۳ آزمایش غیر مخرب بتن: روش و موارد استفاده

آزمایش غیر مخرب بتن، به معنای ارزیابی مصالح دانه‌ای و دیگر اعضای بتن، بدون ایجاد هر گونه خرابی یا توقف کامل سیستم است. از جمله انواع این آزمایش، می‌توان به تعیین نمره برجهندگی، تعیین سرعت پالس فراصوت و تعیین نیروی بیرون کشیدن اشاره کرد. در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین اصول و وسایل کاربردی انواع روش‌های تست غیر مخرب بتن، روش انجام و نتایج آزمون آن‌ها را مطابق استاندارد ملی ایران بیان کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

اصطلاحات کاربردی در انواع آزمایش غیر مخرب بتن

پیش از اینکه اصول و روش انجام انواع آزمایش غیر مخرب بتن را شرح دهیم، بهتر است با اصطلاحات کلیدی آن به صورت جامع آشنا شوید. از جمله اصطلاحات کاربردی در انواع روش‌های آزمایش غیر مخرب، مفاهیمی چون: نمره برجهندگی، منطقه آزمون، حد فاصل، زمان گذر، آغازه پالس و زمان خیزش است که در این بخش از مقاله به تبیین آن خواهیم پرداخت.

• نمره برجهندگی: منظور از نمره برجهش، انرژی بازگشتی به چکش بعد از ضربه به سطح بتن است.
• منطقه آزمون: منطقه آزمون، بخشی از بتن با کیفیتی یکنواخت است که برای اهداف عملی خاص مورد آزمون قرار می‌گیرد.
• حد فاصل: ارزش میانه اعدادی است که مطابق ترتیب عددی مرتب شدند.
• زمان گذر: مدت زمانی که پالس فراصوت از مبدل فرستنده به گیرنده عبور می‌کند.
• آغازه پالس: زودترین بخش پالس است که امکان دریافت آن با مبدل‌های گیرنده وجود دارد.
• زمان خیزش: مدت زمانی که دامنه زودترین پالس از ۱۰% به ۹۰% برسد.

آزمون تعیین نمره برجهش

در تعیین نمره برجهندگی، لازم است به جرمی توجه شود که با فنر به جلو حرکت کرده و با شناور متصل به سطح برخورد می‌کند. جهت انجام این آزمون، باید به وسایل کاربردی، منطقه و روش انجام آزمون توجه شود.

وسایل لازم در تعیین نمره برجهش

از جمله وسایل مورد نیاز جهت تعیین نمره برجهش، چکش برجهندگی، سنگ سایش و سندان فولادی مرجع است که در ذیل به اجمال در باب هر یک توضیحاتی خواهد آمد:

• چکش برجهندگی: چکش برجهندگی، چکش استیل فنری است که با سرعت ثابت و قابل تکرار رها شده و با شناور استیلی که به سطح بتن متصل است، برخورد می‌کند. میزان فاصله جهش چکش از شناور، مطابق مقیاس خطی متصل به قاب دستگاه اندازه‌گیری می‌شود. چکش‌های برجهش که در انواع و ابعاد مختلف در بازار ارائه شده‌اند، حداقل سالی دو بار باید تحت واسنجی قرار گیرند و مطابق با هر آزمون، نوع خاصی از آن به کار گرفته شود.
• سندان فولادی مرجع: این وسیله جهت تأکید چکش است که حداقل اندازه سختی آن ۵۲ راکول و وزن آن ۱۶±۱ است.
• سنگ سایش: سنگ کربید سیلیکونی است که با بافتی متوسط در تعیین نمره برجهش استفاده می‌شود.

منطقه آزمون غیر مخرب بتن تعیین نمره جهش

منطقه آزمون جهت انجام تست غیر مخرب بتن، باید ابعادی حدود ۳۰۰ در ۳۰۰ میلی‌متر داشته باشد و هنگام انجام آزمایش، نمونه‌ها باید از یک منطقه آزمون برداشت شوند. در واقع، نمونه‌ها نباید از کل ساختار بتن برداشت شده یا از بخش‌هایی برداشت شوند که بتن آن کرمو شده یا ساختاری متخلخل دارد.

جهت انجام آزمون به صورت مناسب، لازم است سطوح با بافت‌های درشت با سنگ کربید سیلیکونی ساییده شده و ماله‌کشی شوند و در نهایت، سطح بتن عاری از هر گونه آب شود. با آماده‌سازی اینچنینی منطقه آزمون، نتایج به دست آمده قابل قبول خواهد بود.

روش انجام آزمون غیر مخرب بتن تعیین نمره جهش

پیش از انجام هر گونه خواندنی، حداقل سه بار چکش را امتحان کنید تا از صحت درستی آن اطمینان یابید. چکش را به صورتی نگه دارید که شناور بتواند به صورت عمود بر سطح آزمون فرود آید. به تدریج میزان فشار را روی شناور بالا ببرید تا تماس چکش با آن صورت گیرد.

