آزمایش کرگیری بتن

آزمایش کرگیری بتن یا مغزه گیری بتن یکی از انواع تست های بتن است که می تواند به عنوان یکی از روش های تخمین مقاومت بتن به کار رود. در میان آزمایش های درجا، آزمایش نیمه مخرب کرگیری بتن به عنوان یکی از دقیق ترین روش ها مطرح بوده است و مطالعات گسترده انجام شده در این زمینه، بهترین گواه بر اهمیت این روش می باشد. در این روش نمونه های استوانه ای توسط مته های الماسه تهیه می شوند و مورد آزمایش قرار می گیرند.

گرچه این روش نیاز به هزینه و زمان نسبتاً زیادی دارد، لکن توسط آن می توان نتایج قابل اعتمادی در مورد مقاومت بتن در محل بدست آورد. از کرگیری علاوه بر مقاومت فشاری بتن می توان برای به دست آوردن اطلاعات مورد نیاز در مورد تراکم و کیفیت مخلوط و اجزای آن، جذب آب، چگالی و توانایی در برابر کشش نیز استفاده کرد.

عوامل بسیاری از جمله قطر مغزه، نسبت طول به قطر، جهت مغزه گیری، حضور آرماتور در داخل مغزه و حتی سطح مقاومت بتن، می تواند نتایج آزمایش مقاومت مغزه ها را تحت تاثیر قرار دهند. بنابراین برای بدست آوردن اطلاعات قابل اعتماد می بایستی در تفسیر نتایج آزمایش، این عوامل را نیز مد نظر قرار داد.
در انجام آزمایش مغزه گیری، نمونه های استاندارد معمولاً دارای قطر ۱۰۰یا ۱۵۰ میلی متر می باشند. لکن عواملی همچون تراکم بالای شبکه آرماتورها در سازه و محدودیت ابعاد مقطع، نیاز به استفاده از مغزه هایی با قطر کمتر از ۱۰۰ میلی متر را نشان می دهد. ضمناً در کنار کاهش هزینه های ناشی از انبار کردن، نگهداری، انتقال و آزمایش نمونه ها، مغزه گیری با قطر کوچک تر می تواند با تعداد مغزه های بیشتر و در سطح وسیع تری انجام گیرد. با استفاده از مغزه های با قطر کوچک تر، احتمال برش خوردن میلگردهای فولادی کاهش می یابد و تنها حفره کوچکی برای انجام ترمیم بتن باقی خواهد ماند.

دستگاه آزمایش کرگیری

دستگاه کرگیری قابل حمل ولی سنگین است و هنگام حفاری مغزه، باید ثابت نگه داشته شده تا از حرکت نسبی که باعث اعوجاج و یا شکستن مغزه می شود جلوگیری گردد. این دستگاه از سه قسمت اصلی پایه، مته و الکترو موتور تشکیل شده است.

مته های دستگاه بصورت استوانه های تو خالی با قطرهای مختلف می باشد که به علت الماسه بودن سرمته، کرگیری از بتن بسیار سخت حتی به همراه فولاد امکان پذیر می باشد این دستگاه که آزمایش بوسیله آن انجام می شود، با سرعت زیاد چرخیده و به داخل بتن فرو می رود. برای خنک کردن دستگاه کرگیری حین کار از آب استفاده می شود، سرعت آب مورد نیاز بستگی به نوع دستگاه متفاوت بوده و به طور متوسط حدود ۳ لیتر در ثانیه می باشد.

نحوه آزمایش کرگیری بتن:

کرگیری بتن باید عمود بر سطح، دور از محل اتصالات، درزها و یا لبه های نمایان عضو بتنی انجام شود . زاویه تقریبی بین محور طولی مغزه و سطح افقی که بتن روی آن قرار گرفته را یادداشت و گزارش می کنند. درصورت امکان، مغزه ها عمود به سطح قائم یا عمود به سطح با خمیدگی باید از نزدیک میانه عضو بتنی گرفته شوند.
پس از تهیه مغزه ها و انتقال آنها به آزمایشگاه، مغزه ها باید به ابعاد مورد نظر برای انجام آزمایش برش داده شوند. برش مغزه با یک تیغه یا اره الماسی که با آب خنک می شود انجام می گیرد که یک مغزه با طول مناسب و با دو انتهای موازی تقریباً عمود بر محور مغزه می باشند بدست می آید.
معمولاً سطوح انتهایی مغزه های بدست آمده، حتی پس از برش نیز دارای سطح صافی نیستند، بنابراین ضروری است که سطوح انتهایی مغزه ها کاملاً مسطح شوند، در غیر این صورت مقاومت واقعی مغزه ها قابل تعیین کردن نیست. به منظور ایجاد دو انتهای صاف موازی با هم و عمود بر محور مغزه، مغزه ها معمولاً توسط عمل سنباده زدن یا با استفاده از مصالح مناسب کلاهک گذاری می شوند، البته کلاهک ها از نظر عملی چندان اهمیتی ندارند.

