آزمایش بتن به صورت برجا

آزمایش بتن به صورت برجا چگونه انجام می شود؟
آزمایش بتن همیشه در محل آزمایشگاه یا با تجهیزات نسبتا بزرگ اجرا نمی شود. برخی از آزمایش ها دارای تجهیزاتی هستند که می توان آن ها را به راحتی و با دست جابجا کرد.

این آزمایش ها که با عنوان «آزمایش برجا» (In Situ Test) شناخته می شوند؛ امکان ارزیابی سریع ویژگی های مختلف بتن نظیر مقاومت فشاری و یکنواختی را فراهم می کنند.

در ادامه، به معرفی متداول ترین روش های آزمایش برجای بتن می پردازیم.

آزمایش چکش اشمیت چیست و چگونه اجرا می شود؟
«آزمایش چکش اشمیت» (Schmidt Hammer Test)، یک آزمایش غیر مخرب است که به منظور اندازه گیری سریع و راحت مقاومت فشاری بتن مورد استفاده قرار می گیرد.

این آزمایش با استفاده از یک چکش مخصوص، مطابق با استاندارد ASTM C805 و به صورت برجا اجرا می شود. تصویر زیر، اجزای مختلف چکش اشمیت را نمایش می دهد.

• بدنه.
• شاخص.
• ضامن.
• چکش.
• فنر.
• پیستون.

اجرای آزمایش چکش اشمیت بسیار ساده است. به این منظور، ابتدا باید وسیله اندازه گیری را کالیبره کرد. کالیبراسیون چکش، با اجرای آزمایش بر روی فولادی با سختی مشخص صورت می گیرد.

سپس، نمونه مورد نظر طی مراحل زیر آزمایش می شود:

• فشار دادن پیستون بر روی سطح بتن.
• آزادسازی چکش توسط فنر.
• بازگشت چکش به سمت پایین.
• خواندن عدد روی شاخص.

پس از اجرای آزمایش، باید رابطه بین عدد بازگشت و مقاومت فشاری بتن را به دست آورد. بهترین روش برای انجام این کار، اجرای همزمان آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی بتن در آزمایشگاه و آزمایش چکش اشمیت است.

به این ترتیب می توان رابطه بین عدد بازگشت و مقاومت فشاری را به راحتی تعیین کرد. البته، نموداری وجود دارد که رابطه بین عدد بازگشت و مقاومت فشاری نمونه مکعبی را نمایش می دهد.

به طور کلی، کیفیت بتن بر اساس عدد بازگشت آزمایش چکش اشمیت مطابق با جدول زیر تعیین می شود.

میانگین عدد بازگشت و کیفیت بتن:

• بیشتر از 40 خیلی خوب.
• 30 تا 40 خوب.
• 20 تا 30 متوسط.
• کمتر از 20 ضعیف.
• صفر بسیار ضعیف (بتن پوسته پوسته شده).

آزمایش چکش اشمیت از مزیت هایی نظیر سادگی، ارزان بودن، اجرای برجا و امکان بررسی یکنواختی بتن بهره می برد.

در طرف مقابل، نتایج به دست آمده از این آزمایش، وابستگی زیادی به شرایط سطح بتن، وجود میلگرد و وجود حفره دارد. در مجموع، استفاده از این ابزار می تواند دید کلی خوبی را از کیفیت بتن فراهم کند.

آزمایش بیرون کشیدگی بتن چیست و چگونه اجرا می شود؟
«آزمایش بیرون کشیدگی» (Pull Out Test)، یک آزمایش نیمه مخرب است که نیروی کششی مورد نیاز برای بیرون کشیدن دیسک فلزی از درون بتن به همراه یک لایه از سطح آن را تعیین می کند.

این آزمایش معمولا به منظور تخمین اولیه مقاومت بتن سخت شده و مطابق با استاندارد ASTM C900 اجرا می شود.

با این وجود، آزمایش بیرون کشیدگی برای ارزیابی مقاومت بتن در سازه های تکمیل شده نیز قابل استفاده است.

بیرون کشیدگی به دو روش «آزمایش لاک» (LOK Test) برای تخمین مقاومت برجای بتن در سازه های جدید و «آزمایش کاپو» (CAPO Test) برای تعیین مقاومت برجای بتن در سازه های موجود اجرا می شود. اصول اجرایی این روش ها مشابه یکدیگر است.

این آزمایش بتن طی مراحل زیر انجام می شود:

• جانمایی پیچ و مهره آزمایش درون قالب، پیش از بتن ریزی.
• بتن ریزی درون قالب.
• باز کردن و بیرون آوردن پیچ پس از گیرش کامل بتن.
• وارد کردن پیچ دستگاه به درون حفره.
• بیرون کشیدن پیچ و مهره با نیروی نیرو توسط دستگاه.
• یادداشت عدد روی گیج.

