کش اشمیت (Schmidt hammer ) که با نام چکش سوییسی نیز شناخته میشود. چکشی برگشتپذیر است که این ابزار برای سنجش ویژگیهای مادههای کشسان و به ویژه سنجش مقاومت فشاری بتن به کار میرود. کارایی چکش اشمیت برای سنجش سختی سنگها و صخرهها نیز کمک گرفته میشود. چکش اشمیت به نامهای چکش بازتاب، چکش ضربهای و یا آزمایش سنجش سختی نیز شناخته میشود و یک روش غیر مخرب برای آزمایش بتن میباشد.
کارایی چکش اشمیت :
آزمایش چکش اشمیت بر اساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجاعی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد میکند وابسته است. در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا نقطه مشخصی، مقدار انرژی ثابتی به آن داده میشود. این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام میشود. بعد از آزاد کردن، جرم تحت اثر بازتاب میله چکش (که هنوز در تماس با سطح بتن است) قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی میشود و برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان میشود، عدد بازتاب نامیده میشود. این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت میکند، نشان داده میشود. عدد بازتاب یک اندازه مطلق است، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته میباشد.
آزمایش کارایی چکش اشمیت :
از جمله آزمایش های غیرمخرب بتن تست چکش اشمیت می باشد. این آزمایش روشی برای ارزیابی کیفیت و مقاومت نسبی بتن می باشد. امروزه استفاده از آزمایش چکش اشمیت طرفداران زیادی در بین کارشناسان اجرایی و تعمیراتی دارد. این آزمایش با ارائه دیتاهای کیفی بتن می تواند روشی برای افزایش سرعت اجرای چروژه های بتنی بزرگ مانند سدها و جلوگیری از وقفه های آزمایشگاهی باشد.البته باید توجه داشت که آزمایش غیرمخرب چکش اشمیت دارای نقایص و مکشلاتی نیز می باشد. این مشکلات مربوط به متغییر و گاها اشتباه بودن نتایج با وضعیت کلی بتن در آزمایش چکش اشمیت می باشد.
معایب کارایی چکش اشمیت :
از جمله این مشکلات سطحی بودن نتایج حاصله از تست چکش اشمیت می باشد. با این حال هنوز چکش اشمیت به علت سریع و کم هزینه بودن آزمایشی کاربردی در پروژه های ارزیابی و مقاوم سازی سازه های بتنی به حساب می آید. می توان با استفاده از به کارگیری ضریب اصلاح نسبت به واقعی سازی نتایج آزمایش چکش اشمیت اقدام نمود. مطالعات نشان داده است که سختی سنگها با مقاومت فشاری تک محوری و مدول کشسانی سنگها در ارتباط است در واقع سختی یکی از مفاهیم رایج است که برای توصیف رفتاری سنگها بکار میرود. سختی تابعی از عوامل ذاتی چون نوع کانیها، ابعاد دانهها، چسبندگی مرزی کانیها، مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد. ترکیب و اندرکنش این عوامل، تعیین کننده سختی یک سنگ است. توضیحات تکمیلی در مورد چکش اشمیت را در لینک کاربرد چکش اشمیت بخوانید.
آزمایش دینامیکی یا واجهشی چیست ؟
روش های متعددی برای تعیین سختی سنگ پیشنهاد شده است که یکی از این روشها بکارگیری وسیلهای به نام چکش اشمیت، معروف به آزمایشهای واجهشی یا دینامیکی است. در این دسته از آزمایشها از یک چکش یا وزنه برای ضربه زدن به سطح سنگ استفاده میشود و ارتفاع واجهش وزنه مقیاسی برای سنجش سختی است. هرگونه رفتار پلاستیک یا تغییر شکل بر اثر ضربه، انرژی الاستیک واجهش چکش را کاهش میدهد. این آزمایش برای تعیین سختی سنگ و بتن با استفاده از چکش اشمیت در صحرا و یا آزمایشگاه بکار میرود. با استفاده از این سختی میتوان خصوصیات دیگر سنگ و بتن را مانند مقاومت فشاری آن، تخمین کرد.
این روش که توسط انجمن بین المللی مکانیک سنگ ISRM به صورت استاندارد در آمده است، در مورد سنگهای خیلی نرم یا خیلی سخت دارای محدودیتهایی بوده است و نتایج قابل اطمینانی ارائه نمیدهد. چکشهای اشمیتی که جهت تخمین مقاومت فشاری بتن بکار می رود انرژی ضربه فنر در حدود ۲٫۲۰۷ ژول دارند که برای سازه های بتنی که مقاومتی بین ۱۰ تا ۷۰ مگاپاسکال دارند مناسب است.
اربرد چکش اشمیت اغلب در سراسر جهان برای آزمایش غیر مخرب اجزای بتن و سازه از آن استفاده می شود. آزمایش چکش اشمیت یا چکشهای بتنی برای تعیین میزان مقاومت در محل بتن استفاده می شود. تمام چکش های بتنی به طور دقیق مقاومت فشاری بتن را اندازه گیری می کنند که مستقیماً نشان دهنده ی ظرفیت باربری و دوام ساختارهای بتنی میباشد. استحکام فشاری بتن به طور مستقیم بر ظرفیت باربری و دوام آن تأثیر می گذارد و از این رو برای قضاوت در مورد کیفیت بتن استفاده می شود.
کاربرد چکش اشمیت یک آزمایش استاندارد برای آزمایش پذیرش مقاومت بتن نیست. این فقط یک آزمون برای ارزیابی استحکام بتن در ساختار است و به سختی می توان آن را جایگزین آزمون مقاومت فشاری کرد. هنگام انجام تست چکش اشمیت مهم است که چکش باید در زاویه ی راست به سطح قرار داده شودکه باید صاف صاف باشد.هر چکش برای برنامه های کاربردی خاص طراحی شده است.
تیپ N : در این نوع تیپ با استفاده از محدوده اندازه گیری ۲۰ تا ۶۰ مگاپاسکال قدرت فشاری و
تأثیر انرژی ۲٫۲J، این چکش برای اکثر کاربردهای مهندسی کافی است. مقادیر بازخورد از
یک شماره خوانده می شود و با استفاده از گرافیک بالای آن، به قدرت فشرده تبدیل می
شود.
تیپ L : در این نوع تیپ محدوده اندازه گیری ۲۰ تا ۶۰MPa قدرت فشاری، این چکش
دارای انرژی ضربه ای است که سه برابر کوچکتر از نوع N است. این نوع برای آزمایش قطعات نازک (<100 میلی متر) یا اجزای
کوچک استفاده میشوند. Type NR/ LR با استفاده از این
مدل، مقدار بازگشتی به عنوان یک نمودار نوار بر روی نوار کاغذ ثبت می شود. یک ورق
نوار کاغذی اتاق را برای ۴۰۰۰ اثرات تست فراهم می کند. پاندول Schmidt Hammer نوع PT ( تست چکشی بتن) مجهز
به یک سطح پیستون بزرگتر، مخصوصاً برای آزمایش روی مواد نرم تر مانند بتن سبک وزن،
تخته گچ و بتن تازه طراحی شده است. اغلب برای تعیین زمان مناسب برای حذف قالب نیز
از آن استفاده می شود. نوع PM ( تست خرد کن ملات )
این روش برای آزمایش اتصالات ملات در آجری استفاده می شود. و دارای یک پینگر
مخصوص طراحی شده است که شکل آن تضمین می کند که اثرات روی سطح مفصل اعمال می شود،
نقطه تماس قطر ۸٫۰ میلی متر است. بر اساس ارزش های بازپرداخت، کیفیت ملات می تواند
طبقه بندی شود. هر چکش بازشده برای اهداف متفاوت برای پاسخگویی به نیازهای خاص
مشتری ساخته شده است. هر چکش تست باید پس از ۱۰۰۰ اثر آزمایش بررسی شود. حال با توجه به این مطلب مقاله ای دیگر نیز
در خصوص کارایی چکش اشمیت برای شما آورده شده است.
کمبودهای چکش های کلاسیک
۱
- مقدار بازگشتی وابسته به جهت تأثیر است.
۲ - مقدار بازگشتی تحت تأثیر اصطکاک داخلی قرار دارد.
۳ - محدود بودن محتویات آب بندی باعث کاهش زود هنگام دقت در آن
می شود.
· سطح بتن باید صاف، تمیز و خشک باشد.
· قبل از آزمایش چکش، ذرات شلنگ مورچه باید از سطح بتن با یک چرخ سنگ یا سنگ جدا شوند.
· تست چکش عقب نشینی نباید بر روی سطوح خشن انجام شود.
· نقطه ضربه چکش بر سطح بتن باید حداقل ۲۰ میلی متر از انحنای لبه یا شکل باشد.
پس از به دست آوردن رابطه بین استحکام فشاری و تعداد بازتولید، قدرت ساختار را می توان ارزیابی کرد. به طور کلی، تعداد بازخورد به عنوان افزایش قدرت افزایش می یابد و همچنین تحت تأثیر تعدادی از پارامترها مانند نوع سیمان، نوع سنگ، وضعیت سطح و رطوبت بتن، سختی و سن بتن، کربنات سطح بتن و غیره است. علاوه بر این شاخص بازده نشان دهنده استحکام فشاری بتن تا عمق محدود از سطح است. ترک های داخلی، نقص ها و غیره یا ناهمگونی در قسمت مقطع با شماره های بازپرداخت نشان داده نخواهد شد. به همین ترتیب، برآورد مقاومت بتن با روش چکش مجدد، بسیار دقیق نیست و دقت احتمالی پیش بینی مقاومت بتن در ساختار ۲۵ درصد است.
حال با توجه به این مطلب مقاله ای دیگر نیز در خصوص کارایی چکش اشمیت برای شما آورده شده است.
طراحی سیستم FRP
مقاوم سازی سازه های موجود یا مرمت آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش، افزایش شکل پذیری سازه یا سایر موارد با استفاده از مصالح مناسب و شیوه های اجرایی صحیح بطور متعارف انجام می گردد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلاف های بتنی یا فولادی و پس کشیدگی خارجی تعدادی از روش های متعارف موجود است. امروزه گرایش به استفاده از سیستم های کامپوزیت پلیمری FRP در صنعت مقاوم سازی رشد زیادی داشته است. در طراحی برای تقویت سازه ها و مقاوم سازی با FRP و نیز در عملیات بهسازی لرزه ای، استفاده از مصالحFRP یکی از روش های مناسب میباشد که رعایت ضوابط طراحی در آنها حائز اهمیت است.
مزایای استفاده از ورقه FRP:
میلگرد یا آرماتورهای FRP از نظر شکل ظاهری مشابه میلگردهای متداولهستند، ولی در تولید آنها به جای فولاد از رزین پلیمری مخصوص و الیاف (به طور معمول این الیاف از جنس شیشه و کربن می باشند و دارای مقاومت بیشتری نسبت به فولاد هستند) استفاده می شود. می توان این محصول را به عنوان جایگزین مناسبی برای میلگردهای فولادی در نقش تسلیح کننده بتن دانست، شاهد بر این ادعا نیز تعداد کثیر پروژه هایی است که از این محصول بهره گرفته اند.
اسکن آرماتور و میلگرد در بتن
اسکن میلگرد و آرماتور بتن چیست ؟ یکی از آزمایش های غیرمخرب سازه های بتنی اسکن شبکه میلگرد در بتن می باشد. اسکن شبکه میلگرد به دلایل مختلفی می تواند کاربرد داشته باشد. اجرای اسکن میلگرد می تواند ارائه دهنده اطلاعاتی مانند قطر میلگرد ، محل و کاور میلگرد های مدفون در بتن باشد. دستگاه های اسکن میلگرد در بتن دارای انواع مختلفی می باشند. انواع دستگاه های اسکن میلگرد با توجه به نوع و قدرت می توانند میلگردها را در اعماق مختلفی نمایش دهند.
روشهای الکترومغناطیسی معمولاً برای تعیین محل و کاور برای آرماتور تعبیه شده در بتن بکار می رود. دستگاه هایی که با باتری کار میکند و از نظر تجاری برای این منظور در دسترس است معمولاً معروف به اسکنر آرماتور معروف است. طیف وسیعی از آنها از نظر تجاری در دسترس بوده و استفاده از آنها در بخش 204 BS1881 آمده است.
1 . نظریه، تجهیزات و کالیبراسیون: اصل اساسی این است که وجود فولاد، میدان یک الکترومغناطیس را تحت تأثیر قرار می دهد که ممکن است شکل یک القاگر مغزه آهنی از نوعی که در شکل 2.7 نشان داده شده است را به خود بگیرد. یک جریان متناوب از یکی از کویل ها عبور می کند در حالی که جریان القاء شده در کویل دیگر تقویت و اندازهگیری می شود. رأس جستجو ممکن است در واقع شامل یک سیستم کویل واحد یا چندگانه باشد با توجه به اینکه اصل فیزیکی مستلزم اثرات جریان گردابی یا القای مغناطیسی است. ابزارهای جریان گردابی شامل اندازهگیری تغییرات امپدانس است و تحت تأثیر تمام فلزات رسانا قرار میگیرد و ابزارهای القای مغناطیسی شامل اندازهگیری ولتاژ القایی است و به مواد غیرمغناطیسیچندان حساسیت ندارد.
تأثیر فولاد بر جریان القایی با توجه به مسافت، غیرخطی است و همچنین تحت تأثیر قطر میله قرار دارد که کالیبراسیون را دشوار می کند. انواع ساده اسکنر آرماتور که معمولاً مورد استفاده است (شکل 3.7) با استفاده از دو محدوده برای پوشش، معمولاً 40-0 میلی متر و 100-40 میلی متر بر این مساله غلبه می کند. مقیاس کالیبراسیون در نوارهای مربوط به کاور متغیر مشخص می شود و این امر با تأثیر قطر آرماتور مطابقت دارد. میلههای کوچک یک خوانش در انتهای بالایی نشان می دهد اما میلههای بزرگ یک خوانش در انتهای پائینی یک نوار خاص نشان می دهد زیرا تأثیر قطر بر طیفی از اندازه های میله از 32-10 میلی متر نسبتاً کم است. اگر بخواهیم میلههای کمتر از 10 میلی متر یا بیشتر از 32 میلی متر اندازهگیری کنیم، کالیبراسیون ویژهای ممکن است لازم باشد و میتوان از مقیاس خطی که معمولاً ارائه میشود استفاده کرد. نسخه های اصلاح شده دیگر از این نوع ابزار شامل مدارات الکترونیکی پیچیده تر و خروجی دیجیتالی است که در دسترس است و میتواند قطر بار را منظور کرده و همچنین میلهها را در یک عمق بیشتر (در برخی موارد تا 300 میلی متر) شناسایی کند. این ابزارها گرانتر از تجهیزات پایه است که در بالا ذکر شد. شکل 4.7 چنین نسخهای را نشان میدهد. یک مدل ریزپردازنده که نوع فولاد را در نظر میگیرد و از امکان هشدار صوتی «پوشش کم» برخوردار است نیز در دسترس است (شکل 5.7).
پیشرفتهای اخیر در تجهیزات اسکنر آرماتور به مدلهای متعددی منجر شده است که در هرجا که شناخته نشده است، کاور میله و خود قطر میله را ارزیابی می کند. این کار با استفاده از یک بلوک فاصلهگذار (153) یا با استفاده از یک راس جستجو تخصصی انجام می شود (شکل 4.7). توانایی اسکن یک اسکنر آرماتور در سطح بتن و ثبت مداوم خروجی در دیتا لاگر نیز اخیرا برای نمایش گرافیکی بعدی در دسترس قرار گرفته است.
کالیبراسیون پایه این ابزار مهم است و بخش 204 BS 188 روش های جایگزین متعددی را پیشنهاد میکند. این روشها شامل استفاده از منشور آزمایشی از بتن سیمانی عادی پورتلند است. میله آرماتور تمیز راست از نوع مناسب برای تصویر انداختن از منشور و ارائه طیفی از پوشش ها تعبیه میشود که می توان با قاعده فولاد برای مقایسه با خوانش سنج ان را دقیقا اندازهگیری کرد. در روشهای دیگر میله با محل مناسب در هوا دقیقا اندازه گیری میشود. در همه روشها لازم است از اثرات خارجی بر میدان مغناطیسی اجتناب کرد. تحت این شرایط، دقت این ابزار باید تا 5٪± یا 2 میلی متر باشد، هر کدام که بیشتر است.
بررسی کالیبراسیون در محل نیز با توجه به نوع میله و بتن درگیر در پژوهش انجام می شود. در این بررسی ممکن است حفاری سوراخهای آزمایشی در طیفی از مقادیر پوششها برای اثبات خوانشها و در صورت لزوم تنظیم مجدد دستگاه یا توسعه یک رابطه کالیبراسیون مجزا انجام گیرد.
انتظار میرود توسعه دیگری نوع جدیدی از اسکنر آرماتور مبتنی بر اصل نشت شار مغناطیسی را ارائه کند. میدان مغناطیسی جریان مستقیم عمود بر محور میله آرماتور از طریق یک پیوند سطحی تنظیم می شود که تا حدی میله را مغناطیسی می کند. یک سنسور که از یک قطب پیوند به قطب دیگر حرکت میکند، میدان نشت مغناطیسی القایی را شناسایی می کند که می توان برای تعیین عمق و قطر میله از آن استفاده کرد. نشت شار مغناطیسی نیز میتواند شناسایی یک کاهش در مقطع میله آرماتور را میسر کند مانند کاهشی که ناشی از خوردگی شدید حفرهای است. تلاش هایی برای استفاده از هوش مصنوعی شبکه عصبی برای ساده کردن تفسیر نتایج صورت گرفته است.
2 . روال کار: اکثر اسکنر آرماتورها شامل یک واحد حاوی منبع توان، تقویتکننده و متر و یک واحد جستجوی مجزا حاوی الکترومغناطیس است که با یک کابل به واحد اصلی متصل است. خوانش در حال کار صفر می شود و واحد جستجوی دستی در سطح بتن مورد آزمون حرکت می کند. وجود آرماتور در محدوده کاری این دستگاه با حرکت سوزن نشانگر یا مقدار دیجیتالی مشخص خواهد شد. سپس واحد جستجو حرکت می کند و می چرخد تا حداکثر خوانش بدست آید و این موقعیت مطابق با محل میله (حداقل پوشش) خواهد بود. در برخی از ابزارها، خروجی صوتی درجه متغیر به کمک آن میآید. سپس سوزن یا خروجی پوشش را در مقیاس مناسب مشخص خواهد کرد در حالی که جهت میله با خط محور واحد جستجو موازی خواهد بود. استفاده از فاصلهگذار نیز ممکن است برای بهبود دقت اندازهگیری پوششهای کمتر از 20 میلی متر ضروری باشد.
3 . قابلیت اطمینان، محدودیتها و کاربردها: هرچند این ابزار را می توان دقیقا برای میلههای آرماتور خاص کالیبره کرد (بخش 1.1.1.7)، در اکثر شرایط عملی، دقتی که می توان بدست آورد به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت. عواملی که به احتمال زیاد علت این کاهش دقت است بر میدان مغناطیسی در محدوده سنجشگر ناثیر می گذارد و عبارتند از:
(الف) حضور بیش از یک میله آرماتور: همپوشی، فولادهای عرضی به عنوان یک لایه دوم یا میلههای با فاصله نزدیک (کمتر از سه برابر پوشش) می تواند نتایج گمراه کنندهای به بار آورد. در برخی از دستگاهها، یک پروب نقطهای کوچک غیر جهتدار را می توان برای بهبود تمایز بین میلههای با فاصله نزدیک و یافتن میلههای جانبی بکار برد.
(ب) سیم های گره فلزی: وقتی این سیمها وجود دارد یا وجود آنها محتمل است، خوانشها باید در فواصلی در امتداد خط آرماتور گرفته شده و میانگین آنها گرفته شود.
(پ) تغییرات در میزان آهن سیمان، و استفاده از سنگدانهها با خواص مغناطیسی می تواند سبب کاهش شناسایی پوشش ها شود.
(ت) ادعا میشود کاور سطحی اکسید آهن روی بتن، ناشی از استفاده از قالب فولادی موجب میشود پوشش آرماتور به طور قابل توجهی کم برآورد شود و باید در برابر آن محافظت شود.
بخش 204 BS 1881 حاکی از آن است که دقت متوسط در محل در کاورهای کمتر از 100 میلی متر حدود 15٪± را می توان با حداکثر 5± میلی متر انتظار داشت و باید به خاطر داشته باشیم مقیاسهای کالیبراسیون به طور کلی مبتنی بر میله های فولادی گرد ساده با اندازه متوسط در بتن سیمانی پورتلند است. اگر بخواهیم از این ابزار در هر کدام از شرایط زیر استفاده کنیم، کالیبراسیون مجدد ویژهای باید انجام گیرد:
- (الف) آرماتور به قطر کمتر از 10 میلی متر، فولاد با کشش بالا یا میله های تغییر شکل یافته: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً بیشتر از مقدار واقعی است. این امر همچنین در صورتی مصداق خواهد داشت که میلهها خمیده باشد و از اینرو با هسته الکترومغناطیس موازی نباشد.
- (ب) سیمانهای ویژه از جمله سیمان دارای آلومینای بالا، یا رنگدانه های افزوده: در این موارد، پوشش معین شده احتمالاً کمتر از مقدار واقعی خواهد بود.
- (پ) آرماتور به قطر بیش از 32 میلی متر ممکن است در برخی مدل های اسکنر آرماتور مستلزم کالیبراسیون مجدد باشد.
برآوردهای قطر میله تنها در دو اندازه میله امکانپذیر خواهد بود. محدوده دمای عملیاتی اسکنر آرماتور نیز به طور کلی نسبتاً کوچک است و کعملکرد مدلهایی که با باتری کار میکند معمولاً در دماهای زیر نقطه انجماد رضایت بخش است که می تواند به طور جدی کاربرد میدانی آنها را در زمستان محدود کند. ثبات در خوانش در برخی انواع ابزار می تواند مسئله ساز باشد و بررسی مکرر صفر ضروری است.