آزمایش اسکن بتن ( اسکن میلگرد یا آرماتور در بتن )

آزمایش اسکن بتن ( اسکن میلگرد یا آرماتور در بتن )

کد مطلب : 241

 

در حال حاضر انواع مختلفی از آزمایشهای غیرمخربدر  ارزیابی سازه های بتنی به کارگرفته میشود. از جمله این آزمایشها می توان به اسکن میلگرد ، چکش اشمیت ، میزان نفوذ یونکلر ، انواع نفوذ پذیری بتن ، تعیین عمق کربناسیون ، PULL OFF ، PULLOUT ،سولفاته شدن ، التراسونیک بتن ، پتانسیل خوردگی ( هافسل یا نیم پل ) ،جذب آب ، عمقنفوذ آب ، ذوب و یخ بتن ،  مقاومت فشاری بهروش کرگیری و ... اشاره کرد.

 

اسکن آرماتور ( میلگرد ) در بتن

امروزه آزمایشهای غیرمخرب بتن تاثیر و عملکردمناسب و کابردی در تعمیرات و مقاوم سازی سازه های بتنی دارد. آزمایش های غیرمخرببتن با در اختیار قرارداد داده های مختلف سازه های موجود ، به کارشناسان و متخصصیناین امکان را می دهد تا در خصوص عملکرد ، نیاز یا عدم نیاز  به تعمیر و مقاوم سازی و روش های تعمیرات وبازسازی سازه های بتنی قضاوت و تصمیم گیری نمایند.

از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن ، اسکن آرماتور ( میلگرد ) مدفون دربتن میباشد. این آزمایش با ارائه تعداد، قطر ، عمق و محل قرار گیری آرماتورها ، بهطراحان و کارشناسان امکان تصمیم گری در زمینه طرح های مقاوم سازی و تقویت و یا صحتسنجی عملیات های انجامی را می دهد.

در متن زیر به شرح آزمایش اسکن شبکه آرماتور دربتن به وسیله اسکنر آرماتورها ، محدودیت ها ، ضریب اطمینان قرائت ها ، روش کار و.. پرداخته می شود. شما می توانید برای کسب اطلاعات تکمیلی در این خصوص و در صورتنیاز همکاری با این مجموعه در زمینه اسکن شبکه های آرماتور در انواع سازه های بتنیبا بخش فنی و پشتیبانی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

 

اسکنبتن ، اندازه گیری قطر ، کاور و تعداد آرماتور ( میلگرد ) در بتن

روش‌های الکترومغناطیسی معمولاً برای تعیین محل و کاور برای آرماتور تعبیهشده در بتن بکار می رود. دستگاه هایی که با باتری کار می‌کند و از نظر تجاری برایاین منظور در دسترس است معمولاً معروف به اسکنر آرماتور معروف است. طیف وسیعی از آن‌هااز نظر تجاری در دسترس بوده و استفاده از آنها در بخش 204 BS1881 آمده است.

1.1.1.7 نظریه، تجهیزات و کالیبراسیون: اصل اساسی این است که وجود فولاد، میدانیک الکترومغناطیس را تحت تأثیر قرار می دهد که ممکن است شکل یک القاگر مغزه آهنی ازنوعی که در شکل 2.7 نشان داده شده است را به خود بگیرد. یک جریان متناوب از یکی ازکویل ها عبور می کند در حالی که جریان القاء شده در کویل دیگر تقویت و اندازه‌گیریمی شود. رأس جستجو ممکن است در واقع شامل یک سیستم کویل واحد یا چندگانه باشد با توجهبه اینکه اصل فیزیکی مستلزم اثرات جریان گردابی یا القای مغناطیسی است. ابزارهایجریان گردابی شامل اندازه‌گیری تغییرات امپدانس است و تحت تأثیر تمام فلزات رسانا قرارمی‌گیرد و ابزارهای القای مغناطیسی شامل اندازه‌گیری ولتاژ القایی است و به موادغیرمغناطیسیچندان حساسیت ندارد.

تأثیر فولاد بر جریان القایی با توجه به مسافت، غیرخطی است و همچنین تحتتأثیر قطر میله قرار دارد که کالیبراسیون را دشوار می کند. انواع ساده اسکنرآرماتور که معمولاً مورد استفاده است (شکل 3.7) با استفاده از دو محدوده برایپوشش، معمولاً 40-0 میلی متر و 100-40 میلی متر بر این مساله غلبه می کند. مقیاسکالیبراسیون در نوارهای مربوط به کاور متغیر مشخص می شود و این امر با تأثیر قطرآرماتور مطابقت دارد. میله‌های کوچک یک خوانش در انتهای بالایی نشان می دهد اما میله‌هایبزرگ یک خوانش در انتهای پائینی یک نوار خاص نشان می دهد زیرا تأثیر قطر بر طیفیاز اندازه های میله از 32-10 میلی متر نسبتاً کم است. اگر بخواهیم میله‌های کمتراز 10 میلی متر یا بیشتر از 32 میلی متر اندازه‌گیری کنیم، کالیبراسیون ویژه‌ایممکن است لازم باشد و می‌توان از مقیاس خطی که معمولاً ارائه می‌شود استفاده کرد.نسخه های اصلاح شده دیگر از این نوع ابزار شامل مدارات الکترونیکی پیچیده تر وخروجی دیجیتالی است که در دسترس است و می‌تواند قطر بار را منظور کرده و همچنین میله‌هارا در یک عمق بیشتر (در برخی موارد تا 300 میلی متر) شناسایی کند. این ابزارها گران‌تراز تجهیزات پایه است که در بالا ذکر شد. شکل 4.7 چنین نسخه‌ای را نشان می‌دهد. یک مدلریزپردازنده که نوع فولاد را در نظر می‌گیرد و از امکان هشدار صوتی «پوشش کم»برخوردار است نیز در دسترس است (شکل 5.7).

پیشرفت‌های اخیر در تجهیزات اسکنر آرماتور به مدل‌های متعددی منجر شده استکه در هرجا که شناخته نشده است، کاور میله و خود قطر میله را ارزیابی می کند. این کاربا استفاده از یک بلوک فاصله‌گذار (153) یا با استفاده از یک راس جستجو تخصصیانجام می شود (شکل 4.7). توانایی اسکن یک اسکنر آرماتور در سطح بتن و ثبت مداومخروجی در دیتا لاگر نیز اخیرا برای نمایش گرافیکی بعدی در دسترس قرار گرفته است.

کالیبراسیون پایه این ابزار مهم است و بخش 204 BS 188 روش های جایگزین متعددی را پیشنهاد می‌کند. این روش‌ها شامل استفادهاز منشور آزمایشی از بتن سیمانی عادی پورتلند است. میله آرماتور تمیز راست از نوعمناسب برای تصویر انداختن از منشور و ارائه طیفی از پوشش ها تعبیه می‌شود که میتوان با قاعده فولاد برای مقایسه با خوانش‌ سنج ان را دقیقا اندازه‌گیری کرد. در روش‌هایدیگر میله با محل مناسب در هوا دقیقا اندازه گیری می‌شود. در همه روش‌ها لازم استاز اثرات خارجی بر میدان مغناطیسی اجتناب کرد. تحت این شرایط، دقت این ابزار باید تا5٪± یا 2 میلی متر باشد، هر کدام که بیشتر است.

بررسی کالیبراسیون در محل نیز با توجه به نوع میله و بتن درگیر در پژوهشانجام می شود. در این بررسی ممکن است حفاری سوراخ‌های آزمایشی در طیفی از مقادیرپوشش‌ها برای اثبات خوانش‌ها و در صورت لزوم تنظیم مجدد دستگاه یا توسعه یک رابطهکالیبراسیون مجزا انجام گیرد.

انتظار می‌رود توسعه دیگری نوع جدیدی از اسکنر آرماتور مبتنی بر اصل نشتشار مغناطیسی را ارائه کند. میدان مغناطیسی جریان مستقیم عمود بر محور میله آرماتوراز طریق یک پیوند سطحی تنظیم می شود که تا حدی میله را مغناطیسی می کند. یک سنسور کهاز یک قطب پیوند به قطب دیگر حرکت می‌کند، میدان نشت مغناطیسی القایی را شناسایی میکند که می توان برای تعیین عمق و قطر میله از آن استفاده کرد. نشت شار مغناطیسینیز می‌تواند شناسایی یک کاهش در مقطع میله آرماتور را میسر کند مانند کاهشی کهناشی از خوردگی شدید حفره‌ای است. تلاش هایی برای استفاده از هوش مصنوعی شبکه عصبیبرای ساده کردن تفسیر نتایج صورت گرفته است.

