استفاده از بتن به دلیل ویژگی‌های بارز آن در ساخت انواع بنا و سازه‌های عمرانی منجر شده است تا موضوع تست بتن مخرب به یکی از مباحث مهم در ساخت و ساز تبدیل شود. امروزه بسیاری از ساختمان‌های مسکونی نیز با استفاده از بتن ساخته می‌شود تا جایی که تقریباً بتن به صورت کامل جایگزین آهن شده است. به همین دلیل مهم‌ترین دغدغه صاحبان ملک و مهندسان سازه اطمینان از مقاومت بتن بوده و هست. بنابراین برای اطمینان از مقاومت و استقامت بتن در جریان عملیات بتن‌ریزی و سفت شدن آن بایستی بتن آماده شده را به آزمایشگاه بتن جهت آزمایش‌های مختلف انتقال داد.
بتن به دلیل کم هزینه بودن و همچنین به دلیل دوام بالای آن بهترین مصالح در دسترس برای ساخت سازه‌ها می‌باشد. این مصالح در دسترس بوده و متداول‌ترین مصالح نیز محسوب می‌شود. زمانی می‌توان از استحکام و مقاومت بتن ساخته شده مطمئن شد که آزمایش‌های لازم بر روی بتن انجام شود. تنها در این شرایط است که می‌توان از مقاومت و صحت بتن اطمینان حاصل کرد.
آزمایش بتن به دو صورت انجام می‌شود. تست بتن مخرب و تست بتن غیر مخرب که دو حالت از آزمایش و تست بتن می‌باشند هر یک دارای ویژگی و خصوصیات و همچنین روش‌های متفاوتی در آزمایش هستند. در ادامه این نوشتار قصد داریم تا به تست بتن مخرب و خصوصیات و روش انجام آن بپردازیم.
آزمایش بتن یا تست بتن چیست؟
مهم‌ترین رکن ساخت در سازه و ساختمان‌های بتنی کیفیت مصالح به اخص کیفیت بتن می‌باشد. می‌دانیم که استحکام بتن و درجه مقاومت آن مقاومت ساختمان را تضمین خواهد کرد. روش‌های مختلفی جهت تست بتن وجود دارند که هر یک ما را به اطمینان خاطر از جهت مقاومت می‌رسانند. با این اوصاف آزمایش بتن به آزمایشی و عملیاتی گفته می‌شود که بتن را از جهات مختلف مورد بررسی قرار می‌دهند. آزمایش کردن بتن از ضروریات در ساخت و ساز است. چرا که استحکام ساختمان به کیفیت آن بستگی دارد.
هدف از آزمایش بتن چیست؟
به چه دلیل آزمایش بتن تا این اندازه برای معماران و صاحبان ساختمان یا ملک اهمیت دارد؟ برای انجام آزمایشات دلایل زیادی وجود دارند که سنجش مقاومت بتن مهم‌ترین هدف می‌باشد. چرا که امنیت ساختمان در گرو کیفیت بتن و نحوه صحیح آزمایشات می‌باشد. بنابراین می‌توان هدف از آزمایش بتن را در موارد زیر خلاصه نمود؛
ارزیابی و سنجش کیفی بتن
برآورد مقاومت فشاری بتن
شناسایی و تشخیص ترک احتمالی در بطن بتن
تشخیص همگن و یا نا همگن در بتن
تشخیص قطر آرماتور و کاور و محل آن
اهمیت آزمایش بتن در چیست؟
اهداف تست بتن کاملاً مشخص است که به آن‌ها در ذیل متن اشاره شد. اما چرا تا این اندازه انجام تست بتن مخرب و غیر مخرب برای دست اندرکاران و افراد فعال در ساخت و ساز مهم واقع شده است؟ اهمیت آزمایش و تست بتن ضرورت و اهمیت تعیین استحکام و مقاومت بتن می‌باشد. در زمان انجام آزمایش و تست بتن بایستی به شیوه عمل‌آوری بتن و مقدار تراکم بتن همچنین شیوه جمع‌آوری نمونه‌ها دقت کرد. بسیاری از عوامل نیز به بر استحکام آن مؤثر می‌باشند. زلزله یا تغییر کاربری ساختمان و یا افزایش وزن مازاد یا همان طبقات در کیفیت و مقاومت بتن تأثیر‌گذار خواهند بود.
