سیمرغ

سایت علمی وتفریحی

سیمرغ

سایت علمی وتفریحی

بررسی نتایج آزمایش مغزه گیری

بررسی نتایج آزمایش مغزه گیری
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" مقاومت مغزه ها کمتر از مقاومت استوانه های استاندارد است . این امر تا حدی در نتیجه عملیات حفاری و تا حدی بدلیل عمل آوردن در کارگاه میباشد . صدمه دیدن مغزه ها در بتن های با مقاومت بیشتر ، زیادتر است و Malhotra پیشنهاد میکند که برای بتن با مقاومت 40 مگا پاسکال کاهش در مقاومت میتواند تا 15 درصد برسد . انجمن بتن انگلستان یک افت 5 تا 7 درصد را منطقی دانسته است .

دستگاه آزمایش و مغزه گیری

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

یکی از مهمترین آزمایش‌های تعیین مقاومت بتن درجا، مغزه‌گیری از بتن و آزمایش مقاومت فشاری مغزه می باشد. برای انجام مغزه‌گیری نیاز به تجهیزات خاص آن است که در عکس نمونه دستگاه موجود آن در آزمایشگاه سازه ملاحظه می گردد این دستگاه بنام تجاری Core- DD-160E Hilti می‌باشد و از سه قسمت اصلی پایه – سر‌مته- الکترو موتور تشکیل شده است پایه آن توانایی نصب روی هر سطح صافی را دارد و با یک رول بولت دستگاه محکم در محل نصب می‌گردد تا از جابجایی دستگاه در هنگام مغزه‌گیری جلوگیری کرده و مغزه‌ایی سالم بدست آید. همچنین سر مته‌های آن که بصورت استوانه خالی می باشد و با طول حدود 60 سانتیمتر و قطر 1 تا 6 اینچ موجود می‌باشد بعلت الماسه بودن سر مته، مغزه‌گیری از بتن بسیار سخت بهمراه فولاد امکان‌پذیر می‌باشد.

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 . درصورتیکه 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 دو 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 ( درحدود 2 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 ASTM C42-90 شکسته میشوند . [ 4 ]

نمونه در دستگاه جک بتن شکن برقی نمونه ها بعد از کلاهک گذاری

نمونه مغزه ایی

جهت مغزه گیری : [ 1]

آن گونه که آزمایشها نشان میدهند ، مقاومت نمونه هایی که بطور عمودی مته میشوند ( در امتداد لایه های بتن ریزی ) به خاطر اثار لایه ای ، بیشتراز مقاومت مغزه هایی است که بطور افقی مته میشوند . اطلاعات منتشر شده دراین مورد متفاوت است ، اما متوسط اختلاف ( حدود 8 درصد ) دراکثر موارد اعلام شده است . با اینکه نمونه های استوانه ای استاندارد بصورت عمودی آزمایش میشوند ، نمونه های مکعبی معمولا" درصفحه ای عمود برجهت 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 برمحور مغزه برسطح 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 درمقاومت اندازه گیری شده ناشی از وجود آرماتورها ، کمتر از 10 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 درصورت امکان ازحضور 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 . توصیه شده است که برای یک مغزه با یک آرماتور عمود بر محور آن ضریب تصحیح زیر برای اندازه گیری مقاومت مفغزه اعمال شود :

مقاومت اندازه گیری شده = مقاومت تصحیح شده

که در آن :

rΦ – قطر آرماتور

cΦ – قطر مغزه

h – فاصله محور آرماتور تا نزدیکترین انتهای مغزه

L- طول مغزه

میباشد . برای چند آرماتور به طریق مشابه می توان از رابطه زیر استفاده کرد :

مقاومت اندازه گیری شده = مقاومت تصحیح شده

چنانچه فاصله بین دو آرماتور کمتر از قطر آرماتور بزرگتر باشد ، کافی است آرماتوری درنظر گرفته شود که مقدار (Φr*h ) بیشتری دارد .

