رابطه همبستگی بین عدد بازگشت و روند کسب مقاومت بتن باید تهیه گردد (کالیبره مخصوص) و سپس با استفاده از منحنی رابطه و مقاومت مورد نظر نسبت به قالب برداری اقدام کرد.

3-4 تخمین مقاومت بتن در سازه

تخمین مقاومت بتن براساس عدد بازگشت باید با احتیاط انجام شود. روش برقراری رابطه بین مقاومت و عدد بازگشت در بند 7 ارائه شده است.

4- عوامل موثر در نتایج

4-1 مقاومت بتن

4-1-1 کلیات

برقراری رابطه تجربی بین مقاومت بتن و سختی سطح امکان پذیر است. این منحنی همبستگی تحت تاثیر عوامل مختلف مطابق بند 4-1-2 تا 4-1-6 قرار دارد :

4-1-2 نرمی و نوع سیمان

اثر نرمی سیمان پرتلند در منحنی همبستگی چندان قابل توجه نیست و کمتر از 10 درصد است. اگر از منحنی همبستگی خاص سیمان پرتلند برای تخمین مقاومت بتن با سیمان غیر پرتلند استفاده شود ، مقدار مقاومت کمتر و یا بیشتر از مقدار واقعی به دست می آید. بنابراین برای سیمان های خاص نیاز به منحنی همبستگی جداگانه می باشد.

4-1-3 مقدار سیمان

در اعضای بتنی با مقدار متفاوت سیمان ولی با مقاومت یکسان ، آن عضوی که سیمان کمتری دارد ، مقدار قرائت عدد بازگشت کمتر خواهد بود. هر چند خطا در تخمین مقاومت کمتر از 10 درصد است.

4-1-4 نوع سنگدانه

هر چند بسیاری از سنگدانه های معمولی منحنی همبستگی مشابه اند ولی این قاعده عمومیت ندارد و برای تمام انواع سنگدانه ها بخصوص برای سنگدانه های سبک و آنهایی که خواص غیر معمول دارند ، نیاز به منحنی همبستگی خاص است.

4-1-5 نحوه ی عمل آوری و سن بتن

رابطه بین سختی و مقاومت تحت عوامل عمل آوری و سن بتن تغییر می کند. برای این عوامل نیاز به منحنی خاص است. ولی اگر سن بتن در سازه بین 3 تا 90 روز است می توان از عوامل زمان صرف نظر کرد.

4-2 شرایط سطح بتن

فقط سطوح صاف بتن باید تحت آزمایش عدد بازگشت قرار داده شوند. با تغییر کردن جنس قالب ، بافت سطح بتن نیز تغییر می کند و نتیجه آزمایش متفاوت خواهد بود. معمولاً سطح ماله کشی شده در مقایسه با سطح قالب بندی شده سختی بیشتری دارد. به طور کلی سطح قالب بندی شده برای آزمایش ترجیح داده می شود. اگر قرار است آزمایش بر روی سطوح مختلف انجام شود و نتایج مقایسه گردد ،‌ممکن است خطا چشمگیر باشد. در چنین موتردی نیاز به منحنی کالیبره خاص است.

4-3 نوع بتن

این آزمایش برای بتن هایی که بافت متخلخل دارند مانند بلوک های بنایی یا بتن بدون ریزدانه ، مناسب نیست.

4-4 شرایط رطوبت

سطح خیس بتن نسبت به سطح خشک ، عدد بازگشت کمتری را نشان می دهد. شرایط رطوبت اثر قابل ملاحظه ای در نتیجه دارد و گاهی اوقات منجر به 20 درصد اختلاف می شود.

4-5 کربناسیون

کربناته شدن بتن سبب افزایش عدد بازگشت می گردد. معمولاً اگر سن بتن کمتر از 3 ماه باشد ، مقدار کربناته شدن بسیار کم است و اثر قابل ملاحظه ای در نتیجه ندارد. در بعضی موارد که غلظت دی اکسید کربن و دما زیاد است ، کربناسیون ممکن است در سنین اولیه نیز اثر چشمگیر داشته باشد.

4-6 امتداد آزمایش

امتداد آزمایش در (چکش اشمیت) نتیجه اثر می گذارد. به طور کلی انجام دادن آزمایش در امتدادهای مختلف (عمودی ، افقی و مورب) مجاز است ولی امتداد چکش باید کاملاً عمود بر سطح بتن باشد. ضرایب تصحیح برای امتدادهای مختلفتوسط کارخانه سازنده ارائه می گردد ولی صحت این ضرایب باید با آزمایش تایید شود.

4-7 سایر عوامل

سایر عوامل از قبیل وجود آرماتور ، تنش بتن ، دمای بتن ممکن است بر نتایج اثر بگذارند ولی مقدار اثر آن در شرایط معمولی کم است و می توان صرف نظر نمود. ممکن است نوع چکش بر مقدار نتایج اثر مهمی داشته باشد. بنابراین توصیه می شود در مواقعی که مقایسه نتایج در یک سازه مدنظر است باید از یک نوع چکش استفاده شود.

5- ابزار

اندازه گیری سختی سطح نه تنها تحت تاثیر خصوصیات سطح بتن است ، بلکه نوع دستگاه نیز اثر قابل توجهی در نتیجه دارد.

برای تعیین عدد بازگشت یا سختی سطح از چکش اشمیت استفاده می شود. چکش دارای میله ای فولادی است که در تماس با سطح بتن قرار داده می شود. در داخل چکش وزنه ای وجود دارد که با مقدار انرژی معینی بر میله فولادی ضربه می زند. پس از ضربه زدن ، وزنه باز می گردد و در همین حال شاخص متصل به وزنه ، مقدار بازگشت را نشان می دهد. در واقع عدد بازگشت همان اندازه فاصله ی برگشت وزنه است. چکش روی سطح بتن فرو رفتگی ایجاد می کند که عمق آن معمولاً کمتر از 1 میلیمتر و قطر آن 15 میلیمتر می باشد. نتایج برحسب عدد بازگشت گزارش می شود. چکش ها در انواع مختلف تولید می شوند که هر یک برای یک نوع بتن مناسب است. مقدار انرژی ضربه در چکش ها متفاوت است و بسته به نوع بتن ، معمولی ،‌سبک یا پرحجم می توان چکش مناسب را انتخاب نمود.

برای حصول اطمینان از صحیح کار کردن چکش معمولاً کارخانه های سازنده همراه با چکش ، صفحه ی فولادی به عنوان مرجع نیز ارائه می دهند. این مرجع دارای مقاومت سختی معینی است که چکش توسط آن ، مورد آزمایش قرار می گیرد.

6- روش آزمایش

قبل از انجام دادن آزمایش باید از کارکرد صحیح دستگاه اطمینان حاصل کرد و به همین منظور باید توسط صفحه یا قطعه مرجع را مورد آزمایش قرار داد. محل مناسب آزمایش براساس بند 4 انتخاب می شود. برای آنکه مقایسه نتایج در حد مطلوب باشد ، تمام محل های آزمایش باید تحت شرایط یکسان باشد. وقتی که اعضای مشابه در یک سازه تحت آزمایش قرار داده می شوند باید محل هایی از اعضاء را انتخاب کرد که مشابه هستند ، تا آثار اختلاف در کیفیت بتن ، مانند جداشدگی دانه ها به حداقل برسد.

سطح مورد آزمایش باید صاف و تمیز باشد. سطوح مجاور قالب برای آزمایش ترجیح داده می شوند ولی اگر سطح بتن پرداخت شده (مثلاً ماله کشی) مورد آزمایش قرار گیرد باید منحنی همبستگی خاص برای همان سطح تهیه گردد. برای آماده کردن سطح بتن ، بهتر است که از سنگ ساب استفاده شود. سطوح زیر ناشی از تراکم نامطلوب ، قلوه کن شدگی سطح بتن و غیره. نتایج رضایت بخشی را ارائه نمی دهد و باید از آزمایش بر روی این نوع سطوح اجتناب گردد.

شرایط رطوبت باید در تمام سطوح یکسان باشد و در صورتی که قطرات آب روی سطح مشاهده شود باید آن سطح خشک گردد. معمولاً 12 قرائت در هر محل لازم و بهتر است هر محل دارای مساحتی بیشتر از 300 میلیمتر × 300 میلیمتر باشد. محدود کردن مساحت محل بهتر از آن است که نقاط تصادفی در تمام سطح سازه یا عضو انتخاب گردد. در سطح مذکور باید شبکه ای از خطوط با فاصله 20 – 50 میلیمتر رسم و در نقاط تلافی آزمایش انجام شود.

7- رابطه همبستگی بین مقاومت بتن و عدد بازگشت

آسانترین روش برای به دست آوردن رابطه بین مقاومت و عدد بازگشت ، در حقیقت انجام شدن آزمایش عدد بازگشت و مقاومت بر روی نمونه های مکعبی بتن است. هر چند ممکن است که نمونه های مکعبی نماینده واقعی بتن در سازه نباشد ، بهترین روش استفاده از مغزه است. بر اساس این روش ، باید از قسمت های مختلف سازه مغزه گیری کرد و آزمایش عدد بازگشت و مقاومت روی مغزه ها انجام گیرد. توصیه

می شود که از مکعب های 150 میلیمتر استفاده شود. هنگام آزمایش عدد بازگشت روی نمونه ها باید آنها را در میان فک های ماشین فشاری قرار داد و تنش N/mm210- 7 اعمال گردد. با افزایش تعداد نمونه ها ، دقت در منحنی همبستگی بیشتر می شود.

باید حداقل 9 عدد قرائت از هر مکعب به دست آید. نقاط مورد آزمایش نباید فاصله کمتر از 20 میلیمتر از لبه داشته باشند. و فاصله بین نقاط آزمایش باید حداقل 20 میلیمتر باشد . یک نقطه نباید بیش از یک بار مورد آزمایش قرار گیرد.

برای تهیه منحنی همبستگی مخصوص نیاز به فراهم نمودن نمونه های با مقاومت مختلف می باشد. روش تغییر دادن مقاومت نمونه ها بستگی به هدف آزمایش دارد. اگر هدف از آزمایش ارزیابی کیفیت بتن در سازه است ، نمونه های مکعب دارای مقاومت های مختلف در محدوده مقاومت بتن در سازه باشد. این امر با تغییر نسبت های مخلوط امکان پذیر است. اگر هدف ، تعقیب روند کسب مقاومت بتن در سازه است باید فقط یک نوع مخلوط ساخته شود ولی نمونه ها در سنین مختلف تحت آزمایش قرار داده شوند. پس از به دست آوردن نتایج ، منحنی همبستگی بین اعداد بازگشت و مقاومت فشاری ترسیم می گردد.

