بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با پیشرفت روز افزون استفاده از تکنولوژی های نوین ،استفاده از روش های پیشرفته در علوم مختلف وارد شده و در حال گسترش می باشد.در همین راستا سنجش سرعت موج در محیط های مختلف یکی از روش هایی است که می توان به برخی از خواص ماده مورد نظر پی برد.تعیین میزان سرعت صوت در بتن به عنوان یک ماده ساختمانی پرکاربرد امروزه مورد توجه ویژه محققین و دانشمندان قرار گرفته است و در سال های گذشته تحقیقات گسترده ای در راستای پیدا نمودن رابطه ای هدفمند بین خواص مختلف بتن از جمله خواص مکانیکی بتن مانند مقاومت فشاری،مقاومت کششی و دیگر خواص مکانیکی انجام شده است.در این تحقیق بر آن شدیم با استفاده از آزمایش های فراصوتی،آزمایش کشش غیر مستقیم و ازمایش مقاومت فشاری بتن به ایجاد رابطه منطقی بین پارامترهای مختلف پرداخته و به هدفهای مشخصی دست یافته شود. در همین راستا نمونههای مکعبی با ابعاد 15*15*15 سانتیمتر به صورت مختلف ساخته شد و سپس با استفاده از آزمایش فراصوتی، سرعت موج در آن ها تعیین و اندازه گیری شد و سپس با استفاده از آزمایش کشش برزیلی(آزمایش کشش دو نیم شدن) و آزمایش تعیین مقاومت فشاری به تعیین مقاومت های کششی و فشاری پرداخته شد و در نهایت با استفاده از رگرسیون غیر خطی به بررسی رابطه بین آن ها پرداخته شد.
واژگان کلیدی :مقاومت کششی،مقاومت فشاری،آزمایش فراصوتی،نمونه استوانه ای 28 روزه
-1 مقدمه:
بتن به عنوان یک ماده ساختمانی و سازه ای پرکاربرد ، در صنعت ساختمان به وفور مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از تمام ظرفیت بتن به عنوان اصلی ترین ماده ساختمانی که امروزه در تمامی صنایع دارای کاربرد قابل توجهی می باشد یکی از دغدغه های اصلی محققین و پژوهشگران می باشد. بتن به طور کلی دارای سه گروه خواص رئولوژی، مکانیکی و دوامی می باشد که به کلیه خواص بتن تازه قبل از سخت شدن ، خواص رئولوژی بتن گفته می شود آزمایشاتی از قبیل اسلامپ را می توان یکی از خواص رئولوژیکی نام برد و خواص مکانیکی شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی ، مقاومت سایشی و دیگر خواص در این رده می باشد که در کارگاه های عمرانی به عنوان مهم ترین خاصیت از آن یاد می شود و در نهایت خواص دوامی بتن که در دوره طولانی مدت مورد بررسی قرار می گیرند یا به عبارت دیگر خواصی از بتن که موجب طولانی شدن عمر مفید بتن می گردند که البته در این مقاله هدف بررسی بیشتر مقاومت مکانیکی بتن معمولی می باشد. نحوه ارزیابی مقاومت های مکانیکی در کارگاه های ساختمانی و سازه ای بسیار مورد توجه محققین و دانشمندان قرار گرفته به طوری که همواره در تلاش بوده اند تا روش های مختلفی با دقت بسیار بالا در این زمینه ابداع و مورد استفاده قرار دهند در همین راستا سه روش تعیین مقاومت های مکانیکی در بتن مورد استفاده قرار می گیرد که می توان آن ها به روش های مخرب، نیمه مخرب و غیر مخرب طبقه بندی نمود روش های مخرب را می توان یکی از دقیق ترین روش های کنترل کیفیت بتن کارگاهی دانست و لیکن به فرض کیفیت عالی بتن زمانیکه در عضو مورد نظر خرابی ایجاد می گردد، موجب می شود تا کاربری آن عضو مختل گردیده و به راهکارهای مقاوم سازی نیاز وافر احساس گردد، یکی از روش های مخرب بتن مغزه گیری از بتن سخت شده ( کرگیری) می باشد که البته امروزه به عنوان آخرین راه، جهت کنترل کیفیت بتن توسط مشاوران و دستگاه های نظارت پیشنهاد می گردد. به هر حال استفاده از این روش در کارگاه ها به صورت رایج توصیه نمی گردد اگر چه در تمام روش ها دقیقا پاسخ ها را ارائه می دهد . روش دیگر مورد بررسی روش های نیمه مخرب در بتن می باشد که از جمله آزمایش بیرون کشیدگی از بتن ، یکی از این روش ها می باشد که علی رغم کارابودن این روش ها، در کشور ایران
1
رواج چندانی پیدا نکرده است. در نهایت روشی که امروزه مورد استقبال افراد متخصص قرار گرفته است روش های غیرمخرب در بتن می باشد که با توجه به دقت بالا و سرعت زیاد آن ، کمترین هزینه را برای کارفرمایان در پی خواهد داشت یکی از روش های آزمایش های غیر مخرب ، تعیین خواص کمی و کیفی بتن با استفاده از آزمایش تعیین سرعت موج فراصوتی در آن می باشد.