ممکن است بتن عمل‌آوری شده از نظر کیفیت و مقاومت هیچ ایرادی بر آن نباشد. اما در زمان ساخت سازه و تغییر کاربری ساختمان مثلاً تجاری به ساختمان مسکونی و یا افزایش طبقات بتن به کار برده شده کیفیت لازم را از دست دهد. بنابراین برای سنجش کیفیت تمامی عوامل فوق در نظر گرفته می‌شود. در غیر این صورت نمی‌توان به نتیجه ارزیابی استناد کرد.
روش‌های تست بتن مخرب و غیر مخرب
دانستیم که روش‌های مختلفی برای تست بتن وجود دارند. تست بتن مخرب و غیر مخرب دو روش برای آزمایش استحکام بتن می‌باشند. DT و NDT به ترتیب اصطلاحات تست بتن مخرب و تست بتن غیر مخرب می‌باشند. اساس دسته‌بندی روش‌های آزمایش اولویت قرار دادن معیار‌هایی در تست می‌باشند.
در تست مخرب، تغییرات در خاصیت مصالح در مواجه با گذر زمان و سایر موارد و مقاومت سازه‌ها مورد بررسی قرار گرفته می‌شوند. در این روش اساس کار با سنجش مقاومت فشاری می‌باشد. بررسی سایر پارامتر‌های بتن با سنجش مقاومت فشاری امکان‌پذیر است. در مقابل روش تست بتن غیر مخرب بر اساس و معیار‌های مختلفی انجام می‌شود. تخریب جزئی سازه اصول کار این روش می‌باشد.
پس از تخریب جزئی سازه قسمت تخریب شده ترمیم خواهد شد. اما خب این روش در مقایسه با روش تست بتن مخرب روشی تهاجمی محسوب می‌شود که در مقایسه با روش قبلی زیاد مورد استفاده قرار نخواهد گرفت. البته روش تست بتن غیر مخرب نیز دارای اهمیت می‌باشد که نمی‌توان تست بتن غیر مخرب را نادیده گرفت. اما ما در این مقاله به روش تست بتن مخرب خواهیم پرداخت.
تفاوت تست بتن مخرب و تست بتن غیر مخرب
همانطور که می‌دانیم تست بتن مخرب و غیر مخرب برای استحکام سازه بسیار ضروری است. بنابراین قبل از شروع عملیات ساخت و ساز و عملیات اجرایی بایستی طرح اختلاط بتن مورد تست قرار بگیرد. بر اساس مکانیزم تست‌های مختلف دو روش مخرب و غیر مخرب دارای تفاوت‌هایی است. در تست بتن غیر مخرب مقاومت عضو سازه‌ای را به دست آورد. همچنین فاکتور زمان و تأثیر آن بر روی تغییرات خواص بتن بدون آنکه اثرات خرابی در المان‌های بتن بر جای بگذارد به دست خواهد آمد.
اندازه‌گیری پارامتر‌های دیگر در تست غیر مخرب انجام می‌شود. ارتباط چنین پارامتر‌هایی با مقاومت فشاری با استفاده از منحنی کالیبراسیون انجام خواهد شد.
اما در تست بتن مخرب بتن با تخریب جزئی بتن و یا المان سازه همراه است. البته این تخریب خللی در سازه و مقاومت آن به وجود نخواهد آورد. پس برای انجام چنین تست‌هایی بایستی نهایت دقت را داشت نا از آسیب دیدگی سازه جلوگیری کرد. انجام انواع تست بتن به شیوه مخرب پارامتر‌هایی را برای ناظر نشان می‌دهد که با مقاومت بتن ارتباط مستقیم دارند. اعتبار و درجه اهمیت تست بتن مخرب نسبت به تست‌های غیر مخرب بیشتر است.
نحوه تست بتن مخرب
آزمایش تست بتن مخرب نوعی تست نرم‌افزاری است که هدف از انجام آن یافتن نقطه خرابی در این مصالح است. در این تست حالت‌های احتمالی در مواد اولیه بتن پیش‌بینی خواهد شد. تست بتن مخرب با استفاده از ضبط مداوم داده‌ها و با استفاده از دوربین پر سرعت و نرم‌افزار مربوط به این تست انجام می‌شود.
