آزمایش مغزه گیری بتن و ارزیابی نتایج

چکیده:

در این بررسی ابتدا دستگاه مغزه گیری و نحوه آزمایش از نظر جهت مغزه گیری ، کلاهک گذاری ، تاثیرات آرماتورهای - سن بتن - نسبت ارتفاع به قطر نمونه – نحوه برش از بتن توضیح داده شده است . سپس برابر آئین نامه 83 - 318 - ACI و بتن ایران نتایج یک آزمایش انجام شده ، ارزیابی و نتیجه گیری گردیده است . نظر بر اینکه دامنه کاربرد آئین نامه بتن ایران برای مقاومت مشخصه حداقل برابر ۱۶ مگا پاسگال ( نیوتن بر میلیمتر مربع ) بوده و بتن کم مقاومت به بتنی اطلاق میشود که مقاومت آن بیشتر از ۱۶ مگا پاسگال و کمتر از مقاومت مشخصه لازم میباشد ، لذا آزمایش مغزه گیری برروی قسمتهایی از سازه که ضعیف است ، صورت میگیرد . معمولا" مقاومت مغزه ها کمتر از مقاومت نمونه استوانه ای استاندارد بوده و این امر نتیجه عملیات حفاری ، نحوه عمل آوری بتن در کارگاه نسبت به عمل آوری بتن در شرایط آزمایشگاهی است.

 

مقدمه:

هدف اصلی از سنجش مقاومت نمونه های بتنی تخمین مقاومت بتن در سازه حقیقی میباشد ، در حقیقت امکان تعیین دقیق مقاومت بتن در سازه بستگی به تراکم و عمل آوری صحیح آن دارد . اگر چنانچه مقاومت نمونه های آزمایش فشاری کمتر از حداقل مقدار تعیین شده در مشخصات فنی کار باشد ، در اینصورت یا بتن واقع شده در سازه ضعیف است و یا نمونه های آزمایشی واقعا" معرف بتن در سازه نمی باشند . برای بررسی قسمتهای مشکوک سازه میتوان آزمایش مغزه گیری ( core ) انجام داد . معمولا" نمونه برداری مغزه ایی از نزدیک سطح فوقانی سازه ( ستون – دیوار - تیر - دال و ... ) گرفته میشود که دارای کمترین مقدار مقاومت میباشند . با افزایش عمق زیر سطح فوقانی (بیش از ۳۰ سانتیمتر ) ، مقاومت مغزه افزایش می یابد.

 

دستگاه آزمایش و مغزه گیری

 

دستگاه مغزه گیری با متعلقات Core - DD - 160E Hilti

یکی از مهمترین آزمایش های تعیین مقاومت بتن درجا، مغزه گیری از بتن و آزمایش مقاومت فشاری مغزه می باشد. برای انجام مغزه گیری نیاز به تجهیزات خاص آن است که در عکس نمونه دستگاه موجود آن در آزمایشگاه سازه ملاحظه می گردد این دستگاه بنام تجاری DD - 160E Hilti - Core می باشد و از سه قسمت اصلی پایه - سرمته - الكترو موتور تشکیل شده است پایه آن توانایی نصب روی هر سطح صافی را دارد و با یک رول بولت دستگاه محکم در محل نصب می گردد تا از جابجایی دستگاه در هنگام مغزه گیری جلوگیری کرده و مغزهایی سالم بدست آید. همچنین سر مته های آن که بصورت استوانه خالی می باشد و با طول حدود ۶۰ سانتیمتر و قطر 1 تا ۶ اینچ موجود میباشد بعلت الماسه بودن سر مته، مغزه گیری از بتن بسیار سخت بهمراه فولاد امکان پذیر می باشد. این دستگاهی که آزمایش بوسیله آن انجام میشود ، با سرعت زیاد می چرخاند و برای خنک کردن آنها حین کار از آب استفاده میشود . سرعت آب مورد نیاز بستگی به نوع دستگاه متفاوت بوده و متوسط سه لیتر در ثانیه میباشد . در صورتیکه بتن سخت شده دارای خلل و فرج باشد ، مته بخوبی عمل حفاری را انجام نداده و نمونه کامل بدست نمی آید . پس از نمونه برداری در سطح بصورت مناسب برش ، صاف شده ، پس از وزن کردن و اندازه گیری ابعاد استوانه ای استاندارد و مغزه ها ، نمونه ها کلاهک گذاری میشوند . نمونه های استوانه ای فقط از یک طرف کپینگ میشود ، ولی مغزه ها از دو انتها کلاهک گذاری شده و طبق استاندارد ACI ضخامت لایه کپینگ باید در کمترین مقدار ممکن باشد ( در حدود ۲ میلیمتر ) ولی متاسفانه بدلیل وجود مقداری زیادی ناخالصی ماسه در پودر کپینگ این ضخامت گاهی به پنج میلیمتر میرسد که ممکن است در نتایج آزمایشها تاثیر گذار باشد . نمونه ها پس از خشک شدن در هوای آزاد مطابق تمهیدات 90-ASTM C42 شکسته میشوند.