2.1.1.7 روال کار: اکثر اسکنر آرماتورها شامل یک واحد حاوی منبع توان، تقویت‌کنندهو متر و یک واحد جستجوی مجزا حاوی الکترومغناطیس است که با یک کابل به واحد اصلی متصلاست. خوانش در حال کار صفر می شود و واحد جستجوی دستی در سطح بتن مورد آزمون حرکتمی کند. وجود آرماتور در محدوده کاری این دستگاه با حرکت سوزن نشانگر یا مقداردیجیتالی مشخص خواهد شد. سپس واحد جستجو حرکت می کند و می چرخد تا حداکثر خوانشبدست آید و این موقعیت مطابق با محل میله (حداقل پوشش) خواهد بود. در برخی ازابزارها، خروجی صوتی درجه متغیر به کمک آن می‌آید. سپس سوزن یا خروجی پوشش را درمقیاس مناسب مشخص خواهد کرد در حالی که جهت میله با خط محور واحد جستجو موازی خواهدبود. استفاده از فاصله‌گذار نیز ممکن است برای بهبود دقت اندازه‌گیری پوشش‌های کمتراز 20 میلی متر ضروری باشد.

3.1.1.7 قابلیت اطمینان، محدودیت‌ها و کاربردها: هرچند این ابزار را میتوان دقیقا برای میله‌های آرماتور خاص کالیبره کرد (بخش 1.1.1.7)، در اکثر شرایطعملی، دقتی که می توان بدست آورد به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت. عواملی که بهاحتمال زیاد علت این کاهش دقت است بر میدان مغناطیسی در محدوده سنجش‌گر ناثیر میگذارد و عبارتند از:

(الف) حضور بیش از یک میله آرماتور: همپوشی، فولادهای عرضی به عنوان یکلایه دوم یا میله‌های با فاصله نزدیک (کمتر از سه برابر پوشش) می تواند نتایجگمراه کننده‌ای به بار آورد. در برخی از دستگاه‌ها، یک پروب نقطه‌ای کوچک غیر جهت‌داررا می توان برای بهبود تمایز بین میله‌های با فاصله نزدیک و یافتن میله‌های جانبیبکار برد.

(ب) سیم های گره فلزی: وقتی این سیم‌ها وجود دارد یا وجود آن‌ها محتمل است،خوانش‌ها باید در فواصلی در امتداد خط آرماتور گرفته شده و میانگین آن‌ها گرفتهشود.

(پ) تغییرات در میزان آهن سیمان، و استفاده از سنگدانه‌ها با خواص مغناطیسیمی تواند سبب کاهش شناسایی پوشش ها شود.

(ت) ادعا می‌شود کاور سطحی اکسید آهن روی بتن، ناشی از استفاده از قالب فولادیموجب می‌شود پوشش آرماتور به طور قابل توجهی کم برآورد شود و باید در برابر آنمحافظت شود.

بخش 204 BS 1881 حاکی از آن است که دقت متوسط در محل در کاور‌های کمتر از 100 میلی مترحدود 15٪± را می توان با حداکثر 5± میلی متر انتظار داشتو باید به خاطر داشته باشیم مقیاس‌های کالیبراسیون به طور کلی مبتنی بر میله هایفولادی گرد ساده با اندازه متوسط در بتن سیمانی پورتلند است. اگر بخواهیم از اینابزار در هر کدام از شرایط زیر استفاده کنیم، کالیبراسیون مجدد ویژه‌ای باید انجامگیرد:

(الف) آرماتور به قطر کمتر از 10 میلی متر، فولاد با کشش بالا یا میله هایتغییر شکل یافته: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً بیشتر از مقدار واقعی است.این امر همچنین در صورتی مصداق خواهد داشت که میله‌ها خمیده باشد و از اینرو باهسته الکترومغناطیس موازی نباشد.

(ب) سیمان‌های ویژه از جمله سیمان دارای آلومینای بالا، یا رنگدانههای افزوده: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً کمتر از مقدار واقعی خواهد بود.

(پ) آرماتور به قطر بیش از 32 میلی متر ممکن است در برخی مدل های اسکنرآرماتور مستلزم کالیبراسیون مجدد باشد.

برآوردهای قطر میله تنها در دو اندازه میله امکانپذیر خواهد بود. محدوده دمایعملیاتی اسکنر آرماتور نیز به طور کلی نسبتاً کوچک است و کعملکرد مدل‌هایی که باباتری کار می‌کند معمولاً در دماهای زیر نقطه انجماد رضایت بخش است که می تواند بهطور جدی کاربرد میدانی آنها را در زمستان محدود کند. ثبات در خوانش در برخی انواعابزار می تواند مسئله ساز باشد و بررسی مکرر صفر ضروری است.

قابل اطمینان‌ترین کاربرد این روش در مکانیابی آرماتور در محل است و پوشش اعضاییکه اندکی تقویت شده است اندازه‌گیری خواهد شد. با افزایش پیچیدگی و مقدار آرماتور،ارزش آزمون به طور قابل توجهی کاهش می یابد (155) و در مناطقی که سنگدانه‌ها ممکناست خواص مغناطیسی داشته باشد باید دقت ویژه‌ای به خرج داد. مالوترا (50) کاربردآن در بررسی کیفیت بتن پیش ساخته را شرح داده است که در آن مقیاس خطی کالیبره میشود تا تعیین طیف قابل قبولی از مقادیر برای کنترل منظم اجزاء میسر شود. اسنل،والاس و راتلج (156) نیز برنامه های نمونه برداری مفصلی را برای پژوهش در محل بررسیکرده و برای چنین موقعیت‌هایی یک روش آماری را توسعه داده‌اند. آلدرد (157) تعدادیاز اسکنر آرماتورهای مختلف را در آرماتور فولادی متراکم مقایسه کرده و ضرایب اصلاحرا ارائه می‌کند که می توان برای تطبیق خطاهای اندازه گیری به کار برد.

 

 

آزمایش های غیرمخرب بتن ( معرفی ،کاربرد و مزایا )

امروزهآزمایشهای غیرمخرب بتن تاثیر و عملکرد مناسب و کابردی در تعمیرات سازه های بتنیدارد. آزمایش های غیرمخرب بتن با در اختیار قرارداد داده های مختلف سازه های موجود، به کارشناسان و متخصصین این انکان را می دهد تا در خصوص عملکرد ، نیاز ها و روشهای تعمیرات و بازسازی سازه های بتنی قضاوت و تصمیم گیری نمایند.

از جملهآزمایش های غیرمخرب بتن ،اسکن بآرماتور بتن،التراسونیک بتن، خوردگی یا هافسل ،نفوذ یون کلر، کربناتاسیون، چکش اشمیت، نفوذپذیری بتن و ... ، به طراحان وکارشناسان فرآیند طرح و اجرای ترمیم و بازسازی سازه های بتنی امکان تصمیم گری برایعملیات های انجامی را می دهد.

در متن زیر بهشرح انواع آزمایش های غیرمخرب بتن  ،محدودیت ها ، ضریب اطمینان قرائت ها ، روش کار و .. پرداخته می شود. شما می توانیدبرای کسب اطلاعات تکمیلی در این خصوص و در صورت نیاز همکاری با این مجموعه درزمینه آزمایش های غیرمخرب بتن در انواع سازه های بتنی با بخش فنی و پشتیبانیکلینیک فنی و تخصصی بتن ایران تماس حاصل فرمایید.

 

 

طبقهبندی ساز و کار دوام و آزمایش های آن

دوامبتن دوام بتن ابعاد مختلفی دارد.

- پایایی در برابر عوامل فیزیکی (آتش، یخبندان و آب شدگی پی در پی، تبلورنمک ها)

- پایایی در برابر تهاجم شیمیایی (سولفات ها، کربناسیون، تاثیر واکنشقلیایی ها با سنگدانه ها بر بتن)

- پایایی در برابر عوامل مکانیکی (سایش، خلازایی، ضربه)

- تخریب در اثر خوردگی میلگرد

پیبردن به دوام بتن در شرایط مختلف نیاز به قرار گرفتن در این شرایط و طی شدن زمانقابل توجه داردو معمولا امکان انجام تحقیق در شرایط واقعی وجود ندارد و یا ازحوصله دست اندرکاران خارج است. برای اینکه مشخص شود یک بتن در چنین شرایطی بطورمناسب و مطلوب عمل می کند نیاز به آزمایش هایی کوتاه مدت دارد که در این آزمایش هاعوامل تهاجمی یا اعمالی تشدید می شود (تسریع شده) و یا آزمایش بصورت تسریع نشده ودر شرایط معمولی انجام می گردد که در این حالت دوم معیار مقایسه تغییر می کند.

گاهبرخی آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام و در معرض عاملی غیر از عامل موردنظرمورد استفاده قرار می گیرد و با توجه به تجربیات موجود در پروژه های واقعی و درکارهای تحقیقاتی آزمایشگاهی معیارهایی ارائه می شود.

نمونهای از آزمایش های کوتاه مدت تسریع شده در برابر عامل تشدید شده موردنظر، سایش یاآزمایش ASTM C1293 می باشد.

نمونه ای از آزمایش تسریع نشدهکوتاه مدت در شرایط تشدید نشده را می توان آزمایش یخبندان و آب شدگی دانست.

از میان آزمایش های کوتاه مدتمرتبط با دوام که در معرض عامل اصلی موردنظر قرار نگرفته است می توان آزمایش جذبآب یا جذب آب مویینه را نام برد. شاید بتوان آزمایش های جمع شدگی را نیز مرتبط بادوام دانست. آزمایش های تراوایی (نفوذپذیری) نیز مرتبط با دوام به حساب می آید.

