آموزش دستورالعمل تست کرگیری بتن

بتن در کنار میلگرد ، یکی از مصالح ساختمانی پرکاربرد است که از آن در ساخت و اجرای بسیاری از سازه‌ ها استفاده می‌ شود. در بیشتر پروژه‌ های ساختمانی، برای کنترل کیفیت بتن نیاز است که آزمایش‌ هایی بر روی آن انجام شود تا از استاندارد بودن میزان مقاومت بتن اطمینان حاصل کنیم. بعضی آزمایش‌ ها قبل از سفت شدن بتن بر روی مصالح تشکیل دهنده آن و بعضی دیگر از آزمایش‌ ها پس از سفت شدن بتن انجام می‌ شود. تست کرگیری بتن یکی از آزمایش‌ های مهم است که پس از سفت شدن بتن بر روی آن انجام می‌ شود. در این مقاله قصد داریم با تست کرگیری بتن و اصول آن بیشتر آشنا شویم.

آزمایش کرگیری بتن چیست؟

آزمایش کرگیری بتن روشی نیمه‌ مخرب برای ارزیابی مقاومت فشاری بتن سخت‌ شده در سازه است که در آن با استفاده از دستگاه حفاری الماسی، نمونه‌ ای استوانه‌ ای از بتن برداشت و در آزمایشگاه تحت بارگذاری فشاری قرار می‌ گیرد. اگر این پرسش مطرح شود که کرگیری بتن چیست، باید گفت فرآیندی است که امکان سنجش مستقیم کیفیت بتن اجرا شده را پس از بتن ریزی فراهم می‌ کند؛ به‌ ویژه زمانی که نتایج نمونه‌ های مکعبی یا استوانه‌ ای نماینده واقعی عملکرد عضو سازه‌ ای نباشند. در آزمایش کرگیری بتن محل برداشت مغزه بر اساس نقشه سازه و با رعایت فاصله ایمن از میلگردها انتخاب می‌ شود تا به آرماتور آسیب وارد نشود. سپس نمونه‌ های استخراج‌ شده طبق ضوابط کرگیری بتن شامل نسبت طول به قطر، شرایط رطوبتی و الزامات آماده‌ سازی سطوح، اصلاح و آماده آزمون می‌ شوند. در آزمایش مغزه گیری بتن مقاومت به‌ دست‌آمده با مقاومت مشخصه طراحی مقایسه شده و مبنای تصمیم‌ گیری فنی درباره پذیرش، تقویت یا اصلاح عضو قرار می‌ گیرد. این روش ابزار مهمی برای کنترل کیفیت، ارزیابی سازه‌ های قدیمی و بررسی اختلافات اجرایی در پروژه‌ های عمرانی محسوب می‌ شود.

آموزش تست کرگیری بتن

تست کرگیری بتن، یک روش رایج نیمه مخرب برای نمونه برداری از بتن سخت است که به وسیله آن می‌ توان مقاومت سازه بتنی را برآورد نمود. علاوه بر آن می‌ توان بررسی‌ های چشمی و میکروسکوپی دقیق‌ تری از بتن به کار رفته در سازه را به کمک تست کرگیری بتن انجام داد. این تست، در سراسر جهان به عنوان یک روش قابل قبول برای تعیین مقاومت و کیفیت بتن در سازه شناخته شده است. در تست کرگیری بتن، به کمک دستگاه کرگیری، نمونه‌ های استوانه‌ ای شکل به تعداد و ابعاد مختلف از بتن سخت، تهیه می‌ شود. معمولاً مهندسان عمران از این تست در موارد ضروری که نیاز به مطالعات حساس بر روی بتن باشد و امکان برآورد مقاومت با روش‌ های دیگر وجود نداشته باشد؛ استفاده می‌ کنند. برای انجام تست کرگیری بتن، ابتدا باید تعیین کرد که مغزه‌ ها از کدام قسمت سازه نمونه برداری شوند و این مغزه‌ ها چه ابعادی داشته باشند. از سوی دیگر باید مشخص شود که چه تعداد نمونه از محل بتن ریزی، مغزه گیری شود.

