آزمایش های غیر مخرب بتن برای ارزیابی مقاومت سازه

از طریق آزمایش های غیر مخرب بتن می توان مقاومت یک عضو را بدون ایجاد خرابی در آن، اندازه گیری کرد. آزمایش های غیر مخرب بتن به نام NDT نیز شناخته می شوند. امروزه، تست های غیر مخرب بتن رواج زیادی برای ارزیابی مقاومت بتن، قبل از انجام هرگونه فرآیند ترمیمی بر روی سازه ها یافته اند.

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

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

2 . کنترل عملکرد سازه های موجود.

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

4 . ارزیابی مقاومت پسماند سازه 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 و گردباد از دست رفته است.

تست چکش ارتجاعی (اشمیت) 

تست چکش ارتجاعی، یکی از انواع آزمایش های غیر مخرب بتن برای ارزیابی مقاومت سازه است. چکش ارتجاعی با نام چکش اشمیت نیز شناخته می شود. از آنجا که ابداع کننده آن، یک مهندس سوئیسی به نام ارنست اشمیت بوده، از این آزمایش با نام چکش سوئیسی نیز یاد می شود. از تست چکش ارتجاعی برای ارزیابی مقاومت فشاری نسبی بتن بهره برده می شود.

در تست چکش ارتجاعی، پیستون فنری چکش ارتجاعی بر روی سطح بتن فشرده شده و سختی سطح، طبق یک مقیاس درجه بندی شده اندازه گیری می شود. این مقدار موسوم به عدد بازگشت چکش است. البته از آن با نام شاخص بازگشت نیز یاد می شود. بتنی که حاوی مقاومت فشاری و سختی کوچکی باشد، دارای عدد یا شاخص بازگشت کوچک تری است.

شکل 1 . تست چکش ارتجاعی اشمیت

تست سرعت ضربه ی اولتراسونیک یا UPV

تست سرعت ضربه ی اولتراسونیک موسوم به تست UPV است. این تست ها به عنوان تست های غیر مخرب بتن قلمداد می شوند. از این تست برای تعیین مقاومت به وسیله ی ارزیابی همگنی و یکپارچگی بتن استفاده می شود. تست مذکور به واسطه ی بهره گیری از وسیله ی ارزیاب سرعت ضربه ی اولتراسونیک صورت می پذیرد.

از کاربرد آزمایش UPV می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . ارزیابی کیفی مقاومت بتن

2 . تعیین ناپیوستگی ها در سطح مقطع اعم از ترک ها، پوشش بتنی، لایه لایه شدن و غیره

3 . عمق ترک های سطحی

در این تست زمان انتقال ضربه ی اولتراسونیک با فرکانس 50 الی 54 کیلو هرتز اندازه گیری می شود. ضربه به کمک سیستم مبدل الکتروصوتی تولید می شود. هرچه سرعت پالس بالاتر باشد، مدول الاستیک، چگالی و یکپارچگی بتن نیز بیشتر خواهد بود.

مطالعه بیشتر : آزمایش التراسونیک بتن و کاربردهای آن

شکل 2 . تست سرعت ضربه ی اولتراسونیک یا UPV

تست مقاومت در برابر نفوذ :

تست مقاومت در برابر نفوذ، یکی از انواع تست های غیر مخرب بتن است. از این تست برای تعیین مقاومت نسبی بتن استفاده می شود. به علت ماهیت تجهیزات مورد استفاده، نباید انتظار داشته باشیم که به مقادیر مطلق مقاومت دسترسی پیدا کنیم. ویندسور معروف ترین وسیله در اندازه گیری مقاومت در برابر نفوذ است.

تست مقاومت در برابر نفوذ به نوع سنگدانه ها (اعم از نرم یا سخت) وابسته است. این تست به اندازه ی سنگدانه ها و همچنین ماهیت تجهیزات نیز وابسته است. مشاهده شده است که دقت این آزمایش در تعیین مقاومت بتن حدود 20 درصد است.

تست بیرون کشیدگی یا کشیدگی

تست بیرون کشیدگی، یکی از انواع آزمایش های غیر مخرب بتن بوده و به وسیله ی روش های LOK و CAPO صورت می پذیرد. تجهیزات این آزمایش به نحوی طراحی گردیده که موجب پدید آمدن نیروهای کششی می شوند. نیروهای بیرون کشیدگی به مقاومت فشاری بتن مرتبط است. این هم بستگی به واسطه ی ارزیابی نیروی مورد نیاز برای کشیدن یک پروب فولادی از صفحه ی مدور به دست می آید.

از اهداف تست بیرون کشیدگی بتن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . اندازه گیری مقاومت فشاری بتن

2 . تعیین مقاومت بتن برای اجرای عملیات پس کشیدگی

3 . تعیین زمان برداشتن قالب ها و پایه ها بر مبنای مقاومت بتن

تست بیرون کشیدگی، یکی از انواع تست های غیر مخرب بتن برای ارزیابی مقاومت سازه های موجود است. در تست بیرون کشیدگی، نیروی کششی مورد نیاز برای جداسازی صفحه ی مدور فلزی چسبیده به سطح بتن به مقاومت فشاری مصالح بستگی دارد.

شکل 3 . آزمایش بیرون کشیدگی بتن

تست مغزه گیری از بتن

امروزه آزمایش مغزه گیری بتن برای ارزیابی مقاومت فشاری بتن سخت شده یک روش شناخته شده محسوب می شود. آزمایش مغزه گیری بتن امکان مشاهده بخش های درونی اجزای بتنی را فراهم می کند که به تخمین مقاومت آن نیز مرتبط است. همچنین با آزمایش مغزه گیری می توان به ارزیابی دیگر خصوصیات سازه با قاب بتن مسلح پرداخت.

از کاربردهای نمونه مغزه ی بتنی می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . تعیین مقاومت و چگالی

2 . عمق کربناتِ شدن بتن

3 . تحلیل شیمیایی

4 . نفوذپذیری آب یا گاز

5 . تحلیل سنگ نگاری

6 . تست نفوذپذیری کلرید

نتیجه گیری

استفاده ی منطقی از آزمایش های غیر مخرب بتن و همچنین ترکیب بیش از یک تست، از منظر اعتبار نتایج بسیار مورد توجه است. تست مغزه گیری قابل اعتمادتر بوده اما در طی ترمیم یا بازسازی سازه های موجود، همواره امکان اجرای چندین تست مغزه وجود ندارد. علاوه بر این، مغزه گیری پرهزینه است.

مهندسان با تجربه در ابتدا از تست چکش ارتجاعی بهره می برند که مشخص کننده نواحی قوی تر و ضعیف تر خواهد بود. نواحی مشکوک تر با تست اولتراسونیک مورد ارزیابی قرار می گیرند. تست مغزه گیری در شرایطی اجباری می شود که حتی تست های اولتراسونیک نیز بر بتن ضعیف دلالت دارند؛ بنابراین، یک مهندس باید از قضاوت و حس شخصی خود برای اجرای ترکیبی تست ها استفاده کند و پیش از تعیین طرح های پیشنهادی مقاوم سازی، به قضاوت بپردازد.

پیشنهاد مطالعه : آزمایش مغزه گیری بتن برای تعیین مقاومت فشاری

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با آزمایش کربناسیون بتن و تحلیل سازه با آن 

منبع :

ترجه نوشتاری از سایت gharpedia.com توسط عظیم مرادی، از مقالات تحلیلی ترجمه شده توسط گروه آموزشی 808