8- ارزیابی نتایج

چنانچه نتایج آزمایش در نقاط (محل ها) مختلف سازه متفاوت باشد ، نشانه متغیر بودن کیفیت بتن در سازه است. ارزیابی نتایج با استفاده از روش ترسیمی بهتر انجام می شود. در این روش ،‌نتایج به صورت خطوط همتراز رسم می گردند. با بهره گیری از این ترسیم نقاطی از سازه که دارای سختی غیرمعمول

(زیاد یا کم) هستند مشخص می گردد.

برای افزایش اعتماد به نتایج آزمایش عدد بازگشت توصیه می شود که از روش های دیگر مانند آزمایش مافوق صوت به عنوان مکمل استفاده شود.

9- گزارش

گزارش باید شامل اطلاعات زیر باشد :

9-1 اطلاعات ضروری

الف- تاریخ ، زمان و مکان آزمایش

ب- شرحی از سازه و محل آزمایش در اعضای سازه

ج- اجزای بتن ، شرایط آزمایش شامل عوامل مندرج در بند 4

د- نوع دستگاه مورد استفاده

هـ- انحراف معیار ، میانگین و ضریب تغییرات نتایج

9-2 اطلاعات اختیاری

در صورت نیاز اطلاعات به شرح زیر در گزارش قید شود :

الف- نتایج آزمایش برحسب خواص بتن ، مثلاً مقاومت و ارائه نوع منحنی همبستگی مورد استفاده (منحنی همبستگی عمومی یا خاص)

ب- فاصله خطوط شبکه در محل آزمایش

استاندارد تعیین مقاومت بتن

1- هدف

این استاندارد درباره ی ارزیابی بتن براساس روش هایی که در لایه سطحی بتن شکست موضعی ایجاد می کنند ، توصیه هایی را ارائه می دهد. این توصیه ها شامل روش های آزمایشی به شرح زیر است :

الف- آزمایش بیرون کشیدن

ب- آزمایش کشیدن از سطح

2- کلیات

باید توجه داشت ، روش هایی که در این استاندارد ارائه شده است فقط کیفیت بتن ، در نزدیک سطح را نشان می دهد و احتمال دارد که بتن در لایه سطحی نماینده ی بتن در عمق های بیشتر نباشد. احتمال دارد که لایه سطحی بتن توسط عوامل مخرب ، مانند آتش سوزی ، یخ یزدگی ف نفوذ عناصر شیمیایی و غیره آسیب دیده باشد. در چنین موارد ، لایه سطحی بتن نماینده ی توده بتن نیست و نباید از روش های ارائه شده در این استاندارد برای ارزیابی مقاومت بتن در سازه استفاده شود. مگر آنکه منظور از آزمایش ارزیابی مقاومت لایه آسیب دیده باشد.

3- دامنه ی کاربرد

3-1 تخمین مقاومت بتن در سازه

برای تخمین مقاومت بتن در سازه می توان از روش های «نزدیک به سطح» استفاده کرد. رابطه ی بین نتایج آزمایش و مقاومت فشاری بتن به صورت منحنی توسط سازنده دستگاه ارائه می شود که به منحنی همبستگی عمومی موسوم است. برای تخمین مقاومت بتن ، استفاده از منحنی همبستگی عمومی بلامانع است ولی برای طرح بزرگ و با اهمیت توصیه می شود که از منحنی همبستگی خاص استفاده گردد. نحوه ی تهیه منحنی همبستگی خاص در بند 7 ارائه شده است.

3-2 بررسی همگنی (یکنواختی) بتن

تعیین قسمت هایی از عضو سازه ای که از لحاظ کیفیت متفاوت هستند با استفاده از روش های نزدیک به سطح امکان پذیر است. همچنین این آزمایش ها برای بررسی یکنواختی بتن در بین اعضای یک سازه قابل استفاده است. برای این منظور باید آزمایش روی بتن های مشابه از نظر سن و شرایط رطوبت انجام گردد. به طور کلی ، این روش ها را ی توان برای بررسی یکنواختی بتن های درجا و پیش ساخته به کار برد.

3-3 تعیین مقاومت پیوستگی

به منظور تعیین مقاومت پیوستگی بین مصالح تعمیری و بتن سازه ، روش های نزدیک به سطح موثر و مناسب است.

3-4 تعیین روند خرابی

در مواردی که انتظار می رود خرابی سطح بتن در طول زمان افزایش یابد می توان با انجام دادن آزمایش های نزدیک به سطح به صورت دوره ای ، روند خرابی را معین کرد.

3-5 کاربردهای دیگر

برای تعیین زمان قالب برداری ، زمان حمل قطعات پیش ساخته و زمان اعمال نیروی پیش تنیدگی ، آزمایش های نزدیک به سطح مناسب است. این زمانها براساس حداقل مقاومت مورد نیاز در هنگام فعالیت های یاد شده مشخص می شود.

برای کنترل کیفیت یا پذیرش مقاومت بتن ،‌روش های نزدیک به سطح می تواند جایگزین نمونه های مغزه گردد زیرا این روشها نسبت به مغزه گیری سریعتر است و آسیب کمتری به سازه وارد می کند.

4- انتخاب روش آزمایش

انتخاب نوع آزمایش به عوامل متعددی مانند ؛ هدف از آزمایش ، چگونه دسترس به محل آزمایش ، اندازه عضو تحت آزمایش ، دقت مورد انتظار از نتایج و غیره بستگی دارد.

تاکنون تجربیات به دست آمده از انواع روش های ارائه شده براساس بتن هایی است که با حداکثر اندازه سنگدانه 20 میلیمتر ساخته شده اند. در صورتی که اندازه ی سنگدانه در بتن تحت آزمایش بزرگتر از اندازه مذکور است باید نتیجه گیری و ارزیابی با احتیاط همراه باشد.

جدول 1- خلاصه ای از روش های آزمایش نزدیک به سطح

روش آزمایش
تعداد نمونه

مورد نیاز در هر محل
دقت در تخمین مقاومت بتن در سازه با قابلیت اعتماد در محدوده 95 درصد
نحوه ی آماده سازی
بیرون کشیدن
4
20± درصد با استفاده از منحنی

همبستگی عمومی

10± درصد با استفاده از منحنی

همبستگی خاص
به دو روش انجام می شود :

1- نصب در قالب بتن سازه

2- نصب در بتن سخت شده
کشیدن از سطح
6
15± درصد با استفاده از منحنی خاص
به دو روش انجام می شود :

1- بدون مغزه گیری

2- با مغزه گیری
 

5- آزمایش بیرون کشیدن

5-1 کلیات

ماهیت آزمایش بیرون کشیدن بر این اصل استوار است که حداکثر نیروی کششی که به قطعه نصب شده در داخل بتن اعمال می گردد و قبل از آنکه بتن کسیخته شود با مقاومت فشاری بتن ، همبستگی دارد.

در آزمایش بیرون کشیدن ، زاویه گسیختگی حدود 31 درجه است و از آنجایی که این زاویه حدوداً مساوری زاویه اصطکاک بتن 37 درجه است می توان نتیجه گرفت که نیروی مورد نیاز برای بیرون کشیدن نسبت مستقیم با مقاومت فشاری بتن دارد. به طور کلی تخمین مقاومت بتن براساس آزمایش بیرون کشیدن در مقایسه با آزمایش کشیدن از سطح دارای دقت و قابلیت اطمینان بیشتری است.

معمولاً آزمایش بیرون کشیدن به دو روش انجام می شود :

- نصب در قالب یا آزمایش LOK

- نصب در بتن سخت شده یا آزمایش CaPo

در روش اول ف قطعه فلزی به قالب نصب می شود و سپس بتن ریزی می گردد. بنابراین قبل از ساخت سازه باید نسبت به انجام دادن آزمایش برنامه ریزی شود. در روش دوم ، در بتن سخت شده مته زنی

می شود و در داخل حفره ایجاد شده ، قطعه فلزی تعبیه می گردد. در نتیجه ،‌ این روش از لحاظ تصمیم گیری برای انجام دادن آزمایش در هر سنی از سازه ، انعطاف بیشتری دارد. در شکل 1 قطعه فلزی و خط گسیختگی بتن نشان داده شده است.

شکل 1- آزمایش بیرون کشیدن

5-2 ابزار

5-2-1 مغزی یا قطعه فلزی

این قطعه باید ضخامت و مقاومت کافی را دارا باشد ، که هنگام اعمال نیروی کششی به حد جاری نرسد. در روش نصب در قالب قطعه فلزی از دو قسمت صفحه مهاری و شفت تشکیل شده است.

برای کاهش اصطکاک بدنه مغزی یا بتن، در هنگام آزمایش باید صفحه مهاری دایره ای شکل و شفت مخروطی باشد. معمولاً قطر صفحه ی مهاری 25 میلیمتر و ضخامت آن 1 میلیمتر است. قطر شفت باید کمتر از 6/0 قطر صفحه مهاری باشد. شفت قابل جدا شدن از صفحه مهاری است و هنگام آزمایش با میله مخصوص سیستم بارگذاری جایگزین می شود. برای کاهش پیوستگی بین قطعه مغزی و بتن می توان از ماده جداکننده مانند روغن استفاده کرد و بر روی مغزی اعمال نمود.

در صورتی که از روش نصب در بتن سخت شده استفاد می شود ،‌ قطعه فلزی دارای حلقه منبسط شونده است.

5-2-2 دستگاه مته زنی و گشاد کننده زیرین

دستگاه مته زنی برای ایجاد حفره در بتن استفاده می شود و دستگاه گشاد کننده قطر در انتهای حفره برای گشاد کردن پایین حفره به کار می رود. محل گشاد شده در پایین حفره برای نصب قطعه فلزی مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه ها در روش نصب در بتن سخت شده یا Capo کاربرد دارد.

5-2-3 حلقه تکیه گاه

این حلقه بر روی سطح بتن و به صورت متقارن حول محور مغزی قرار داده می شود. قطر داخلی آن 2 تا 4/2 برابر قطر صفحه مهاری و قطر خارجی حلقه حداقل 25/1 برابر قطر داخلی آن است.

5-2-4سیستم بارگذاری

این سیستم قادر است به نحوی نیروی کششی را بر مغزی اعمال کند که نیروی عکس العمل از طریق حلقه تکیه گاه به سطح بتن منتقل شود. هنگام آزمایش باید اطمینان حاصل کرد که حلقه تکیه گاه کاملاً هم محور شفت و نیروی اعمال شده ، کاملاً عمود بر صفحه مهاری است. سیستم بارگذاری باید مجهز به ابزاری باشد که بتواند حداکثر نیروی کششی را با دقت 2 درصد نشان دهد.

5-3 روش آزمایش

5-3-1 نقاط آزمایش

نقاط آزمایش باید حداقل 200 میلیمتر از یکدیگر فاصله داشته باشند. همچنین فاصله مراکز تا لبه عضو بتنی تحت آزمایش باید حداقل 100 میلیمتر باشد. قطعه فلزی باید در وضعیتی نصب گردد که آرماتور خارج از مخروط گسیختگی قرار بگیرد. ضخامت عضو بتنی تحت آزمایش باید حداقل 100 میلیمتر باشد.

