معرفی انواع تست های کیفی بتن
تست های کیفی بر روی بتن به عنوان بخشی از کنترل کیفیت سازه‌های بتنی انجام می‌شوند. آزمایش های کیفی مختلف روی بتن مانند تست های مقاومت فشاری، تست های اسلامپ، تست های نفوذپذیری و غیره برای اطمینان از کیفیت بتن ارائه شده برای یک مشخصات خاص استفاده می‌شوند. این تست‌های کیفی در مورد خواص بتن مانند مقاومت، دوام، محتوای هوا، نفوذپذیری و غیره اطلاعاتی را به دست اندرکاران پروژه می‌دهند. در این بررسی به طور کامل در مورد انواع تست های کیفی بتن صحبت می‌کنیم.
انواع تست های بتن برای بررسی کیفیت
هر آزمایشی که بر روی بتن انجام می‌شود، کیفیت بتن مربوطه را مشخص می‌کند. از این رو نمی‌توان تمام آزمایشات را برای تعیین کیفیت بتن انجام داد. ما باید بهترین آزمایشاتی را انتخاب کنیم که بتوانند قضاوت خوبی در مورد کیفیت بتن بدهند. آزمایش کیفیت اولیه، تغییر مشخصات بتن از خصوصیات بتن مورد نیاز و استاندارد را تعیین می‌کند. تست های کیفی اطمینان حاصل می‌نمایند که از بهترین کیفیت بتن در محل پروژه استفاده می‌شود تا اعضای سازهای بتنی با مقاومت مورد نظر به دست آیند. در زیر تست های کیفی انجام شده بر روی بتن‌های تازه و سخت شده ذکر شده‌اند:
1.تست های کارایی
کارایی مخلوط بتن با آزمایش کانستومتر Vee-bee، آزمایش ضریب تراکم و آزمایش اسلامپ اندازه گیری می‌شود.
2.محتوای هوا
محتوای هوا کل محتوای هوا را در یک نمونه بتن تازه اندازه گیری می‌کند اما نشان نمی‌دهد که محتوای نهایی هوا در محل چقدر است زیرا مقدار معینی از هوا در حمل و نقل، تثبیت، قرار دادن و تکمیل از بین می‌رود.
3.تنظیم گیرش
عمل تغییر سیمان مخلوط از حالت سیال به جامد را «گیرش سیمان» می‌گویند. زمان گیرش اولیه به عنوان دوره سپری شده بین زمانی که آب به سیمان اضافه می‌شود و زمانی که سوزن یک مقطع مربعی یک میلی‌متری بلوک آزمایش را تا عمق حدود 5 میلی‌متر از کف قالب سوراخ نمی‌کند، تعریف می‌شود.
زمان گیرش نهایی به عنوان دوره سپری شده بین زمانی که آب به سیمان اضافه می‌شود و زمانی که در آن سوزن برش مربعی یک میلی متری با اتصال به قطر 5 میلی‌متر بر روی بلوک آزمایش اثر می‌گذارد، تعریف می‌شود.
زمان گیرش نهایی، زمان گیرش اولیه سایر آزمایشات انجام شده بر روی بتن تازه عبارتند از:
- مقاومت در برابر تفکیک
- واحد وزن
- تجزیه و تحلیل مرطوب
- درجه حرارت
- تولید گرما
- آب انداختگی
انواع تست های کیفی بتن سخت شده
متداول‌ترین تست های کیفیت بر روی بتن سخت شده عبارتند از:
1.مقاومت فشاری
تست مقاومت فشاری مکعب بتن ایده‌ای در مورد تمام ویژگی‌های بتن ارائه می‌دهد.
2.استحکام کششی
مقاومت کششی بتن یکی از خصوصیات اساسی و مهمی است که بر میزان و اندازه ترک خوردگی سازه تأثیر بسزایی دارد. علاوه بر این، بتن به دلیل ماهیت شکننده‌اش در کشش بسیار ضعیف است. از این رو انتظار نمی‌رود که در برابر تنش مستقیم مقاومت کند. بنابراین، بتن هنگامی که نیروهای کششی از مقاومت کششی آن فراتر روند، ترک ایجاد می‌کند. بنابراین، تعیین مقاومت کششی بتن برای تعیین باری که اعضای بتنی در آن ممکن است ترک بخورند، ضروری است.