این آزمایش اگر چه دارای دقت بالایی می باشد ولیکن دقت نتایج به دست آمده از روش های نیمه مخرب و مخرب کم تر خواهد بود ولی با توجه به سرعت زیاد، عدم تخریب موضعی یا کلی و همین طور دقت قابل قبول مورد توجه بسیاری از افراد واقع شده است. بر همین اساس می توان گفت رابطه سیستمی بین سرعت موج در اجسام مختلف و خواص داخلی آن وجود دارد و این رابطه منطقی با توجه به آزمایش های مختلف و تکرار این آزمایشات قابل تعیین می باشد . در همین راستا بر آن شدیم با استفاده از آزمایش فراصوتی رابطه بین مقاومت فشاری و مقاومت کششی بتن را به دست آورده و به بررسی آن پرداخته شود.
-2 مرور پیشینه فنی:
آقایان مدندوست و همکاران [4] به بررسی رابطه بین مقاومت فشاری و کششی و سرعت عبور موج فراصوتی بر روی بتن های خود متراکم تحقیقاتی انجام دادند، آن ها در این تحقیقات روابط بین پارامترهای ذکر شده به صورت نمایی ارائه نمودند و پاسخ های آن را به نمونه های مختلف تعمیم دادند.
Reinhardt و همکاران [5] گیرش ملات بتن را مورد بررسی و تحقیق قرار داد و رابطه ای میان زمان گیرش و امواج فراصوتی تحقیق نمودند.
Robeysو همکارانش [6] در مورد بتن و خواص آن به کمک امواج طولی مطالعه نمودند و سعی در ایجاد رابطه منطقی در بین خواص مذکور نمودند.
Trtnik و همکاران [7]با استفاده از امواج فراصوتی، زمان گیرش اولیه ژل سیمان را مورد بررسی قرار داده و در نهایت رابطه ای بین این پارامترها برقرار نمودند.
فرخ زاد و همکاران[8] در مقاله های متعددی سعی به بررسی رابطه منطقی بین مقاومت فشاری و سرعت موج فراصوتی در بتن نمودند و در نهایت رابطه ای نمایی جهت ارتباط مقاومت فشاری، وزن مخصوص و سرعت امواج را مشخص نمودند.
[9] Gaydecki امواج فراصوتی را از حیث تغییر فرکانس در بتن مورد تحقیق قرار دادند و اثر تغییر فرکانس را بر خواص بدست آمده در بتن مورد بررسی قرار دادند.
Malhotra و همکاران [10] سرعت امواج فراصوتی را در نمونه های مختلف بتنی با توجه به نسبتهای آب به سیمان مختلف و انواع سنگدانه های شن و ماسه متعدد مورد بررسی و تحقیق قرار دادند و سعی در بدست آوردن رابطه منطقی در بین پارامتر نسبت آب به سیمان و نوع سنگدانه و تغییر سرعت موج فراصوتی در بتن نمودند.
Khader و همکاران [11] با استفاده از قواعد مختلف ریاضی رابطه ای قانونمند بین سرعت امواج فراصوتی و مقاومت مکانیکی فشاری بتن بیان نمود.
-3 معرفی استانداردها و آزمایش های مورد استفاده
در این قسمت به بررسی استاندارد های مورد استفاده در این تحقیق پرداخته می شود.سپس نمونه ای از مراحل انجام شده توضیح داده خواهد شد.
:1-3آزمایش مقاومت کشش برزیلی(دو نیم شدن):
با استفاده از روش های مختلفی می توان به مقاومت کششی بتن دست یافت که یکی از متداول ترین روش های اندازه گیری مقاومت کششی بتن روش آزمایش کشش برزیلی می باشد که مطابق شکل 1 می توان این آزمایش را انجام داد. در این روش بار بطور مداوم , یکنواخت و بدون تغییرات ناگهانی با سرعت ثابتی در حدود 700 تا 1400 کیلو پاسکال بر دقیقه تا هنگام گسیختگی آزمونه , اعمال
