مقاله تحلیلی: ۴ روش ارزیابی غیر مخرب در سدهای بتنی

اجرا و نگهداری مناسب سازه‌های سدهای بتنی جهت تضمین ایمنی سازه و کاهش ریسک آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. لازم است تا سطوح بتنی را به طور منظم جهت شناسایی مواردی همچون پوسته پوسته شدن و خرابی ناشی از هوازدگی یا تنش‌های زیاد و یا دیگر مکانیسم‌های خرابی فیزیکی یا شیمیایی مورد ارزیابی قرار داد. ارزیابی غیر مخرب سدهای بتنی می‌تواند موجب ارائه اطلاعاتی مفید در مورد وضعیت و کیفیت مصالح بتنی، گستره خرابی و خصوصیات مکانیکی بتن گردد.

 عوامل شکست و خرابی یک سد

ممکن است در سدهای بتنی مشکلات یا به طور کلی خرابی به دلایل مختلف از جمله نقایص طراحی، نامناسب بودن مصالح یا روش اجرایی ضعیف ایجاد شوند.

ظرفیت کم پی و همچنین ظرفیت محدود سر ریز از دیگر عوامل خرابی سدها به شمار می‌آیند (راهنمای ایمنی سد بریتیش کلمبیا، 2016). سدها مشکلاتی را در طی دوره خدمات دهی (سرویس) خود تجربه می‌کنند. همچنین نگهداری نامناسب آن‌ها می‌تواند موجب بروز معضلات جدی گردد. علاوه براین، ممکن است سدها به دلیل هوازدگی، واکنش‌های قلیایی- سیلیسی (ASR)، ذوب و انجماد یا دیگر حملات شیمیایی دچار تخریب شوند. همچنین ترک خوردگی و شکست قسمت‌های بیرونی بتن می‌تواند به عنوان نشانه‌ای از مشکلات سازه‌ای محسوب شود (مسائل پایداری، نشست و غیره). عناصر بتن مسلح ممکن است با خوردگی و کاهش ظرفیت مواجه شوند. فرسایش به عنوان عامل دیگر خرابی بتن در دال‌های کف سر ریزها و دال‌های محافظتی شیب بالادست محسوب می‌شود.

ارزیابی غیر مخرب سدها

سدها دارای اندازه و شکل‌های مختلفی می‌باشند. بازرسی و پایش سدهای کوچک می‌تواند یک کار ساده باشد، در حالی که بازرسی و پایش سدهای بزرگ‌تر با چالش‌های بیشتری همراه است. حتی بازرسی چشمی کلی سدهای بتنی بزرگ نیازمند زمان زیاد و نیروی کار گسترده‌ای است. بازرسی چشمی در ابتدا می‌تواند به شناسایی نقاطی که به بازرسی بیشتری نیاز دارند، کمک کند. البته ما به بحث در مورد روش‌های آکوستیک که جهت ارزیابی وضعیت مصالح بتنی قابل استفاده می‌باشند، خواهیم پرداخت.

۱- بازرسی چشمی به وسیله پهپادها

پیشرفت‌های اخیر در تکنولوژی پهبادها موجب گشایش فصلی جدید در بازرسی چشمی سدهای بتنی شده است. پهپادها برای بازرسی چشمی سطوح بتنی و شناسایی ترک‌ها و نقایص سطحی مورد استفاده قرار می‌گیرند. پهپادها مجهز به سنسور تصویر برداری حرارتی مادون قرمز جهت تشخیص مسیرهای رطوبت یا خرابی‌های سطحی جهت بهبود هر چه بیشتر کارایی بازرسی به کار گرفته می‌شوند. عیب اصلی بازرسی چشمی (با یا بدون استفاده از پهپادها) آن است که این روش اطلاعاتی را در مورد خصوصیات بتن یا وضعیت بتن (خرابی‌های شیمیایی یا فیزیکی) ارائه نمی‌کند.