3.مدول الاستیسیته
مدول الاستیسیته بتن عبارت است از نسبت تنش به کرنش بتن تحت اعمال بار که در بتن سخت شده بررسی می‌شود.
4.تست های نفوذپذیری روی بتن
هنگامی که بتن نفوذ پذیر باشد می‌تواند در حضور اکسیژن، رطوبت، CO2 ، SO3- و Cl- و غیره باعث خوردگی در آرماتورها شود. تشکیل رنگ در اثر خوردگی تقریباً 6 برابر حجم لایه اکسید فولادی می‌شود که در نتیجه منجر به ترک خوردگی خواهد شد.
5.آزمایش درجا روی بتن
تست‌های مختلفی در محل بر روی بتن سخت انجام می‌شوند که هم مخرب و هم غیرمخرب هستند. برخی از آنها شامل تست های خروج بتن، تست های شکست، تست اشمیت همر خواهند بود. تست های کیفی دیگری برای آزمایش موارد زیر انجام می‌شوند:
1. مدول گسیختگی
2.تراکم
3.جمع شدگی
4.خزش
5.مقاومت در برابر یخ زدگی/ذوب
6.مقاومت در برابر مواد شیمیایی تهاجمی
7.مقاومت در برابر سایش
8.پیوند به تقویت
9.جذب
اهمیت تست مقاومت فشاری بتن
هنگام انتخاب روشی برای نظارت بر مقاومت فشاری بتن، برای مدیران پروژه مهم است که تأثیری که هر تکنیک بر برنامه‌شان می‌گذارد را در نظر بگیرند. در حالی که برخی از فرآیندهای آزمایش را می‌توان مستقیماً در محل انجام داد، برخی دیگر به زمان اضافی برای تسهیلات شخص ثالث برای ارائه داده‌های قدرت نیاز دارند.
زمان تنها عاملی نیست که به تصمیمات مدیران پروژه کمک می‌کند. دقت فرآیند آزمایش به همان اندازه مهم است، زیرا مستقیماً بر کیفیت سازه بتنی تأثیر می‌گذارد. رایج‌ترین روش برای پایش مقاومت بتن درجا، استفاده از سیلندرهای عمل آوری شده در کارگاه ساختمانی است. این عمل از اوایل قرن نوزدهم به طور کلی بدون تغییر باقی مانده است.
این نمونه‌ها طبق ASTM C31 ریخته گری و عمل آوری می‌شوند و در مراحل مختلف توسط آزمایشگاه شخص ثالث برای مقاومت فشاری آزمایش می‌شوند. معمولاً، اگر دال به 75 درصد استحکام طراحی شده‌اش رسیده باشد، مهندسان به تیم خود اجازه می‌دهند تا به مراحل بعدی فرآیند ساخت و ساز بروند. از زمانی که این روش آزمایشی برای اولین بار معرفی شد، پیشرفت‌های زیادی برای سرعت بخشیدن به فرآیند عمل آوری صورت گرفته است. این شامل استفاده از پتوهای گرمایشی، مواد افزودنی و کند کننده بخار می‌شود.
با وجود دانستن این موضوع، بسیاری از مدیران پروژه ترجیح می‌دهند به این روش آزمایشی پایبند باشند زیرا این روش همیشه انجام می‌شود. اما این بدان معنا نیست که این تکنیک سریع‌ترین و دقیق‌ترین روش برای آزمایش استحکام بتن در همه مکان‌ها است. در واقع، به غیر از تست های شکست سیلندر، روش‌های مختلفی وجود دارند که می‌توان از آنها استفاده کرد. در ادامه هفت رویکرد مختلف برای انتخاب روش تست قدرت وجود دارند.