پس از برخورد چکش با سطح، نمره برجهش را ثبت کنید. برای دستیابی به تخمینی قابل اعتماد در مورد نمره برجهش برای منطقه آزمون، حداقل ۹ بار نمره را بخوانید و موقعیت هر دسته از خوانش‌ها را ثبت کنید.

در نظر داشته باشید هیچ دو نقطه‌ای نباید نزدیک‌تر از ۲۵ میلی‌متر در مجاورت هم بوده و نباید از لبه، ۵۰ میلی‌متر فاصله داشته باشند. پس از برخورد چکش با سطح بتن، عوارض ایجاد شده در سطح را کنترل نموده و در صورتی که تماس به واسطه ترک نزدیک به سطح مختلف شود، نتیجه باید تخفیف داده شود.

پس از انجام آزمون، با سندان استیل اقدام به خواندن کنید. ارقام را ثبت نموده و سپس اعداد را با موادی که پیش از این به دست آمده، مقایسه نمایید. در صورتی که نتایج حاصل شده با هم متفاوت باشند، چکش را مجدداً تنظیم نموده و آزمون را تکرار کنید.

نتایج آزمون چکش برجهندگی

نتیجه منطقه آزمون باید به عنوان میانگین تمام خوانش‌ها محاسبه شود. در صورت امکان، جهت چکش را مطابق دستورالعمل سازنده تنظیم کرده و به صورت رقمی کلی بیان نمایید. در صورتی که در آزمون بیشتر از یک چکش استفاده شود، تعداد مطلوبی از آزمون‌ها باید روی سطوح مشابه بتن انجام شوند تا میزان بزرگی تفاوت‌ها تعیین شود.

در صورتی که بیش از ۲۰% خواندن‌ها با مقدار میانگین بیش از ۱۰ واحد اختلاف داشته باشند، مجموعه خوانش‌ها باید ابطال شود.

گزارش آزمایش غیر مخرب بتن تعیین نمره جهش

لازم است گزارش آزمون مشتمل بر موارد ذیل باشد:

• معرفی چکش
• خوانش سندان مرجع قبل و بعد از انجام آزمون
• مقدار میانگین و جهت چکش برای مناطق مختلف آزمون
• نگارش هر یک از ارقام حاصل از چکش
• نگارش نتایج تنظیم شده آزمون برای تعیین جهت چکش (در صورتی که نتایج مطلوب باشد)

آزمون تعیین سرعت پالس فراصوت

یک پالس از ارتعاشات افقی به وسیله مبدل الکترو- آکوستیک مماس با سطح بتن تولید می‌شود. بعد از گذشت مسیری مشخص در بتن، این پالس از ارتعاشـات با مبـدل ثانویـه بـه سیگنال الکتریکی تبدیل شده و زمان‌سنج‌های الکترونیکی، زمان عبور پالس را محاسبه می‌کنند.

وسایل مورد نیاز جهت آزمون تعیین سرعت پالس فراصوت

• تولیدکننده پالس الکتریکی: سرعت پالس با توجه به میله مخصوص مرجع اندازه‌گیری شده و از سوی سازنده دستگاه پشتیبانی می‌شود.
• جفت مبدل: محدوده فرکانس طبیعی مبدل‌ها، ۲۰ تا ۱۵۰ کیلوهرتز است.
• تقویت‌کننده
• وسیله زمان‌بندی الکترونیکی: به طور کلی دو دستگاه جهت زمانبندی الکترونیکی وجود دارد؛ نوسان‌سنج و زمان‌سنج. در این میان دستگاه زمان‌سنج با صفحه نمایشگر دیجیتالی است و دستگاه نوسان‌سنج اولین جبهه پالس‌ها را با توجه به بازه زمانی مناسب نمایش می‌دهد.
• دستگاه تعیین زمان رسیدن پالس: این دستگاه باید بتواند اولین جبهه پالس را در کمتر از میکروثانیه محاسبه کند.

روش آزمون تعیین سرعت پالس فراصوت

هنگام اندازه‌گیری سرعت پالس، لازم است عوامل مختلف مؤثر روی اندازه‌گیری‌ها در نظر گرفته شوند. برای انجام آزمون، باید دو مبدل را جهت انتقال مستقیم، نیمه‌مستقیم یا غیرمستقیم، مقابل هم، در کنار هم یا در یک جهت قرار دهید.

در میان انواع شیوه‌های انتقال، چیدمان غیرمستقیم کمترین حساسیت را داشته و بهتر است زمانی استفاده شود که تنها یک ضلع بتن در دسترس است یا وقتی که کیفیت سطح بتن مطلوب است. اما انتقال نیمه مستقیم از حساسیت متوسطی برخوردار است و باید زمانی استفاده شود که امکان بکارگیری شیوه مستقیم نباشد.