5-3-2 نصب قطعه مغزی

در روش نصب در قالب (آزمایش LOK)‌، قطعه مغزی باید به قالب محکم اتصال داده شود. اگر هدف از آزمایش تعیین زمان قالب برداری است باید قسمتی از قالب که قطعه مغزی نصب می شود ، قابل جدا شدن از قالب باشد. قبل از قالب برداری باید از جدا شدن شفت از قالب اطمینان حاصل کرد.

در روش نصب در بتن سخت شده (آزمایش Capo) ، برای نصب مغزی باید در بتن ، حفره ای شود و سپس در پایین حفره نیز شکاف ایجاد گردد. معمولاً قطر حفره باید 18 میلیمتر و عمق آن 45 میلیمتر باشد و شکاف در عمق 25 میلیمتر از سطح بتن و به قط 25 میلیمتر ایجاد گردد. سپس حلقه منبسط شونده در داخل شکاف قرار داده می شود.

5-3-3 بارگذاری

پس از به هم پیوستن سیستم بارگذاری به قطعه مغزی ، بار باید با سرعت یکنواخت اعمال گردد. توصیه می شود ، سرعت بارگذاری 2/0± 5/0 باشد. بارگذاری باید تا گسیختگی بتن ادامه یابد.

5-4 نتایج آزمایش

نتایج باید برحسب مقاومت گسیختگی به کیلو نیوتن و به نزدیکترین KN5/0 گزارش شود.

5-5 رابطه بین مقاومت بتن و نیروی بیرون کشیدن

معمولاً منحنی رابطه همبستگی بین مقاومت بتن و نیروی بیرون کشیدن توسط کارخانه سازنده دستگاه ارائه می شود. این منحنی محدوده ی وسیعی از انواع بتن ها را در بر می گیرد و از دقت کافی برخوردار است. ولی به هر حال برای افزایش دقت در نتایج می توان رابطه همبستگی خاص را برای نوع بتن تحت آزمایش برقرار نمود. اگر برای تخمین مقاومت بتن از منحنی رابطه عمومی استفاده شود ، دقت نتایج 20± درصد است ، ولی در مواردی که منحنی رابطه خاص به کار می رود ،‌دقت در محدوده ی 10± درصد خواهد بود.

6- آزمایش کشیدن از سطح

6-1 کلیات

ماهیت آزمایش کشیدن از سطح بر این اصل استوار است که مقدار نیروی کششی که لازم است بر دیسک فولادی اعمال شود تا دیسک همراه با لایه سطحی بتن جدا گردد ، با مقاومت بتن رابطه همبستگی دارد.

آزمایش کشیدن از سطح به دو روش انجام می شود (شکل 2) :

- بدون مغزه گیری

- با مغزه گیری

در روش بدون مغزه گیری ؛ دیسک فولادی مستقیماً بر سطح بتن متصل می شود. در این حالت فقط سطح بتن تحت تنش قرار دارد و نتایج به دست آمده با مقاومت کل بتن رابطه ضعیفی خواهد داشت.

در روش با مغزه گیری ؛ ابتدا مغزه گیری نسبی (مغزه ای که از بتن جدا نشده است) انجام و سپس دیسک فولادی با چسب مخصوص بر سطح مغزه چسبانده می شود. مزین این روش در ایجاد سطح گسیختگی در عمق بتن است.

  6-2 ابزار

6-2-1 دیسک فولادی

این دیسک باید سطحی کاملاً صاف داشته باشد و برای اتصال بتن از چسب رزین مناسب استفاده شود. سیستم بارگذاری به دیست فولادی متصل می شود و نیروی کششی عمود بر سطح مشترک بتن و دیسک اعمال می گردد. ضخامت دیسک نباید کمتر از 40 درصد قطر آن باشد.

6-2-2 حلقه تکیه گاه

این حلقه وظیفه انتقال نیروی عکس العمل از سیستم بارگذاری به سطح بتن را دارد. حلقه تکیه گاه روی سطح بتن قرار داده می شود به نحوی که هم محور با دیسک فولادی باشد. قطر حلقه باید به اندازه ای باشد که امکان حرکت آزاد به دیسک را بدهد.

6-2-3 سیستم بارگذاری

این سیستم باید قابلیت اعمال نیرو از طریق حلقه تکیه گاه بر دیسک را داشته و مجهز به وسیله نشان دهنده نیرو باشد. همچنین سیستم باید قادر باشد که پس از گسیختگی بتن ، حداکثر نیرو را ثبت کند (به عبارت دیگر درجه نیرو ثابت باقی بماند).

شکل 2- آزمایش کشیدن از سطح

6-3 روش آزمایش

6-3-1 نقاط آزمایش

نقاط آزمایش باید حداقل دو برابر قطر دیست فولادی و از لبه های عضو تحت آزمایش حداقل به اندازه قطر دیسک فاصله داشته باشد. اگر آزمایش بر اساس روش بدون مغزه گیری انجام می شود ، وجود آرماتور در نتیجه آزمایش بی اثر است ، اما در روش با مغزه گیری باید حفره ایجاد شده با آرماتور به اندازه ی بزرگترین سنگدانه فاصله داشته باشد.

6-3-2 آماده سازی

آماده سازی سطح بتن و دیسک فولادی ضروری است تا اتصال مناسب بین آنها برقرار گردد. سطح بتن باید از هر نوع شیره سیمان پاک شود و سپس با وسیله ای مناسب ساییده گردد. سطح دیسک فولادی باید عاری از هر نوع مواد زاید ، مثل گریس و گرد و غبار باشد. باید رزین چسب به صورت لایه ای نازک و یکنواخت بر تمام سطح تماس اعمال شود و چسب اضافی در اطراف دیسک پاک گردد. زمان مورد نیاز برای سخت شدن رزین متفاوت است و بسته به نوع چسب و دما بین 5/1 تا 24 ساعت است.

6-3-3 بارگذاری

سیستم بارگذاری باید به دیسک فولادی متصل گردد و نیرو با سرعت یکنواخت اعمال شود. در هر ثانیه مقدار افزایش تنش باید n/mm2 03/0± 05/0 باشد.

حداکثر نیرو (نیروی گسیختگی) و چگونگی گسیخته شدن (گسیختگی در بتن یا چسب) باید ثبت گردد. اگر گسیختگی در چسب ایجاد شود ، نتیجه آزمایش باید حذف گردد. برای محاسبه تنش کششی باید حداکثر نیرو بر سطح مقطع دیسک تقسیم گردد.

6-4 نتایج آزمایش

نتایج باید برحسب تنش گسیختگی برحسب نیوتن بر میلیمتر مربع و با گرد کردن آن به نزدیکتر  1/0 گزارش شود.

6-5 رابطه بین مقاومت فشاری و نتایج آزمایش

آزمایش کشیدن از سطح باعث گسیختگی کششی در بتن می شود. ولی نتایج بدست آمده را نمی توان مستقیماً با آزمایش استاندارد مقاومت کششی مساوی دانست. رابطه همبستگی سرعت فشاری و نتایج آزمایش تحت تاثیر نوع سنگدانه ، ضخامت و جنس دیسک است. بنابراین همبستگی خاص برای بتن تحت آزمایش و نوع دیسک ضروری است. ولی در بعضی موارد امکان دارد که منحنی همبستگی عمومی مناسب باشد.

معمولاً نتایج آزمایش به دو روش بدون مغزه گیری و با مغزه گیری مساوی نیست و تحقیقات نشان می دهد که در شرایط آزمایشگاهی ، میانگین نتیجه 6 نمونه دارای دقت 15± درصد است.

7- روش های تهیه منحنی همبستگی بین مقاومت فشاری و نتایج آزمایش نزدیک به سطح

7-1 مقدمه

برقراری رابطه همبستگی بین مقاومت فشاری و نتایج آزمایش های نزدیک به سطح امکان پذیر است. تعیین محدوده ی کاربرد منحنی همبستگی عمومی (تهیه شده توسط سازنده) به آسانی امکان پذیر نیست. ولی به طور کلی توصیه می شود که برای آزمایش بیرون کشیدن در پروژه های حائز اهمیت از منحنی همبستگی خاص استفاده شود و در بقیه موارد استفاده از منحنی همبستگی عمومی بلامانع است. برای آزمایش کشیدن از سطح بهتر است که در اکثر موارد از همبستگی خاص استفاده شود زیرا عوامل متعددی از قبیل نوع سنگدانه در منحنی اثر می گذارد.

برای به دست آوردن منحنی همبستگی خاص باید نمونه های متعددی ساخت و تغییرات در مقاومت نمونه ها باید در محدوده ی مقاومت بتن در سازه باشد. دقت در نتایج به دست آمده از نمونه هاست.

7-2 منحنی همبستگی آزمایشگاهی

برای تهیه منحنی همبستگی تعدادی نمونه بتنی ساخته می شود و روی نمونه ها آزمایش نزدیک به سطح و مقاومت فشاری آن انجام می گرد. مقاومت نمونه ها باید متغیر بوده و در محدوده ی بتن در سازه باشد. نحوه ی عمل آوری نمونه ها باید مشابه عمل آوری بتن در سازه باشد . روش تغییر دادن مقاومت نمونه ها بستگی به هدف دارد. مثلاً اگر روند کسب مقاومت بتن در طول زمان مورد نظر است ، بهتر است که نمونه ها با مقاومت ثابت ساخته شوند و در حد امکان با مقاومت بتن ، در سازه برابر باشد.

در این حالت ، نمونه ها در سنین مختلف تحت آزمایش قرارداده می شوند. اگر منظور از تهیه منحنی همبستگی ، ارزیابی مقاومت بتن در سازه است ، بهتر است که مقاومت نمونه ها متغیر باشد. برای تهیه منحنی نیاز به هشت نقطه (هشت مقاومت مختلف) است. ولی اگر منحنی همبستگی عمومی موجود است می توان تعداد نقاط را کاهش داد.

7-3 منحنی همبستگی سازه ای

بتن نمونه های آزمایشگاهی ممکن است با بتن سازه تفاوت داشته باشد ، در این حالت نتایج به دست آمده چندان دقیق نخواهد بود. در این صورت می توان منحنی همبستگی را با استفاده از مقاومت مغزه ها به دست آورد. به همین منظور تعداد مغزه نزدیک به محل آزمایش نزدیک به سطح تهیه می شود و مقاومت فشاری مغزه ها در آزمایشگاه تعیین می گردد ، سپس رابطه بین نتایج آزمایش نزدیک به سطح و مغزه ها به دست می آید.