دوربین‌های قوی انواع خرابی را در بتن شناسایی و ضبط خواهند کرد. دوربین‌های کاربردی در این آزمایش پرسرعت بوده و ضبط در آن‌ها بسیار سریع و پیشرفته صورت می‌گیرد. با استفاده از فشار سنج و ردیاب صدا سیگنال‌های قوی به دوربین‌ها ارسال می‌شوند تا سرعت دوربین‌ها تحریک شود.
پس از ضبط داده‌ها کار دوربین به اتمام می‌رسد و داده‌ها به صورت آهسته برای کاربر دستگاه و یا اپراتور آن پخش خواهد شد. اپراتور و یا ناظر دستگاه با رؤیت داده‌ها متوجه نوع خرابی و درجه کیفیت بتن می‌شوند. به این صورت تست بتن مخرب انجام می‌شود. چند روش مختلف برای آزمایش مخرب بتن وجود دارند که در ادامه به آن‌ها خواهیم پرداخت.
روش انجام تست‌های مخرب بتن
منظور از آزمایش یا تست مخرب بتن سنجش میزان استقامت و مقاومت سازه و انجام آن بر روی میز لرزشی است. سکوی میز لرزشی شبیه به زلزله واقعی طراحی می‌شود که با استفاده از مدل‌سازی و نرم‌افزار‌های اختصاصی انجام می‌گیرد.
سازه‌های بزرگ ساختمانی و یا سازه‌هایی چون پل یا سد به دلیل اهمیت مقاومت سازه و همچنین هزینه‌های زیاد ساخت ممکن است زمانی مورد تخریب واقع شوند. بنابراین لازم است بر روی آن‌ها تست مخرب بتن صورت بگیرد. لازم به ذکر است که این تست بیشتر بر روی سازه‌هایی انجام می‌شود که در مناطق زلزله خیز ساخته می‌شوند. این آزمایش با استفاده از نرم‌افزار‌های مهندسی به روش‌های مختلف انجام می‌شود. تست آلفا، تست رابط، تست رگرسیون، تست حلقه، تست قبولی و تقسیم تعادل از روش‌های تست مخرب بتن می‌باشند.
انواع تست بتن مخرب کدامند؟
پیش‌تر نیز گفته شد با استفاده از دوربین‌های پر سرعت و دستگاه‌های فشار سنج و ردیاب صدا روش‌های تست بتن مخرب بر روی بتن انجام می‌شود. پس از تصویربرداری مهندسین سازه و کارشناس با بررسی داده‌ها مقاومت بتن را مورد سنجش قرار می‌دهند.
آزمایش‌های مختلفی جهت تست بتن وجود دارند که رایج‌ترین تست‌های مخرب بتن عبارتند از؛
مغزه‌گیری یا کرگیری
کر یا core به معنی هسته و منظور از کرگیری یا مغزه‌گیری حفر کردن بتن به شکل استوانه‌ای است که با خارج کردن قسمتی از بتن آزمایش بر روی آن صورت می‌گیرد. تست بتن مخرب کرگیری در محل پروژه و بر روی بتن تقویت شده و معمولی انجام می‌شود. در این روش برای عبور لوله و آزمایش قرار دادن بتن حفره ایجاد می‌شود. ویژگی‌های مختلف بتن در این روش مورد آزمایش قرار می‌گیرند. این شیوه از آزمایش با استفاده از دستگاه کر انجام می‌شود.
سرمته این دستگاه استوانه‌ای شکل بوده و با حفر کردن بتن نمونه‌گیری انجام می‌شود. سرعت این دستگاه بسیار زیاد است در این صورت نیاز به استحکام در نصب دارد. در غیر این صورت نمونه‌گیری بتن با اشکال مواجه خواهد شد. نمونه کامل زمانی که بتن دارای خلل و یا فرج به درستی به دست نمی‌آید. دقیق بودن و نصب صحیح دستگاه و همچنین سرعت آن پارامتر‌های مهم در نمونه‌گیری به صورت دقیق است.
