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 آزمایشگاهی بتن واقعا" معرف بتن در سازه نمی باشند . برای بررسی قسمتهای مشکوک سازه میتوان آزمایش مغزه گیری بتن ( 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 بتنهای 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 مغزه گیری با متعلقات ( Core )

یکی از مهمترین آزمایش‌های تعیین مقاومت بتن درجا، مغزه‌گیری بتن و آزمایش مقاومت فشاری مغزه می باشد. برای انجام مغزه‌گیری بتن نیاز به تجهیزات خاص آن است که در عکس نمونه دستگاه موجود آن در آزمایشگاه سازه ملاحظه می گردد این دستگاه بنام CORE 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 بتن 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 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 آزمایشگاهی بتن تاثیر گذار باشد . نمونه ها پس از خشک شدن در هوای آزاد مطابق تمهیدات ASTM C42-90 شکسته میشوند .

جهت مغزه گیری بتن :

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 ، میلگرد ها :

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

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 بتنی

مغزه های بتنی 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 .

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 ( کر گیری- CORE ) انجام گیرد .

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

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 بتون (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 های بتنی 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 بتنی شده

نویسنده : دپارتمان تحقیق و توسعه.کلینیک  بتن ایران((مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی وارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن))