مقاله تحلیلی: آزمایش‌ های غیر مخرب اندازه گیری ضخامت بتن

این مقاله به بررسی تعدادی از مقبول‌ترین و پرکاربردترین آزمایش‌های غیر مخرب اندازه گیری ضخامت اجزای بتنی می‌پردازد. اندازه گیری ضخامت می‌تواند برای مهندسان و تکنسین‌ها در ارزیابی اجزای بتنی موجود، از جمله دال‌ها، فونداسیون ها و یا روسازی‌ها، یا به عنوان ابزاری در کنترل کیفیت (QA) ساخت روسازی‌های بتنی جدید، مفید باشد. کاربردها و محدودیت‌های این روش‌ها به اختصار مورد بحث قرار می‌گیرد.

 اندازه گیری ضخامت بتن- کاربردها

اندازه گیری ضخامت کاربردهای متعددی در زیرساخت‌های شهری دارد. در این مقاله، تمرکز بر سازه‌های بتنی خواهد بود. اندازه گیری ضخامت به طور گسترده‌ای در حوزه‌های زیر استفاده می‌شود:

کنترل کیفیت بتن

سنجش ضخامت به عنوان یک روش در کنترل کیفیت روسازی‌های بتنی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش سنتی، ارزیابی ضخامت از طریق نمونه برداری مخرب انجام می‌شود. به منظور جلوگیری از کاهش عملکرد بتن، نمونه برداری مخرب به صورت جزئی انجام می‌شود، در نتیجه ارزیابی ضخامت در یک ناحیه بزرگ، عملی نیست.

ارزیابی وضعیت

ممکن است ارزیابی وضعیت قطعات بتنی موجود، به اطلاعات خاصی در مورد هندسه و ابعاد نیاز داشته باشد. در بسیاری از موارد، ضخامت اجزای بتنی مهم است؛ به عنوان مثال، در ارزیابی فونداسیون¬های موجود، یا دیوارهای حائلی که تنها از یک سمت قابل دسترسی هستند.

 ارزیابی پوشش بتن (پوشش دهنده) در تونل‌ها، یا چاه فاضلاب نمونه‌های دیگر هستند. در روش سنتی این کار با مغزه گیری از نقاط مشخص سازه انجام می‌گرفته است.

آزمایش غیر مخرب سنجش ضخامت بتن

روش‌های مختلف تست NDT در کاربردهای متفاوت استفاده می‌شود. هریک از روش‌های NDT جنبه‌های مثبت و منفی دارد. در انتخاب یک روش آزمایش مؤثر، باید به محدودیت‌های هر روش در زمینه مورد بررسی توجه ویژه شود. در این مقاله، ما 3 روشی را که به طور گسترده در انواع پروژه‌های مهندسی استفاده می‌شود، بررسی می‌کنیم، اکو - ضربه، اکو -پالس اولتراسونیک و رادار نافذ زمین (GPR):

اکو - ضربه

در آزمایش اکو – ضربه، یک پالس تنش در سطح عضو تولید می‌شود. پالس در نمونه مورد آزمایش پخش شده و به وسیله ترک‌ها، خلل و فرج‌ها یا سطوح و لبه‌ها، منعکس می‌شود. پاسخ سطحی ناشی از دریافت امواج منعکس شده است که به وسیله مبدلی با دقت بالا ثبت می‌شود (Malhotra &Carino، 2004). هنگامی که امواج تنش درون قطعه بتنی حرکت می‌کنند، بخشی از امواج صوتی منتشر شده به واسطه پالس تنش سطحی به سمت لایه‌های مرزی که تغییرات سختی ماده در آنجا تغییر می‌کند، منعکس می‌شوند.

داده دریافت شده توسط مبدل معمولاً برای اندازه گیری سرعت موج و ضخامت در دامنه فرکانس مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. این روش با عنوان ASTM C1383، «روش آزمون استاندارد اندازه گیری سرعت موج P و ضخامت صفحات بتنی مورد استفاده در روش ضربه- اکو» استانداردسازی شده است.