مزیت اصلی آزمایش بیرون کشیدگی، اجرای نسبتا آسان و نتایج دقیق (دقیق تر از چکش اشمیت) است. با این وجود، این آزمایش در اغلب موارد باعث آسیب دیدن بتن می شود.

آزمایش سرعت پالس فراصوت چیست و چگونه اجرا می شود؟
«آزمایش سرعت پالس فراصوت» (Ultrasonic Pulse Velocity Test) یا به طور خلاصه «آزمایش UPV»، یک روش غیر مخرب و کارآمد برای کنترل کیفیت مواد بتنی و تشخیص آسیب های موجود در عضوهای سازه است.

در گذشته، این روش فقط برای کنترل کیفیت مواد همگنی نظیر فولاد و اتصالات جوشی مورد استفاده قرار می گرفت.

با پیشرفت تکنولوژی، امکان به کارگیری آزمایش UPV برای ارزیابی بتن نیز فراهم شد. این آزمایش، با استفاده از یک وسیله مخصوص و مطابق با استاندارد ASTM C597 اجرا می شود.

تصویر بالا، یک دستگاه التراسونیک را نمایش می دهد. این دستگاه با ارسال موج های صوتی به درون محیط بتن و اندازه گیری سرعت عبور موج، رابطه بین زمان حرکت موج صوتی با خواص الاستیک و چگالی ماده را به دست می آورد.

از کاربردهای این آزمایش بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ارزیابی یکنواختی بتن.
• اندازه گیری عمق ترک های سطحی.
• تخمین مقاومت فشاری.
• تشخیص وجود ترک های داخلی.

مزیت اصلی آزمایش UPV، امکان تشخیص نقص های داخل بتن است. البته در صورت وجود می‌گرد، حفره و ترک، نتیجه آزمایش تحت تأثیر قرار خواهد گرفت. به علاوه، هنوز نتایج کافی برای ارزیابی قابلیت اطمینان آزمایش UPV وجود ندارد.

آزمایش ترکیبی بتن چیست؟
آزمایش ترکیبی، روشی است که با استفاده از چند آزمایش غیر مخرب، به منظور پیش بینی مقاومت برجای بتن مورد استفاده قرار می گیرد.

آزمایش های UPV و چکش اشمیت، پرکاربردترین روش های غیر مخرب برای ارزیابی کیفیت بتن به صورت برجا هستند.

استفاده ترکیبی از این آزمایش ها و ایجاد رابطه بین نتایج به دست آمده با نتایج آزمایش های مخرب، توسط چندین پژوهشگر مورد مطالعه قرار گرفته است.

طبق مطالعات صورت گرفته، به کارگیری ضرایب اصلاح با توجه به تأثیر نوع سیمان، میزان سیمان، نوع سنگدانه، نسبت سنگدانه های ریز و حداکثر ابعاد سنگدانه می تواند باعث افزایش دقت در تخمین مقاومت بتن در روش ترکیبی شود.

توجه داشته باشید که دقت هر آزمایش غیر مخرب به کالیبراسیون دستگاه مورد استفاده و تعیین صحیح رابطه بین نتایج به دست آمده با نتایج آزمایش های مخرب (نمونه های مغزه گیری شده) بستگی دارد. با این وجود، روش های ترکیبی می توانند باعث کاهش نیاز به اجرای آزمایش های مخرب شوند.

آزمایش بلوغ بتن چیست و چگونه انجام می شود؟
«آزمایش بلوغ بتن» (Concrete Maturity Test)، روشی است که اثرات ترکیبی زمان و دما بر روی افزایش مقاومت بتن را مورد ارزیابی قرار می دهد.

این آزمایش، امکان ارزیابی مقاومت مواد سیمانی در هر لحظه از زمان (حین ساخت) را فراهم می کند. اجرای آزمایش بلوغ بتن مطابق با استاندارد ASTM C1074 صورت می گیرد.

در آزمایش بلوغ بتن، با قرار دادن ترموکوپل درون بتن، تاریخچه ای از تغییرات دمایی در حین فرآیند عمل آوری به دست می آید.

سپس، شاخصی برای تعیین بلوغ بتن بر اساس تغییرات دمایی تعیین می شود. در مرحله بعد، شاخص بلوغ برای محاسبه همبستگی نتایج آزمایش بلوغ بتن و مقاومت فشاری به دست آمده از نمونه های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد اصلی این رابطه، کنترل نحوه افزایش مقاومت در بتن تازه و بتن جوان است.