تست چکش اشمیت
در ادامه معرفی روش‌های تست غیر مخرب بتن، در این مطلب به سراغ بررسی تست چکش اشمیت آمده‌ایم که به عنوان یک روش پرکاربرد و محبوب شناخته می‌شود. نکته مهم در مورد این روش این است که به راحتی می‌توان از آن در شرایط مختلف استفاده کرد و وضعیت سازه تأثیر چندانی بر انجام این آزمایش ندارد. شما اگر تصمیم بگیرید سقف یک سازه، یا حتی کوچکترین بخش یک سازه بتنی را تست کنید، فقط لازم است یک جای مناسب برای قرار دادن چکش پیدا کنید و نتیجه نهایی در رابطه با مقاومت فشاری بتن به دست بیاورید.
تست چکش اشمیت چیست و اصول حاکم بر آن
تست چکش اشمیت (schmidt hammer test) یک روش آزمایش غیر مخرب بتن است که معیار خوبی برای بررسی سریع و مناسب مقاومت فشاری بتن محسوب می‌شود. این روش به کمک یک دستگاه لوله مانند انجام می‌گیرد که در سال ۱۹۸۴ میلادی توسط یک مهندس سوئیسی به اسم ارنست اشمیت اختراع شد. این چکش منحصر به فرد دارای یک ساختار لوله مانند است که در درون آن یک فنر قرار داده شده و این فنر به یک چکش فلزی کوچک فشار وارد می‌کند. فشار دادن چکش به دیوار و بازگشت آن بعد از برخورد به فنر، منجر به نمایش یک عدد در نمایشگر شده که به عنوان مقاومت فشاری گزارش می‌شود.
اصول حاکم بر تست چکش اشمیت بر اثر پرتاب یک جسم الاستیک بعد از برخورد به یک سطح سخت مانند سطح بتنی محاسبه می‌شود. زمانی که پیستون چکش روی دیوار گذاشته شده و با کمک فشار متراکم می‌شود، فشار به وجود آمده باعث ایجاد یک نیرو در فنر شده که با رها سازی آن باعث ایجاد ضربه در داخل چکش شده که مقدار نهایی آن به صورت نیوتن بر متر مربع گزارش می‌شود.
نحوه انجام تست چکش اشمیت
نحوه انجام تست چکش اشمیت به این صورت است که چکش در حالت ابتدایی به صورت ضامن بوده و فنرهای آن متراکم است. در این حالت مهندس سازه دستگاه را بر روی دیوار مورد نظر قرار داده و به صورت عمود بر دیوار نگه می‌دارد. با رها کردن ضامن، پیستون چکش حرکت کرده و به صورت محکم به انتهای چکش برخورد می‌کند. این برخورد باعث ایجاد نوعی موج فشاری شده که به سازه بتنی برخورد کرده و قابل آنالیز توسط دستگاه است. با بررسی این دامنه موج، نتایج به صورت مقاومت فشاری گزارش می‌شود که با مقاومت خمشی آن همبستگی خوبی دارد.
هدف از انجام تست چکش اشمیت
به این نکته اشاره کردیم که انجام تست چکش اشمیت بیشتر برای بررسی مقاومت فشاری بتن انجام می‌گیرد. اما مهندسین سازه معتقدند که از نتایج این آزمایش می‌توان در حوزه‌های مختلف استفاده کرد که موارد زیر در بین آنها قرار دارد:
برای تعیین مقاومت فشاری بتن با ارتباط شاخص بازتوزیع و استحکام فشاری
برای ارزیابی یکنواختی بتن
برای ارزیابی کیفیت بتن بر اساس مشخصات استاندارد
برای بررسی ارتباط یک جزء بتن با قسمت های دیگرهمبستگی بین تست مقاومت فشاری بتن و تست چکش اشمیت
مناسب‌ترین روش برای به دست آوردن رابطه بین مقاومت فشاری بتن و تست چکش اشمیت این است که آنها را به صورت همزمان مورد استفاده قرار دهیم. در این حالت باید ابتدا تست مقاومت فشاری بتن به کمک مکعب‌های مختلف انجام گیرد که در مطالب قبلی در مورد آن به طور کامل توضیح دادیم. برای انجام این تست لازم است که باری معادل با ۷ نیوتن بر میلیمتر مربع اعمال شود. این در حالی است که انرژی ضربه چکش در حدود 2.2 نیوتن بر متر مربع است.
بار اعمال شده بر روی بتن باید به همین شیوه افزایش یابد تا چکش اشمیت نسبت به این موضوع کالیبره شود. بنابراین زمانی که نتایج به دست آمده از تست مقاومت فشاری بتن با تست چکش اشمیت با یکدیگر مقایسه می‌شوند، مهندسین سازه می‌توانند خطاهای رخ داده در طول آزمایش را حذف کرده و در نتیجه نتایج مقاومت فشاری را با درصد اطمینان بالاتری گزارش دهند.