 

ارزیابیکیفیت بتن از نظر دوام و معیارهای آن

ارزیابیدوام از طریق انجام آزمایش هایی بر روی بتن سخت شده در سنین کم و گاه در سن موجودصورت می گیرد. برای این کار نیاز به معیارها و ملاک هایی می باشد. در زیر به برخیاز آزمایش های ارزیابی بتن و معیارهای آن اشاره می شود.

آزمایشهای یخبندان و آب شدگی

اینآزمایش ها به دو صورت در استانداردها وجود دارد:

            - یخبندان و آب شدگی پی در پی در حالتاشباع در آب یا هوا و کنترل کاهش وزن، کاهش مقاومت، افزایش حجم و کاهش مدولارتجاعی دینامیکی مانند ASTM C666

            - یخبندان و آب شدگی پی در پی در مجاورت آب نمک یا نمک هاییخ زدا و کنترل پوسته شدن سطح بتن و کاهش وزن آن مانند ASTM C1262، ASTM C672 و EN 1340

به هرحال این آزمایش ها عمدتادر سنین کم 28 تا 90 روزه بر روی بتن ها در آزمایشگاه انجام می شود و مدت زمانزیادی بطول می انجامد.

امروزه در آزمایش های یخبنداندر حالت اشباع مانند ASTM C666 از پارامتر کاهش مدول ارتجاعی دینامیکی استفاده می شود. پس ازتعداد معینی سیکل یخبندان، درصد مدول ارتجاعی دینامیکی اولیه بدست می آید.  حداقل درصد قابل قبول مدول ارتجاعی دینامیکیاولیه، یک ملاک یا ضابطه تلقی می شود. مثلا بتنی با دوام تلقی می گردد که پس از300 سیکل یخبندان و آب شدگی مکرر، حداقل 60 و یا 80 درصد مدول ارتجاعی دینامیکی رادارا باشد.

در مواردی تعداد سیکل هاییخبندانی را که مدول ارتجاعی دینامیکی را به 60 درصد مقدار اولیه می رساند مشخص میگردد. بدیهی است در این حالت باید حداقل تعداد سیکل های یخبندان مورد نظر به عنوانیک معیار اعلام گردد.

در آزمایش های یخبندان و آبشدگی پی در پی در معرض مواد یخ زدا معمولا درصد وزن بتن پوسته شده پس از تعدادمعینی سیکل یخبندان بدست می آید. با محدود کردن میزان مواد پوسته شده، معیاریارائه می گردد. به عنوان مثال در ASTM C1372 پس از 100سیکل خاص یخبندان در آزمایش ASTM C1262 نباید از1درصد وزن اولیه بیشتر شود.

هرچند در این آزمایش نیز میتوان تعداد سیکل یخبندان برای دستیابی به درصد خاصی از پوسته شدن را به عنوان یکمعیار برگزید، اما این امر سابقه چندانی ندارد.

برای مثال در EN1340 برای جداولبتنی پیش ساخته مقدار مواد پوسته شده نباید از kg/m3 1 پس از 28سیکل خاص یخبندان در حالی که محلول نمک طعام 3درصد بر روی آن ریخته شده است، بیشترباشد.

در ASTM C672 معمولا پساز 50 سیکل یخبندان خاص در معرض مواد یخ زدا (محلول کلرید کلسیم 4 درصد) که رویقطعه ریخته می شود و درجه تخریب سطح پس از 5، 10، 15، 25 و 50 سیکل گزارش می شودکه معیار درجه تخریب ارائه می شود.

به هر حال باید دانست که در همهانواع آزمایش یخبندان و آب شدگی مکرر در برابر آب یا نمک های یخ زدا، شرایط آزمایشبا واقعیت موجود تطابق ندارد اما به ناچار از این آزمایش ها و معیارهای ارزیابی آناستفاده می شود.

در ASTM C1262 که برایقطعات پیش ساخته بتنی و برخی قطعات بنایی بکار می رود و آب یا آب نمک 3درصد (بستهبه نیاز) در مجاورت قسمت تحتانی قطعه ریخته می شود و معمولا سیکل های خاص یخبنداناعمال می گردد و درصد کاهش وزن بدست می آید. با توجه به معیار خاص کاهش وزن دربرابر تعداد خاصی سیکل یخبندان کیفیت دوامی قطعه کنترل می شود.

 

آزمایش تبلور نمک ها

برای بررسی تاثیر تبلور نمک هابر دوام بتن، آزمایش خاصی پیش بینی نشده است، هرچند عامل مهمی در مناطق نیمه خشک وخشک در تخریب سطح بتن ها محسوب می شود بویژه اگر املاح در بتن و یا آب و خاک وجودداشته باشد.

 

آزمایش دوام در برابر سولفات ها

برای بررسی دوام بتن در برابرسولفات ها آزمایش استاندارد خاصی در ASTM و EN مشاهده نمی شود. همچنین به طریق اولی معیارخاصی نیز وجود ندارد. پس از سالهای طولانی که از تشخیص خرابی بتن در اثر حملهسولفات ها گذشته است هنوز آزمایش خاص و معیار دوام بتن در برابر حمله سولفات ها ویا سولفات خاصی ارائه نشده است.

سعی می شود با استفاده از سیمانمناسب، محدودیت نسبت آب به سیمان و یا عیار سیمان و یا استفاده از افزودنی هایخاصی مانند پوزولان ها و سرباره ها و یا حباب زا و مواد آب بند کننده، دوام بتن رابالا برده اما نحوه تشخیص این افزایش دوام روشن نیست.

 

آزمایش کربناسیون

آزمایش ساده و معمول تعیین عمقکربناسیون تا چندی پیش صرفا بر اساس دستورالعمل RILEM CPC18 انجام میگردید که EN نیز به تازگی دستورالعمل استانداردی را مشابه RILEM ارائه کردهاست. در این آزمایش عمق بتن کربناته شده با محلول فنل فتالئین به عنوان یک معرفاندازه گیری می شود. معمولا این آزمایش بر روی بتن سخت شده در شرایط محیطی واقعیاندازه گیری می شود که می توان تحت شرایطی نفوذ CO2 را تسریعنمود.

به هرحال هنوز معیار خاصی برایقدرت مقابله با کربناسیون و عمق نفوذ آن ارائه نشده است، هرچند می توان میزاننفوذپذیری گاز CO2 در بتن را اندازه گیری نمود.

 

آزمایش انبساط ناشی از واکنشقلیایی ها با سنگدانه های بتن

معمولا بیشتر آزمایش ها در اینزمینه بر روی ملات می باشد و یا شرایط خاصی همچون تشدید شرایط حاکم و یا افزایشقلیایی ها در ملات و یا محیط نگهداری را دارا می باشد. طبق استاندارد ASTM C1293 و تعدادی ازاستانداردهای کانادایی، انبساط بتن در شرایطی نزدیک به واقع اما در دمای 38 یا 60درجه با رطوبت 100درصد را در زمانی طولانی تر از 6ماه و یا یک سال و بیشتر بدست میآورند.

معیارهایی همچون انبساط 04/0درصد پس از سه ماه در 60 درجه سانتیگراد و یا پس از یک سال در 38 درجه سانتیگرادارائه شده است. به هرحال در این آزمایش انبساط بالقوه بتن بدست می آید.

برای سنگدانه کربناتی از ASTM C1105 استفاده میشود و معیارهایی برای آن ارائه شده است.

 

آزمایش های سایش

در استاندارد ASTM برای بتنچهار آزمایش سایش ارائه شده است و برای برخی قطعات بتنی نیز از این آزمایش ها و یاآزمایش های دیگری استفاده می شود.

            - ASTM C944 برای سایش بتن یا ملات (روش سمباده چرخان)

            - ASTM C418 برای سایش بتن (روش ماسه پاشی)

            - ASTM C779 برای سایش سطوح افقی بتنی (سه روش صفحه مدورسمباده ای چرخان، چرخ استوانه ای دندانه دار، بلبرینگ چرخان)

            - ASTM C1138 برای سایش بتن (روش زیر آب)

به نظر می رسد در آزمایش هایسایش دقت زیادی شده است تا نزدیکی بیشتری با واقعیت موجود باشد که تنوع آزمایش هارا سبب گشته است.

در موارد مختلف برای هر نوعقطعه یا سطح در هر پروژه یا کاربرد خاص معیاری ارائه می شود که نشانه دوام بتن دربرابر سایش است. در برخی استانداردهای دیگر آزمایش سایش چرخ عریض و آزمایش سایش Bohme پیش بینیشده است. برای مثال در استاندارد جداول بتنی این دو آزمایش پیش بینی شده است ومعیار خاصی در هر مورد ارائه شده است.

 

آزمایش های نفوذپذیری

آزمایش های نفوذپذیری بتن دربرابر آب و گازهای مختلف و حتی برخی سیال های خاص دیگر انجام می شود.

آزمایش های نفوذپذیری بتن دربرابر آب از گذشته دور براساس رابطه دارسی انجام می شده است. ارتش آمریکا و USBR آزمایش هاییرا برای تعیین ضریب نفوذپذیری بتن در برابر آب ارائه کرده اند که بسیار مشکل است.در روش ارتش آمریکا (CRC-C163) فشار 13 اتمسفر و در روش USBR 4913 فشار 5/28 بار بکار می رود. در این آزمایشها مقدار k با بعد L/T بدست می آید. در هر پروژه مقدار حداکثر k مشخص می شودو لازم است بتن موردنظر این خواسته را برآورد کند.

بتن هایی که در حال حاضر برایپروژه های آبی ساخته می شود دارای نفوذپذیری پایینی است و عملا انجام این آزمایش وتعیین k بصورتمستقیم غیرممکن گشته است.

آزمایش های نفوذپذیری با گاز بهویژه اکسیژن روش های مختلفی دارد که معروف ترین آن مربوط به روش CemBureau (انجمنسیمان اروپا) می باشد که در RILEM و استاندارد ایتالیا (UNI) نیز آوردهشده است.

در این روش، نمونه قرصی شکلبتنی در محفظه­ای با تیوب دورگیر تحت فشار قرار گرفته و در فشارهای مختلف اعمالی،دبی عبوری گاز بدست آمده و با رابطه اصلاح­شده دارسی برای سیال تراکم پذیر، ضریبنفوذپذیری محاسبه می­گردد. نتیجه این روش آزمایش به درصد رطوبت نمونه بتنی بسیاروابسته می باشد. به همین دلیل، در روش پیشنهادی این آزمایش، دو رژیم نمونه کاملاخشک و با درصد رطوبت مشخص، پیشنهاد شده است.

معیار میزان نفوذپذیری در برابراکسیژن در مشخصات فنی داده می شود اما تلاش شده است بتن ها از این نظر تقسیم بندیشوند که در زیر دیده می شود.

جدول 1- تقسیم بندی کیفیت بتنبر اساس نفوذپذیری بتن در برابر اکسیژن به روش CemBureau

کیفیت

عالی

خیلی خوب

متوسط

ضعیف

خیلی ضعیف

ضریب نفوذپذیری (m2 16-10)

کمتر از 1/0

5/0 1/0

5/2 5/0

5/12 5/2

بیشتر از 5/12

 

آزمایش های نفوذپذیری در برابریون کلرید (آزمایش های انتشار یون کلرید)

کامل ترین راه برای تعیین ضریبانتشار یون کلرید در بتن طبق روش جدید ASTM C1556 که مشابه روش NTBuild 443 است، میباشد. در این روش بتن سخت شده در محلول نمک طعام با غلظت معین قرار می گیرد و درسن موردنظر پس از خشک کردن آن، با تعیین یون کلرید و در اعماق مختلف، ضریب انتشاریون کلرید بدست می آید که بعد آن L2/T است.

برای بتن هر پروژه می توان ضریبانتشار خاصی را درنظر گرفت. بتن ها از این نظر به ویژه در شرایط رویارویی با یونکلرید تقسیم بندی می شوند که در زیر مشاهده می گردد.

جدول 2- تقسیم بندی نفوذپذیریبتن بر اساس ضریب انتشار یون کلرید

طبقه بندی نفوذپذیری

شدید

متوسط

کم

ناچیز

ضریب انتشار یون کلرید (cm2/s×8-10)

بیشتر از 5

1 تا 5

2/0 تا 1

کمتر از 2/0

 

یکی از پارامترهای منحصربفردیکه می توان به کمک آن و بهره گیری از اطلاعات و فرضیات دیگر در هر سنی غلظت یونکلرید پیش بینی نمود در هر عمقی به چه میزان است، ضریب انتشار یون کلر می باشد وبر این اساس زمان رسیدن غلظت یون کلرید در مجاورت میلگرد به حد آستانه تعیین میگردد که زمان شروع خوردگی را مشخص می کند.

معمولا از آنجا که تعیین اینپارامتر دشوار است، سعی می شود بجای آن، پارامترهای دیگری مشخص شود و جایگزین آنگردد در حالی که عملا نمی توانند جای آن را بگیرند.

یکی از آزمایش های رایج AASHTO T259 است که سطحبتن در معرض محلول کلرید قرار می گیرد و مقدار یون کلرید در سنین خاص و در عمق هایخاص اندازه گیری می شود و عمق نفوذ یون کلرید بدست می آید که به کمک آن می توانکیفیت بتن ها را در مقایسه با یکدیگر ارزیابی نمود و می توان بتن ها را نیز از ایننظر طبقه بندی کرد. به هرحال نتیجه این آزمایش از جنس نفوذپذیری نیست امانفوذپذیری را نشان می دهد.

روش دیگر برای تعیین نفوذ سریعیون کلرید (مهاجرت) توسط دستور NTBuild 492 ارائه شده است که AASHTO T277 روش مشابهآن را ارائه کرده است.

استاندارد ASTM C1202 روش را برایتعیین سریع نفوذپذیری کلرید در بتن سخت شده ارائه می دهد که در این روش در دو سمتیک قرص بتنی به قطر 100میلیمتر و ضخامت 50 میلیمتر محلول های کلرید سدیم و سودسوزآور با غلظت معین قرار می گیرد و جریان الکتریکی با اختلاف پتانسیل 60ولتبرقرار می شود و شدت جریان عبوری از بتن اشباع بدست می آید و طی 6ساعت، مقدارجریان عبوری از بتن برحسب کولمب محاسبه می گردد که نشانه مقاومت بتن در برابر اینجریان است و به عبارتی به نوعی به مقاومت الکتریکی مربوط می باشد. هرچه این جریانعبوری بیشتر باشد نشانه نفوذپذیری بیشتر بتن به ویژه در برابر یون کلرید است. طبقهبندی بتن ها را می توان طبق ASTM C1202 بصورت زیر دانست.

جدول 3- نفوذپذیری در برابر یونکلرید براساس میزان جریان عبوری

نفوذپذیری در برابر یون کلر

زیاد

متوسط

کم

خیلی کم

ناچیز

میزان جریان عبوری (کولومب)

بیشتر از 4000

2000 تا 4000

1000 تا 2000

100 تا 1000

کمتر از 100

 

در آیین نامه پیشنهادی پایاییبتن در محیط خلیج فارس و دریای عمان (نشریه شماره ض428 مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن) معیارهای زیر برای شرایط مختلف طبق روش ASTM C1202 ارائه شدهاست.

جدول 4- مقادیر مجاز میزانجریان عبوری در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

میزان جریان عبوری (کولومب)

حداکثر 3000

حداکثر 3000

حداکثر 2000

 

به هرحال این آزمایش و نتایج آنمحل تردید است. برخی معتقدند که بهتر است اختلاف پتانسیل را کم کرده و مدت رامتناسبا زیاد نمود تا دمای بتن و محلول ها حین آزمایش بطور شدید بالا نرود و شرایطواقعی تری برقرار باشد. به هرحال این آزمایش طی یک روز منجر به اخذ نتیجه می شود واین امر بسیار مهم است.

 

آزمایش های عمق نفوذ آب

از آنجا که آزمایش هاینفوذپذیری در برابر آب همراه با چالش های فراوانی است، در برخی کشورهای اروپاییمانند آلمان آزمایش دیگری انجام می شد که تحت فشار آب، در زمان معینی، عمق آبنفوذی در بتن بدست می آمد (DIN 1048-5). سپس در EN 12390-8 با تغییراتمختصر، این آزمایش با سهولت بیشتر ارائه شد که در آن نمونه بتنی سه روز از سطحزیرین تحت فشار MPa 5/0 قرار می گیرد و سپس حداکثر عمق نفوذ آب بدست می آید که پارامتریدر جهت ارزیابی نفوذ آب در بتن می باشد. در منابع مختلف طبقه بندی بتن ها درآزمایش DIN1048 آمده است اما هنوز این طبقه بندی برای آزمایش براساس روش EN ارائه نشدهاست. پراکندگی نتایج آزمونه های مختلف یک نوع بتن در این آزمایش زیاد است و چندانقابل اعتماد نمی باشد.

در آیین نامه پیشنهادی پایاییبتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم ارائه شده است.

جدول 5- مقادیر مجاز عمق نفوذآب در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

عمق نفوذ آب در سن 28 روز (mm)

حداکثر 50

حداکثر 30

حداکثر 10

به هرحال الزاما در شرایطواقعی، فشار تا این حد وجود ندارد اما این آزمایش به نوعی تعیین کننده کیفیت بتنمی باشد.

 

آزمایش های جذب آب

آزمایش های جذب آب به شکل هایمختلفی وجود دارد که مهم ترین آنها عبارتند از:

            - جذب آب کوتاه مدت نیم یا یک ساعته (Early WaterAbsorption)

            - جذب آب نهایی (بلند مدت) 2 روزه یا بیشتر در شرایط عادییا جوشانده شده (Final Water Absorption)

            - جذب آب سطحی اولیه ISAT (InitialSurface Water Absorption Test)

            - جذب آب مویینه ( Capillary Water Absorption و Water Sorptivity)

هرکدام از این آزمایش ها یکویژگی خاص از بتن را به نمایش می گذارد و لازم است از هر آزمایش زمانی استفادهنمود که به واقعیت موجود شباهتی داشته باشد.