تبدیل واحد ها :

جهت تبدل واحد ها از صفحه 147 آئین نامه بتن ایران ( بخش اول – نشر سال 1377) استفاده میشود .

کمیت


SI


تبدیل


متریک

طول


m


10²


cm

سطح


m²


10^4


cm²

نیرو


N


0.102


Kg

بارگسترده


KN/ m

KN / m²


102


Kg / m

Kg / m²

تنش یا مقاومت


N / mm²


10.2


Kg / cm²

لنگر


KN.m


102


Kg . m

ضریب تبدیل نمونه مغزه ایی به نمونه استوانه ایی استاندارد[ 2]

نظر براینکه نمونه هایی مغزه ایی به قطر 10 سانتیمتر برش داده میشود ، برای ارزیابی نتیجه بایستی نمونه مغزه ایی به نمونه استوانه ایی استاندارد تبدیل شود ، درصفحه 228 آئین نامه بتن ایران ( بخش اول – نشر 1377 ) این ضریب تبدیل بشرح زیر میباشد .

استوانه a*2a


100*200


150*300


200*400

Φ1


1/02


1/00


0/97

تعیین سن بتن

جهت تبدیل سن بتن درموقع نمونه برداری مغزه ایی به سن استاندارد 28 یا 42 روزه از دو فرمول زیر میتوان استفاده کرد .

الف – انجمن ACI ( شماره 209 )

t- سن بتن برحسب روز

Fcm(28,42) – مقاومت اصلاح شده بتن در 28 یا 42 روزه

توجه : درصورتیکه زمان کمتر از 28 روزه باشد ، ضریب افزاینده و بیشتر از 28 روزه ، ضریب کاهنده خواهد بود .

ب – انجمن بتن اروپا

- مقاومت متوسط در سن t روز

S – ضریبی که به نوع سیمان بستگی دارد و بشرح زیر میباشد :

S = 0/20 سیمان زود گیر

S = 0/25 سیمان معمولی

S = 0/30 سیمان تیپ پنج

S = 0/38 سیمان دیر گیر

t 1 – یک روز فرض میشود .

تاثیر نسبت ارتفاع به قطر مغزه [ 5 ]

مغزه هائی که نسبت ارتفاع به قطر آنها کمتر ازیک باشد ، نتایج نامطمئنی بدست می دهند و در بخش چهارم آئین نامه 1970 – 1881 BS یک حداقل مقدار 95/0 توصیه شده است . این محدودیت باید مد نظر قرارگیرد ولیکن در عمل ممکنست طول مغزه توسط ضخامت بتن کنترل گردد . ارتفاع استاندارد نمونه باندازه دو برابر قطر آن میباشد . استاندارد های ASTM C42-77 و بخش چهارم BS . 1881: 1970 ضرائب تصحیح لازم را بشرح زیر ارائه داده است .

نسبتهای ارتفاع به قطر


ASTM C 42-77


BS . 1881 : 1970

00/2


00/1


00/1

75/1


98/0


98/0

50/1


96/0


96/0

25/1


93/0


94/0

00/1


87/0


92/0

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 40 مگا پاسکال کاهش در مقاومت میتواند تا 15 درصد برسد و انجمن بتن انگلستان یک اقت 5 تا 7 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 30 تا 50 سانتیمتر میباشد و تشخیص محل دقت بتن کم 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 20 تا 40 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 می‌باشد و برای اندازه گیری مقاومت بتن به صورت غیرمخرب می‌باشد. ضربه انرژی که در هنگام آزمایش به سطح نمونه وارد می‌شود معادل 0.225gm می‌باشد. این دستگاه مجهز به نوار ثبت اندازه‌گیری مقاومت می‌باشد که در زمان انجام آزمایش می‌توان نتیجه آزمایش را مورد بررسی قرار داد.

بررسی نتایج آزمایشات بامقاومت کم [ 3]

1-4-7-4- اگر هریک از آزمایش های مقاومت ( بند 4-1-7-4 ) از نمونه های استوانه ای عمل آورده شده در آزمایشگاه به مقداری بیش از 35 کیلوگرم برسانتیمتر مربع کمتر از مقدار مشخصه تنزل کند ( ب از بند 3-2-7-4 ) ، یا اگر آزمایشات روی نمونه های عمل آورده شده در کارگاه نشاندهنده ضعفهائی در عمل آوری و محافظت باشند ( بند 4-3-7-4 ) ، لازم است تدابیری جهت اطمینان از اینکه ظرفیت باربری سازه به مخاطره نمی افتد ، اندیشید .

2-4-7-4 – 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 ) حفرشده 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 C 42 ) . درچنین مواردی برای هر آزمایش مقاومت که بیشتر از 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع از مقدار مشخص شده کمتر باشد ، باید سه مغزه تهیه شود .

3-4-7-4- اگر تحت شرایط بهره برداری بتن سازه خشک خواهد بود ، مغزه ها باید در هوا ( در درجه حرارت 16 تا 27 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی کمتر از 60 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 40 ساعت در آب غوطه ور شوند و سپس بصورت مرطوب آزمایش شوند .

4-4-7-4- 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 85 درصد باشد و نیز هیچیک از مغزه ها مقاومتی کمتر از 75 درصد نداشته باشد . برای کنترل دقت آزمایش ، محلهای انتخاب شده را میتوان مجددا" مورد آزمایش قرار داد .

5-4-7-4- اگر ضوابط بند 4-4-7-4 برآورده نشوند ، و اگر مقاومت سازه مورد تردد باقی بماند ، مقام مسئول می تواند دستور آزمایش های بارگذاری برای قسمتهای مشکوک سازه را مطابق آنچه در فصل 20 تشریح شده ، صادر کند . یا اقدامات مقتضی دیگر اتخاذ نماید .

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 – C 39

محل نمونه برداری


تاریخ نمونه برداری


شماره آزمایش


سن نمونه

(روز)


قطر نمونه

D


طول نمونه

L


طول نمونه با

کلاهک

Lc


سطح مقطع (CM2)


حجم نمونه

(CM3)


وزن نمونه

gr


وزن مخصوص نمونه

(gr/cm3)


نسبت

Lc/D


ضریب تبدیل L/C نسبت به LC/D=2


بار واقعی وارده

Kg


نیروی تصحیح شده

Kgf


مقاومت فشاری قبل از اعمال

L/D


مقاومت فشاری بعد از اعمال

L/D









9.9


19.4


19.8


76.9


1523


3535


2.32


2.00


1.00


11690


11690


152


152









9.9


17.4


17.8


76.9


1369


3369


2.455


1.797


0.983


16910


16910


220


216









9.9


11.5


12


76.9


923


2244


2.431


1.212


0.922


30490


30490


396


365

نحوه مته زنی نمونه مغزه ایی در حالت افقی

منابع :

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

2- آئین نامه بتن ایران ، معاونت امورفنی – دفتر امور فنی و تدوین معیارها ، بخش اول سال 1377

3- آئین نامه سازه های بتن آرمه ، ترجمه ACI – 318 – 83 ، زیر نظر دکتر مسعود کی نیا

4- رابطه بین مقاومت بتن مغزه و مقاومت استوانه ای ، علیرضا خالو – حسن امیری ، اولین کنفرانس بین المللی بتن و توسعه

5- نویل ، آدام ، " بتن شناسی خواص بتن " ترجمه هرمز فامیلی ، تهران ، انتشارت جهاد دانشگاهی دانشگاه علم و صنعت 1368

6- طسوجی ، محمد ابراهیم ،" طرح و کنترل مخلوطهای بتن " ، تهران ، انتشارات میقات 1368

7- سایت پژوهشگاه بین‌المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله