آزمایش های تخصصی بتن

نیاز به آزمایش بر روی بتن برای تعیین مقاومت آن در محل سرویس دهی از حدود 70 سال پیش احساس شده است و تاکنون روشهای متعددی اعم از روشهای غیرمخرب و نیمه مخرب به منظور تخمین مقاومت بتن در سازه ابداع گردیده است و آزمایش های تخصصی بتن انجام شده است.

در انتخاب روش مناسب در ارزیابی مقاومت فشاری بتن درجا ، پارامترهای زیادی می توانند تاثیرگذار باشند که از این بین آنها می توان به نوع روش ، دقت، هزینه و زمان انجام آزمایش اشاره نمود . روش های غیر مخرب مانند اولتراسونیک و چکش اشمیت و روش های نیمه مخرب همانند بیرون کشیدگی(pull out) ، پاره شدگی (pull off ) و مغزه گیری می باشند.

لزوم انجام تست بتن در محل سرویس دهی

طی سالیان اخیر، انجام آزمایش های تخصصی بتن در محل برای ارزیابی سازه ای بتنی از اهمیت قابل توجهی برخوردار شده اند. مقاومت، دوام ، همگنی و بسیاری دیگر از خصوصیات بتن سخت شده توسط این روش ها، قابل بررسی و اندازه گیری است.

آزمایش نمونه استاندارد، مقاومت موجود در عضو سازه ای را بدست نمی دهد زیرا در آن اثر انتقال، تراکم و عمل آوری بتن با وضع موجود در سازه متفاوت است.

در میان مهندسین سازه این آگاهی رو به افزایش است که نمونه ای مکعبی یا استوانه ای نمی توانند به طور واقعی بیانگر مقاومت بتن به کار برده شده در سازه باشد.

عوامل متعدد می توانند در این خصوص مؤثر باشند که از جمله آن ها می توان به نحوه انتخاب نمونه ها از کل مجموعه، تفاوت در نوع تراکم، اختلاف در عمل آوری و نحوه اجرا در محل کارگاه را می توان نام برد. به همین دلیل تمایل به انجام تست بتن و آزمایش بتن در محل با استفاده از روش هایی که غیر مخرب و یا باعث خرابی محدودی می شوند روز به روز بیشتر می شود.

در بعضی موارد نیز ممکن است اطلاعات لازم در مورد یک سازه ساخته شده موجود نباشد یا اینکه اطلاعات موجود بنا بر دلایلی مورد تردید واقع شوند و یا برای بررسی علل خرابی یک ساختمان بعد از خرابی آن نیاز به اندازه گیری مقاومت بتن باشد. در همه ی این موارد آزمایش های در محل مورد نیاز می باشد .

همچنین آتش سوزی و آسیب دیدگی و در نتیجه کاهش مقاومت بتن، عدم تطابق مقاومت نمونه های استاندارد در مقایسه با مقاومت مورد نظر یا مقاومت طرح و اجرای نامطلوب سازه، از جمله مواردی می باشد که تعیین مقاومت بتن در سازه را اجتنباب ناپذیر می سازد و آزمایش های تخصصی بتن بایستی انجام گردد.

علاوه بر این مقاومت بتن برای تصمیم گیری در انجام تقویت و مقاوم سازی و تعمیر بسیار ضروری است و تغییر در نوع بهره برداری نیز از جمله مواردی می باشد که نیاز به انجام تست های بتن را لازم می کنند.

انواع روش های تست بتن

تست بتن جهت تعیین و تخمین مقاومت فشاری بتن به دو صورت غیر مخرب (NDT ) و مخرب (DT) انجام می پذیرد.

آزمایش های غیر مخرب بتن

از طریق آزمایش های غیر مخرب بتن (NDT) می توان مقاومت عضو سازه ای و تغییرات در خواص مصالح نسبت به زمان، با تکرار آزمایشات بر روی عضو بدون برجا گذاری اثر تخریب در سازه بدست آورد. امروزه، تست های غیر مخرب بتن برای ارزیابی مقاومت بتن، قبل از تخریب بتن به نام انجام هرگونه فرآیند ترمیمی بر روی سازه ها رواج بسیاری یافته اند.

تست های غیر مخرب بتن، امکان ارزیابی مقاومت درجای سازه های RCC را با اهداف مختلف زیر فراهم می آورند:

– کنترل کیفی سازه هایی که اخیراً ساخته شده اند یا در حال ساخت هستند.

-کنترل عملکرد سازه ی موجود

-بررسی سازه وقتی نیاز به مقاوم سازی به علت قدمت یا تغییر کاربری آن دارد.

– ارزیابی مقاومت پسماند سازه به هنگامی که بخش قابل ملاحظه ای از مقاومت سازه به علت سن زیاد، فرسایش، خوردگی و همچنین بلایای طبیعی یا قصور انسانی اعم از زلزله، آتش سوزی، گردباد از دست رفته است.

البته از آنجایی که تعیین مقاومت مستلزم ایجاد تنش های تخریبی می باشد، لذا واضح است که روش غیر مخرب نمی تواند به طور مستقیم مقاومت بتن را تعیین نماید و این کار باید توسط منحنی های کالیبره برای هر نوع بتن مورد استفاده قرار گیرد. از میان روش های غیر مخرب می توان به روش چکش ارتجاعی ، روش سرعت امواج التراسونیک و تست هافسل اشاره نمود.

