چكيده: مقدمه: آزمايشگاهي است. IranCivilCenter.com - The Construction Industry Portal of Iran

Transcript

1 آزمايش مغزهگيري بتن و ارزيابي نتايج حسين اصلاني مهندس عمران چكيده: در اين بررسي ابتدا دستگاه مغزه گيري و نحوه آزمايش از نظر جهت مغزه گيري كلاهك گذاري تاثيرات آرماتورهاي سن بتن نسبت ارتفاع به قطر نحوه برش از بتن توضيح داده شده است. سپس برابر آي ين نامه ACI و بتن ايران نتايج يك آزمايش انجام شده ارزيابي و نتيجه گيري گرديده است. نظر براينكه دامنه كاربرد آي ين نامه بتن ايران براي مقاومت مشخصه حداقل برابر 16 مگا پاسگال ) نيوتن برميليمتر مربع ( بوده و بتن كم مقاومت به بتني اطلاق ميشود كه مقاومت آن بيشتر از 16 مگا پاسگال و كمتر از مقاومت مشخصه لازم ميباشد لذا آزمايش مغزه گيري برروي قسمتهايي از سازه كه ضعيف است صورت ميگيرد. معمولا" مقاومت مغزه ها كمتر از مقاومت استوانه اي استاندارد بوده و اين امر نتيجه عمليات حفاري نحوه عمل آوري بتن در كارگاه نسبت به عمل آوري بتن در شرايط آزمايشگاهي است. كليد واژه: آزمايش مغزه گيري بتن ارزيابي مقاومت بتن حجيم سن بتن مقدمه: هدف اصلي از سنجش مقاومت هاي بتني تخمين مقاومت بتن در سازه حقيقي ميباشد در حقيقت امكان تعيين دقيق مقاومت بتن در سازه بستگي به تراكم و عمل آوري صحيح آن دارد. اگر چنانچه مقاومت هاي آزمايش فشاري كمتر از حداقل مقدار تعيين شده در مشخصات فني كار باشد در اينصورت يا بتن واقع شده در سازه ضعيف است و يا هاي آزمايشي واقعا" معرف بتن در سازه نمي باشند. براي بررسي قسمتهاي مشكوك سازه ميتوان آزمايش مغزه گيري ) core ( انجام داد. معمولا" برداري مغزه ايي از نزديك سطح فوقاني سازه ) ستون ديوار تير دال و... ( گرفته ميشود كه داراي كمترين مقدار مقاومت ميباشند. با افزايش عمق زير سطح فوقاني (بيش از 30 سانتيمتر ( مقاومت مغزه افزايش مي يابد. Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 1 of 9

2 دستگاه آزمايش و مغزه گيري دستگاه مغزه گيري با متعلقات Core- DD-160E Hilti يكي از مهمترين آزمايشهاي تعيين مقاومت بتن درجا مغزهگيري از بتن و آزمايش مقاومت فشاري مغزه مي باشد. براي انجام مغزهگيري نياز به تجهيزات خاص آن است كه در عكس دستگاه موجود آن در آزمايشگاه سازه ملاحظه مي گردد اين دستگاه بنام تجاري DD-160E Hilti -Core ميباشد و از سه قسمت اصلي پايه سرمته- الكترو موتور تشكيل شده است پايه آن توانايي نصب روي هر سطح صافي را دارد و با يك رول بولت دستگاه محكم در محل نصب ميگردد تا از جابجايي دستگاه در هنگام مغزهگيري جلوگيري كرده و مغزهايي سالم بدست آيد. همچنين سر متههاي آن كه بصورت استوانه خالي مي باشد و با طول حدود 60 سانتيمتر و قطر 1 تا 6 اينچ موجود ميباشد بعلت الماسه بودن سر مته مغزهگيري از بتن بسيار سخت بهمراه فولاد امكانپذير ميباشد. اين دستگاهي كه آزمايش بوسيله آن انجام ميشود با سرعت زياد مي چرخاند و براي خنك كردن آنها حين كار از آب استفاده ميشود. سرعت آب مورد نياز بستگي به نوع دستگاه متفاوت بوده و متوسط سه ليتر در ثانيه ميباشد. درصورتيكه بتن سخت شده داراي خلل و فرج باشد مته بخوبي عمل حفاري را انجام نداده و كامل بدست نمي آيد. پس از برداري دو سطح بصورت مناسب برش صاف شده پس از وزن كردن و اندازه گيري ابعاد استوانه اي استاندارد و مغزه ها ها كلاهك گذاري ميشوند. هاي استوانه اي فقط از يك طرف كپينگ ميشود ولي مغزه ها از دو انتها كلاهك گذاري شده و طبق استاندارد ACI ضخامت لايه كپينگ بايد در كمترين مقدار ممكن باشد ) درحدود 2 ميليمتر ( ولي متاسفانه بدليل وجود مقداري زيادي ناخالصي ماسه در پودر كپينگ اين ضخامت گاهي به پنج ميليمتر ميرسد كه ممكن Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 2 of 9