بعد از آماده کردن انتها، ASTM C42(1984) ، یا BS1881 (PART 120) (1983) ملزوم میداند که مغزه ها میبایستی دو روز قبل از انجام آزمایش در آب غوطه ور شوند. برخی از محققین با این روش هم عقیده نیستند و توصیه می کنند که مغزه ها در زمان انجام آزمایش خشک، یا دارای رطوبتی مشابه با بتن سازه اصلی باشند. آزمایش کرگیری در استانداردهای آلمان، سوئیس و استرلیا و انجمن بتن به صورت خشک توصیه شده است. حدود ۱۶ % کاهش مقاومت به دلیل غوطه وری بتن عمل آوری شده نسبت به وضعیت خشک گزارش شده است. همچنین تحقیقات ژاپنی ها نشان می دهد که آزمایش در حالت خشک مقادیر مقاومت را در حدود ۱۰ % بیشتر از حالتی که در آن مغزه ها در حالت مرطوب آزمایش می شوند، بدست می دهد.
پس از تهیه و آماده سازی نمونه ها، مغزه ها در دستگاه آزمایش مقاومت فشاری مورد آزمایش قرار می گیرند.
مقاومت مغزه ها معمولاً کمتر از نمونه های استوانه ای می باشد زیرا کیفیت عمل آوردن کارگاهی به نحو غیر قابل اجتنابی پایین تر از عمل آوردن تحت شرایط استاندارد رطوبتی می باشد. همچنین این امر در نتیجه عملیات حفاری نیز می باشد که هر چقدر با دقت بیشتر انجام گیرد، احتمال صدمه دیدن نمونه کاهش می یابد.

مالهوترا، بیان میکند که برای بتن با مقاومت ۴۰ مگا پاسکال، کاهش در مقاومت می تواند تا ۱۲ درصد برسد و انجمن بتن انگلستان افت بین ۵ تا ۷ در صد را منطقی دانسته است .بر طبق بند ۶۶-۵ آیین نامه بتن ایران ، در قسمت هایی از سازه که مقاومت بتن از طریق آزمایش مغزه ها ارزیابی می شوند، در صورتی بتن از نظرتامین مقاومت قابل قبول تلقی می شود که متوسط مقاومت های فشاری ۳ مغزه حداقل برابر ۸۵/۰ مقاومت مشخصه باشد و بعلاوه مقاومت هیچ یک از مغزه ها از ۷۵/۰مقاومت مشخصه کمتر نباشد. برای کنترل دقت نتایج، می توان مغزه گیری را تکرار کرد.

منشور بریده شده

برای تهیه منشورهای مغزه گیری شده بتن با شرایط مطلوب، منشورهای بریده شده را به اندازه کافی بزرگ بردارید که فاقد هرگونه ترک، خردشدگی، ضعف و یا هرگونه آسیب دیدگی دیگری باشند.

اندازه گیری مغزه ها

مغزه هایی که برای تعیین ضخامت رویه های بتنی، دال ها، دیوار ها و المان های سازه ای دیگر استفاده می شوند باید دارای حداقل قطر ۹۵ میلی متر بوده ، طول آن ها طبق این استاندارد اندازه گیری می شود.
برای مغزه هایی که ملزم به تعیین ابعاد ساختمانی نباشند می توان طولانی ترین و کوتاه ترین طول نمونه را از سطح برش یافته در راستای محور موازی با محور طولی مغزه انداز ه گیری کرد. میانگین طول را تا نزدیک پنج میلی متر یادداشت می شود.

تعیین مقاومت فشاری مغزه ها

قطر آزمونه های مغزه گیری شده برای تعیین مقاومت فشاری در عناصر سازه ای باربر باید حداقل ۹۴ میلی مترباشد. برای اعضاء سازه ای غیرباربر یا هنگامی که امکان گرفتن مغزه با نسبت طول به قطر(L/D) بزرگ تر یا مساوی یک میسر نیست، نمونه گیری مغزه هایی با قطر کمتر از ۹۴ میلی متر مجاز می باشد. برای بتن با حداکثر اندازه اسمی سنگ دانه بزرگ تر یا مساوی ۳۸ میلی متر، قطر مغزه ها باید با نظر شخصی که تعیین کننده تمام مشخصات آزمون ها است، مشخص شود.

استاندارد آزمایش کرگیری بتن ( آزمایش مغزه گیری بتن)

در اکثر کشورها استانداردهایی وجود دارد که روش هایی را برای برش، آزمایش و تفسیر نتایج توصیه می نماید.
استاندارد BS 1881 (1983) در انگلستان، همچنین استانداردهای ASTM C42 (1984) و ACI 318-83(1983) در ایالات متحده آمریکا مورد استفاده قرار می گیرند. اطلاعات تکمیلی به همراه برخی راهنمایی های با ارزش توسط گزارش فنی انجمن بتن انگلستان به شماره۱۱ (CSTR 11) ارائه شده است.
آیین نامه بتن ایران در مورد روش مغزه گیری توضیحی داده نشده است اما بیان شده است که ” اگر احتمال ساخت بتن با مقاومت پایین داده شود و محاسبات نشان دهند که ظرفیت باربری ساختمان یا سازه ممکن است به شدت کاهش یافته باشد، آنگاه لازم است روی مغزه های گرفته شده از بتن در قسمت هایی که احتمال وجود بتن با مقاومت کمتر داده می شود آزمایش به عمل آید. این آزمایشات باید با
“روش به دست آوردن و آزمایش مغزه های مته شده و تیرهای بریده شده از بتن “مطابقت داشته باشد. (ASTM C42. 1984)

پارامتر های مؤثر در مقاومت مغزه ها

پارامترهای بسیاری وجود دارند که مقاومت مغزه ها را تحت تأثیر قرار می دهند. به عنوان مثال مغزه های به دست آمده از مخلوط بتن یکسان ولی دارای قطرهای متفاوت و نسبت طول به قطر (L/D) یکسان ممکن است منجر به بدست آمدن نتایج متفاوتی در انجام آزمایش مقاومت فشاری گردد. مهم ترین این پارامترها عبارتند از: نسبت L/D ، قطر، سطح مقاومت بتن، نوع دانه بندی، وضعیت رطوبت در زمان آزمایش، جهت مغزه گیری، حضور آرماتورها، محل مغزه گیری.

سوالات متداول