 

آزمایش جذب آب کوتاه مدت

در BS 1881 در سال هایگذشته آزمونه مکعبی خشک 100میلی لیتری در آب غرق می شد و پس از یک ساعت درصد وزنیآب جذب شده بدست می آید که گزارش می شد. در BS 1881 part122 این آزمایشعمدتا برای قطعات بتنی پیش ساخته پس از مغزه گیری به قطر 75 میلیمتر انجام می شودکه باید دارای طول معینی باشد و نمونه کاملا خشک شده در آون غرقاب می شود و درصدجذب آب نیم ساعته بدست می آید. این آزمایش کیفیت سطحی بتن موردنظر را بدست می دهد.

در انگلیس کیفیت جداول بتنی وبرخی قطعات پیش ساخته با این آزمایش کنترل می شود. برای مثال جذب آب نیم ساعته یکجدول نباید از 2درصد بیشتر باشد. در آزمایش های جذب آب کوتاه مدت حساسیتی به شکل واندازه نمونه وجود دارد و نسبت سطح به حجم اهمیت دارد.

در توصیه های CIRIA برای مناطقعربی در حاشیه خلیج فارس و دریای سرخ و غیره، حداکثر جذب آب کوتاه مدت طبق BS 1881 را 2درصدطرح نموده است.

در آیین نامه پیشنهادی پایاییبتن در حاشیه خلیج فارس، معیارهای زیر برای شرایط مختلف محیطی حاکم به روش BS 1881part122 ارائه شده است.

جدول 6- مقادیر مجاز درصد جذبآب کوتاه مدت در شرایط مختلف محیطی در آیین نامه پایایی

شرایط محیطی

A

B و C

D، E و F

درصد جذب آب (%)

حداکثر 4

حداکثر 3

حداکثر 2

 

آزمایش جذب آب نهایی

هرچند در آزمایش جذب آب کوتاهمدت قدیمی و جدید BS 1881 می توان با تداوم آزمایش تا رسیدن به وزن ثابت، جذب آب نهایی رابدست آورد و حتی با جوشاندن آن در آب به جذب آب نهایی بیشتری دست یافت، اما در ایندستور چنین پیش بینی صورت نگرفته است.

در ASTM C642 مقدار جذبآب نهایی بدست می آید و می توان چگالی و تخلخل را نیز بدست آورد، حتی جوشاندن آبنیز پیش بینی شده است. در این استاندارد در مورد شکل و اندازه نمونه حساسیتی وجودندارد اما حداقل جرم و حجم مشخص شده است زیرا به جذب نهایی پرداخته است و اینآزمایش عمدتا برای قطعات پیش ساخته بکار می رود.

در استاندارد EN 1340 جذب آبنهایی قطعات پیش ساخته ای مانند جداول بتنی به چشم می خورد که حداقل حجم یا جرمنمونه مطرح شده است. در استانداردهایی همچون ASTM C497 جذب آب لولههای بتنی بدست می آید که دو روش A و B با توجه به نحوه خشک کردن و زمان جوشاندن نمونه در آب دارد.

برای مثال در برخی استانداردهایقطعات پیش ساخته در ASTM C76 مانند لوله های بتن مسلح آب و فاضلاب، حداکثر جذب آب نهایی طبق ASTM C497 به میزان9درصد برای روش A و 5/8درصد برای روش B مطرح شده است و از این نظر می توان معیار و طبقه بندی برای کیفیتدوامی بتن ارائه نمود، بویژه اگر قطعه بتنی بصورت غرقاب باشد و آب همواره درمجاورت آن حضور داشته باشد. در استاندارد لوله های بتنی آب و فاضلاب ایران بهشماره 8906 از چنین مشخصاتی استفاده شده است.

در استاندارد EN 1340 در مواردیکه شرایط یخبندان - آب شدگی حادی در برابر نمک های یخ زدا وجود ندارد. حداکثر جذبآب نهایی 6درصد برای جداول بتنی پیش ساخته ارائه شده است.

در برخی مشخصات استانداردقطعاتی مانند بلوک سیمانی و موزاییک و آجرهای سیمانی به جذب آب نهایی پرداخته شدهاست.

 

آزمایش جذب آب سطحی اولیه

این آزمایش عمدتا در BS 1881 part5 پیش بینیشده است. در این آزمایش سعی می شود مقدار جذب آب ریخته شده روی سطح افقی نمونهبتنی یا قسمتی از قطعات پیش ساخته در حالی که ارتفاع آب چندانی برای اعمال فشاروجود ندارد و به میزان 200میلیمتر محدود شده است. در این آزمایش در فواصل زمانیمختلف مقدار آب جذب شده برحسب گرم یا میلی لیتر بر وحد سطح (m2) گزارش میشود.

طبقه بندی کیفی بتن ها در اینآزمایش را می توان بصورت زیر مطرح کرد. در انگلیس از نتایج این آزمایش استفاده میشود اما در آیین نامه پایایی بتن ایران در حاشیه خلیبج فارس و یا در استانداردهایقطعات پیش ساخته مانند جداول مورد اقبال قرار نگرفته است. به هرحال این آزمایشبرای موادی که باعث آب بندی سطحی می شوند می تواند با موفقیت بکار رود و کیفیتسطحی را به نمایش گذارد.

جدول 7- تقسیم بندی جذب سطحیبتن با معیار جذب سطحی اولیه (mL/m2/s)

میزان جذب

زمان پس از شروع آزمایش

جذب تجمعی در ساعت (mL/m2)

10 دقیقه

30 دقیقه

1ساعت

2ساعت

زیاد

بیشتر از 50/0

بیشتر از 35/0

بیشتر از 20/0

بیشتر از 15/0

بیشتر از 2000

متوسط

50/0 25/0

35/0 17/0

20/0 10/0

15/0 07/0

2000 1000

کم

کمتر از 25/0

کمتر از 17/0

کمتر از 10/0

کمتر از 07/0

کمتر از 1000

 

جذب آب مویینه

یک ساز و کار جذب آب، حرکت آببه صورت نم مویینه رو به بالا می باشد که نیاز به انجام آزمایش خاص و هماهنگ بااین ساز و کار احساس می شود.

در این آزمایش ها معمولا مقدارآب جذب شده در واحد سطح، ارتفاع نم مویینه و آهنگ جذب آب مویینه تعیین و گزارش میشود که در همه دستورها بصورت یکسان نیست و به برخی از این پارامترها پرداخته میشود.

دستور آزمایش RILEM CPC11.2 از جملهدستور آزمایش های قدیمی در این زمینه است که سالها مورد استفاده قرار گرفته است.اخیرا دستور استاندارد ASTM C1585 ارائه شده است که با دقت بیشتری شرایط آزمایش و شکل آزمونه رامشخص نموده است. در این آزمایش از یک قرص بتنی به قطر 100 میلیمتر و ارتفاع 50میلیمتر استفاده می شود که بخش تحتانی آن 1 تا 3 میلیمتر در آب قرار گرفته است ورطوبت محیط اطراف نمونه نیز کنترل می گردد و درنهایت، آهنگ جذب آب مویینه در بازههای زمانی مختلف بدست می آید. هنوز طبقه بندی خاصی در مورد کیفیت بتن ها توسط اینآزمایش مطرح نشده است و آنچه در زیر مشاهده می شود عمدتا مربوط به آزمایش هایانجام شده بر اساس دستور RILEM می باشد.

جدول 8- محدوده پذیرش جذب آبمویینه بتن با دوام

کیفیت بتن

عالی

خیلی خوب

خوب

متوسط

ضعیف

جذب آب (mm/h-0.5)

کمتر از 1/0

1/0 تا 15/0

15/0 تا 2/0

2/0 تا 25/0

بیشتر از 25/0

 

هرچند ساز و کار برخی خرابی هادر ایران و حتی جنوب کشور مربوط به جذب آب مویینه است، اما در دستورهای استانداردایران این آزمایش برای بتن جایگاهی ندارد و طبعا مشخصات استاندارد و محدودیت خاصینیز مطرح نگردیده است.

 

آزمایش مقاومت ویژه الکتریکی

سهولت یا سختی عبور جریانالکتریکی از بتن اشباع می تواند نشانه ای از نفوذپذیری آن در برابر آب و به ویژهانتشار و مهاجرت یونی (به ویژه یون کلرید) باشد مخصوصا اگر از آب نمک اشباع گردد.

این آزمایش بین پژوهش گرانبسیار معروف و رایج است اما دستور استاندارد خاصی برای آن تدوین نشده است.

