بخشی از مقاله
خلاصه
به طور کلی استفاده از بتن در صنعت ساختمان سازی علیرغم اینکه محاسن زیادی را به همراه داشته است، ولیکن لازم است با توجه به کارگاهی و درجا ساخته شدن این ماده پرکاربرد ساختمانی ، پارامترهای سازه ای از قبیل مقاومت ، تراکم ، ترک های عمقی ، میزان تماس آرماتورها با بتن به صورت دقیق مشخص گردهی تا در محاسبات سازه ای و خصوصاً لرزه ای از آن استفاده گردد.
با این توصیف تا کنون روش های مختلفی اعم از مخرب ، نیمه مخرب و غیر مخرب جهت ارزیابی مقاومت بتن ارائه شده است،ولی هریک از این روش ها با توجه به شرایط آن از محدودیت هایی برخوردار بوده که این مشکلات موجب گردیده دانشمندان متعددی جهت ایجاد رابطه میان سرعت امواج مافوق صوت در اجسام و مقاومت بتن روابطی را بر قرار نمایند .
در این مقاله سعی شده است با استفاده از روش دقیق تعیین مقاومت بتن های تازه های با استفاده از نمونه های مکعبی و چکش اشمیت ، ارتباط مشخصی میان روش های مذکور با سرعت موج در بتن با تکیه بر روش های درون یابی و رگرسیون های غیر خطی بدست آورده شود.در همین راستا از پارامترهای دیگر بتن از قبیل وزن مخصوص نیز استفاده شده است.
1. مقدمه :
با پیشرفت علم در عرصه مهندسی عمران روش های مختلفی جهت تعیین مقاومت فشاری بتن و خواص دیگر این ماده ساختمانی پر کاربرد به وجود آمد ولیکن هر یک از روش های اندازه گیری از شرایطی برخوردارند که در صورت عدم تحقق این شرایط و ضوابط ، نتایج بدست آمده از آزمون قابل اعتماد نبوده و بعضاً باعث ایجاد گمراهی در قضاوت های مهندسی می گردد . شرایط مذکور موجب ایجاد محدودیت هایی در هنگام انجام آزمایش می گردد . آزمایش های تعیین مقاومت بتن سخت شده از تنوع بسیاری برخوردارند که می توان روش های مخرب ، نیمه مخرب و غیر مخرب را نام برد .
روش های مخرب مانند روش مغزه گیری از بتن که با توجه به وسعت خرابی ایجاد شده در المان سازه ای موجب می گردد در برخی از اعضای سازه ای مانند ستون ها و یا دیوار برشی ها استفاده از آن ها را غیر قابل انجام نماید ولی با توجه به دقت آزمون انجام یافته ، یکی از بهترین روش های تعیین خواص بتن سخت شده می باشد . در روش های نیمه مخرب دقت آزمون با توجه به نوع آزمون متغیر بوده و می تواند از بازه مقاومتی زیادی برخوردار باشد.
به صورت کلی در صورتی که سن نمونه ، ابعاد نمونه و شرایط محیطی نمونه آن تغییر نماید ، میزان سرعت امواج تغییر نموده و نمی توان به یک فرمول و رابطه معنا دار دست یافت . بر همین مبنا در این تحقیق سعی شده است با ثابت نگه داشتن شرایط نمونه ها ، سن نمونه ها و ابعاد نمونه ها مقایسه انجام گردد که به نتایج درست و قابل استنادی دست یافت .
همانطور که در مقدمه اشاره گردید جهت تعیین مقاومت به روش های مختلف در این تحقیق از نمونه هایی مکعبی با ابعاد 15*15*15 با سن 7 روزه و دارای شرایط نمونه ها جهت انجام آزمایش اشباع با سطح خشک استفاده گردید ، در طرح اختلاط بتن از سیمان تیپ یک کارخانه سیمان هگمتانه ، سنگدانه های شکسته دارای دانه بندی مشخص، مورد استفاده می باشد . انجام آزمایش در 500 نمونه مکعبی با ابعاد مذکور تکرار گردید
مطالعات آماری و رگرسیون های غیر خطی با استفاده از نرم افزار Matlab2009 انجام گردید.
کاربرد روش فوق الذکر در ارزیابی و بررسی مقاومت بتن توسط محققان متعددی مورد بررسی قرار گرفته است که می توان به موارد ذیل به صورت خلاصه اشاره نمود. Reinhardt و همکاران ، گیرش ملات بتن را مورد بررسی و تحقیق قرار داد
Robeys و همکارانش در مورد بتن و خواص آن به کمک امواج طولی مطالعه نمودند Trtnik .{11} و همکاران با استفاده از امواج مافوق صوت ، زمان گیرش اولیه ژل سیمان را تعیین نمودند
Gaydecki امواج در بتن را تحت اثر فرکانس های متعدد بررسی نمودMalhotra .{13} سرعت امواج مافوق صوت را در نمونه های بتنی با در نظر گرفتن نسبتهای آب به سیمان مختلف و همچنین انواع سنگدانه های مختلف مورد بررسی قرار دادKhader .{14} با استفاده از قواعد ریاضی رابطه ای بین سرعت امواج التراسونیک و مقاومت فشاری بتن بیان نمود.
-2 بررسی مقاومت بتن توسط جک هیدرولیکی و چکش اشمیت :
در شکل شماره 1 نتایج نمونه های آزمایشگاهی و نحوه توزیع آن با استفاده از تعیین مقاومت فشاری مکعبی به روش آزمایش استاندارد{4}و{5} قابل ملاحظه می باشد ، همان طور که مشخص است در این تحقیق سعی شده است از تمامی رده های مقاومتی بتن استفاده گردد تا بتوان در نهایت نتایج را به صورت کلی تعمیم داد . جهت تعیین مقاومت فشاری بتن از استاندارد {4} استفاده شده و سرعت جک بر مبنای استاندارد مذکور تعیین شده است
جهت انجام آزمایش از جک بتن شکن طرح ELE انگلستان - ساخت شرکت صنایع مکانیک خاک ایران - استفاده شد و سرعت بارگذاری برابر 0/25 مگا پاسکال در نظر گرفته شد.
شکل شماره 1 :نمایش توزیع مقاومت های مکعبی در فرآیند انجام آزمایش
-2 بررسی مقاومت بتن توسط جک هیدرولیکی و چکش اشمیت :
جهت تعیین اعداد چکش اشمیت از دستگاه ساخت شرکت Controls استفاده شد و نحوه انجام آزمایش بر اساس استاندارد مرجع{3}انجام گردید . دستگاه قبل از استفاده با استفاده از بلوک های کالیبراسیون مخصوص ، کالیبره شدند.برای هر نمونه تعداد 10 عدد آزمایش چکش اشمیت انجام شد که در نهایت میانگین آن به صورت عدد اصلی در محاسبات مورد استفاده قرار گرفت. در شکل شماره 2 نمودار کالیبراسیون چکش اشمیت قابل مشاهده است - البته لازم به ذکر است اعداد مذکور در نمودار بر اساس زاویهکاملاً افقی چکش اشمیت بدست آمده است - که با توجه به این نمودار بدست آمده می توان به مقاومت فشاری مکعبی 15*15*15 نمونه های بتن دست یافت.
شکل شماره : 2 ضرایب تبدیل عدد بازگشت به مقاومت فشاری مکعبی برحسب مگاپاسکال