 

جهت مغزه گیری:

آن گونه که آزمایشها نشان میدهند ، مقاومت نمونه هایی که بطور عمودی مته میشوند ( در امتداد لایه های بتن ریزی ) به خاطر آثار لایه ای ، بیشتر از مقاومت مغزه هایی است که بطور افقی مته میشوند . اطلاعات منتشر شده در این مورد متفاوت است ، اما متوسط اختلاف ( حدود ۸ درصد ) در اکثر موارد اعلام شده است . با اینکه نمونه های استوانه ای استاندارد بصورت عمودی آزمایش میشوند ، نمونه های مکعبی معمولاً در صفحه ای عمود بر جهت بتن ریزی تحت آزمایش قرار میگیرند ، بدین ترتیب تطابق بیشتری با مغزه هایی دارند که بصورت افقی مته شده اند.

 

روش کلاهک گذاری:

مقاومت بدست آمده قدری بیشتر از خود مغزه خواهد بود . بطور کلی انتظار میرود که کلاهک دارای خصوصیتهایی از قبیل : صاف و هموار بودن ، عمود بر محور مغزه بر سطح کلاهک ها و ضخامت کم باشند ، هرچند کلاهک از نظر عملی چندان اهمیتی ندارند . (جنس کلاهک نمونه ها میتواند از مصالح سیلیس و گوگرد باشد )| آرماتورها : نتایج تحقیقات منتشر شده نشان میدهد که کاهش در مقاومت اندازه گیری شده ناشی از وجود آرماتورها عرضی ، کمتر از ۱۰ درصد است ، اما تغییرات اندازه گیری ، موقعیت و پیوستگی با بتن عملا" به حساب آوردن نقش آرماتور ها را بسیار مشکل می کند ، به همین دلیل بهتر است در صورت امکان از حضور آنها در مغزه جلوگیری نمود . چنانچه هنگام اندازه گیری مقاومت مغزه آرماتور نیز حضور داشته باشد ، لازم است تصحیحات لازم برای رسیدن به مقاومت واقعی بتن صورت پذیرد . وجود آرماتور بموازات محور مغزه نامطلوب بوده و نمونه غير قابل قبول تلقی میشود .

توصیه شده است که برای یک مغزه با یک آرماتور عمود بر محور آن ضریب تصحيح زیر برای اندازه گیری مقاومت مغزه اعمال شود :

 

 

تبدیل واحد ها : جهت تبدل واحد ها از صفحه ۱۴۷ آئین نامه بتن ایران ( بخش اول - نشر سال ۱۳۷۷) استفاده میشود

 

 

ضریب تبدیل نمونه مغزه ایی به نمونه استوانه ایی استاندارد

نظر بر اینکه نمونه هایی مغزه ایی به قطر ۱۰ سانتیمتر برش داده میشود ، برای ارزیابی نتیجه بایستی نمونه مغزه ایی به نمونه استوانه ایی استاندارد تبدیل شود ، در صفحه ۲۲۸ آئین نامه بتن ایران ( بخش اول - نشر ۱۳۷۷ ) این ضریب تبديل بشرح زیر میباشد.