این آزمایش با استفاده از دوصفحه مسی یا برنجی که بر سطح آزمونه بتنی اشباع از آب به کمک خمیر سیمان تازه میچسبد و مقاومت الکتریکی به کمک اعمال یک جریان متناوب با فرکانس مشخص بدست می آیدو می توان با داشتن سطح بتن و فاصله بین دو صفحه فلزی، مقاومت ویژه الکتریکی رابدست آورد. همچنین می توان با چهار الکترود (روش ونر) و تعبیه آن بر سطح بتن یا درسوراخ خاص و برقراری اتصال و تماس الکتریکی، مقاومت الکتریکی و مقاومت ویژه آن رابدست آورد.این روش برای قطعات بتنی موجود نیز قابل استفاده است، در حالی که روشقبلی فقط برای آزمونه های آزمایشگاهی مکعبی، استوانه ای یا منشوری و مکعب مستطیلکاربرد دارد.

در راه انجام این آزمایش مشکلاتو مباحث خاصی مطرح می شود که عبارتند از:

            - میزان رطوبت و اطمینان از اشباع بودن بدلیل تاثیر شدید برمقاومت الکتریکی بتن

            - نوع جریان و فرکانس مصرفی بدلیل تاثیر آن بر نتایج حاصله

            - نقش شکل و اندازه نمونه بر نتایج حاصله

            - نقش روش آزمایش (الکترود چهارگانه یا صفحات)

            - نقش افزودنی های شیمیایی بر نتایج

            - نقش مقاومت الکتریکی سنگدانه های بتن بر نتایج

به هرحال لازم است با محدودکردن تغییرات احتمالی دستور استاندارد واحدی را تدوین کرد و بتن ها را از این نظرمقایسه نمود و طبقه بندی کرد. طبقه بندی زیر که معیاری جهت ارزیابی بتن محسوب میشود، ارائه شده است.

جدول 9- تقسیم بندی احتمالخوردگی میلگرد براساس آزمایش مقاومت الکتریکی

احتمال خوردگی میلگرد

خیلی زیاد

زیاد

کم

ناچیز

مقاومت ویژه الکتریکی بتن (اهم-متر)

کمتر از 50

50 تا 100

100 تا 200

بیش از 200

 

 

 

 

برنامه‌ریزی و تفسیر آزمون در محل

آزمون در محل ممکن است زمان، تلاش و هزینهزیادی تلف کند مگر اینکه اهداف پژوهش در آغاز به روشنی تعیین شده باشد. این اهدافبر انتخاب روش تست، وسعت و محل آزمون‌ها و نحوه رسیدگی به نتایج تاثیر خواهدگذاشت. نتایج نامناسب یا گمراه‌ کننده آزمون اغلب حاصل فقدان دانش واقعی یا عدمآگاهی از روش‌های مربوطه است. اگر بخواهیم از اختلافات آینده بر سر این نتایججلوگیری کنیم، تمام طرفین درگیر در مرحله اول تدوین برنامه آزمون باید باهمهمبستگی داشته باشند. لزوم قضاوت مهندسی در زمان تفسیر نتایج اجتناب‌ناپذیر استاما عدم قطعیت را اغلب می‌توان با برنامه‌ریزی دقیق آزمون به حداقل رساند.

اگر بخواهیم از ناامیدی و دلسردی جلوگیری کنیمبسیار مهم است از دامنه آزمون‌های موجود و به خصوص محدودیت‌ آن‌ها و دقتی که می‌توانبه آن دست یافت آگاهی کامل داشته باشیم. برخی روش‌ها بسیار ساده به نظر می‌رسد اماهمه آن‌ها در معرض تاثیرات پیچیده‌ قرار دارند و استفاده از اپراتورهای ماهر و یکمهندس با تجربه متناسب، امری حیاتی است.

آزمون سازه‌های موجود در محل چندان ارزان نیستزیرا انجام مقدمات پیچیده دسترسی، اغلب ضروری بوده و روند آن‌ها ممکن است زمان‌برباشد. در حالت ایده‌آل، نظر به نتایج کسب شده یک برنامه باید به طور متوالی شکلگیرد تا با حداقل هزینه و وقفه حداکثر اطلاعات ارزنده را فراهم کند. با این رویکردکه به تفسیر مداوم نیاز دارد اهدافی که ممکن است طی جریان پژوهش مطرح شود به سهولتتغییر خواهد کرد.

1.1 اهداف آزمون در محل

سه گروه پایه برای آزمون بتن می‌توان مشخصکرد.

(الف) آزمون کنترل معمولا به وسیله پیمانکاریا تولیدکننده بتن برای نشان دادن سازگاری‌های لازم انجام می‌شود تا تضمین کندمصالح عرضه شده قابل قبول است.

(ب) آزمون انطباق که طبق برنامه مورد توافق بهوسیله مهندس ناظر یا از طرف او انجام می‌شود تا درباره مطابقت با ویژگی‌ها قضاوتکنند.

(ج) آزمون ثانویه روی بتن سخت شده در سازه یااستخراج شده از آن انجام می‌شود. این آزمون در موقعیت‌هایی لازم است که دربارهقابلیت اطمینان نتیجه آزمون کنترل و انطباق تردید وجود داشته باشد یا این نتایجموجود نباشد یا به طور مثال در سازه قدیمی، آسیب‌دیده یا در حال خرابی، نامناسبباشد. تمام آزمون‌هایی که قبل از ساخت برنامه‌ریزی نشده باشد در این دسته قرار می‌گیردبا اینکه کنترل بلندمدت را نیز شامل می‌شوند.

بنا به سنت، آزمون‌های کنترل و انطباق روینمونه‌های سخت‌شده «استاندارد» انجام می‌شود که از نمونه‌های‌ بتن بکار رفته در یکسازه گرفته شده است؛ آزمون بتن تازه چندان رایج نیست. مثال‌هایی نیز وجود دارد کهدر آن برای این هدف از آزمون در محل روی بتن سخت‌شده استفاده می‌شود. این آزمون درصنعت پیش‌ساخت برای بررسی کیفیت واحدهای استاندارد رایج‌تر است و برای کنترلیکنواختی واحدهای تولیدی و نیز رابطه آن‌ها با یک حداقل مقدار قابل قبول از پیشتعیین شده می‌توان از این نتایج استفاده کرد. به طور کلی مهندسان بیش از پیش می‌دانندکه هر چند نمونه‌های «استاندارد» از نظر مفهوم از یک ماده هستند اما ممکن استکیفیت واقعی بتن در یک سازه را اشتباه نشان دهند که دلایل مختلفی از جمله تامینغیریکنواخت مواد و تفاوت در  تراکم، عمل‌آوریو کیفیت کلی کار دارد که ممکن است تاثیر چشمگیری بر دوام آن در آینده داشته باشد.در نتیجه، گرایش به سوی آزمون انطباق در محل با استفاده از روش‌هایی که غیرمخربهستند یا صرفا خسارت بسیار محدودی را موجب می‌شوند به خصوص در آمریکای شمالی واسکاندیناوی در حال بروز است. کاربرد این آزمون‌ها بیشتر پشتیبانی از آزمون متعارفاست، با این حال نمونه‌های قابل توجهی نظیر پروژه استوربالت وجود دارد که اینآزمون‌ها در آن نقش مهمی ایفا کرده است (1). مزیت این آزمون‌ها، هشدار زودهنگامدرباره مقاومت مشکوک و نیز شناسایی عیوبی نظیر پوشش ناکافی، نفوذپذیری بالای سطح،فضاهای خالی، سوراخ سوراخ بودن یا استفاده از مصالح نادرستی است که ممکن است بدونانجام این آزمون‌ها مشخص نشوند اما به مشکلات دوام بلندمدت منجر می‌شود. آزمونیکپارچگی تعمیرات زمینه کاربردی مهم و رو به رشد دیگری است.

با این وجود، استفاده اصلی آزمون‌ در محلمانند آزمون ثانویه است که به دلایل زیادی ضروری است. این دلایل در دو دسته قرارمی‌گیرد.

1.1.1 انطباق با مشخصات

رایج‌ترین مثال زمانی است که در مناقشاتقراردادی به دنبال عدم مطابقت با نمونه‌های استاندارد، مدارک دیگری مورد نیازباشد. مثال‌های دیگر شامل بررسی گذشته‌نگر پس از خرابی سازه است و به طور کلی بهتسهیم تقصیر در اقدامات قانونی ارتباط پیدا خواهد کرد. شرایط مقاومت بخش مهمی ازاکثر ویژگی‌ها را تشکیل داده و مهندس باید مناسب‌ترین روش ارزیابی مقاومت در محلرا به عنوان کیروش معرف با علم کامل به تغییرات احتمالی که درون اعضای مختلف سازهدر اعضای مختلف سازه انتظار می‌رود، انتخاب کند (همان طور که در بخش 1.5 بیان شدهاست). برای تعیین تغییرپذیری در محل و نیز مقاومت باید نتایج را تفسیر کرد اماارتباط دادن مقاومت اندازه‌گیری شده در محل با مقاومت نمونه «استاندارد» مشابه آنبا یک سن ویژه اما متفاوت، مشکل اصلی است. بنابراین ممکن است اثبات قطعی مواردمرزی دشوار باشد. این مساله به طور مفصل در بخش 1.5.2 مورد بحث قرار گرفته است.