بیان نتایج آزمون غیر مخرب تعیین سرعت پالس فراصوت

در شیوه‌های انتقال مستقیم و نیمه مستقیم، سرعت پالس‌ها با فرمول ذیل محاسبه می‌شود:

V= L/ T

که در آن:

• V: سرعت پالس بر حسب کیلومتر بر ثانیه
• L: طول مسیر بر حسب میلی‌متر
• T: مدل زمان لازم جهت عبور پالس، بر حسب میکروثانیه

گزارش آزمون تعیین سرعت پالس فراصوت

گزارش این آزمون باید شامل موارد ذیل باشد:

• نوع و ساخت دستگاه
• چیدمان مبدل‌ها و روش انتقال
• جزئیات فولاد تقویت‌شده یا کانال‌های مجاور مناطق آزمون
• شرایط سطحی در مناطق آزمون
• شیوه‌های اندازه‌گیری طول مسیر (برای انتقال مستقیم و نیمه مستقیم)
• سرعت پالس

بیشتر بخوانید: آزمایش چکش اشمیت

آزمون تعیین نیروی بیرون کشیدن

مطابق این آزمایش، مقداری نیرویی که برای بیرون کشیدن یک دیسک در فاصله ثابت زیر سطح بتن نیاز است، محاسبه می‌شود.

وسایل آزمون تعیین نیروی بیرون کشیدن

• قطعه: قطعه مورد استفاده در این آزمون، فلزی است که به بتن آسیب نزده و با ضخامت مناسب برای جلوگیری از تغییر شکل در تمام مراحل آزمون استفاده می‌شود. این قطعه می‌تواند داخل بتن کار گذاشته شده یا روی بتن سخت شده در شکاف قرار بگیرد. در صورتی که قطعات با ماده لغزنده اندود شده باشند، مانع از اتصال بتن شده و ممکن است جهت جلوگیری از چرخیدن در بتن، در آن‌ها شکاف ایجاد شود.
• تجهیزات حفاری و نقب‌زنی: برای کار گذاشتن قطعه داخل بتن، باید از تجهیزات لازم جهت حفاری و افزایش میزان قاعده حفره استفاده نمود.
• حلقه تکیه‌گاه: قطر داخلی حلقه که معمولاً به صورت قرینه روی سطح بتن و اطراف محور قطعه قرار دارد، باید ۵۵±۰٫۱ باشد.
• سامانه بارگذاری: این سامانه باید بتواند نیروی کششی لازم را روی قطعه اعمال کند و اطمینان دهد که حلقه تکیه‌گاه متمرکز بر دسته قطعه است. در نظر داشته باشید لازم است این وسیله، نه تنها دو بار در سال، بلکه در اوقاتی که عملکرد آن مورد تردید است، واسنجی شود.

منطقه آزمون تعیین نیروی بیرون کشیدن

برای انجام این آزمون در میان انواع آزمایش غیر مخرب بتن، لازم است موقعیت‌های آزمون حداقل ۲۰۰ میلی‌متر با فاصله از هم قرار گرفته و حداقل ۱۰۰ میلی‌متر دورتر از لبه بتن باشند.

قطعات باید به گونه‌ای در منطقه آزمون قرار داده شوند که کل تقویت در خارج از سطح ناقص مخروطی قرار گرفته و ضخامت بتن در کمترین حالت ممکن، باید ۱۰۰ میلی‌متر باشد. در نظر داشته باشید میزان انجام آزمون در مناطق آزمون با توجه به تنوع بتن و هدف آزمون متفاوت خواهد بود.

روش انجام آزمون غیر مخرب بتن تعیین سرعت پالس فراصوت

برای انجام آزمون، قطعات پیش‌ساخته را در محل آزمون کار بگذارید. توجه داشته باشید از انجام آزمون در بتن یخ‌زده خودداری کنید. برای انجام آزمون، ابتدا میله با دسته نازک را از روی قطعه جدا نموده و سپس آن را به سامانه بارگذاری قطعه مطابق آنچه در دستورالعمل سازنده است، وصل کنید. در این زمان نیرو را به صورت یکنواخت، با سرعت ۰٫۵ کیلونیوتن بر ثانیه اعمال کنید تا بتن بشکند. در این حالت حداکثر نیروی نمایش داده شده را ثبت نمایید.

گزارش آزمایش غیر مخرب بتن تعیین سرعت پالس فراصوت

در گزارش این آزمون لازم است نوع دستگاه، نیروی منفرد و گسیخته شدگی بتن در برابر نیرو یا تحمل بتن در برابر نیرو محاسبه شود.

همان‌طور که گفته شد انواع آزمایش غیر مخرب بتن، جهت آزمایش بتن به صورتی است که هیچ تخریبی در بتن تولید شده ایجاد نشود. از جمله روش‌های آزمایش غیر مخرب بتن مطابق استاندارد ملی ایران، پالس فراصوت، تعیین نیروی بیرون کشیدن و نمره برجهش است که نیازمند ابزار و وسایل خاصی است و هر یک روش انجام خاصی دارد.

در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد هر سه آزمون غیر مخرب بتن بررسی شده و روش انجام آزمون و نتایج آن نیز تبیین شود. امیدواریم با مطالعه این مقاله توانسته باشید اطلاعات کارامدی در زمینه انواع آزمایش غیر مخرب بتن به دست آورید.