دستگاه بلوک زن اتوماتیک
مزایا و معایب تست چکش اشمیت
برای آشنایی بیشتر با قابلیت‌های این روش غیر مخرب تست بتن، لازم است که آشنایی بیشتری با مزایا و معایب آنها داشته باشیم. در مورد مزایای تست چکش اشمیت می‌توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:
سهولت در استفاده از دستگاه؛
ارزان بودن تجهیزات استفاده شده برای انجام آزمایش؛
قابل استفاده برای بخش‌های بازسازی شده بناهای قدیمی؛
قابلیت انجام تست به صورت افقی، عمودی، بر روی سقف و کف ساختمان؛
ارائه اطلاعات به صورت سریع در مورد مقاومت فشاری بتن؛
عدم نیاز به تخریب سازه؛
تفسیر نتایج آزمون.اما طبیعی است که این روش از معایبی نیز برخوردار باشد که با توجه به سلیقه مهندسین سازه انتخاب می‌شود. از جمله معایب تست چکش اشمیت می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
نتایج بدست آمده بیشتر بر اساس یک نقطه محلی مشخص هستند؛
نتایج آزمون به طور مستقیم با استحکام و تغیر شکل سطح ارتباطی ندارند؛
برای استفاده از این روش لازم است که سطح مورد آزمایش به طور کامل نظافت شود؛
معایب سازه را به طور متمایز و مشخص نشان نمی‌دهد.عوامل مؤثر بر نتایج تست چکش اشمیت
طبیعتاً وقتی که آزمایش چکش اشمیت انجام می‌شود، عواملی وجود دارند که به طور مستقیم بر نتایج آزمایش تأثیر گذار هستند. این عوامل ممکن است مربوط به مساله اولیه به کار رفته در ساخت بتن یا مربوط به شرایط استحکام و واکنش هیدراتاسیون آن باشد. از لحاظ فنی، ۵ عامل بر نتایج تست چکش اشمیت تأثیر گذار هستند:
نوع ماسه سنگ: رابطه بین مقاومت فشاری بتن و عدد نشان داده شده در این آزمایش با توجه به اندازه دانه‌های مختلف متفاوت است. اگر اندازه دانه‌های ماسه سنگ به صورت نرمال باشد، نتیجه آزمایش قابل استناد است. اما اگر از دانه‌های سبک مانند دانه لیکا یادانه پوکه معدنی در بتن استفاده شده باشد، لازم است که دستگاه نسبت به آن کالیبره شود.
نوع سیمان: به طور کلی بتن ساخته شده از سیمان حاوی درصد آلومینای بالا، مقاومت فشاری بالاتری نسبت به سیمان پرتلند معمولی دارد. استفاده از سیمان سوپر سولفات بتن باعث کاهش مقاومت فشاری ۵۰ درصدی آن نسبت به نوع OPC می‌شود.
سطح و شرایط رطوبت بتن: آزمایش چکش اشمیت بهتر است برای بتن‌های بافت بسته نسبت به بافت باز استفاده شود. بتن‌های با ساختار لانه زنبوری برای استفاده در این روش چندان مناسب نیستند. همچنین وجود رطوبت در نتیجه نهایی آزمایش تأثیر گذار است و باعث می‌شود که مقاومت فشاری بتن گزارش شده بالاتر از حالت معمول باشد.
نحوه بتن ریزی و سن بتن: با گذشت زمان، رابطه بین استحکام فشاری و سختی بتن تغییر می‌کند. همچنین شرایط خشک شدن و بتن ریزی و حمل در نتیجه نهایی تأثیر گذار است. برای بتن‌های بین ۳ تا ۹۰ روز، نتیجه بتن بر روی آن تأثیر گذار نیست. برای بتن‌های با سن بیشتر، لازم است که از منحنی کالیبره استفاده شود.
کربناسیون سطح بتن: رخ دادن پدیده کربناسیون در سطح بتن باعث می‌شود که چکش اشمیتمقاومت بالاتری را گزارش کند. تخمین زده می‌شود که این مقاومت حتی تا ۵۰ درصد هم افزایش یابد. بنابراین قبل از انجام آزمایش، از بین بردن لایه‌های کربناسیون ضروری است. (مطلب کربناته شدن بتن یا کربناسیون شدن بتن را از دست ندهید.)نکاتی در مورد اجرای تست چکش اشمیت
برای اجرای هر چه بهتر تست چکش اشمیت لازم است که چند نکته را خاطر داشته باشید تا آزمایش مورد نظر با بهترین کیفیت ممکن انجام شود. پس سعی کنید موارد زیر را به خوبی رعایت کنید:
سطح بتن باید صاف، تمیز و خشک باشد.
قبل از آزمایش، دانه‌های شسته شده ماسه سنگ یا هر نوع گرد و غبار باقیمانده بر روی جدا شود؛
هر گونه پوشش اضافی از جمله جلا، رنگ، پودر، اندود و عایق از دیوار جدا شود.
نقطه ضربه چکش باید حداقل فاصله 2 سانتی متری از گوشه‌ها و کناره‌ها داشته باشد.
سعی کنید برای گرفتن نتیجه بهتر برای هر نقطه، حداقل ۶ بار آزمایش را تکرار کنید.