برای برآوردن شرایط دوام، حداقل میزان سیمانمعمولا را باید تعیین کرد و برای تایید انطباق ممکن است آزمون‌های شیمی و پتروگرافیکلازم باشد. برای بررسی وجود ترکیبات ممنوعه، آلودگی مواد تشکیل‌دهنده بتن (برایمثال کلرید در سنگدانه‌های اعماق دریا) یا حباب هوای ایجاد شده و تایید میزانسیمان پس از خرابی، آزمون‌های مشابهی نیز ممکن است لازم باشد. کیفیت ساخت ضعیفاغلب دلیل اصلی مسائل دوام است و آزمون‌هایی نیز با هدف اثبات پوشش یا تراکمناکافی، مقادیر یا محل آرماتور نادرست یا کیفیت نامناسب فرایندهای عمل‌آوری یاتخصصی نظیر درزگیری سازه پس کشیده انجام شود.

2.1.1 ارزیابی کیفیت و یکپارچگی در محل

این ارزیابی در اصل به کفایت فعلی سازه موجودو عملکرد آن در آینده مربوط می‌شود. اکنون نیاز عادی سازه‌های بتنی به نگهداریکاملا اثبات شده و برای کمک به «پیش‌بینی‌های دائمی» بیش از پیش در آزمون‌های درمحل مورد استفاده قرار می‌گیرد (3، 2). لازم است بین نیاز به ارزیابی خواص مواد وعملکرد عضو سازه‌ای به طور کل تمایز قائل شویم. نیاز به آزمون ممکن است ناشی ازعلل مختلفی باشد که عبارتند از:

(الف) تغییر پیشنهادی کاربری یا گسترش یک سازه

(ب) فراهم بودن امکان خرید یا بیمه سازه

(پ) ارزیابی یکپارچگی یا ایمنی سازه پس ازخرابی مصالح یا آسیب سازه‌ای نظیر خسارات ناشی از آتش‌سوزی، انفجار، فرسودگی یابار بیش از حد

(ت) قابلیت استفاده یا کفایت اعضا معلوم استیا احتمال دارد حاوی ماده‌ای باشد که طبق ویژگی‌ها نبوده یا با خطاهایی در طراحیهمراه باشد

(ث) ارزیابی علت و اندازه خرابی به عنوان پیش‌شرططراحی تمهیدات تعمیر و مرمت

(ج) ارزیابی کیفیت یا یکپارچگی تعمیرات اعمالشده

(چ) کنترل توسعه مقاومت در رابطه با از قالبدرآوردن، عمل آوردن، پیش‌تنیدگی یا اعمال بار

(ح) کنترل تغییرات بلندمدت خواص مواد و عملکردسازه‌ای.

با اینکه در سازه‌های ویژه، مشخصاتی نظیرچگالی یا نفوذپذیری ممکن است مطرح باشد، به طور کلی عملکرد مقاومت یا دوام در محلمهم‌ترین معیار به شمار می‌رود. وقتی قرار است تعمیراتی با استفاده از یک مادهمتفاوت از بتن «مادر» انجام شود، مولکول‌های الاستیک را باید اندازه‌گیری کرد تامشخص شود آیا ممکن است ناسازگاری‌های کرنشی زیر بارهای آینده به خرابی نابهنگامتعمیرات منجر شود. شناخت مولکول‌های الاستیک می‌تواند در تفسیر نتایج آزمون‌هایبار نیز مفید باشد. برای کنترل مقاومت طی ساخت معمولا تنها لازم است نتیجه آزمون‌هارا با حدودی که آزمایش‌هایی که در آغاز قرارداد تعیین شده است مقایسه کنیم اما درسایر موارد پیش‌بینی مقاومت واقعی بتن برای تلفیق نتایج مقاومت اعضا ضرورت دارد.وقتی قرار است محاسبات بر مبنای مقاومت اندازه‌گیری شده در محل صورت گیرد، ارقام ومحل آزمون‌ها و اعتبار عوامل ایمنی اتخاذشده توجه دقیقی را می‌طلبد که این مسالهدر بخش 6.1 بیان شده است.

در ارزیابی‌های دوام تمرکز بر شناسایی وجودحفره‌های داخلی یا خمیدگی، موادی که احتمال دارد موجب شکاف در بتن شود (برای مثال،سولفات یا سنگدانه‌های دارای واکنش قلیایی) و اندازه یا خطر خوردگی آرماتور، معطوفخواهد بود. عمق کربوناته کردن، غلظت کلرید، ضخامت پوشش و مقاومت و نفوذپذیری ناحیهسطح عوامل کلیدی مربوط به فرسایش به شمار می‌رود. با استفاده از روش‌های آزمونمنفعل و در هم ریخته برای ارزیابی میزان ریسک، فعالیت الکتروشیمیایی مرتبط بافرسایش را می‌توان اندازه‌گیری کرد.

مشکلات دستیابی به یک برآورد کمّی دقیق ازویژگی‌های بتن در محل ممکن است قابل توجه باشد: در صورت امکان هدف آزمون بایدمقایسه بتن مشکوک با بتن مشابه در سایر قسمت‌های سازه باشد که معلوم شده رضایت‌بخشاست یا کیفیت آن تایید شده است.

بررسی عملکرد یک عضو در کل سازه غالبا هدفاصلی آزمون در محل است و باید اذعان کرد در بسیاری از موقعیت‌ها این عملکرد بهوسیله آزمون بار به طور مستقیم به قاطعانه‌ترین شکل اثبات خواهد شد. بنابراین ایناطمینان از یافته‌های پژوهش ممکن است بسیار بیشتر از زمانی باشد که مقاومت اعضا بهطور غیر مستقیم طبق برآورد مقاومت بر اساس آزمون مواد پیش‌بینی شده باشد. با اینحال، آزمون بار می‌تواند به طور سرسام‌آوری گران بوده یا اصلا عملی نباشد.

2.1 راهنمای حاصل از «استانداردها» و سایراسناد

تعدادی از کشورها، به ویژه انگلیس، ‌آمریکا واسکاندیناوی دارای استانداردهای ملی هستند که روند روش‌های آزمون قاطعانه تثبیتشده را به تفصیل بیان می‌کند. استانداردهای اصلی انگلیس و انجمن آزمون و موادآمریکا (ASTM) درانتهای این فصل فهرست شده و مرجع خاص هر کدام نیز در متن آمده است. استانداردهایایزو در برخی موارد نیز در دست توسعه است. جزئیات تمام روش‌ها به طور گسترده‌ درمتن مقالات تحقیقاتی و تخصصی منتشر شده، مجلات، صورت جلسه کنفرانس‌ها و گزارش‌هایتخصصی آمده است. منبع منتخب مهمی از آن‌ها در جای مقتضی ذکر شده است.

راهنمای عمومی مربوط به فلسفه بازرسی نگهداریسازه‌های موجود به وسیله FIP (4) وهمچنین موسسه مهندسان سازه (5) ارائه شده است که فرایند و روش‌های ارزیابی و نیزشرایط آزمون را مورد بررسی قرار می‌دهند. منابع اطلاعات، گزارش و شناسایی نقائصهمراه با علل احتمالی آن‌ها نیز ارائه می‌شود. راهنمای ویژه طبقه‌بندی خسارت بهوسیله اتحادیه بین‌المللی آزمایشگاه‌ها و متخصصان مصالح ساختمانی (RILEM) (6) ارائه شده است در حالی که کمیته ACI 364 راهنمای ارزیابی سازه‌های بتنی قبل ازنوسازی را تهیه کرده است(7). راهنمای مربوط به رویکردهای ارزیابی موقعیت‌های ویژهنظیر بتن دارای سیمان آلومینایی بالا (8)، سازه‌های خسارت‌دیده در اثر آتش‌سوزی(9) و بمب (10) نیز موجود است. BS1881:بخش 201، «راهنمای استفاده از روش‌های غیرمخرب آزمون بتن سخت‌شده» (11) شرح کلی 23روش‌ همراه با راهنمای انتخاب و برنامه‌ریزی آزمون ارائه می‌کند در حالی که BS 6089 (12) به طور ویژه به ارزیابی مقاومت در محلمربوط می‌شود. روش‌ها و لوازمی که به صورت تجاری در دسترس هستند دائما در حالتغییر و توسعه است اما یادداشت تخصصی 143 انجمن اطلاعات و تحقیقات صنعت ساختمان (CIRIA) (13) روش‌های موجود در انگلیس را در سال1992 بررسی کرد در حالی که شیکرت موقعیت آلمان را در سال 1994 (14) بیان کرده است.کارینو اخیرا توسعه تاریخی جهانی آزمون غیرمخرب بتن را از منظر آمریکای شمالیبررسی کرده و دورنمای آینده را مشخص کرده است (15). با روش‌های جدیدتر، احتمالااستانداردها و گزارش‌های دیگری منتشر خواهد شد. کمیته 228 موسسه بتن امریکا (ACI) در حال حاضر در حال تهیه یک گزارش واقعی است که روش‌های غیرمخربرا بررسی می‌کند در حالی که کمیته 126 RILEM آزمون مقاومت در محل را مورد بررسی قرار می‌دهد. انجمن بتن انگلیسنیز در حال تهیه گزارش‌های تخصصی درباره ارزیابی خوردگی آرماتور و روش‌های رادارزیرسطحی است.