8- گزارش

8-1 گزارش باید شامل اطلاعات به شرح زیر باشد :

8-2 اطلاعات ضروری

الف- تاریخ ، زمان و محل آزمایش

ب- شرح سازه و محل آزمایش در سازه ( در صورت نیاز با رسم ارائه شود)

ج- جزئیات بتن و شرایط آزمایش

د- جزئیات آزمایش شامل نوع دستگاه و غیره

هـ- نتایج آزمایش به صورت منفرد و میانگین آنها و ضریب تغییرات در هر محل آزمایش

8-3 اطلاعات اضافی

در صورت اعلام نیاز ، اطلاعات زیر نیز باید گزارش شود :

الف- دقت در تخمین مقاومت ، نوع منحنی همبستگی استفاده شده

ب- نتایج آزمایش های تکمیلی با استفاده از روش های دیگر

ج- ظاهر سطح گسیخته شده و بتن مجاور آن

مراجع :

1- BS 1881, Part 207. “Recommendations for the Assessment of Concrete Strength by Near for Surface Tests”, British Standards Institution, London, 1992.

2- CRC. “Handbook on Destructive Testing of Concrete”, Editor, V.M. Malhotra; N.J. Carino. CRC Prem., 1991.

3- Bungey, G.H. “The Testing of Concrete in Structure”, Surrey University Press, New York, 1989.

استاندارد تعیین مقاومت فشاری مغزه بتنی

1- هدف

این استاندارد روش مغزه گیری ، آماده سازی مغزه ها برای آزمایش و روش تعیین مقاومت فشاری آنها را ارائه می دهد.

2- ابزار و دستگاه ها

2-1 دستگاه مته

این دستگاه برای تهیه مغزه استوانه ای از عضو بتنی مورد استفاده قرار می گیرد. تیغه مته باید از جنس الماس باشد و قابلیت نمونه برداری به اندازه ی مشخص را داشته باشد ، بدون آنکه ایجاد گرمای زیاد یا ضربه کند.

2-2 طوقه فولادی

طوقه فولادی برای کلاهک گذاری نمونه ، وقتی که روش کلاهک گذاری طبق بند (8-1 الف) انجام

می شود.

2-3 ورق شیشه ای کلاهک گذاری

برای مواردی که کلاهک گذاری طبق روش بند (8-1 الف) انجام می شود ، ضخامت ورق شیشه ای باید حداقل 8 میلیمتر باشد.

2-4 ورق فولادی

برای کلاهک گذاری نمونه ، وقتی که روش کلاهک گذاری طبق بند (8-1 ب) انجام می شود.

2-5 دستگاه آزمایش فشاری

برای آزمایش کردن نمونه های مغزه و به دست آوردن مقاومت فشاری آنها مورد استفاده قرار می گیرد. ظرفیت دستگاه براساس اندازه و نیروی گسیختگی پیش بینی شده ، تعیین می شود.

3- مغزه گیری

قبل از آنکه بتن ، سختی کافی را کسب کند ، مغزه گیری مجاز نیست. در غیر این صورت ، پیوستگی بین ملات و سنگدانه های درشت دچار آسیب می شود. معمولاً مغزه گیری باید پس از سن 14 روزه ی بتن انجام شود.

در هنگام مغزه گیری باید دستگاه مته زنی کاملاً در محل خود محکم نگاه داشته شود ، در غیر این صورت سطح مغزه ها غیر صاف یا با انحناء خواهد بود. محور مته باید کاملاً عمود بر سطح بتن باشد مگر آنکه وضعیت عضو بتنی یا موقعیت دسترسی به عضو ایجاب می کند که زاویه ای دیگر انتخاب گردد.

نمونه هایی که دارای نقص غیرمعمول هستند و یا در روند مغزه گیری آسیب دیده باشند نباید برای آزمایش مورد استفاده قرار بگیرند.

4- اندازه مغزه ها

4-1 قطر مغزه ها

حداقل قطر مغزه ها باید 100 میلیمتر باشد. تحت شرایط خاص ، مانند محدودیت در ابعاد عضو بتنی ، قطرهای 75 میلیمتر و 50 میلیمتر نیز مجاز است. ولی تحت هیچ شرایطی نباید قطر مغزه از 3 برابر اندازه بزرگترین سنگدانه در بتن کمتر باشد.

4-2 طول مغزه ها

نسبت طول مغزه به قطر آن () باید بین 1 و 2 باشد. توصیه می شود که نسبت  برابر با 2 انتخاب شود. در مواردی که نسبت  بین 1 و 2 است ، مقادیر مقاومت باید شرایب ارائه شده در جدول 1 تصحیح گردد.

جدول1- ضرایب تصحیح برای مقاومت فشاری

نسبت طول به قطر مغزه
ضریب تصحیح مقاومت
در امتداد عمودی*
در امتداد افقی*
2

75/1

50/1

25/1

1
97/0

93/0

90/0

86/0

81/0
1

97/0

94/0

90/0

84/0
 

 * از آنجایی که نمونه اندازه گیری شده در امتداد افقی ، مقاومت کمتری نسبت به امتداد عمودی دارد ، بنابراین ضرایب تصحیح در امتداد افقی بیشتر از امتداد عمودی است.

توضیح : پس از اعمال ضرایب طبق جدول 1 در مقدار مقاومت مغزه ها ، برای مقایسه نتایج با مقاومت طرح باید به آئین نامه بتن ایران (آبا) مراجعه شود.

4-3 تصحیح مقاومت مغزه ها حاوی میلگرد

در صورت امکان باید سعی شود که مغزه ها حاوی میلگرد نباشند ، اما در صورتی که مغزه دارای میلگرد است باید مقاومت مغزه تصحیح گردد ، چنانچه مغزه حاوی یک میلگرد عمود بر محور مغزه است ، مقدار مقاومت مغزه باید در ضریب تصحیح طبق فرمول زیر ضرب گردد.

                                                                                                     )      1.0+1.5(

که در آن :

 = قطر میلگرد

 = قطر نمونه (مغزه)

d= فاصله محور میلگرد از نزدیکترین سطح نمونه

L= طول نمونه (بدون کلاهک)

چنانچه چندین میلگرد در مغزه وجود دارد ، ضریب تصحیح از فرمول زیر به دست می آید :

                                                                                                          ) 1.0+1.5(

اگر فاصله میلگرد کمتر از قطر بزرگترین میلگرد است ، فقط آن میلگرد با مقدار بیشتر d  باید در محاسبات منظور گردد.

5- اندازه گیری ابعاد

قطر و طول نمونه ها قبل و پس از کلاهک گذاری باید اندازه گیری شود. اندازه گیری بعد از کلاهک گذاری برای محاسبه نسبت  و اندازه گیری قبل از کلاهک گذاری برای محابه وزن مخصوص طبق بند 6 مورد استفاده قرار می گیرد.

6- اندازه گیری وزن و وزن مخصوص

وزن و وزن مخصوص نمونه ها باید تعیین شود. هنگام اندازه گیری این اوزان نمونه ها باید در حالت اشباع باشند.

در صورتی که سازه در حالت سرویس دهی به حالت خشک است مقاومت مغزه ها می تواند در حالت خشک انجام گیرد.

7- رواداری ها

رواداری ها نمونه هایی تهیه شده باید به شرح زیر باشد :

الف- لبه عمودی: کلاهک انتهایی نمونه نسبت به محور نمونه باید در محدوده ی رواداری 2 میلیمتر باشد.

ب- موازی بودن: کلاهک سطح بالایی نسبت به سطح پایینی باید در محدوده ی رواداری 2 میلیمتر باشد.

8- آماده سازی سطوح انتهایی مغزه

معمولاً سطوح انتهایی مغزه ها دارای سطح صاف نیست. بنابراین ضروری است که سطوح انتهایی مغزه ها (سطح بالا و پایین) کاملاً مسطح شوند ، در غیر این صورت مقاومت واقعی مغزه ها قابل تعیین کردن نیست. برای صاف کردن سطوح ، بهترین روش ساب زدن است ولی در صورت عملی نبودن این روش می توان از دو روش کلاهک گذاری طبق بند 8-1 استفاده نمود.

8-1 گلاهک گذاری

ضخامت کلاهک باید حد ممکن نازک باشد و نباید در هیچ نقطه از سطح بیشتر از 10 میلیمتر باشد. قبل از کلاهک گذاری باید سطوح مغزه با برس سیمی زبر شود. روش ارائه شده در بند (الف) برای مغزه های اشباع شده و روش (ب) برای نمونه های خشک مناسب است.

الف- ماده ی کلاهک شامل ملات است که از سه قسمت وزنی سیمان از نوع پرآلومین زیاد و یک قسمت وزنی ماسه ریزدانه (عبور کرده از الک µm300) تشکیل شده است. نمونه باید روی یک صفحه افقی قرار داده شود. طوقه فولادی را در انتهای بالای نمونه محکم کنید به طوری که طوقه کاملاً افقی باشد و نسبت به بالاترین قسمت سطح نمونه ، قدری بالاتر نصب شود. ماده ی کلاهک را داخل طوقه بریزید. به نحوی که سطح ملات کمی بالاتر از سطح طوقه باشد. ورق شیشه ای را روی ملات قرار دهید و با حرکت چرخشی همراه با فشار ، سطح ملات را همتراز با لبه های طوقه کند. بلافاصله نمونه همراه با طوقه و ورق را در محیط مرطوب با رطوبت نسبی 90% و دمای C°5±20 قرار دهید. پس از سخت شدن ملات ، ورقه شیشه ای و طوقه را از نمونه جد کنید.

ب- ماده کلاهک شامل مخلوطی از گوگرد و ماسه ی سیلیسی ریزدانه که از الک µm300 عبور کرده و روی µm150 باقی مانده است. این دو ماده باید به نسبت وزنی مناسب مخلوط شوند. این مخلوط با نسبت کمی از کربن سیاه (1 تا 2 درصد) یا نسبت کمی از پلاستیک پلی سولفید 2 تا 4 درصد) مورد استفاده قرار گیرد. مخلوط را بین 130 تا C°150 حرارت و سپس اجازه دهید تا مخلوط قدری سرد شود. مخلوط را روی صفحه فولادی مخصوص تراز کردن بریزید و سپس نمونه را روی لایه ی مخلوط قرار دهید به طوری که محور نمونه کاملاً عمودی باشد (باید قبل از ریختن مخلوط روی صفحه فولادی، سطح آن با پارافین چرب شود). پس از چند ثانیه ماده سولفور اضافی در اطراف نمونه را به وسیله چاقویی تیز بردارید و آنگاه نمونه را از صفحه بلند و خارج کنید.

9- شرایط نگاهداری نمونه ها

پس از کلاهک گذاری ، نمونه ها باید در آب با دمای C°2±20 برای حداقل مدت 48 ساعت نگاهداری شوند و سپس آزمایش مقاومت انجام گردد. از آنجایی که مقاومت ماده کلاهک باید بیشتر از مغزه باشد ، بنابراین برای ماده کلاهک از جنس سیمان با آلومینیوم زیاد ممکن است به زمان عمل آوری بیشتری نیاز باشد تا مقاومت کافی را کسب کند.

در هنگام آزمایش مقاومت فشاری ، باید نمونه ها در حالت اشباع خشک باشند و در صورت نقص در کلاهک باید از آزمایش آن نمونه اجتناب گردد.

10- محاسبات و ارائه نتایج

برای محاسبه مقاومت فشاری مغزه ، بار گسیختگی را بر سطح مقطع نمونه تقسیم کنید و با استفاده از ضرایب تصحیح بندهای 4-2 و 4-3 و با گردکردن مقدار مقاومت به نزدیکترین N/mm25/0 را اعلام نمایید.

10-1 تبدیل مقاومت مغزه به مقاومت مکعب استاندارد

از آنجایی که مغزه به شکل استوانه است برای تبدیل مقاومت مغزه به مقاومت معادل مکعب 100 میلیمتری از ضریب 25/1 استفاده می شود. با ضرب کردن 25/1 در مقاومت مغزه می توان مقاومت مکعب را به دست آورد.

برای تبدیل مقاومت مکعب 100 میلیمتری به مکعب 150 میلیمتری باید مقاومت مکعب 100 میلیمتری به مقدار 4 درصد کاهش داده شود.

توضیح: ضرایب ارائه شده در این بند تقریبی است.

11- تعداد مغزه مورد نیاز و محل آزمایش

مقاومت بتن، در عضوی از سازه یا بین اعضای سازه ممکن است متفاوت باشد. اختلاف در مقاومت دو جنبه تصادفی و حتمی دارد. تغییرات مقاومت در دیدگاه تصادفی به دلیل تغییر در مصالح ، نحوه ی عمل آوری و غیره است. از طرف دیگر ، به دلیل متفاوت بودن ارتفاع لایه های بتن ریزی همیشه مقاومت بتن در بالای عضو بیشتر از مقاومت بتن در پایین عضو ات. گاهی اوقات این اختلاف تا 25 درصد می رسد.

در هنگام آزمایش کردن ، محل آزمایش باید با دقت مشخص گردد. در هنگام تعیین محل های آزمایش باید قسمت های مختلف که مقاومت های متفاوت دارند مشخص گردد. آن محل هایی که اختلاف در مقاومت جنبه تصادفی دارد با روش های دیگر غیر مخرب، مانند آزمایش عدد بازگشت (چکش اشمیت) تعیین شود. اگر منظور از آزمایش تعیین میانگین مقاومت در سازه است و نیز برای آنکه عامل ارتفاع لایه های بتن و اثر آن در مقاومت منظور گردد ، توصیه می شود که از وسط  میانی اعضاء مغزه گیری شود.

تعداد مغزه مورد نیاز بستگی به تغییرات مقاومت در سازه دارد. حداقل دو عدد مغزه برای هر محل کافی است. ولی اگر مغزه کمتر از 100 میلیمتر است حداقل 6 عدد مغزه نیاز است زیرا پراکندگی در نتایج برای مغزه های کمتر از 100 میلیمتر قابل توجه است.

12- گزارش آزمایش

12-1 کلیات

در گزارش باید قید گردد که نحوه ی نمونه گیری ، آماده سازی و آزمایش نمونه ها براساس این استاندارد انجام شده است.

12-2 اطلاعات به شرح زیر باید توسط نمونه بردار در گزارش ارائه شود :

12-2-1 اطلاعات ضروری

الف- مشخصات مغزه

ب- تاریخ مغزه گیری

ج- امتداد مغزه گیری نسبت به امتداد بتن ریزی (عمودی ، افقی یا مورب)

د- نام مشخص مغزه گیر

هـ- شرایط نگهداری و رطوبت مغزه

و- سن مورد نیاز بتن در زمان آزمایش

12-2-2 اطلاعات اختیاری

در صورت درخواست ، اطلاعات به شرح زیر را می توان در گزارش قید نمود.

الف- نام طرح

ب- مقاومت مشخصه بتن

ج- مقاومت طرح یا مشخصه بتن

د- جزئیات طرح اختلاط

هـ- مواد افزودنی در بتن (اگر استفاده شده است)

12-3 اطلاعات به شرح زیر باید توسط ازمایشگاه مجری ارائه گردد :

12-3-1 اطلاعات ضروری

الف- مشخصات نمونه

ب- شرایط نمونه ها در هنگام دریافت (مانند تراکم نامناسب ، تخلخل در سطح نمونه ها و ابعاد نامناسب)

ج- تاریخ دریافت نمونه ها

د- قطر میانگین نمونه ها

هـ- وزن مخصوص نمونه ها

و- طول مغزه ها قبل و بعد از کلاهک گذاری

ز- روش آماده سازی مغزه ها (کلاهک گذاری)

ح- تاریخ آزمایش

ط- سن نمونه ها

ی- مدت زمانی که نمونه ها قبل از آزمایش در آب نگاهداری شده اند

ک- حداکثر نیروی گسیختگی

ل- مقاومت فشاری مغزه ها (مقاومت معادل مکعب مقاومت تخمینی بتن در سازه برای مقایسه با مقاومت طر در صورت درخواست)

م- ظاهر نمونه های مغزه پس از گسیختگی

ن- مشخصات آرماتور در مغزه ها در صورت موجود بودن

س- اعلام اینکه آزمایش براساس کدام استاندارد انجام شده است

12-3-2 اطلاعات اختیاری

دذر صورت درخواست می توان اطلاعاتی به شرح زیر را در گزارش اعلام نمود :

الف- مشخصات سنگدانه ها در مغزه

ب- عکس از ظاهر مغزه

ج- هرگونه مشخصات دیگر

مراجع :

1- Bungey, G.H. “The Testing of Concrete in Structure”, Surrey University Press, New York, 1989.

2- BS1881, Part 120.”Method for Determination of the Compressive Strength Cores ”,British Standards Institution, London, 1983.

استاندارد آزمایش سرعت پالس مافوق صوت بتن(التراسونیک)

این استاندارد توصیه هایی درباره آزمایش غیر مخرب اندازه گیری سرعت های پالس مافوق صوت نمونه هایی آزمایشی بتنی ساده ، مسلح و پیش تنیده ، قطعات پیش ساخته و سازه را ارائه می دهد.

2- تعاریف

2-1 زمان انتقال

مدت زمانی که طول میکشد تا پالس مافوق صوت از مولد فرستنده تا گیرنده ، از میان بتن عبور کند.

2-2 آغازه ی پالس

زودترین قسمت پالس که توسط مولد گیرنده دریافت می شود.

2-3 طول مسیر

مقدار طولی از بتن است که پالس از آن عبور می کند.

3- دامنه ی کاربرد

اندازه گیری پالس های مافوق صوت در بتن برای کاربردهایی به شرح زیر مورد استفاده قرار می گیرد :

الف- تعیین یکنواختی بتن در یک عضو یا بین اعضای سازه

ب- کشف وجود ترک و اندازه گیری عمق آن و دیگر نارسایی ها مانند منافذ

ج- اندازه گیری تغییرات خواص بتن با زمان

د- تعیین مقاومت بتن

ر- تعیین مدول الاستیستیه و ضریب پواسون دینامیکی

سرعت پالس مافوق صوت تحت تاثیر خواص الاستیک و مکانیکی بتن است. بنابراین متغیر بودن سرعت پالس در طول مسیرهای مختلف در سازه نشانه ی تغییرات در کیفیت بتن می باشد. در مواردی که قسمتی از بتن تحت آزمایش ، دارای تراکم کم ، تخلخل زیاد ، و آسیب دیدگی باشد ، سرعت پالس کاهش یافته و در نتیجه تعیین وسعت نارسایی امکان پذیر است. تغییرات در ساختار بتن که به دلیل کسب مقاومت و یا آسیب دیدگی ایجاد می گردد ، در سرعت پالس انعکاس می یابد و باعث افزایش یا کاهش آن می شود. بنابراین با اندازه گیری سرعت پالس در فواصل مناسب زمانی تشخیص تغییرات در ساختار بتن امکان پذیر است. اندازه گیری سرعت پالس به منظور کنترل کیفیت قابل استفاده است. در مقایسه با آزمایش مکانیکی روی نمونه های مکعبی و استوانه ای کنترل و از آنجا که نمونه های مکعبی و  استوانه ای کنترل ممکن است نماینده بتن در سازه نباشند ولیکن آزمایش سرعت پالس مستقیماً با بتن در سازه ارتباط دارد. بنابراین اندازه گیری سرعت پالس در مقایسه با آزمایش مکانیکی روی نمونه هایی کنترل ارجحیت دارد چنانچه رابطه ی بین سرعت پالس با خواص بتن در سازه مورد آزمایش به دست آید ، نتایج حاصل از این آزمایش به دست آید ، نتایج حاصل از این آزمایش قابل اعتماد خواهد بود.

برقراری رابطه ی تجربی بین سرعت پالس با مدول الاستیسیته استاتیکی و دینامیکی و مقاومت بتن امکان پذیر است. ولی این روابط تحت تاثیر تعدادی عوامل شامل نوع سیمان ، مقدار سیمان ، مواد افزودنی ، نوع و اندازه ی سنگدانه ها ، شرایط عمل آوری و س بتن است. در بررسی نتایج سرعت پالس در تعیین خواص الاستیک و مقاومت براساس نتایج سرعت پالس باید دقت کرد ، به خصوص در مواردی که مقاومت بتن بیشتر از MPa 60 باشد.

- اساس کار دستگاه

مولد الکترو- صوتی ، تولید کننده ی پالس ارتعاشات طولی است. این مولد روی سطح بتن تحت آزمایش قرار داده می شود. پس از عبور پالس از طول معین L از بتن ، ارتعاشات پالس توسط مولد ثانویه (گیرنده) به علامت های الکتریکی تبدیل می گردد. مدار الکترونیکی دستگاه قادر است که زمان عبور پالس را برحسب میکروثانیه T اندازه گیری کند. سرعت پالس V (برحسب  یا  KM/S-M/S) از رابطه ی زیر به دست می آید :

                                                                                                                                   v=L/T

که در آن :

L = طول مسیر پالس

T = زمان عبور پالس ، مدت زمانی که پالس از طول L عبور می کند.

به دلایل زیر از ارتعاشات پالس مافوق صوت به جای (بسامد) صوت استفاده می شود :

الف- پالس ها به صورت دقیق و کامل در بتن منتقل می شود.

ب- در امتداد توسعه پالس ها ، حداکثر انرژی ایجاد گردد.