آزمایش فشاری
منظور از آزمایش فشاری بررسی مهم‌ترین ویژگی و خصوصیات بتن می‌باشد که با هدف سنجش مقاومت فشاری انجام می‌شود. پس از عمل‌آوری و نگهداری از بتن و پس از گذشت ۲۸ روز از این عملیات آزمایش فشاری انجام می‌شود. محاسبه نتیجه این تست با تقسیم بار شکست بر مساحت اعمال بار می‌باشد.
بتن عمل آمده در این تست تحت فشار قرار داده می‌شود. نیرو و تنشی که به بتن وارد می‌شود کمیت‌های بتن را مورد بررسی قرار می‌دهد. در نهایت با بررسی کمیت‌های بتن کیفیت آن نیز ارزیابی می‌شود.
آزمایش مقاومت کششی
در این روش از تست بتن مخرب همانطور که از نام آن مشخص است با هدف اندازه‌گیری میزان مقاومت کششی بر روی بتن در آزمایشگاه انجام می‌شود. این روش از آزمایش برای طراحی و ساخت یک سازه مورد استفاده قرار می‌گیرد. نیروی کششی وارد شده بر بتن اساس این تست می‌باشد. در این تست چنانچه نیروی کششی وارد شده بر بتن موجب شکستگی و تخریب آن شود می‌توان درجه کیفیت و مقاومت بتن را در آستانه تحمل بررسی و ارزیابی کرد.
آزمایش خمشی
نیروی عمودی وارد شده بر بتن باعث می‌شود تا میزان مقاومت آن به صورت کامل سنجیده شود. در واقع نیروی عمودی وارد شده میزان مقاومت بتن در برابر خمیدگی را مورد سنجش قرار خواهد داد. این آزمایش با استفاده از روش بار مرکزی و روش بار سه نقطه‌ای انجام می‌شود.
تست مخرب خمشی در واقع یک آزمون پرکاربرد است که مقاومت بتن در برابر خم شدن را مورد آزمون قرار می‌دهد. دستگاه این آزمایش با وارد کردن نیرو به قسمت میانی بتن سعی در خم کردن و شکستن آن دارد. تحلیل نتایج و آستانه پذیرش نمونه مورد آزمایش بر عهده کارشناس خواهد بود. در نتیجه این امر کیفیت و مقاومت بتن عمل آماده شناسایی می‌شود.
آزمایش بیرون کشیدگی
آزمایش بیرون کشیدگی با استفاده از یک میله فولادی و یک دیسک فلزی انجام می‌شود. در این آزمایش بر اساس نیروی بیرون کشیدگی دیسک به قطر ۲۵ قرار داده شده در بتن انجام می‌شود.
آزمایش پاره شدگی
در آزمایش پاره شدگی مقاومت بتن با نیروی وارد شده بر دیسکت و جدا شدن آن از بتن در ارتباط است. نیاز است تا سطح بتن برای انجام این آزمایش آماده شود. به صورت کلی این روش ساده و سریع خواهد بود.
انواع تست بتن تازه
تست اسلامپ بتن تازه
کارایی و روانی بتن تازه در این آزمایش مورد بررسی قرار گرفته می‌شود. که سهولت در شکل‌پذیری و جریان بافتن بتن را شناسایی خواهد کرد. کارایی بتن به اجزای تشکیل دهنده آن بستگی دارد. روان بودن بتن نیز تحت تأثیر مواد افزودنی به بتن قرار می‌گیرد. این آزمایش برای بتنهایی که خمیری و چسبندگی لازم را ندارند نباید استفاده شود.
تست آب انداختن بتن تازه
تست مخرب آب انداختن بتن تازه یکی از روش‌های رسیدن به درجه کیفیت بتن است. نوعی از جدا شدگی در بتن اتفاق می‌افتد که مقدار آب حل شده در بتن به بالای آن صعود می‌کند. تا زمانی آب انداختن بتن مشاهده می‌شود که خمیر سیمان به اندازه کافی سفت شده باشد. همچنین مرحله عمل آمدن بتن به ته نشین شدن رسیده باشد.
تست تجزیه بتن تازه
در تست تجزیه بتن تازه مقدار وزنی هر یک از اجزاء تشکیل شده در بتن را تعیین خواهد شد. ترکیب بتن تازه با تجزیه شدن دقیق‌تر مورد بررسی قرار خواهد گرفت. البته این عملیات بایستی قبل از گیرش سیمان انجام شود.
مزایای انجام آزمایش بتن مخرب
تست بتن مخرب ساده انجام می‌شود و بررسی رفتار و مقاومت بتن نیز به تبع ساده خواهد بود. از این جهت آزمایش‌های بتن مخرب بر غیر مخرب ارجحیت دارند. به لحاظ اقتصادی و به صرفه بودن هزینه آزمایش‌های تست بتن مخرب بایستی گفت که این تست برای محصولاتی که تولید انبوه دارند بسیار مناسب است. بنابراین می‌توان علاوه بر موارد ذکر شده به درک عملکرد رفتاری و بار‌های مختلف بتن در آزمایشات مختلف مخرب نیز اشاره نمود که از مزیت‌های این تست می‌باشند.
ضرورت انجام تست بتن مخرب
لازم است بدانید که انواع تست بتن مخرب در زمان عمل آمدن و سفت شدن بتن انجام می‌شود. آزمایشات برای تعیین کیفیت سازه به لحاظ طراحی و ساخت انجام می‌شوند. مهم‌ترین تست بتن مخرب تست مقاومت فشاری است. اما چرا تا این اندازه انجام آزمایش‌های بتن ضرورت دارد؟ مهم‌ترین مشخصه بتن ساخته شده مقاومت فشاری آن است. برای سنجش کیفیت و کمیت بتن آزمایش مقاومت فشاری بسیار مهم و ضروری است. آزمایش‌های صورت گرفته بر روی نمونه‌های استوانه‌ای و مکعبی مقاومت در بتن را اندازه‌گیری می‌کنند که مقاومت لازم در عضو سازه از این طریق به دست نخواهد آمد.
چرا که در عضو سازه اثرات انتقال و همچنین عمل‌آوری و تراکم بتن در سازه با توجه به وضعیت آن متفاوت خواهد بود. بنابراین انجام آزمایش بتن مخرب برای بررسی علل خرابی سازه و همچنین دریافت اطلاعات در خصوص مقاومت بسیار ضروری خواهند بود. برای عدم ترید در اجرای سازه و بررسی علل مختلف در خرابی سازه نیاز به تست مقاومت فشاری خواهد بود که در این موارد اهمیت آزمایش‌های مخرب خود را نشان می‌دهند.
قیمت آزمایش بتن مخرب
به طور کلی انجام روش‌های رایج تست مخرب بتن برای سنجش مقاومت بتن ارزان‌تر و به صرفه‌تر از روش‌های آزمایشی غیر مخرب است. البته برای ساختمان و سازه‌های بزرگ صرفه اقتصادی آن ملموس خواهد بود. ممکن است برای ساختمان‌های کوچک با توجه به هزینه سازه نیز کمی هزینه بر باشد.
در هر صورت نتیجه‌ای که از آزمایشات به دست می‌آید بسیار مهم و قابل اعتماد هستند. اما خب موارد بسیاری در سنجش دقیق تأثیر‌گذار خواهند بود. از جمله می‌توان به دستگاه و دوربین‌های حرفه‌ای و به روز و تخصص افراد و اپراتور‌های دستگاه نیز اشاره کرد.
قیمت آزمایش یا تست بتن مخرب بر اساس فاکتور‌هایی مشخص تعیین و محاسبه می‌شود. عوامل تعیین قیمت تست مخرب بتن عبارتند از؛ تجهیزات آزمایشگاهی، نوع آزمایش، با توجه به نوع آزمایش انتخاب نوع دستگاه مته، انواع دستگاه‌های مورد استفاده در آزمایش، موقعیت مقطع بتنی، تعیین مقاومت فشاری بدون کپنیگ و مسلح بودن یا نبودن بتن
هر یک از این موارد قطعاً در تعیین قیمت مؤثر خواهند بود. مثلاً رد آزمایش مقاومت فشاری سه نمونه از بتن تازه در سه نوبت ۷ و ۲۸ روزه مورد آزمایش قرار داده شود. هر میزان تعداد نمونه‌ها بیشتر باشد مسلماً عملیات بیشتری می‌طلبد و قیمت نیز افزایش پیدا خواهد کرد.