۲- آزمایش انعکاس ضربه (IE)

می‌توان از انعکاس ضربه جهت بررسی وضعیت بتن و دامنه ترک خوردگی در سدهای بتنی استفاده کرد (اولسون. ال. دی و سک. دی. ای 1995). در آزمایش انعکاس ضربه، یک پالس تنش در سطح المان ایجاد می‌شود. پالس در شی مورد آزمایش پخش شده و به وسیله ترک‌ها، درزها یا سطوح مشترک و مرزها انعکاس می‌یابد. پاسخ سطحی ناشی از ایجاد امواج انعکاسی با استفاده از یک ترانزیستور گیرنده با دقت بالا مورد ارزیابی قرار می‌گیرد (ماهورتا و کارینو، 2004). هنگامی که امواج تنش در یک عضو بتنی حرکت می‌کنند، قسمتی از امواج آکوستیک انتشار یافته توسط پالس تنش بر روی سطح در لایه‌های مرزی منعکس می‌شود که با سختی ماده تغییر می‌کند. داده‌های دریافت شده توسط ترانزیستور به طور معمول در دامنه فرکانسی جهت اندازه گیری سرعت و ضخامت موج تحلیل می‌شوند. آزمایش انعکاس ضربه از این مزیت برخوردار است که تنها به یک طرف (ضلع) عضو نیاز دارد. می‌توان از این روش جهت شناسایی نقایص ناشی از ذوب و انجماد در سر ریزهای بتنی استفاده کرد.

۳- تحلیل طیفی امواج سطحی (SASW)

روش تحلیل طیفی امواج سطحی (SASW) دارای کاربردهای زیادی در تعیین مشخصات مصالح سیستم‌های چند لایه است. می‌توان از این روش برای ارزیابی درجای کیفیت بتن، ضخامت لایه و شرایط مرزی در سیستم‌های چند لایه و همچنین برآورد مدول الاستیسته ماده استفاده کرد. SASW به عنوان یک ابزار کاوش لرزه‌ای محسوب می‌شود که متکی بر تعیین سختی محیط است. SASW به عنوان یک روش قدرتمند هنگامی که تنها دسترسی به یک طرف عضو وجود دارد، به شمار می‌آید. اولسون و سک (1995) معتقدند: روش SASW قادر به ارائه پروفیل عمق نسبت به سرعت موجب برشی یک سازه شامل اندازه گیری سرعت خاک‌ها یا سنگ‌ها در پشت سازه بدون نیاز به مغزه گیری یا اعمال دیگر روش‌ها در سازه است. همچنین می‌توان از روش SASW جهت شناسایی خرابی‌های ناشی از ذوب و انجماد در سرریزهای بتنی استفاده کرد.

۴- توموگرافی UPV/ توموگرافی لرزه‌ای

هنگامی که هیچ گونه مشکل دسترسی وجود نداشته و یا مسیرهای بیشتری در دسترس باشد، می‌توان از روش‌های سرعت پالس اولتراسونیک (UPV) جهت ارزیابی خصوصیات بتن استفاده کرد. روش سرعت پالس اولتراسونیک (UPV) به عنوان یک روش ارزیابی غیر مخرب مؤثر (NTD) جهت کنترل کیفیت مصالح بتنی و تشخیص خرابی در عناصر سازه‌ای به شمار می‌آید. آزمایش اولتراسونیک به عنوان یک روش مؤثر برای ارزیابی کیفیت و یکنواختی و برآورد عمق ترک خوردگی محسوب می‌شود. فرآیند آزمایش به صورت روش آزمایش استاندارد برای سرعت پالس در بتن (ASTM C 597, 2016) به طور استاندارد ارائه شده است. اجرایی‌ترین شکل اندازه گیری UPV در سازه‌های بتنی، توموگرافی لرزه‌ای است. این تکنیک به عنوان یکی از تکنیک‌های تصویر برداری محسوب می‌شود که قادر به ارائه نگاشت دو بعدی و سه بعدی از وضعیت کنونی سازه‌های بتنی و تعیین شرایط غیرعادی و نقایص داخلی بر اساس میزان سرعت در عناصر مختلف است.

نتیجه گیری

روش‌های غیر مخرب مانند روش انعکاس ضربه و SASW دارای قابلیت‌های زیادی در شناسایی خرابی‌ها و نقایص در سازه‌های بتنی می‌باشند. می‌توان از این روش‌ها جهت ارزیابی خرابی ناشی از واکنش آلکالی-سیلیکا و ذوب و انجماد که در سازه سدهای قدیمی بیشتر رخ می‌دهند، بهره برد. در صورتی که دسترسی به سازه امکان پذیر باشد، می‌توان از توموگرافی UPV جهت ارزیابی خرابی‌ها و نقایص زیر سطحی مانند حفرات و یا ترک‌ها استفاده کرد.

منبع

نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۱۰۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.