بتن از فازهای مختلف تشکیل شده است و وقتی که پالس به بتن اعمال شود ، آن پالس در فازهای بتن ، تحت بازتاب های مختلف قرار می گیرد. در نتیجه سیستم پیچیده ای از امواج ایجاد می شود که شامل موج طولی و برشی است.

5- شرح دستگاه

5-1 کلیات

دستگاه شامل تولید کننده ی پالس الکتریکی ، دو عدد مولد ، تقویت کننده (آمپلی فایر) و وسیله ای الکترونیکی برای اندازه گیری زمان عبور پالس بین مولد فرستنده و گیرنده است.

5-2 خصوصیات دستگاه

خصوصیات دستگاه باید به شرح زیر باشد :

الف- دستگاه باید قابلیت اندازه گیری زمان عبور در طول 100 میلیمتر تا 3 میلیمتر را با دقت 1± درصد داشته باشد.

ب- دستگاه باید عملکرد خود را در محدوده ی رطوبت ، دما و ولتاژ که توسط سازنده اعلام شده است ، حفظ کند.

5-3 مولدها

معمولاً بسامد طبیعی مولدها بین 20 تا KHz 150 است ، هر چند بسامدهای کمتر ، مانند KHz10 برای مسیر طولانی عبور و بسامدهای زیادتر تا MHz1 برای ملات و دوغاب مورد استفاده می گیرند.

پیشروی پالس های بسامد بالا در بتن ، در ابتدا مناسب است ولی در حالی که از میان بتن عبور می کنند از مقدار پالس ها کاسته می شود و در مقایسه با پالس های بسامد پایین سرعت کاهش پالس ها بیشتر است. بنابراین ، مولد با بسامد زیاد برای مسیر کوتاه و مولد با بسامد کم برای مسیر طولانی ترجیح داده می شود. در اکثر موارد ، مولدهایی با بسامد 50 تا KHz60 مناسب است.

5-4 تنظیم دستگاه

قبل از شروع آزمایش ، ضروری است که دستگاه تنظیم و کالیبره شود. به عبارت دیگر ، دستگاه روی قرائت مبنای صفر قرار داده می شود به همین منظور مولدها در دو طرف میله مخصوص مرجع قرار داده می شوند و سپس براساس مدت زمان حکاکی شده بر روی آن میله ، قرائت دستگاه تنظیم می گردد. چنانچه قرائت دستگاه مساوی با مدت زمان میله مرجع باشد ، نشانه ی تنظیم و کالیبره شدن دستگاه است. معمولاً میله هایی که برای تنظیم دستگاه مورد استفاده قرار می گیرد ، دارای مدت زمان عبور پالس برابر با µs25 است. برای برقراری ارتباط بین مولدها و میله ی مرجع باید از مواد مخصوص اتصال به حداقل مقدار ممکن استفاده نمود.

5-5 آزمایش دقت دستگاه

دقت در اندازه گیری زمان عبور پالس به دقیق بودن ابزار الکترونیکی بستگی دارد. برای آزمایش دقت دستگاه از دو میله مرجع استفاده می شود. زمان عبور پالس در میله های مرجع باید حدود µs25 و µs100 باشد. میله ی کوچکتر برای تنظیم و کالیبره کردن دستگاه مورد استفاده قرار می گیرد. میله ی بزرگتر برای آزمایش دقت دستگاه در اندازه گیری زمان عبور پالس به کار می رود.

معمولاً استفاده از میله ی بزرگ ضرورت ندارد زیرا فرض بر این است که دستگاه توسط سازنده مورد آزمایش قرار گرفته است. به هر حال نتایجی که با آزمایش میله ها به دست می آید نباید بیش از 0/5± درصد با مقادیر ذکر شده روی میله ها تفاوت داشته باشد.

5-6 دقت در اندازه گیری طول مسیر

اندازه گیری طول مسیر پالس باید از دقتی بیشتر از 1± درصد برخوردار باشد. در مواردی که عملاً اندزه گیری طول مسیر امکان پذیر نیست باید اندازه اسمی همراه با رواداری آن گزارش گردد.

6- تعیین سرعت پالس

6-1 آرایش قرارگیری مولدها

مولد گیرنده آن قسمتی از پالس را کشف می کند که زودتر برسد. در واقع ارتعاشات پیش رونده طولی سریعتر می رسند. هر چند در امتداد عمود بر سطح مولد فرستنده ، حداکثر انرژی به بتن منتقل می شود. ولی دریافت پالس ها در امتدادهای دیگر امکان پذیر است. بنابراین نحوه ی قرار دادن مولدها به صورت های زیر امکان پذیر است.

شکل 1- روش های انتقال و دریافت پالس های مافوق صوت

-2 تعیین سرعت پالس در روش انتقال مستقیم

روش انتقال مستقیم مطلوب ترین آرایش قرار گیری مولدهاست و در مواردی که امکان پذیر است باید از این روش استفاده کرد زیرا حداکثر انرژی پالس ها منتقل و دریافت می شود. بنابراین تعیین دقیق سرعت پالس اساساً تابع دقت در اندازه گیری طول مسیر است. به عبارت دیگر ، چنانچه طول مسیر با دقت اندازه گیری شود ، سرعت پالس تعیین شده از دقت کافی برخوردار خواهد بود.

6-3 تعیین سرعت پالس در روش انتقال نیمه مستقیم

در مواردی که از این روش استفاده می شود نباید فاصله ی بین مولدها چندان زیاد باشد ، در غیر این صورت امکان عدم دریافت پالس ها وجود دارد. برای تعیین طول مسیر باید فاصله بین مراکز مولدها اندازه گیری شود. این روش اندازه گیری از دقت کافی برخوردار است.

6-4 تعیین سرعت پالس در روش انتقال غیر مستقیم

روش انتقال غیر مستقیم باید در موارد زیر استفاده گردد :

الف- فقط یک طرف بتن قابل دسترسی است.

ب- عمق ترک باید تعیین گردد.

ج- ضخامت لایه ی سطحی بتن که کیفیت نامطلوب دارد باید اندازه گیری شود.

دامنه ی علائمی که در این روش دریافت می شود فقط حدود 3 درصد نسبت به روش مستقیم است.

بنابراین ، روش انتقال غیرمستقیم نسبت به روش های دیگر دارای حساسیت کمتری است. علاوه بر این ، اندازه گیری سرعت پالس در این روش تحت اثر لایه سطحی بتن است. این ناحیه اغلب دارای ساختاری متفاوت از توده ی بتن بوده و ممکن است که نتایج حاصل نماینده ی کل بتن نباشد. سرعت غیرمستقیم کمتر از سرعت مستقیم در همان عضو سازه ای است. این اختلاف بسته به کیفیت بتن ، بین 5 تا 20 درصد است. در مواردی که امکان پذیر است ، باید با اندازه گیری در محل ، اختلاف مذکور تعیین شود.

در روش غیرمستقیم ، اندازه گیری طول دقیق مسیر انتقال همراه با عدم قطعیت است. بنابراین برای دقت بیشتر باید یک سری اندازه گیری با تغییر دادن وضعیت مولدها ، انجام شود. نحوه ی آزمایش به این صورت است که ابتدا محل مولد فرستنده ثابت نگه داشته می شود و محل مولد گیرنده در فواصل معین و در طول یک خط تغییر می یابد. هر دفعه که محل مولد تغییر می کند ، زمان انتقال پالس اندازه گیری می شود. فاصله ی بین دو مولد در محور x و زمانهای انتقال پالس در محور y نمودار ترسیم می گردد. در واقع شیب خط براساس نمودار برابر با سرعت پالس است. چنانچه خط رسم شده غیرپیوسته (غیرمستقیم) باشد نشانه وجود ترک در لایه ی سطحی است و یا کیفیت لایه ی سطحی بتن نامطلوب است.

6-5 اتصال دادن مولدها بر سطح بتن

به منظور اطمینان از اینکه پالس های تولید شده در مولد فرستنده به درون بتن وارد می شود و سپس توسط مولد گیرنده دریافت می گردند ، ضروری است که اتصال صوتی مناسب بین مولدها و سطح بتن برقرار باشد. در بسیاری از موارد ، سطح پرداخت شده بتن به اندازه کافی صاف است و با استفاده از ماده ی مخصوص اتصال و با فشار دادن مولدها روی سطح بتن ، تماس صوتی بر قرار می گردد. در صورت عدم تماس کافی بین مولدها و سطح بتن در سطح مشترک ممکن است حباب هوا ایجاد شود و باعث خطا در اندازه گیری زمان انتقال گردد.

مواد مخصوص اتصال تنوع زیادی دارند مانند وازلین ، گریس ، مایع صابون و خمیر کائولین- گلیسرول که مناسب ترین آنها وازلین است. مواد اتصال باید تا حد امکان در ضخامت کم اعمال گردد و در یک محل باید چندین قرائت گرفته شود تا حداقل مقدار زمان انتقال به عنوان نتیجه آزمایش به دست آید.

در مواردی که امکان پذیر است باید مولدها روی سطح قالب بندی شده بتن قرار داد. ممکن است سطوح ماله کشی شده دارای خواصی متفاوت از توده ی بتن باشد. اگر آزمایش روی چنین سطوحی ضروری است باید طول بزرگتر مسیر انتخاب شود. برای سطوح قالب بندی نشده توصیه می شود که حداقل طول مسیر 50 میلیمتر و 400 میلیمتر به ترتیب برای روش انتقال مستقیم و غیر مستقیم انتخاب گردد.

شکل 2- تعیین سرعت پالس به روش انتقال غیرمستقیم

وقتی که سطح بتن زبر و ناهموار است ، قسمتی از سطح بتن که قرار است مولدها روی آن قرار داده شود باید تراز و صاف گردد. روش دیگر استفاده از رزین اپوکسی و گچ با گیرش سریع است ، ولی بین سطح بتن و این مواد صاف کننده باید پسبندگی مناسب باشد تا از انتقال سریع پالس به بتن اطمینان حاصل شود. ضخامت لایه صاف کننده باید حد امکان کم و نازک باشد. اگر به ناچار ماده ی صاف کننده به ضخامت زیاد اعمال می شود ، باید سرعت پالس در این مواد در محاسبه به منظور گردد.

7- عوامل موثر در اندازه گیری سرعت پالس

7-1 کلیات

اساساً مقدار سرعت پالس به خواص بتن تحت آزمایش بستگی دارد. ضروری است که عوامل مختلف که

برخواص بتن و سرعت پالس اثر می گذاند ، در نظر گرفته شود.

7-2 مقدار رطوبت

مقدار رطوبت دو اثر فیزیکی و شیمیایی بر سرعت پالس دارد. این آثار در هنگام تخمین مقاومت بتن براساس سرعت پالس مهم هستند. ممکن است سرعت پالس در نمونه ی استاندارد و عضو سازه ای که از یک نوع بتن ساخته شده اند ، تفاوت چشمگیری داشته باشد. قسمت عمده ای از این اختلاف به دلیل شرایط متفاوت عمل آوری و درجه هیدراتاسیون است و قسمتی از این اختلاف ناشی از وجود آب آزاد در منافذ است. در هنگام تخمین مقاومت این آثار باید در نظر گرفته شوند.