 کمی نگرانی در مورد دقت نتایج آزمون ضربه- اکو در بتن تازه (GOVER و همکاران، 2012) وجود دارد. با این حال، موفقیت این روش در سازه‌های موجود ثابت شده است. باید توجه ویژه‌ای به محیط اطراف داشت. اگر سختی لایه بستر یا دال زیرین به نمونه بتنی اصلی بسیار نزدیک باشد، دقت روش، تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.

پالس -اکو آلتراسونیک (UPE)

روش پالس - اکو آلتراسونیک (UPE) برای سنجش ضخامت و ارزیابی یکپارچگی بتن استفاده می‌شود. مفهوم این روش به انتشار امواج تنش از طریق ماده، وابسته است. در این روش، فرستنده یک پالس تنش به سطحی در دسترس از نمونه می‌فرستد. پالس در نمونه منتشر شده و توسط رابط‌ها (لایه‌های مرزی) منعکس شده است. ضربه منتشرشده و امواج صوتی منعکس شده در مبدل‌های دریافت کننده ثبت می‌شود. این سیگنال¬ها در دامنه زمانی، برای محاسبه زمان حرکت موج بررسی می‌شوند. اگر سرعت موج در ماده مورد آزمایش مشخص باشد، می‌توان طول مدت حرکت موج را برای ارزیابی ضخامت متوسط قطعه استفاده کرد. با توجه به سیستم چند لایه تحت بررسی، زمان حرکت امواج برشی یا فشاری برای ارزیابی ضخامت هر لایه (Malhotra & Carino، 2004) به کار برده می‌شود.

 رادار نافذ زمین (GPR)

رادار نافذ زمین (GPR) با قابلیت انتقال امواج الکترومغناطیسی در قطعه تحت بررسی همراه است. GPR شامل یک آنتن فرستنده، یک آنتن گیرنده و یک واحد پردازش سیگنال است. GPR، پالس¬های الکترومغناطیسی (پالس¬های رادار) را با فرکانس اصلی مشخصی برای اسکن محیط زیر سطحی منتشر می‌کند. امواج منعکس شده از لایه‌های زیر سطحی و اجسام به وسیله آنتن گیرنده دریافت می‌شوند. بسته به فرکانس ضربه، GPR قادر به تشخیص عوارض داخلی (قطعات) و اجسام در اعماق مختلف است GPR برای تشخیص محل و جهت اجسام زیر سطحی (مانند مش میلگرد) یا حفره‌ها استفاده می‌شود (Maierhofer 2013، Morocous 2010،  Maser1996).

 مزیت اصلی GPR این است که می‌تواند منطقه بزرگی را در زمان نسبتاً کوتاهی اسکن کند. اگرچه، GPR نمی‌تواند در بتن تازه استفاده شود، چون بتن مرطوب باعث می‌شود نفوذ موج الکترومغناطیسی به بتن سخت‌تر شود. مشکل دیگر در استفاده از GPR برای روسازی بتنی، نوع مصالح پایه است. اگر خواص دی الکتریک مصالح پایه و یا لایه بستر (در مورد تونل) به این بتن شبیه باشد، دقت سنجش ضخامت کاهش خواهد یافت.

نتیجه گیری

 جنبه‌های مثبت و منفی روش‌های NDT معرفی شده، دستیابی به یک نتیجه قطعی را دشوار می‌کند. در رابطه با هر یک از روش‌های حاضر عدم قطعیت وجود دارد و مسئولیت بهترین انتخاب از بین این روش‌ها، به عهده مهندسان و متخصصان کنترل کیفیت است

می‌توان گفت که استفاده از روش UPE و ضربه- اکو برای بخش‌های بتنی نسبتاً کم عمق باید رو به افزایش باشد، با این حال، باید آنچه که نزدیک ماده (مورد آزمایش) است را به خاطر داشته باشید. اگر نتیجه گیری شما این است که بتن روی یک لایه بستر سخت با ویژگی‌های مشابه با آن بتن قرار دارد، در این صورت کاربرد این روش‌ها مشکل خواهد بود. کاربرد GPR در بتن مرطوب مشکل ساز خواهد بود، اما به محض اینکه بتن خشک شود، این روش برای آن مناسب می‌باشد.

منبع

ترجمه شده توسط تیم مترجمین ۸۰۸

اگر دوست دارید به تیم مترجمین ۸۰۸ بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.