3.1 روش‌های فعلی آزمون

جزئیات تک تک روش‌ها در فصول بعدی آمده است ومی‌توان آن‌ها را به شیوه‌های مختلفی طبقه‌بندی کرد. جدول 1.1 آزمون‌های اصلی رااز لحاظ ویژگی مورد پژوهش فهرست کرده است. گستره آزمون‌های موجود وسیع است و آزمون‌هایدیگری وجود  دارد که در این جدول نیامدهاست اما در این کتاب بیان شده است. بازرسی بصری در صورت لزوم با استفاده ازابزارهای نوری یک روش ارزیابی ارزشمند است که باید در هر پژوهشی منظور شود. البتهاستفاده از برخی آزمون‌ها بین کاربردهای فهرست شده (به بخش 3.4.1 رجوع کنید) هم‌پوشانیخواهد کرد و اگر چند گزینه‌ وجود داشته باشد توجه به دسترسی، خسارت، هزینه، زمان وقابلیت اطمینان مهم خواهد بود.

روش‌های آزمون را می‌توان به صورت زیر طبقه‌بندیکرد:

روش‌های غیرمخرب: بنا به تعریف، آزمون غیرمخرببه طور کلی به عملکرد موردنظر عنصر یا عضو مورد آزمون آسیب نمی‌زند و وقتی بر بتناعمال شود تصور بر این است که شامل روش‌هایی است که موجب خسارت ناحیه سطح محلی می‌شود.این آزمون‌ها معمولا تا حدی مخرب توصیف شده و بسیاری از آزمون‌هایی که در جدول 1.1فهرست شده است از این نوع هستند. تمام روش‌های غیرمخرب را می‌توان به طور مستقیمبدون نمونه‌برداری، روی بتن در محل انجام داد هر چند احتمال دارد برداشتن لایه‌هایسطحی ضروری باشد.

روش‌هایی که مستلزم استخراج نمونه است: نمونه‌برداریبیشتر به شکل core کندهشده از بتن انجام می‌شود که می‌توان در آزمایشگاه برای آزمون مقاومت و سایر آزمون‌هایفیزیکی و نیز در تحلیل بصری، پتروگرافیکی و شیمیایی از آن استفاده کرد. برخی آزمون‌هایشیمیایی را می‌توان روی نمونه‌های سوراخ شده و پودرشده کوچک‌تر انجام داد کهمستقیما از سازه گرفته می‌شود لذا آسیب بسیار کمی را موجب می‌شود اما خطر آلودگینمونه افزایش یافته و ممکن است دقت کاهش یابد. همان طور که در مورد روش‌های نیمهمخرب صدق می‌کند، تعمیر خسارت نمونه‌برداری ضروری خواهد بود.

جدول 1.1 روش‌های اصلی آزمون

ویژگی مورد پژوهش

آزمون

نوع تجهیزات

فرسایش فولاد تعبیه شده

پتانسیل نیم سلول

مقاومت ویژه

مقاومت قطبش خطی

امپدانس A/C

عمق پوشش

عمق کربوناته شدن

غلظت کلرید

الکتروشیمیایی

الکتریکی

الکتروشمیایی

الکتروشیمیایی

الکترومعناطیسی

شیمیایی/میکروسکوپی

شیمیایی/الکتریکی

کیفیت ، دوام و خرابی بتن

سختی سطح

سرعت پالس التراسونیک

رادیوگرافی

رادیومتری

جذب نوترون

رطوبت نسبی

نفوذپذیری

جذب

پتروگرافیکی

میزان سولفات

انبساط

میزان هوا

نوع و میزان سیمان

مقاومت جذبی

مکانیکی

الکترومکانیکی

رادیواکتیو

رادیواکتیو

رادیواکتیو

شیمیایی/الکترونیک

هیدرولیک

هیدرولیک

میکروسکوپی

شیمیایی

مکانیکی

میکروسکوشی

شیمیایی/میکروسکوپی

مکانیکی

مقاومت بتن

cores

بیرون کشیدگی

پاره شدگی

Break-off

شکستگی داخلی

مقاومت در مقابل نفوذ

پختگی

عمل‌آوری با تطبیق دمایی

مکانیکی

مکانیکی

مکانیکی

مکانیکی

مکانیکی

مکانیکی

شیمیایی/الکتریکی

الکتریکی/الکترونیکی

یکپارچگی و عملکرد

Tapping

پالس اکو

پاسخ دینامیک

آکوستیک امیشن

نورتابی گرمایی

ترموگرافی

رادار

محل آرماتور

اندازه‌گیری کرنش یا ترک

آزمون بار

مکانیکی

مکانیکی/الکترونیک

مکانیکی/الکترونیکی

الکترونیکی

شیمیایی

مادون قرمز

الکترومغناطیسی

الکترومغناطیسی

نوری/مکانیکی/الکتریکی

مکانیکی/الکترونیکی/الکتریکی

        

ماهیت تجهیزات آزمون از ابزار دستی ارزان سادهگرفته تا اقلام گران بسیار تخصصی پیچیده است که احتمالا نیازمند آماده‌سازی گستردهیا احتیاط ایمنی است که تنها زمانی به کار خواهد رفت که ابدا هیچ جایگزینی وجودنداشته باشد. معدودی از روش‌ها ویژگی موردنظر را به طور کمّی و مستقیم اندازه گیریمی‌کنند و همبستگی‌ها اغلب لازم خواهد بود. تنوع محدودیت‌های عملی، قابلیت اطمینانو دقت بسیار وسیع است و در بخش‌های این کتاب که مربوط به روش‌های مختلف مجزا استمورد بحث قرار می‌گیرد. انتخاب مناسب‌ترین روش در گروه‌های جدول 1.1 در بخش 3.4.1این فصل بیان شده است.

4.1 برنامه‌ریزی برنامه آزمون

در این برنامه‌ریزی، مناسب‌ترین آزمون‌ها برایبرآوردن اهداف تعیین شده پژوهش، اندازه یا تعداد آزمون‌های موردنیاز برای نشاندادن حالت واقعی بتن و محل این آزمون‌ها در نظر گرفته می‌شود. پژوهش‌ها برایاستفاده سیستم‌های خبره جهت کمک به این فرایند انجام می‌شود اما در حال حاضر، بهنظر می‌رسد این کاربرد شاید عمدتا به نقش آموزشی محدود خواهد شد (16). اهدافبرنامه آزمون هر چه باشد، بازرسی بصری ویژگی لازم برای آن است و ارزشمندترینکاربرد آزمون‌ها را میسر خواهد کرد که در بخش 3.1 خلاصه شده است. برخی مثال‌هایعادی گویا از برنامه‌های آزمون برای رفع نیازهای ویژه در پیوست الف آمده است.

1.4.1 رویکرد زنجیره‌ای کلی

علت یا ماهیت یک پژوهش هر چه باشد، یک برنامهکاملا ساختاریافته با تفسیر آن به عنوان یک فعالیت جاری، ضرورت دارد. شکل 1.1مراحلی را نشان می‌دهد که معمولا این برنامه در بر دارد و به طور کلی تعهد افزایشهزینه را ایجاب خواهد کرد و این پژوهش تنها تا جایی پیش خواهد رفت که برای رسیدنبه نتایج قطعی لازم است.

2.4.1 بازرسی بصری

این بازرسی اغلب می‌تواند اطلاعات ارزشمندی دراختیار چشمان کاملا آموزش‌دیده قرار می‌دهد. ویژگی‌های بصری ممکن است به کیفیتساخت، قابلیت استفاده سازه و خرابی مواد مربوط باشد و اهمیت ویژه‌ای دارد که مهندسبتواند بین انواع مختلف ترک‌خوردگی که ممکن است با آن مواجه شود تمایز قائل شود.شکل 2.1 چند نوع از این ترک‌ها را به شکل عادی آن‌ها نشان می‌دهد.

همان طور که در مورد ترک‌خوردگی انقباضی بتنپلاستیکی صدق می‌کند، جداشدگی یا هواگیری بیش از حد در مفاصل شاتر می‌تواند نشان‌دهندهوجود مشکل در ترکیب بتن باشد در صورتی که حفره حفره بودن ممکن است نشانهاستانداردهای پایین کیفیت کار ساخت باشد. عدم کفایت سازه ممکن است خود را با خمشبیش از حد یا ترک‌خوردگی موجی نشان دهد و این غالبا می‌تواند دلیل ارزیابی سازه درمحل باشد. انحراف خزشی بلندمدت، جنبش‌های حرارتی یا جنبش‌های سازه‌ای ممکن استموجب کج شدن قاب درب‌ها، ‌ترک خوردن پنجره‌ها یا ترک خوردن سازه یا نابودی آن شود.مقایسه بصری اجزای مشابه به عنوان مقدمه آزمون تعیین وسعت مساله در چنین  مواردی اهمیت ویژه‌ای دارد.