7-3 دمای بتن

تغییرات دمای بتن بین 10 تا C°30 اثر مهمی بر سرعت پالس ندارد. برای دمای خارج از این محدوده باید سرعت پالس براساس جدول 1 تصحیح گردد.

جدول 1- ضرایب تصحیح اثر دما برانتقال پالس

دما ( C°)
درصد تصحیح مقادیر بر سرعت پالس اندازه گیری شده
بتن خشک
بتن اشباع
60

40

20

0

4-
5 +

2 +

0

5/0

5/1 -
4+

7/1+

0

1-

5/7-
 

7-4 طول مسیر

طول مسیری که سرعت پالس در آن اندازه گیری می شود باید به اندازه کافی طویل باشد به طوری که پالس تحت تاثیر ناهمگنی بتن قرار نگیرد. به جز در شرایطی که در بند 7-5 ارائه شده است ، توصیه

می شود که برای بتن با حداکثر اندازه ی سنگدانه 20 میلیمتر ، حداقل طول مسیر 100 میلیمتر و برای بتن حاوی حداکثر اندازه ی سنگدانه بین 20 تا 40 میلیمتر حداقل طول مسیر 150 میلیمتر انتخاب گردد. به طور کلی ، سرعت پالس تحت تاثیر تغییرات طول مسیر قرار نمی گیرد. هر چند ، ابزار الکترونیکی اندازه گیری زمان (این وسیله در دستگاه مافوق صوت تعبیه شده است) ممکن است با افزایش طول مسیر اندکی کاهش در سرعت را نشان دهد. دلیل این پدیده مولفه های بسامد بالاتر پالس است که بیشتر از مولفه های بسامد پایین تر کاهش می یابند و شکل آغازه ی پالس با افزایش فاصله طی شده ، زاویه خود را بیشتر از دست می دهد. معمولاً این کاهش ظاهری سرعت به مقدار کم است و محدوده ی رواداری ارائه شده در بند 5-2 است.

7-5 شکل و اندازه ی نمونه

سرعت پالس های کوتاه مستقل از اندازه و شکل نمونه ای است که پالس از آن عبور می کند ، مگر آنکه حداقل بعد جانبی آن کمتر از حداقل مقدار معین باشد. اگر طول نمونه کمتر از حد مشخص باشد ممکن است از سرعت پالس در حد محسوسی کاسته شود. مقدار این کاهش به طور عمده به نسبت طول موج پالس به حداقل بعد جانبی نمونه بستگی دارد. ولی اگر نسبت مذکور کمتر از واحد باشد ، مقدار کاهش سرعت قابل توجه نخواهد بود. به عبارت دیگر ، حداقل بعد جانبی نمونه باید بزرگتر از طول موج پالس

باشد . رابطه ی بین سرعت پالس در بتن ، بسامد مولد و حداقل مجاز بعد جانبی نمونه در جدول 2 ارائه شده است.

جدول 2- اثر ابعاد نمونه بر انتقال پالس

بسامد مولد

(KHz)
سرعت پالس در بتن (km/s)
5/3 =
4 =
5/4 =
حداقل مجاز بعد جانبی نمونه (mm)
24

54

82

150
146

65

43

23
167

74

49

27
188

83

55

30
 

مقادیر مندرج در جدول 2 از رابطه زیر به دست آمده است :

λ=VC/F

که در آن :

λ = طول موج

Vc = سرعت پالس

f = بسامد ارتعاشات پالس

7-6 اثر آرماتور

7-6-1 کلیات

سرعت پالس در بتن مسلح بیشتر از بتن معمولی با همان نوع بتن است. به دلیل آنکه سرعت پالس در فولاد حدود دو برابر سرعت آن در بتن است و در مواردی که اولین پالس را مولد گیرنده دریافت می نماید بخشی از بتن و بخش دیگر از فولاد عبور می کند.

افزایش ظاهری در سرعت پالس به زدیکی مولد به آرماتور ، قطر و تعداد میلگردها و امتداد آنها نسبت به مسیر انتشار پالس بستگی دارد. به هر حال تصحیح اندازه گیری شده دقت تخمین سرعت را کاهش

می دهد. بنابراین تا آنجایی که امکان دارد باید از نزدیک بودن مولدها به آرماتور اجتناب شود.

7-6-2 محور آرماتور موازی با مسیر پالس

در مواردی که محور آرماتور به موازات مسیر پالس است ، ضریب تصحیح از نمودار شکل 3 به دست می آید. در این شکل ، Vc سرعت واقعی پالس و V سرعت ظاهری پالس است.

شکل 3- اثر میلگرد در سرعت پالس : میلگرد به موازات مسیر پالس

7-6-3 محور آرماتور عمود بر مسیر پالس

چنانچه محور آرماتور عمود بر مسیر پالس است ، ضرائب تصحیح از نمودار شکل 4 به دست می آید. در این شکل  طول مسیر پالس در آرماتور یا به عبارت دیگر مجموع قطر میلگردها می باشد. Vc و V در بند 7-6-2 تعریف شده است.

8- تعیین یکنواختی بتن

ناهمگنی بتن ، در عضو یا اعضاء باعث تغییر در سرعت پالس می شود که به نوبه ی خود نشانه ی تغییر در کیفیت بتن است. اندازه گیری سرعت پالس می تواند وسیله ای باشد که بررسی همگنی بتن را فراهم کند ، به همین منظور باتوجه به حجم بتن ، تعدادی نقاط سرعت پالس در سازه انتخاب می گردد.

شکل 4- اثر میلگرد در سرعت پالس : میلگرد عمود بر مسیر پالس

تعداد نقاط آزمایش به اندازه ی سازه ، دقت مورد نیاز و محدوده ی تغییرات در بتن بستگی دارد.

معمولاً محدوده ی آزمایش در شبکه ای 1 متری (متر 1 × 1) کافی است ولی در مواردی که عضو کوچک است یا تغییرات کیفی بتن زیاد می باشد ، بهتر است شبکه ای کوچکتر انتخاب گردد. می توان زمان انتقال اندازه گیری شده را برای ارزیابی یکنواختی مورد استفاده قرار داد ، که در این صورت نیاز به محاسبه سرعت پالس نیست. این روش بخصوص در مواردی که اندازه گیری با روش غیر مستقیم انجام می شود ، مناسب است.

همگنی در بتن را می توان به صورت پارامتر آماری ، مانند انحراف معیار یا ضریب تغییرات سرعت پالس در محدوده ی شبکه آزمایش نشان داد. هر چند ، این پارامترها فقط در مواردی کاربرد دارند که تغییرات در اعضای بتنی با ابعاد مشابه تحت بررسی می باشد.

9- کشف نارسائی ها در بتن

9-1 کلیات

استفاده از روش مافوق صوت برای کشف و وسعت آسیب دیدگی بتن باید منحصراً به افراد باتجربه واگذار شود. همچنین باید توجه داشت که نتیجه گیری نباید براساس فقط یک قرائت انجام گردد.

از آنجایی که پالس قادر نیست از هوا عبور کند ، وجود ترک یا منافذ در مسیر سبب می گردد که طول مسیر افزایش یابد زیرا پالس از پیرامون ترک یا منافذ عبور می کند و در نتیجه زمان انتقال افزایش می یابد و از سرعت پالس کاسته می شود. از همین پدیده می توان برای بررسی این نارسائی ها در بتن استفاده نمود. باید توجه داشت که منافذ و ترک اشباع شده از آب قادرند که امواج را از خود عبور دهند و در نتیجه در بتن های اشباع استفاده از این روش توصیه نمی شود. همچنین در صورت کم بودن قطر منافذ و عرض ترک احتمال عبور پالس از آن منافذ وجود دارد. به طور کلی این روش برای کشف منافذی مناسب است که طول ترک عمود بر مسیر حرکت پالس ، بزرگتر از طول موج و قطر مولدها باشد.

9-2 کشف منافذ و حفره ها

برای کشف حفره بزرگ در بتن ، شبکه ای بر سطح بتن باید رسم گردد و سپس چندین نقطه از شبکه تحت آزمایش به روش مستقیم انجام شود. در صورت وجود حفره در نقطه مورد نظر ، سرعت پالس کاهش

می یابد. تخمین اندازه ی حفر بر این اصل استوار است که پالس ها از کوتاهترین مسیر عبور می کنند و از پیرامون حفره می گذرند.

9-3 تخمین عمق ترک سطحی

برای تخمین عمق ترک عمود بر سطح بتن ، از روش انتقال غیرمستقیم استفاده می گردد. دو مولد گیرنده و فرستنده در دو طرف ترک در فاصله ای مساوی X بر سطح بتن قرار داده می شود (شکل 5).

                      موارد در فرمول:                                                                          

X = فاصله مولد از ترک ، mm

T1 = زمان انتقال پالس در بتن ترک خورده ، µsec

T2 = زمان انتقال پالس در بتن سالم (بدون ترک) ، µsec

طول مسیر سطحی برای T1 و T2 باید مساوی انتخاب گردد.

برای حصول اطمینان از عمود بودن ترک بر سطح بتن باید روش به شرح زیر را اتخاذ نمود : ابتدا دو مولد در نزدیک ترک و در دو طرف آن قرار داده می شود. سپس با حرکت دادن فقط یکی از مولدها (مولدها به نوبت حرکت داده شوند) ، زمان انتقال اندازه گیری می گردد. اگر زمان انتقال کاهش یابد به معنی آن است که ترک در امتداد آن مولدی بوده که حرکت داده شده است (شکل 6).

شکل 5 و 6- نحوه ی آزمایش برای تعیین عمق ترک

-4 تخمین عمق لایه آسیب دیده

ممکن است لایه ی سطحی بتن دارای کیفیت نامطلوب باشد ، این پدیده ممکن است به دلیل ساخت نامناسب یا به دلیل آسیب دیدگی ناشی از آتش سوزی ، یخ زدگی ، حمله سولفاتها و غیره باشد. ضخامت لایه ی آسیب دیده را می توان با استفاده از اندازه گیری مافوق صوت محاسبه نمود.