نقاط دقیق و مناسب برای انجام تست کرگیری بتن، ابعاد و تعداد مغزه‌ های تهیه شده، با توجه به محل مورد مطالعه در سازه و هدف کرگیری توسط مهندس مسئول پروژه تعیین می‌ شود. پس از تعیین مشخصات مورد نیاز برای انجام تست کرگیری بتن باید دستگاه کرگیری به همراه تیم انجام دهنده به محل پروژه انتقال داده شوند. پس از انجام تنظیمات ابتدایی، دستگاه کرگیری بتن در محل نمونه برداری مستقر شده و اپراتور شروع به مغزه گیری می‌ کند. پس از انجام تست کرگیری بتن، مغزه‌ های کرگیری شده به محل عمل آوری که دارای رطوبت و درجه استاندارد معین است؛ منتقل شده و تا مدت زمان آزمایش در این شرایط استاندارد نگهداری می‌ شود. طبق استانداردهای بین المللی بهتر است نمونه‌ ها قبل از آزمایش، در آب با دمای 24 تا 30 درجه سانتی گراد نگهداری شوند. پس از رسیدن نمونه‌ های مغزه گیری شده به سن استاندارد، نمونه‌ ها در دستگاه قرار گرفته و مورد آزمایش قرار می‌ گیرند سپس نتایج آزمایش ثبت و گزارش آن اعلام می‌ شود.

به‌ طور کلی در گزارش تست کرگیری بتن موارد ذیل قید می‌ شود:

• مشخصات آزمایشگر
• کد نمونه
• تاریخ نمونه برداری
• ارتفاع مغزه
• قطر مغزه
• حداکثر بار شکست نمونه
• مقاومت فشاری نمونه
• دما و رطوبت محل آزمایش

دستورالعمل کرگیری بتن

استانداردهای مرتبط با تست کرگیری بتن، الزاماتی را تعیین کرده‌ اند که برای انجام دقیق و موفقیت آمیز تست کرگیری بتن بایستی در حین انجام آزمون و قبل و بعد از آن رعایت شود. مهم‌ ترین این الزامات شامل موارد ذیل است:

• تست کرگیری بتن بایستی بر روی بتنی انجام شود که 28 روز از اجرای آن گذشته باشد.
• نمونه‌ های مغزه گیری شده بایستی ظرف مدت 7 روز پس از حفاری مورد تست کرگیری بتن قرار گیرد.
• نسبت ارتفاع به قطر نمونه‌ های مغزه گیری شده بایستی حداکثر 2 باشد. به عنوان مثال اگر قرار است مغزه‌ هایی با قطر 10 سانتی متر تهیه شود، ارتفاع آن حداکثر می‌ تواند 20 سانتی متر باشد. به‌ همین‌ دلیل، دستگاه کرگیری را باید طوری تنظیم نمود که تا 20 سانتی‌ متر برش دهد. نسبت بالاتر ارتفاع به قطر در تست کرگیری بتن، باعث کاهش مقاومت از میزان واقعی آن می‌ شود.
• قطر مغزه‌ های نمونه‌ گیری شده، برای تعیین مقاومت فشاری بتن ترجیحاً باید حداقل سه برابر حداکثر قطر اسمی درشت‌ ترین شن مورد استفاده در بتن باشد.
• قبل از قرار دادن نمونه‌ های مغزه گیری شده در دستگاه مقاومت فشاری باید قسمت انتهایی نمونه‌ ها را کلاهک گذاری کرد. کلاهک گذاری به مرحله‌ ای گفته می‌ شود که در آن برای پوشاندن قسمت‌ های ناهموار موجود بر روی دو سر انتهایی استوانه‌ های مغزه گیری شده، موادی را بر روی مغزه‌ ها قرار داده و به کمک یک سطح صاف، کمی بر آن فشار وارد می‌ کنند. کلاهک ایجاد شده بر روی نمونه باید نازک و ترجیحاً بین 5/1 تا 3 میلی‌ متر باشد. برای کلاهک گذاری از گچ یا گوگرد استفاده می‌ شود و استانداردها توصیه می‌ کنند که از مواد دیگر در این مرحله استفاده نشود، زیرا نشان داده شده است که نتایج حاصل از کلاهک گذاری با مواد دیگر، منجر به ارائه غیر قابل اطمینان می‌ شود.
• دستگاه کرگیری بتن پس از انتقال به محل پروژه باید به آن قسمتی از بتن که قرار است کرگیری شود؛ کاملاً محکم بسته شود تا مهار شده و از حرکت نسبی آن جلوگیری شود. چون هرگونه حرکت در دستگاه کرگیری بتن منجر به ایجاد ترک یا شکست یا انحراف در مغزه‌ های کرگیری شده و از دقت ابعادی نمونه‌ های نهایی کاسته می‌ شود.
• پیش از نصب و استقرار دستگاه کرگیری، بایستی تمهیدات لازم برای تأمین آب دستگاه برش آماده باشد تا دستگاه دچار توقف و خرابی مکرر نشود.