1. چکش برگشتی یا چکش اشمیت (ASTM C805)
روش: از مکانیزم رهاسازی فنر برای فعال کردن چکشی استفاده می‌شود که با پیستون برخورد می‌کند تا به سطح بتن برود. فاصله برگشتی از چکش تا سطح بتن از 10 تا 100 داده می‌شود. سپس این اندازه گیری با مقاومت بتن در ارتباط است.
- مزایا: استفاده نسبتاً آسان است و می‌توان آن را مستقیماً در محل انجام داد.
- معایب: برای اندازه گیری‌های دقیق، پیش کالیبراسیون با استفاده از نمونه‌های هسته دار لازم است. نتایج آزمایش می‌توانند به دلیل شرایط سطحی و وجود سنگدانه‌های بزرگ یا میلگرد در زیر محل آزمایش تغییر کنند.
2. تست مقاومت در برابر نفوذ (ASTM C803)
روش: برای تکمیل آزمایش مقاومت در برابر نفوذ، یک دستگاه یک پین کوچک یا کاوشگر را به سطح بتن می‌برد. نیروی مورد استفاده برای نفوذ به سطح و عمق سوراخ با مقاومت بتن در محل مرتبط است.
- مزایا: استفاده نسبتاً آسان است و می‌توان آن را مستقیماً در محل انجام داد.
- معایب: داده‌ها به طور قابل توجهی تحت تأثیر شرایط سطح و همچنین نوع فرم و مصالح مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای اندازه گیری مقاومت دقیق، به کالیبراسیون اولیه با استفاده از چند نمونه بتن نیاز دارد.
3. سرعت پالس اولتراسونیک (ASTM C597)
روش: این تکنیک سرعت یک پالس انرژی ارتعاشی را از طریق دال تعیین می‌کند. سهولت عبور این انرژی از دال، اندازه گیری‌هایی را در مورد الاستیسیته، مقاومت در برابر تغییر شکل یا تنش و چگالی بتن فراهم می‌کند. سپس این داده‌ها با استحکام دال مرتبط می‌شوند.
- مزایا: این یک تکنیک آزمایش غیرمخرب است که همچنین می‌توان از آن برای تشخیص عیوب داخل بتن، مانند ترک‌ها و لانه زنبوری استفاده کرد.
- معایب: این تکنیک به شدت تحت تأثیر وجود آرماتورها، سنگدانه‌ها و رطوبت در عنصر بتنی است. همچنین برای آزمایش دقیق نیاز به کالیبراسیون با چندین نمونه دارد.
4. تست خروجی (ASTM C900)
روش: اصل اصلی پشت این آزمایش کشیدن بتن با استفاده از یک میله فلزی است که در محل ریخته گری شده یا بعداً در بتن نصب می‌شود. شکل مخروطی کشیده شده، در ترکیب با نیروی مورد نیاز برای کشیدن بتن، با مقاومت فشاری مرتبط است.
- مزایا: استفاده آسان است و می‌توان آن را هم در ساخت و سازهای جدید و هم در ساخت و سازهای قدیمی اجرا کرد.
- معایب: این آزمایش شامل خرد کردن یا آسیب رساندن به بتن است. برای نتایج دقیق، تعداد زیادی نمونه آزمایش در مکان‌های مختلف دال مورد نیاز هستند.
5. هسته حفر شده (ASTM C42)
روش: از مته مغزه‌ای برای استخراج بتن سخت شده از دال استفاده می‌شود. سپس این نمونه‌ها در دستگاهی فشرده می‌شوند تا مقاومت بتن درجا را کنترل کنند.
- مزایا: این نمونه‌ها دقیق‌تر از نمونه‌های عمل شده در مزرعه در نظر گرفته می‌شوند، زیرا بتنی که برای استحکام آزمایش می‌شود در معرض تاریخچه حرارتی واقعی و شرایط عمل آوری دال در محل قرار گرفته است.
- معایب: این یک تکنیک مخرب است که نیاز به آسیب رساندن به یکپارچگی ساختاری دال دارد. محل هسته‌ها باید بعدا تعمیر شوند. برای به دست آوردن اطلاعات قدرت باید از آزمایشگاه استفاده شود.