شکل 7- نحوه ی آزمایش تعیین عمق لایه آسیب دیده و نمودار مربوط

مطابق بند 6-4 و براساس روش انتقال غیرمستقیم ، مولدها بر روی سطح بتن قرار داده می شوند و زمان انتقال اندازه گیری می شود ، سپس تغییر دادن فاصله مولدها و اندازه گیری زمان انتقال به دفعات تکرار

می گردد. نتایج حاصل به صورت نمودار ، مانند شکل 7 ترسیم می شود. موقعی که مولدها در فاصله کم از یکدیگر قرار دارند. پالس از میان لایه سطحی عبور می کند و شیب خط نمودار نشانه ی سرعت پالس در لایه سطحی است. اما با افزایش مولدها از مقداری معین ، پالس از لایه عمیق با کیفیت بهتر بتنی عبور می کند و شیب خط به دست آمده ، سرعت پالس در آن لایه را نشان می دهد

10- تعیین تغییرات در خواص بتن

چنانچه در خواص بتن تغییری با گذشت زمان ایجاد گردد و دلیل آن تغییر ، فرایند هیدراتاسیون ، اثر محیطی یا بارگذاری بیش از حد باشد با اندازه گیری مکرر سرعت پالس در زمان های مختلف می توان آن تغییر را تعیین کرد. اگر آزمایش سرعت پالس روی یک نمونه معین و در طول مدت دوره ای انجام شود ، در صورت تغییر در مقدار سرعت پالس معمولاً نشانه ی تغییر در مقاومت آن نمونه می باشد.

اندازه گیری سرعت پالس بخصوص برای تعقیب روند سخت شدن بتن مفید است ، به ویژه اگر آزمایش در مدت 36 ساعت اول انجام پذیرد. در این مدت تغییرات در سرعت پالس به دلیل تغییرات فیزیکی – شیمیایی در ساختار خمیر سیمان بوده و بهتر است که اندازه گیری در فواصل زمانی 1 و 2 ساعت انجام شود. پس از طی مدت 36 ساعت می توان مدت اندازه گیری را طولانی کرد و به 1 روز یا بیشتر افزایش داد.

11- رابطه بین سرعت پالس و مقاومت

11-1 کلیات

معمولاً کیفیت بتن ، برحسب مقاومت آن ذکر می شود ، بنابراین اندازه گیری سرعت پالس برای تخمین مقاومت گاهی اوقات مفید واقع می شود.

رابطه بین سرعت پالس و مقاومت تحت تاثیر تعدادی عوامل مانند سن ، شرایط عمل آوری ، شرایط رطوبت ، نسبت های مخلوط ، نوع سنگدانه و سیمان می باشد. اگر نیاز به تخمین مقاومت است ضروری است که بین مقاومت و سرعت رابطه ای برای نوع بتن تحت آزمایش برقرار گردد. برای برقرار کردن رابطه باید بر روی تعداد نمونه کافی آزمایش انجام شود. نمونه ها باید با مقاومت های مختلف در محدوده ی مورد انتظار ساخته شوند تا نتیجه دارای قابلیت آماری باشند. درجه اعتماد به تعداد نمونه های آزمایش بستگی دارد. همچنین قابلیت رابطه بستگی دارد که تا چه حد نمونه ها با بتن واقعی در سازه تشابه دارند. برای تهیه نمونه ها می توان از نمونه های قالب گیری شده (ساخته شده در قالب) استفاده کرد و یا اقدام به مغزه گیری از سازه نمود.

11-2 برقراری رابطه با استفاده از نمونه ها

مقاومت مخلوطی معین از سیمان و سنگدانه ممکن است توسط یکی از عوامل زیر تغییر داده شود :

الف- نسبت آب به سیمان ، ب- سن بتن

انتخاب هر یک از عوامل فوق برای تغییر دادن مقاومت نمونه ها بر رابطه همبستگی اثر می گذارد (منظور رابطه سرعت پالس و مقاومت است). بنابراین ضروری است که فقط یک روش برای تغییرات مقاومت مورد استفاده قرار گیرد. انتخاب روش بستگی به نوع کاربرد دارد. چنانچه مقاومت بتن رو به افزایش است ، بهتر است که رابطه با تغییرات سن بتن برقرار گردد. ولی برای کنترل  کیفیت برقراری رابطه با تغییر دادن نسبت آب به سیمان ترجیح دارد. برای هر پیمانه بتن باید حداقل سه نمونه ساخته شود و اندازه گیری سرعت باید در سطوح قالب بندی شده (سطوحی که در مجاور قالب بودند) انجام شود. تغییرات در زمان انتقال برای هر یک از نمونه ها باید در محدوده ی 5± درصد از مقدار میانگین سه نمونه باشد ، در غیر این صورت باید آن سه نمونه را حذف نمود. باید میانگین سرعت پالس و میانگین مقاومت سه نمونه به عنوان یک نقطه از منحنی رابطه مورد استفاده قرار گیرد.

11-3 برقراری رابطه با استفاده از مغزه ها

معمولاً در مواردی که رابطه همبستگی بر مبنای مغزه ها به دست می آید امکان تغییرات اختیاری مقاومت بتن وجود ندارد. بنابراین باید آزمایش سرعت پالس در نقاط مختلف سازه انجام شود تا محل هایی که کیفیت تفاوت دارند مشخص شوند ، سپس از آن نقاط مغزه گیری می گردد. قبل از انجام دادن آزمایش مقاومت فشاری روی مغزه ها باید اجرا گردد، سپس منحنی رابطه بین مقاومت فشاری و سرعت پالس ترسیم شود. 

11-4 تخمین مقاومت قطعات پیش ساخته

وقتی که تطابق مقاومت قطعات پیش ساخته با مقدار مقاومت مورد نظر ضروری است می توان از منحنی رابطه همبستگی استفاده کرد. سرعت پالس باید در نقاطی از قطعه اندازه گیری شود که آن نقاط احساسیت بیشتری دارند و در هنگام بارگذاری تحت تنش بیشتری قرار می گیرد. روش به دست آوردن منحنی رابطه طبق بند 11-2 می باشد.

12- تعیین مدول الاستیسیته و نسبت پواسون دینامیکی

که در آن :

Ed= مدول الاستیسیته دینامیکی ) = µ,( نسبت پواسون دینامیکی ، =ρ دانسیته بتن () و

 =V سرعت پالس ()

اگر مقادیر ρ و V مشخص باشد می توان مقدار Ed را از فرمول فوق به دست آورد.

همین طور چنانچه مقادیر Ed و ρ نامحسوس است در این صورت با تعیین سرعت پالس V می توان Ed را به آسانی محاسبه نمود.

با تعیین مدول دینامیکی و با استفاده از جدول 3 می توان مدول استاتیک را به دست آورد. مقادیر مندرج در جدول 3 برپایه تجربی به دست آمده است و فقط برای بتن های معمولی کاربرد دارد. تخمین مدول ها براساس جدول 3 دارای دقت 10± درصد است.

جدول 3- رابطه تجربی بین مدول الاستیسیته استاتیک و دینامیک و سرعت پالس

سرعت پالس ()
مدول الاستیک الاستیسیته
دینامیک  بتن خشک
استاتیک
6/3

8/3

0/4

2/4

4/4

6/4

8/4

0/5
24000

26000

29000

32000

36000

42000

49000

58000
13000

15000

18000

22000

27000

34000

43000

52000
 

13- گزارش

گزارش سرعت مافوق صوت باید حاوی اطلاعات به شرح زیر باشد :

الف- تاریخ ، زمان و مکان آزمایش

ب- ترکیب بتن شامل :

1- نوع سیمان

2- مقدار سیمان

3- نسبت آب به سیمان

4- نوع و اندازه سنگدانه

5- نوع مواد افزودنی

ج- شرایط عمل آوری ، دما و سن بتن در هنگام آزمایش

د- شرایط محیطی که بتن برای آن طراحی شده است.

هـ- شکل محل موقعیت مولدها. در صورت وجود آرماتور باید در شکل ، محل آن مشخص باشد.

و- شرایط سطح آزمایش (مثلاً صاف ، زبر ، ماله کشی شده ، وجود ترک سطحی و غیره)

ز- تخمین شرایط رطوبت بتن (مثلا مرطوب ، اشباع و خشک)

ح- طول مسیر انتقال و روش آزمایش (مستقیم و غیره)

ط- مقادیر سرعت پالس و در صورت تصحیح مقادیر به دلیل وجود آرماتور باید ذکر گردد.

مراجع :

1- ASTM, C597-83. “Pulse Velocity, Through Concrete”, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1990.

2- BS 1881, Part 203. “Recommendations for Measurement of Velocity of Ultrasonic Pulses in Concrete”, British Standards Institation, London, 1986.

3- Bungey, G.H. “The Testing of Concrete in Structure”, Surry University Press, New York, 1989.ش

پیام نوروزی رئیس هیئت مدیره کلینیک بتن ایران

ای یاری دهنده قلب ها و بینش ها...

 یا مقلب القلوب و الابصار      یا مدبر اللیل و النهار

یا محول الحول و الاحوال      حول حالنا الی احسن الحال

ای یاری دهنده قلب ها و بینش ها و ای دگرگون کننده همه حال های آشکار و نهان، ای گرداننده چرخ هستی، ای مهربان ترین مهربانان عالم، ای عزت بخش هستی و کائنات، تو را به حق اشرف مخلوقات حضرت محمد (صلی الله علیه وآله و سلم)، دل های ما را به نور معرفت خویش منقلب و متحول گردان و ما را همیشه در مسیر خودت قرارده. زشتی هایمان را بپوشان و خوبی هایمان را وسعت ده، گناهانمان را بریز، آبرویمان را حفظ بفرما و ما را در صراط مستقیم و خدمت خالصانه ثابت قدم بدار.

همکاران گرامی و پرتلاش شرکت کلینیک بتن ایران ،سال 1395 سرشار از علم و سازندگی  و اقتدار و سربلندی  ایران عزیزمان بود و در این بین همت و تلاش کارکنان و مدیران شرکت کلینیک بتن ایران کارنامه درخشانی را در بخش های مختلف رقم زد و شما به درستی ثابت کردید که گام هایتان در راه توسعه و پیشرفت  عمرانی  ایران  استوار و برقرار است.

خدا را شاکریم که درسال 95 توانستیم بخش دوم کارخانه را در شهرک صنعتی اشتهارد راه اندازه کرده و پرسنل شرکت را به 63 نفر در واحد های تولیدی ، خدمات مهندسی و دفتری ارتقا دهیم.

 امیدوارم با کمک و تلاش مضاعف کلیه دست اندرکاران و همکاران محترم، سال 96 نیز همراه با خلاقیت،سخت کوشی ، یکپارچگی، هم افزایی و صمیمیت آغاز و تداوم یابد.

 با این امید که در پناه عنایات الهی بهترین تقدیر برای کشورمان رقم بخورد و از خداوند بزرگ مسئلت دارم که به ما همدلی و توانمندی بیشتر عطا فرماید و در سال جدید نیز  شاهد توسعه و پیشرفت برنامه های  شرکت باشیم.

اینجانب حلول سال 1396  را تبریک و تهنیت عرض می‌نمایم.

رئیس هیئت مدیره کلینیک بتن ایران-مهتدی