کاربرد تست کرگیری بتن

فرض کنید یک مهندس ناظر برای ساخت بخشی از ساختمان، به یک کارخانه درخواست داده که بتن با رده مقاومتی 35 مگاپاسکال به پروژه ارسال کنند. پس از ارسال بتن و اجرای بتن ریزی، مهندس ناظر بر اساس نتایج آزمایشگاهی متوجه می‌ شود که بتن استفاده شده در محل پروژه مقاومتی کمتر از 35 مگاپاسکال دارد. در این حالت، مهندس ناظر می‌ تواند درخواست تست کرگیری بتن داده و پس از مشخص شدن نتیجه تست، درباره تخریب یا مقاوم‌ سازی سازه تصمیم‌ گیری خواهد شد.
مثال فوق یکی از کاربردهای تست کرگیری بتن بود که البته رایج‌ ترین کاربرد آن نیز است. با وجود اینکه، از تست کرگیری بتن عمدتاً برای تعیین مقاومت فشاری بتن اجرا شده در موارد منجر به شکایت مشتری استفاده می‌ شود؛ ولیکن کاربردهای دیگری نیز دارد که کمتر مورد توجه قرار گرفته است. سایر کاربردهای تست کرگیری بتن شامل موارد ذیل است:

• تعیین عمق کربناتی شدن بتن
• بررسی نفوذپذیری کلرید
• بررسی نفوذپذیری آب یا گاز در بتن
• تجزیه و تحلیلی شیمیایی بتن
• بررسی میکروسکوپی بتن
• بررسی وضعیت تخلخل‌ ها در بتن
• شناسایی ترک‌ ها در بتن و سازه
• مطالعه نحوه توزیع سنگدانه ها جهت اصلاح طرح اختلاط

مزایای تست کرگیری بتن

تست کرگیری بتن از آن جهت حائز اهمیت است که امکان مطالعات چند منظوره بر روی ساختار داخلی بتن را فراهم می‌ کند. چون همانطور که در بخش‌ های قبلی نیز اشاره شد، بتن پس از سخت شدن تبدیل به یک ماده کاملاً صلب می‌ شود و دسترسی مستقیم به ساختار داخلی آن وجود ندارد. در حالی‌ که به کمک تست کرگیری بتن می‌ توان مغزه‌ هایی در ابعاد مختلف تهیه کرد که تعدادی از آنها برای اندازه‌ گیری مقاومت فشاری و مابقی برای آنالیز ترک، توزیع دانه بندی، طرح اختلاط، نفوذ پذیری و … استفاده می‌ شود.

یکی دیگر از مزایای تست کرگیری بتن، تنوع در قطر مغزه‌ ها می باشد. به کمک مته‌ های دستگاه کرگیری می‌ توان نمونه‌ های استوانه‌ ای با ابعاد مختلف قطر و طول تهیه کرد. این ویژگی از آن جهت حائز اهمیت است که در استانداردهای مربوط به بتن برای انجام آزمون‌ های مختلف از قبیل مقاومت، جذب آب، نفوذ پذیری و … نیاز به تهیه نمونه‌ هایی با قطر و ارتفاع متفاوت است.

معایب تست کرگیری بتن

تست کرگیری بتن جزء آن دسته از آزمایش‌ هایی است که به تعداد دفعات کمتری نسبت به آزمایشات دیگر استفاده می‌ شود. دلیل استقبال کمتر از تست کرگیری بتن نسبت به سایر آزمایشات بتن معایب زیر می‌ باشد:

• زمان طولانی مغزه گیری: بتن یک جسم سخت است و مرحله کرگیری از آن به کندی انجام می‌ شود؛ به همین دلیل تست کرگیری بتن نیاز به صرف زمان دارد.
• عمق عملیاتی محدود: در مواردی که عمق کرگیری بتن بیش از ۳ متر طول باشد نمی‌ توان از دستگاه استفاده کرد و باید برش بتن توسط سیم برش صورت پذیرد که این موضوع به صرف هزینه بالاتر از برش و زمان بیشتر اجرایی منجر می‌ شود.
• نیاز به تعویض مته‌ های کرگیری: با توجه به اینکه جنس بتن بسیار سخت و ساینده است؛ مته‌ های مغزه گیری دچار فرسایش شده و نیاز به تعویض مکرر آنها وجود دارد. این تعویض مکرر مته‌ ها باعث افزایش هزینه و زمان عملیات می‌ شود.
• نیاز به مواد خنک کاری در برش بتن و همچنین نیاز مداوم به آب
• نیازمند اپراتور با تجربه
• هزینه بالا
• استهلاک بالای دستگاه
• سرعت پایین برش در مواقع لرزش و عیار بالا

بررسی نتایج آزمایش مغزه گیری بتن

بررسی نتایج آزمایش مغزه گیری بتن مرحله‌ ای کلیدی در ارزیابی کیفیت بتن سخت‌ شده است، زیرا تصمیم‌ های فنی درباره پذیرش یا تقویت عضو سازه‌ ای بر پایه همین داده‌ ها اتخاذ می‌ شود. پس از انجام مغزه گیری بتن و انتقال نمونه‌ ها به آزمایشگاه، مقاومت آن‌ ها از طریق آزمایش مقاومت فشاری بتن تعیین می‌ گردد. در تفسیر نتایج آزمایش بتن باید نسبت طول به قطر مغزه، شرایط رطوبتی، نحوه آماده‌ سازی سطوح و هم‌ محوری در دستگاه مد نظر قرار گیرد، زیرا این عوامل بر عدد نهایی مقاومت اثر می‌ گذارند. طبق ضوابط پذیرش مغزه های بتن، میانگین مقاومت نمونه‌ ها باید با مقاومت مشخصه طراحی مقایسه شود و هیچ مغزه‌ ای نباید افت شدید نسبت به حداقل مجاز داشته باشد. در مواردی مانند کرگیری فونداسیون، حساسیت تحلیل بیشتر است، زیرا کفایت مقاومت در این بخش مستقیماً بر ایمنی کل سازه تأثیر دارد. بنابراین قضاوت نهایی باید بر اساس تحلیل آماری، انطباق با آیین‌ نامه و شرایط واقعی بارگذاری انجام شود.

هزینه آزمایش کرگیری بتن

هزینه آزمایش کرگیری بتن به عوامل فنی و اجرایی متعددی وابسته است و نمی‌ توان برای آن رقم ثابتی تعیین کرد. در فرآیند آزمایش کرگیری بتن، تعداد مغزه‌ های مورد نیاز، قطر و عمق برش، سختی و سن بتن، شرایط دسترسی به عضو سازه‌ ای و نیاز به تجهیزات خاص از جمله پارامترهای تعیین‌ کننده قیمت هستند. در صورتی که عملیات در بخش‌ های حساس مانند تیرها، ستون‌ ها یا نواحی متراکم از نظر آرماتور انجام شود، رعایت دقیق ضوابط کرگیری بتن اهمیت بیشتری پیدا کرده و ممکن است زمان و هزینه اجرا افزایش یابد. همچنین انجام آزمایش مغزه گیری بتن در فونداسیون یا سازه‌ های صنعتی سنگین به دلیل محدودیت فضا و لزوم ایمن‌سازی محیط، هزینه بالاتری به همراه دارد. هزینه آزمایشگاه برای انجام آزمون فشاری، آماده‌ سازی نمونه‌ ها و ارائه گزارش رسمی نیز به مبلغ نهایی افزوده می‌ شود. نوسانات بازار مصالح و حتی قیمت میلگرد به‌ طور غیر مستقیم می‌ تواند بر هزینه خدمات جانبی ساختمانی اثرگذار باشد.

ضوابط کرگیری بتن

ضوابط کرگیری بتن مجموعه‌ ای از الزامات فنی و اجرایی است که برای حفظ ایمنی سازه و دستیابی به نتایج معتبر در آزمایش کرگیری بتن باید رعایت شود. نخستین اصل، انتخاب محل مناسب برداشت مغزه بر اساس نقشه‌ های سازه و بررسی موقعیت آرماتورها است؛ به‌ ویژه با توجه به فرق بتن مسلح و غیر مسلح، در بتن مسلح لازم است از برخورد مته با میلگرد جلوگیری شود تا ظرفیت باربری عضو کاهش نیابد. قطر مغزه باید متناسب با حداکثر اندازه سنگدانه انتخاب گردد و نسبت طول به قطر در محدوده استاندارد حفظ شود تا نیاز به ضرایب اصلاح حداقلی باشد. همچنین دستگاه کرگیری باید به‌ صورت کاملاً مهار شده نصب شود تا از لرزش و ایجاد ترک ثانویه جلوگیری گردد. پس از برداشت مغزه، ترمیم محل حفاری با ملات یا گروت سازگار الزامی است. رعایت شرایط عمل‌ آوری و آماده‌ سازی سطوح پیش از آزمون نیز بخشی از ضوابط کرگیری بتن محسوب می‌ شود.

استاندارد آزمایش مغزه گیری بتن

استاندارد آزمایش مغزه گیری بتن چارچوب فنی مشخصی را برای نمونه‌ برداری، آماده‌ سازی و ارزیابی مقاومت بتن سخت‌ شده تعیین می‌ کند تا نتایج از دقت و قابلیت استناد برخوردار باشند. در این استانداردها، الزامات مربوط به قطر و طول مغزه، نحوه برش با مته الماسی، شرایط نگهداری و عمل‌ آوری پیش از آزمون و همچنین شیوه انجام آزمایش فشاری به‌ طور دقیق تعریف شده است. رعایت ضوابط کرگیری بتن در مرحله برداشت نمونه اهمیت ویژه‌ ای دارد، زیرا هر گونه انحراف در محل کرگیری، آسیب به آرماتور یا لرزش دستگاه می‌ تواند موجب کاهش مصنوعی مقاومت شود. در استانداردهای معتبر بین‌ المللی مانند ASTM C42/C42M و معادل‌ های ملی، نحوه اعمال ضرایب تصحیح بر اساس نسبت طول به قطر و شرایط رطوبتی نیز مشخص شده است. اجرای صحیح آزمایش مغزه گیری بتن بر اساس این دستورالعمل‌ ها، مبنای قابل اعتمادی برای تصمیم‌ گیری مهندسی در خصوص پذیرش یا تقویت سازه فراهم می‌ کند.

در پایان می توان گفت تست کرگیری بتن یکی از آزمایش‌ های مورد استفاده پس از سخت شدن بتن است. به کمک تست کرگیری بتن می‌ توان مقاومت فشاری بتن اجرا شده در سازه را اندازه گیری کرد. البته علاوه بر مقاومت فشاری می‌ توان ویژگی‌ های دیگری از قبیل جذب کلرید، عمق کربناته شدن، آنالیز ترک و توزیع دانه‌ بندی را نیز در بتن مطالعه کرد. مهم‌ ترین مرحله در تست کرگیری بتن، مغزه گیری نمونه‌ ها می باشد که توسط دستگاه کرگیری انجام می‌ گردد و بسیار هزینه‌ بر و زمانبر است.

سوالات متداول