تعیین مقاومت فشاری بتن با آزمایش نفوذپذیری بتن

در این نوشتار تصمیم داریم به آزمایش نفوذپذیری بتن برای تعیین مقاومت فشاری بتن بپردازیم. این آزمایش با دو دستگاه میله ویندسور و یا دستگاه تست نفود پین انجام می گیرد که در ادامه به تشریح هریک می پردازیم. با ما همراه باشید.

تعیین مقاومت فشاری بتن با استفاده از آزمایش نفوذپذیری

امروزه کارشناسان تست بتن از آزمایش NDT مانند آزمایش نفوذپذیری برای تعیین مقاومت فشاری بتن در سازه ها استفاده می کنند. این آزمایش مقاومت بتن را با میزان نفوذ یک میله فولادی در آن تخمین می زند. در این روش، میله فولادی یا مته فولادی از روی سطح بتن به وسیله یک انفجار ناگهانی به داخل آن پرتاب می شود. در صورتی که شرایط آزمایش استاندارد باشد، نفوذ با مقاومت فشاری بتن رابطه معکوس خواهد داشت. این رابطه به مقاومت سنگدانه ها بستگی دارد. تست مقاومت در برابر نفوذ، به سرعت و با دقت مقاومت فشاری بتن را مشخص می کند. مقاومت با شلیک (پرتاب) یک روی سطح بتن با مقدار مشخصی نیرو، به دست می آید. تست مقاومت نفوذ، یک سیستم مدرن برای اندازه گیری مقاومت فشاری بتن سخت شده است. این تست مقاومت فشاری بتن را تا 110 مگا پاسکال اندازه می گیرد.

پیشنهاد مطالعه: آشنایی با دوام بتن و نفوذپذیری سیمان و بتن

روش تست میله ویندزور (ویندسور)

شکل 1 . دستگاه میله ویندزور

دستگاه میله ویندزور یک وسیله برای تعیین مقاومت فشاری بتن در برابر نفوذ بتن است. این تکنیک شامل لوازمی مانند محرک فعال باروتی و میله آلیاژی سخت، است. همچنین شامل لوازمی مانند لوله فشنگ پرشده، عمق سنج و غیره می باشد. محرک فعال باروتی برای شلیک میله آلیاژی سخت به بتن به کار می رود. عمق نفوذ به مقاومت بتن بستگی دارد. میله ها در فاصله نزدیک و در گروه سه تایی شلیک می شوند. مقدار میانگین برای تخمین مقاومت بتن مدنظر قرار می گیرد. در حین آزمایش، طول نمایان میله را با یک عمق سنج کالیبره شده اندازه بگیرید؛ اما ترجیح داده می شود که ضریب تغییر را بر اساس عمق نفوذ بیان کنید زیرا مقاومت بتن به عمق نفوذ مربوط است. میله فولادی قطری به اندازه 6.3 میلی متر و طولی به اندازه 73 میلی متر و نوک مخروطی شکل دارد. پشت میله رشته ای و پیچ خورده است و 12.6 میلی متر قطر دارد. نتایج تست میله ویندزور معمولاً تحت تأثیر بافت سطح و رطوبت تأثیر قرار نمی گیرد. با این حال، آسیب به شکل ترک به اعضای باریک و ضعیف وارد می شود.

موارد احتیاطی هنگام تست میله ویندزور

• حداقل 150 میلی متر فاصله از کناره های سطح در نظر بگیرید.
• حداقل ضخامت لازم برای عضو 150 میلی متر است.
• 50 میلی متر از محل آرماتورها در عضو فاصله در نظر بگیرید؛ زیرا حضور میلگردهای تقویتی عمق نفوذ را تحت تأثیر قرار می دهد.
• سرعت اولیه پرتاب میله را 183 متر بر ثانیه در نظر بگیرید. 1 درصد تفاوت در سرعت مجاز می باشد.
• میله باید به صورت عمود بر سطح شلیک شود.

شکل 2 . میله ویندزور

دستگاه تست نفوذ پین یا آزمایشگر PNR 

شکل 3 . تعیین مقاومت فشاری بتن با دستگاه تست نفوذ پین

دستگاه تست نفوذ پین یا آزمایشگر PNR انرژی کمتری نسبت به سیستم میله ویندزور نیاز دارد. کمتر بودن انرژی دستگاه باعث می شود در مقاومت های بالاتر، حساسیت کاهش یابد؛ بنابراین این روش برای آزمایش نفوذپذیری بتن با مقاومت بیشتر از 28 نیوتن بر مترمربع، توصیه نمی شود. در این روش، از یک دستگاه فنردار که انرژی حدود 1.3 درصد میله ویندزور دارد، استفاده می شود. این دستگاه برای کار کردن با یک میخ فولادی نوک تیز سخت با قطر 3.56 میلی متر روی سطح بتن استفاده می شود. نفوذ میخ فولادی یک ترک مخروطی شکل و یک سوراخ کوچک (فرورفتگی) روی سطح بتن ایجاد می کند.

میخ از سوراخ بیرون کشیده شده و سوراخ به وسیله پمپ هوا تمیز می شود. عمق سوراخ با یک عمق سنج مناسب اندازه گیری می شود. تست نفوذ میخ هر بار به یک میخ جدید نیاز دارد زیرا میخ پس از استفاده کند می شود. مقاومت ملات و سنگ دانه بر روی عمق نفوذ میله در بتن اثر می گذارند. این مقاومت متفاوت از مقاومت در برابر شکستن نمونه های مکعبی است، به طوری که مقاومت ملات، مقاومت را دائماً تحت تأثیر قرار می دهد؛ بنابراین، نوع سنگدانه تأثیر زیادی بر رابطه مقاومت بتن در برابر عمق نفوذ دارد.

تست نفوذ میخ مبتنی بر منحنی کالیبراسیون است. این مسئله از تست های آزمایشگاهی بر روی بتن خاصی با نوع ویژه ای از سنگ دانه ها (سنگ دانه سخت یا نرم) به دست آمده است. شکل سنگ دانه ها و نوع وسایل بر پراکندگی مقادیر خوانده شده میله اثر می گذارد. پس نباید انتظار داشت مقادیر دقیقی را به دست آورد. اندازه و شکل سنگ دانه در مخلوط بتن نیز بر خواندن مقادیر میله اثرگذار است.

منبع: نوشتاری از سایت gharpedia با ترجمه عظیم مرادی، از مقالات تحلیلی گروه آموزشی 808