 تست چکش اشمیت:

از جمله آزمایش های غیر مخرب بتن تست چکش اشمیت می باشد. این آزمایش روشی برای ارزیابی کیفیت و مقاومت نسبی بتن می باشد و جز آزمایش های تخصصی بتن می باشد.

امروژه استفاده از این روش طرفداران بسیاری در بین کارشناسان اجرایی و تعمیراتی دارد. این تست با ارائه دیتاهای کیفی بتن می تواند روشی برای افزایش سرعت اجرای پروژه های بتنی بزرگ همانند سدها و جلوگیری از وقفه آزمایشگاهی باشد.

البته باید توجه داشت که آزمایش غیر مخرب چکش اشمیت دارای نقایص و مشکلاتی نیز می باشد.

آزمایش التراسونیک

این روش با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود .

تست التراسونیک یا تست سرعت پالس های التراسونیک نوعی از آزمایش های تخصصی بتن با فرکانس۵۰ تا۵۴ هرتز یک آزمایش غیر مخرب جهت بررسی پایداری و مقاومت بتن ، بررسی کیفیت دانه بندی های بتن و وجود ترک خوردگی و…در بتن میباشد. علاوه بر موارد فوق امکان بررسی عمق ترک های موجود در بتن نیز وجود دارد.

نحوه اجرا به این صورت است که امواج التراسونیک با فرکانس های ۵۰ تا ۵۴ هرتز توسط یک فرستنده ایجاد و به عمق بتن فرستاده میشود،امواج ارسال شده توسط گیرنده ای دریافت میشود. در این داد و ستد امواج مدت زمان ارسال موج اهمیت دارد.(سرعت موج از نسبت فاصله به زمان حاصل میشود).

روش های مخرب:

در روش های مخرب یا نیمه مخرب، با به جا گذاشتن تخریب جزئی در سازه که البته ساختار سازه ای را مختل نمی کند، می توان به نوعی مقاومت بتن را مورد ارزیابی قرارداد.

تمام آزمایشات متعلق به این گروه باعث به وجود آمدن خسارات کوچکی در سازه می گردند. بنابراین در طرح و اجرای این آزمایشات می بایست دقت کافی را به عمل آورد تا بتوان با ترمیم بخش های آسیب دیده مانع از تحت تأثیر قرار گرفتن دوام بتن گردند.

در این روش ها از آنجایی که پارامتر اندازه گیری شده با مقاومت بتن در ارتباط می باشد، نسبت به روش غیر مخرب از درجه اهمیت و اعتبار بیشتری برخوردار است. همچنین باید به این نکته اشاره نمود که منحنی کالیبراسیون برای این دست از آزمایشات نسبت به متغییرهایی که وابسته به وضعیت بتن و نسبت های اختلاط است حساسیت کمتری دارند.

معایب اصلی این روش ها شامل مشکلات مربوط به ایمن ماندن سازه (مخصوصاً در مورد سازه های پیش تنیده)، محدودیت تعداد آزمایشات مکرر که بتواند بر روی یک عضو بدون کاهش جدی مقاومت انجام گردند و هزینه بالای انجام آزمایش می باشد.

آزمایش مغزه گیری یا کرگیری در بتن

معمولا از تست یا آزمایش مغزه گیری یا کرگیری بتن به عنوان آزمایشی مخرب در آزمایش های تخصصی بتن ، برای کنترل وضعیت سازه ها با رعایت استاندارد مغزه گیری از بتن مورد استفاده قرار می گیرد. گاها نیز برای ایجاد بازشو در دیوارها و دال ‌ها به دلایل مختلفی از جمله عبور لوله‌ ها، کابل‌ های برق و تلفن و سایر تجهیزات مورد نظر معمولا به برش‌ های دایروی شکلی در محل‌ های مشخص نیاز می ‌باشد که می توان از آزمایش مغزه گیری بتن استفاده نمود.

مغزه نیز باید نشان دهنده کیفیت واقعی بتن باشد. افزایش تعداد مغزه ها سبب توزیع واقعی تر مقاومت شده، اما در عین حال هم نقاط ضعف موجود در بتن نادیده گرفته می شود. نوع ارزیابی شرایط نیز نقش کلیدی در انتخاب محل مغزه ایفا می کند.

در نهایت پس از نمونه‌ برداری دو سطح مغزه به صورت مناسب برش داده شده و تسطیح می گردد. پس از وزن کردن و اندازه گیری ابعاد استوانه‌ استاندارد و مغزه‌ ها، نمونه ‌ها کلاهک گذاری می ‌شوند.

لازم به ذکر است که نمونه‌ های استوانه‌ ای صرفا از یک طرف کپینگ می ‌شود، اما مغزه‌ ها از دو انتها کلاهک ‌گذاری شده و طبق استاندارد ACI ضخامت لایه کپینگ باید در کم ترین مقدار ممکن یعنی ۲ میلی متر باشد اما گاها به دلیل وجود مقداری زیادی ناخالصی ماسه در پودر کپینگ این ضخامت به ۵ میلی متر می ‌رسد که ممکن است در نتایج آزمایشگاهی بتن تاثیر گذار باشد. 

در گام نهایی از آزمایش کرگیری بتن ، نمونه‌ ها پس از خشک شدن در هوای آزاد مطابق استاندارد ASTMC42-90 شکسته می ‌شوند.

شرکت رامان مجری آزمایش های تخصصی بتن به صورت بسیار دقیق می باشد.