 

 

تعیین سن بتن

جهت تبدیل سن بتن در موقع نمونه برداری مغزه ایی به سن استاندارد ۲۸ یا ۴۲ روزه از دو فرمول زیر میتوان استفاده کرد . الف - انجمن ACI ( شماره ۲۰۹)

 

تاثیر نسبت ارتفاع به قطر مغزه [۵] مغزه هائی که نسبت ارتفاع به قطر آنها کمتر از یک باشد ، نتایج نامطمئنی بدست می دهند و در بخش چهارم آئین نامه ۱۹۷۰ – ۱۸۸۱ BS یک حداقل مقدار ۹۵/. توصیه شده است . این محدودیت باید مد نظر قرار گیرد ولیکن در عمل ممکنست طول مغزه توسط ضخامت بتن کنترل گردد . ارتفاع استاندارد نمونه باندازه دو برابر قطر آن میباشد . استاندارد های 77-ASTM C42 و بخش چهارم 1970 :1881.BS ضرائب تصحيح لازم را بشرح زیر ارائه داده است.

 

 

تاثیر حفاری ( برش ) بر نمونه مغزه ای

معمولا" مقاومت مغزه ها کمتر از مقاومت استوانه های استاندارد است و این امر نتیجه عملیات حفاری بوده که هرچقدر با دقت بیشتر انجام گیرد ، احتمال صدمه دیدن نمونه زیاد میباشد . Malhotra پیشنهاد میکند که برای بتن با مقاومت ۴۰ مگا پاسکال کاهش در مقاومت میتواند تا ۱۵ درصد برسد و انجمن بتن انگلستان یک اقت ۵ تا ۷ درصد را منطقی دانسته است .

 

نمونه برداری مغزه ای از بتن حجیم

در بتن ریزی حجیم که بتن ریزی در چندین لایه ریخته شده است و ضخامت بتن ریزی بین ۳۰ تا ۵۰ سانتیمتر میباشد و تشخیص محل دقت بتن كم مقاومت مشکل میباشد ، بهتر است با توجه به نوع سازه و رعایت مشخصات فنی طرح ، ابتدا سطح سازه یا محل مورد نظر بصورت شطرنجی در ابعاد ۲۰ تا ۴۰ سانتیمتری مشخص و سپس با استفاده از چکش اشمیت نسبت به شناسائی مناطق آسیب پذیر اقدام و پس از آن آزمایش نمونه برداری مغزه ای انجام گیرد .

 

چکش اشمیت Eshmit Hammer

 

این دستگاه قابل حمل و نقل در سایتها و ارتفاعات می باشد و برای اندازه گیری مقاومت بستن به صورت غیر مخرب می باشد. ضربه انرژی که در هنگام آزمایش به سطح نمونه وارد می شود معادل ۰٫۲۲۵ gm می باشد. این دستگاه مجهز به نوار ثبت اندازه گیری مقاومت می باشد که در زمان انجام آزمایش می توان نتیجه آزمایش را مورد بررسی قرار داد.

 

بررسی نتایج آزمایشات با مقاومت کم

1- اگر هریک از آزمایش های مقاومت نمونه های استوانه ای عمل آورده شده در آزمایشگاه به مقداری بیش از ۳۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع کمتر از مقدار مشخصه ft تنزل کند ، یا اگر آزمایشات روی نمونه های عمل آورده شده در کارگاه نشاندهنده ضعفهائی در عمل آوری و محافظت باشند ، لازم است تدابیری جهت اطمینان از اینکه ظرفیت باربری سازه به مخاطره نمی افتد ، اندیشید .

۲- اگر احتمال ساخت بتن با مقاومت پایین داده شود و محاسبات نشان دهند که ظرفیت باربری ساختمان ، سازه ممکن است بشدت کاهش یافته باشد ، آنگاه آزمایشات روی مغزه های (کرهای ) حفر شده در محلی که مشکوک میباشد ، ممکن است لازم باشد . این آزمایشات باید مطابق باشند با " روش بدست آوردن و آزمایش نمونه های استخراج شده با مته و تیرهای بریده شده از بتن (ASTM C42 ) . در چنین مواردی برای هر آزمایش مقاومت که بیشتر از ۳۵ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع از مقدار مشخص شده °1 کمتر باشد ، باید سه مغزه تهیه شود.

٣- اگر تحت شرایط بهره برداری بتن سازه خشک خواهد بود ، مغزه ها باید در هوا ( در درجه حرارت ۱۶ تا ۲۷ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی کمتر از ۶۰ درصد ) برای مدت هفت روز قبل از آزمایش خشک شوند و سپس بصورت خشک آزمایش شوند . اگر تحت شرایط بهره برداری بتن سازه مرطوب خواهد بود ، مغزه ها باید به مدت حداقل ۴۰ ساعت در آب غوطه ور شوند و سپس بصورت مرطوب آزمایش شوند.

۴- در ناحیه ای که بوسیله آزمایشات حفر مغزه مقاومت بتن تعیین میگردد ، بتن از نظر سازه ای رضایت بخش محسوب میشود ، اگر میانگین مقاومت سه مغزه حداقل برابر ۸۵ درصد f باشد و نیز هیچیک از مغزه ها مقاومتی کمتر از ۷۵ درصد ft نداشته باشد . برای کنترل دقت آزمایش ، محلهای انتخاب شده را میتوان مجددا مورد آزمایش قرار داد.

۵- اگر ضوابط بند ۴ برآورده نشوند ، و اگر مقاومت سازه مورد تردد باقی بماند ، مقام مسئول می تواند دستور آزمایش های بارگذاری برای قسمتهای مشکوک سازه را مطابق بر مشخصات فنی و آئین نامه بتن ایران صادر کند . یا اقدامات مقتضی دیگر اتخاذ نماید . مقاومت مشخص شده برای سازه ۲۱۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع نمونه استوانه ای باشد ، ارزیابی نتایج بشرح زیر خواهد بود:

 

نمونه جدول گزارش آزمایش مقاومت فشاری نمونه های مغزه گیری شده

روش نمونه برداری بر اساس استاندارد ASTM- C42

روش آزمایش مقاومت فشاری بر اساس استاندارد ASTM- C39


 

منابع

۱- آزمایشهای غیر مخرب بتن ، مرکز تحقیقات مسکن و ساختمان

۲- آئین نامه بتن ایران ، معاونت امورفنی - دفتر امور فنی و تدوین معیارها ، بخش اول سال ۱۳۷۷

۳- آئین نامه سازه های بتن آرمه ، ترجمه 83 - 318 - ACI ، زیر نظر دکتر مسعود کی نیا رابطه بین مقاومت بتن مغزه و مقاومت استوانه ای ، علیرضا خالو - حسن امیری ، اولین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه

۵- نويل ، آدام ، " بتن شناسی خواص بتن " ترجمه هرمز فامیلی ، تهران ، انتشارت جهاد دانشگاهی دانشگاه علم و صنعت ۱۳۶۸

۶- طسوجی ، محمد ابراهيم ، طرح و کنترل مخلوطهای بتن " ، تهران ، انتشارات میقات ۱۳۶۸

۷- سایت پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله

شرکت مقاوم سازان مینو با بیش از 10 سال سابقه اجرای ژئوسنتتیک ها در زمینه های مختلف از جمله کشاورزی، صنعت و معدن، گودهای ساختمانی و... در تمامی نقاط کشور ... بیشتر بدانید

ساعت کاری

شنبه تا

پنج شنبه

08:00 صبح  الی

15:00 بعد از ظهر

جمعه   تعطیل

 

نماد اعتماد الکترونیکی

Please publish modules in offcanvas position.