3 است در نتايج آزمايشها تاثير گذار باشد. ها پس از خشك شدن در هواي آزاد مطابق تمهيدات C42-90 ASTM شكسته ميشوند. ] ۴ [ در دستگاه جك بتن شكن برقي بعد از كلاهك گذاري مغزه ايي جهت مغزه گيري : ] 1] آن گونه كه آزمايشها نشان ميدهند مقاومت هايي كه بطور عمودي مته ميشوند ) در امتداد لايه هاي بتن ريزي ( به خاطر اثار لايه اي بيشتراز مقاومت مغزه هايي است كه بطور افقي مته ميشوند. اطلاعات منتشر شده دراين مورد متفاوت است اما متوسط اختلاف ) حدود 8 درصد ( دراكثر موارد اعلام شده است. با اينكه هاي استوانه اي استاندارد بصورت عمودي آزمايش ميشوند هاي مكعبي معمولا" درصفحه اي عمود برجهت بتن ريزي تحت آزمايش قرار ميگيرند بدين ترتيب تطابق بيشتري با مغزه هايي دارند كه بصورت افقي مته شده اند. Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 3 of 9

4 روش كلاهك گذاري : مقاومت بدست آمده قدري بيشتر از خود مغزه خواهد بود. بطور كلي انتظار ميرود كه كلاهك داراي خصوصيتهايي از قبيل : صاف و هموار بودن عمود برمحور مغزه برسطح كلاهك ها و ضخامت كم باشند هرچند كلاهك از نظر عملي چندان اهميتي ندارند. (جنس كلاهك ها ميتواند از مصالح سيليس و گوگرد باشد ( آرماتورها : نتايج تحقيقات منتشر شده نشان ميدهد كه كاهش درمقاومت اندازه گيري شده ناشي از وجود آرماتورها عرضي كمتر از 10 درصد است اما تغييرات اندازه گيري موقعيت و پيوستگي با بتن عملا" به حساب آوردن نقش آرماتور ها را بسيار مشكل مي كند به همين دليل بهتر است درصورت امكان ازحضور آنها در مغزه جلوگيري نمود. چنانچه هنگام اندازه گيري مقاومت مغزه آرماتور نيز حضور داشته باشد لازم است تصحيحات لازم براي رسيدن به مقاومت واقعي بتن صورت پذيرد. وجود آرماتور بموازات محور مغزه نامطلوب بوده و غير قابل قبول تلقي ميشود. توصيه شده است كه براي يك مغزه با يك آرماتور عمود بر محور آن ضريب تصحيح زير براي اندازه گيري مقاومت مغزه اعمال شود : = مقاومت تصحيح شده كه در آن : * 1.5* 1 + *مقاومت اندازه گيري شده Φr Φc h L Φr قطر آرماتور Φc قطر مغزه h فاصله محور آرماتور تا نزديكترين انتهاي مغزه - L طول مغزه ميباشد. براي چند آرماتور به طريق مشابه ميتوان از رابطه زير استفاده كرد : + Φ r * h *1.5 1 *مقاومت اندازه گيري شده = مقاومت تصحيح شده Φc * L چنانچه فاصله بين دو آرماتور كمتر از قطر آرماتور بزرگتر باشد كافي است آرماتوري درنظر گرفته شود كه مقدار Φr*h) ( بيشتري دارد. Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 4 of 9

5 تبديل واحد ها : جهت تبدل واحد ها از صفحه 147 آي ين نامه بتن ايران ) بخش اول نشر سال 1377) استفاده ميشود. متريك تبديل SI كميت طول m 2 10 cm سطح m² 4 10 cm² N 0 / 102 نيرو Kg KN/ m KN / m² 102 Kg / m Kg / m² بارگسترده N / mm² 10 / 2 تنش يا مقاومت Kg / cm² KN.m 102 Kg. m لنگر ضريب تبديل مغزه ايي به استوانه ايي استاندارد[ 2] نظر براينكه هايي مغزه ايي به قطر 10 سانتيمتر برش داده ميشود براي ارزيابي نتيجه بايستي مغزه ايي به استوانه ايي استاندارد تبديل شود درصفحه 228 آي ين نامه بتن ايران ) بخش اول نشر ( 1377 اين ضريب تبديل بشرح زير ميباشد. 200* * *200 استوانه a*2a Φ1 1/02 1/00 0/97 تعيين سن بتن جهت تبديل سن بتن درموقع برداري مغزه ايي به سن استاندارد 28 يا 42 روزه از دو فرمول زير ميتوان استفاده كرد. الف انجمن ) ACI شماره ( 209 t f cm ( t) = f (28) *( ) 4 + (0.85* t) t- سن بتن برحسب روز Fcm(28,42) مقاومت اصلاح شده بتن در 28 يا 42 روزه Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 5 of 9

6 توجه : درصورتيكه زمان كمتر از 28 روزه باشد ضريب افزاينده و بيشتر از 28 روزه ضريب كاهنده خواهد بود. ب انجمن بتن اروپا 28 f cm ( t) = Exp S *(1 * f cm (28) t t1 1 2 f cm(t) - مقاومت متوسط در سن t روز S ضريبي كه به نوع سيمان بستگي دارد و بشرح زير ميباشد : S = 0/20 S = 0/25 S = 0/30 S = 0/38 سيمان زود گير سيمان معمولي سيمان تيپ پنج سيمان دير گير t 1 يك روز فرض ميشود. تاثير نسبت ارتفاع به قطر مغزه ] 5 [ مغزه هاي ي كه نسبت ارتفاع به قطر آنها كمتر ازيك باشد نتايج نامطمي ني بدست مي دهند و در بخش چهارم آي ين نامه 1970 BS1881 يك حداقل مقدار 0/95 توصيه شده است. اين محدوديت بايد مد نظر قرارگيرد وليكن در عمل ممكنست طول مغزه توسط ضخامت بتن كنترل گردد. ارتفاع استاندارد باندازه دو برابر قطر آن ميباشد. استاندارد هاي C42-77 ASTM و بخش چهارم. : BS ضراي ب تصحيح لازم را بشرح زير اراي ه داده است. BS : 1970 ASTM C نسبتهاي ارتفاع به قطر 1/00 1/00 2/00 0/98 0/96 0/94 0/98 0/96 0/93 1/75 1/50 1/25 Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 6 of 9

7 0/92 0/87 1/00 تاثير حفاري ) برش ( بر مغزه اي معمولا" مقاومت مغزه ها كمتر از مقاومت استوانه هاي استاندارد است و اين امر نتيجه عمليات حفاري بوده كه هرچقدر با دقت بيشتر انجام گيرد احتمال صدمه ديدن زياد ميباشد. Malhotra پيشنهاد ميكند كه براي بتن با مقاومت 40 مگا پاسكال كاهش در مقاومت ميتواند تا 15 درصد برسد و انجمن بتن انگلستان يك اقت 5 تا 7 درصد را منطقي دانسته است. برداري مغزه اي از بتن حجيم در بتن ريزي حجيم كه بتن ريزي در چندين لايه ريخته شده است و ضخامت بتن ريزي بين 30 تا 50 سانتيمتر ميباشد و تشخيص محل دقت بتن كم مقاومت مشكل ميباشد بهتر است با توجه به نوع سازه و رعايت مشخصات فني طرح ابتدا سطح سازه يا محل مورد نظر بصورت شطرنجي در ابعاد 20 تا 40 سانتيمتري مشخص و سپس با استفاده از چكش اشميت نسبت به شناساي ي مناطق آسيب پذير اقدام و پس از آن آزمايش برداري مغزه اي انجام گيرد. چكش اشميت Eshmit Hammer اين دستگاه قابل حمل و نقل در سايتها و ارتفاعات ميباشد و براي اندازه گيري مقاومت بتن به صورت غيرمخرب ميباشد. ضربه انرژي كه در هنگام آزمايش به سطح وارد ميشود معادل gm0,225 ميباشد. اين دستگاه مجهز به نوار ثبت اندازهگيري مقاومت ميباشد كه در زمان انجام آزمايش ميتوان نتيجه آزمايش را مورد بررسي قرار داد. بررسي نتايج آزمايشات بامقاومت كم ] 3] -1 اگر هريك از آزمايش هاي مقاومت هاي استوانه اي عمل آورده شده در آزمايشگاه به مقداري بيش از 35 كيلوگرم برسانتيمتر مربع كمتر از مقدار مشخصه تنزل كند يا اگر آزمايشات روي هاي عمل آورده شده در كارگاه نشاندهنده ضعفهاي ي در عمل آوري و محافظت باشند لازم است تدابيري جهت اطمينان از اينكه ظرفيت باربري سازه به مخاطره نمي افتد انديشيد. Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 7 of 9

8 2- اگر احتمال ساخت بتن با مقاومت پايين داده شود و ممكن است بشدت كاهش يافته باشد آنگاه آزمايشات هاي IranCivilCenter.com - The Construction Industry Portal of Iran محاسبات نشان دهند كه ظرفيت باربري ساختمان سازه روي مغزه هاي ( (كرهاي حفرشده در محلي كه مشكوك ميباشد ممكن است لازم باشد. اين آزمايشات بايد مطابق باشند با " روش بدست آوردن و آزمايش استخراج شده با مته و تيرهاي بريده شده از بتن. ( ASTM C 42) مقاومت كه بيشتر از 35 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع از مقدار مشخص شده درچنين مواردي براي هر آزمايش كمتر باشد بايد سه مغزه تهيه شود. 3- اگر تحت شرايط بهره برداري بتن سازه خشك خواهد بود مغزه ها بايد در هوا ) در درجه حرارت 16 تا 27 درجه سانتيگراد و رطوبت نسبي كمتر از 60 درصد ( براي مدت هفت روز قبل از آزمايش خشك شوند و سپس بصورت خشك آزمايش شوند. اگر تحت شرايط بهره برداري بتن سازه مرطوب خواهد بود مغزه ها بايد به مدت حداقل 40 ساعت در آب غوطه ور شوند و سپس بصورت مرطوب آزمايش شوند. 4- در ناحيه اي كه بوسيله آزمايشات حفر مغزه مقاومت بتن تعيين ميگردد بتن از نظر سازه اي رضايت بخش محسوب ميشود اگر ميانگين مقاومت سه مغزه حداقل برابر 85 درصد كمتر از درصد 75 آزمايش قرار داد. 5- اگر ضوابط بند. نداشته باشد c f 4 باشد و نيز هيچيك از مغزه ها مقاومتي براي كنترل دقت آزمايش محلهاي انتخاب شده را ميتوان مجددا" برآورده نشوند و اگر مقاومت سازه مورد تردد باقي بماند مقام مسي ول مورد مي تواند دستور آزمايش هاي بارگذاري براي قسمتهاي مشكوك سازه را مطابق بر مشخصات فني و آي ين نامه بتن ايران صادر كند. يا اقدامات مقتضي ديگر اتخاذ نمايد. مقاومت خواهد بود : مشخص شده براي سازه 210 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع استوانه اي باشد ارزيابي نتايج بشرح زير X 0.85* X * پس داريم : تبديل هاي مغزه اي به استوانه ايي 159 = 156 1/ > 178 / > 157 / = 212 = 186 1/ 02 1/ 02 - ميانگين سه برابر 185 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع - كمترين مقاومت ها برابر 156 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع نتايج آزمايش غيرقابل قبول ميباشد و برابر بند پنجم آزمايش بارگذاري بر روي سازه انجام گيرد. Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 8 of 9

9 محل تاريخ شماره جدول گزارش ا زمايش مقاومت فشاری های مغزه گيری شده روش برداری بر اساس استاندارد ASTM-C42 روش ا زمايش مقاومت فشاری بر اساس استاندارد ASTM C 39 سن قطر طول طول سطح حجم وزن وزن نسبت ضريب بار واقعي نيروي مقاومت مقاومت تبديل L/C نسبت به LC/D=2 Lc/D برداري برداري آزمايش (روز) D L با كلاهك Lc مقطع (CM2) (CM3) gr مخصوص (gr/cm3) وارده Kg تصحيح شده Kgf فشاري قبل از اعمال L/D فشاري بعد از اعمال L/D ,00 2,00 2, ,9 19,8 19,4 9, ديوار 85/4/ ,983 1,797 2, ,9 17,8 17,4 9, ديوار 85/4/ ,984 1,795 2, ,9 17,9 17,5 9, ديوار 85/4/4 نحوه مته زني مغزه ايي در حالت افقي و عمودي منابع: آزمايشهاي غير مخرب بتن مركز تحقيقات مسكن و ساختمان آي ين نامه بتن ايران معاونت امورفني دفتر امور فني و تدوين معيارها بخش اول سال 1377 آي ين نامه سازه هاي بتن آرمه ترجمه ACI زير نظر دكتر مسعود كي نيا رابطه بين مقاومت بتن مغزه و مقاومت استوانه اي عليرضا خالو حسن اميري اولين كنفرانس بين المللي بتن و توسعه نويل آدام " بتن شناسي خواص بتن " ترجمه هرمز فاميلي تهران انتشارت جهاد دانشگاهي دانشگاه علم و صنعت 1368 طسوجي محمد ابراهيم " طرح و كنترل مخلوطهاي بتن " تهران انتشارات ميقات 1368 سايت پژوهشگاه بينالمللي زلزله شناسي و مهندسي زلزله -١-٢ -٣-۴ -۵-۶ -٧ Copyright Iran Civil Center, All rights reserved worldwide. Page 9 of 9