6. سیلندرهای ریخته شده در محل (ASTM C873)
روش: قالب‌های سیلندر در محل ریختن قرار می‌گیرند. بتن تازه درون این قالب‌ها که درون دال باقی می‌ماند، ریخته می‌شود. پس از سفت شدن، این نمونه‌ها برداشته شده و برای استحکام متراکم می‌شوند.
- مزایا: دقت بیشتری نسبت به نمونه‌های عمل آوری شده در مزرعه در نظر گرفته می‌شود زیرا بتن برخلاف نمونه‌های عمل آوری شده در مزرعه، در معرض همان شرایط عمل آوری دال در محل قرار می‌گیرد.
- معایب: این یک تکنیک مخرب است که نیاز به آسیب رساندن به یکپارچگی سازه دال دارد. محل سوراخ‌ها باید بعد از آن تعمیر شود. برای به دست آوردن اطلاعات قدرت باید از آزمایشگاه استفاده شود.
7. سنسورهای بلوغ بی‌سیم (ASTM C1074)
روش: این تکنیک بر این اصل استوار است که مقاومت بتن مستقیماً با تاریخچه دمای هیدراتاسیون آن مرتبط می‌باشد. حسگرهای بی‌سیم در قالب بتن قرار می‌گیرند، روی میلگرد، قبل از ریختن، محکم می‌شوند. داده‌های دما توسط حسگر جمع‌آوری می‌شود و با استفاده از اتصال بی‌سیم در هر دستگاه هوشمندی در یک برنامه آپلود میگردد. این اطلاعات برای محاسبه مقاومت فشاری عنصر بتن درجا بر اساس معادله بلوغ تنظیم شده در برنامه استفاده می‌شود.
- مزایا: داده‌های مقاومت فشاری به طور هم زمان ارائه شده و هر 15 دقیقه یک بار به روزرسانی می‌شوند. در نتیجه، داده‌ها دقیق‌تر و قابل اعتمادتر در نظر گرفته می‌شوند زیرا حسگرها مستقیماً در قالب تعبیه شده‌اند، به این معنی که آنها در معرض همان شرایط عمل آوری هستند که عنصر بتنی درجا. این همچنین به این معنی است که هیچ زمانی در محل برای انتظار نتایج یک آزمایشگاه شخص ثالث تلف نمی شود.
- معایب: برای ایجاد منحنی بلوغ با استفاده از تست های شکست سیلندر، برای هر مخلوط بتن یک بار کالیبراسیون لازم است.
روش‌های ترکیبی تست مقاومت فشاری
ترکیبی از این روش‌ها برای اندازه گیری مقاومت فشاری گاهی اوقات برای اطمینان از کنترل کیفیت و تضمین کیفیت یک سازه بتنی استفاده می‌شود. یک روش ترکیبی منجر به یک نمای کلی جامع تر از دال شما می‌شود و به شما امکان می‌دهد با استفاده از بیش از یک روش آزمایش، داده‌های مقاومت را تأیید کنید.
دقت داده‌های استحکام شما نیز افزایش می‌یابد زیرا استفاده از روش‌های متعدد به بررسی عوامل تأثیرگذار مانند نوع سیمان، اندازه سنگدانه و شرایط پخت کمک می‌کند. برای مثال، ترکیبی از روش سرعت پالس اولتراسونیک و آزمایش چکش برگشتی مورد مطالعه قرار گرفته است. به طور مشابه، هنگام استفاده از روش بلوغ در محل کار خود برای آزمایش مقاومت فشاری، توصیه می‌شود برای مقاصد پذیرش و تأیید مقاومت دال درجا، تست های شکست سیلندر را در روز 28 چرخه عمر بتن خود انجام دهید.
انتخاب روش تست مقاومت فشاری
تست هایی مانند چکش برگشتی و تکنیک مقاومت در برابر نفوذ، در عین سادگی که انجام می‌شوند، نسبت به سایر روش‌های تست (ساینس مستقیم) دقت کمتری دارند. این به این دلیل است که آنها مرکز عنصر بتنی را بررسی نمی کنند، فقط شرایط عمل آوری را مستقیماً در زیر سطح دال بررسی می‌نمایند. روش‌هایی مانند روش سرعت پالس اولتراسونیک و آزمایش خروج، دشوارتر هستند زیرا فرآیند کالیبراسیون آنها طولانی است و به تعداد زیادی نمونه برای به دست آوردن داده‌های دقیق نیاز دارد.
تصمیم شما در انتخاب یک روش تست ممکن است به سادگی به آنچه می‌دانید و به آن عادت کرده‌اید باشد. با این حال، دقت این آزمایش‌ها و زمان لازم برای به دست آوردن داده‌های مقاومتی، عوامل مهمی هستند که همیشه آنطور که باید در نظر گرفته نمی‌شوند. به این فکر کنید که تمام وقت و پول شما در طول ساخت یک پروژه کجا می‌رود. چه مقدار از آن صرف تعمیرات، هزینه‌های آزمایشگاه‌های آزمایشی و نیروی کار اضافی می‌شود تا مطمئن شوید پروژه شما به موقع به پایان می‌رسد؟
دقت تکنیکی که انتخاب می‌کنید می‌تواند منجر به مشکلات دوام و عملکرد سازه بتنی شما در آینده شود. علاوه بر این، انتخاب تکنیکی که زمان بیشتری برای دریافت داده‌های قدرت نیاز دارد، می‌تواند برای مهلت‌های پروژه شما مضر باشد و بر بهره وری در محل کار شما تأثیر منفی بگذارد. برعکس، انتخاب ابزار مناسب می‌تواند تأثیر مثبتی بر زمان بندی پروژه داشته باشد و به شما این امکان را می‌دهد که پروژه را کمتر از بودجه به پایان برسانید.
تست تراکم سازی و تست اسلامپ بتن
در میان تست هایی که در بالا ذکر شدند، دو آزمایش اصلی که عمدتاً به عنوان آزمایش کیفیت در نظر گرفته می‌شوند، تست های تراکم سازی و آزمایش اسلامپ هستند. در صورت لزوم، انجام تست های تعیین دمای بتن تازه و چگالی بتن سخت شده انجام می‌شود. دلایل انتخاب آزمون مقاومت فشاری و آزمایش اسلامپ در عمل برای آزمایش کنترل کیفی بتن عبارتند از:
- بیشتر خواص بتن مربوط به مقاومت فشاری است که با آزمایش مقاومت فشاری به دست می‌آید.
- تست مقاومت فشاری ساده‌ترین، مقرون به صرفه‌ترین و دقیق‌ترین آزمایش است.
- تنوع بتن به بهترین وجه با استفاده از آزمون‌های مقاومت فشاری مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
- کیفیت مخلوط با تست اسلامپ قضاوت می‌شود. این به بررسی تنوع مصالح ساختمانی در مخلوط می‌پردازد. این آزمایش‌ها بر روی نسبت آب به سیمان مخلوط بتن تمرکز می‌کنند.
- انجام تست اسلامپ آسان است و کیفیت بتن را قبل از قرار دادن خیلی سریع تعیین می‌کند. استانداردهای مکان یابی طبق آیین نامه‌های عمل بتن مربوطه توصیه شده‌اند.
- تست اسلامپ در محل انجام می‌شود که نیازی به آرایش آزمایشگاهی یا ماشین‌های تست گران قیمت ندارد. از این رو این تست مقرون به صرفه است.
- قبل از ریختن در قالب، آزمایش اسلامپ را انجام می‌دهیم. بنابراین اگر مشکلی در کیفیت بتن وجود داشته باشد، دسته آزمایش شده را می‌توان رد کرد. این به بالا آوردن یک عضو ساختاری معیوب و جلوگیری از برچیدن و تعمیر در آینده کمک می‌کند.
منابع:
https://www.forconstructionpros.com/
https://www.forconstructionpros.com