آزمایش چکش اشمیت یا عدد بازگشت که با نام های سختی سطح و چکش سوییسی نیز شناخته میشود. در سال ۱۹۴۸ در نتایج تحقیقات یک مهندس سوییسی به نام ارنست اشمیت ابداع شد. به دلیل سادگی و ارزان قیمت بودن برخی بر آن باور هستند که این روش متداول ترین روش از آزمایش های درجا بوده و به طور وسیعی در سراسر دنیا مورد استفاده است. در این مقاله از سایت آسفالت ایران این آزمایش را به طور کامل برایتان توضیح میدیم.
روش عدد بازگشت در واقع مقدار بازگشت یک جرم معین پس از برخورد با سطح بتن را اندازه گیری میکند. بدیهی است هر چه سطح بتن سخت تر باشد مقدار بازگشت این جرم بیشتر است. اعداد حاصل از روش بازگشت تا حد زیادی تحت تأثير لاية سطحى بتن و خصوصیات آن است. ممکن است این نتایج نشان دهنده کیفیت بتن در نواحی داخلی نباشد.
به دلایل متعدد از جمله مورد فوق الذکر کاربرد آزمایش چکش اشمیت در تعیین و مقايسه يكنواختي بتن بیشتر مدنظر بوده است. هر چند در این مورد نیز به دلیل حساسیت آزمایش به محل برخورد، چکش اشمیت اعداد حاصل تابع شرایط محل آزمایش است. برای مثال اگر میله چکش بر روی سنگدانه های سخت موجود در بتن اصابت کند عدد بازگشت بالا خواهد بود. اگر میله روی حبابهای هوای داخل بتن ضربه بزند دستگاه اعدادی پایین را به ما نشان میدهد این محدودیت باعث شده است تا در انجام این آزمایش توصیه شود حتی المقدور از تعداد زیاد نقاط آزمایش استفاده کنیم. تا حساسیت آزمایش به محل برخورد کاهش منطقی داشته باشد.
شرح دستگاه چکش اشمیت
وسیله اصلی انجام آزمایش عدد بازگشت، چکش اشمیت در حال حاضر در انواع مختلف و سایزهای متفاوت موجود است که در تناسب با انواع مختلف بتن و مقاومتهای مختلف طراحی شده است. چکش از یک بدنه لوله ای فلزی تشکیل شده که در داخل آن جرمی به شکل یک وزنه قرار داده شده است. حرکات این وزنه به وسیله یک فنر در انتهای بدنه دستگاه کنترل میگردد. علاوه بر این در داخل بدنه یک میله با سر توپی شکل موجود است. با عنایت به
این مراتب اجزای اصلی دستگاه در کل شامل بدنه خارجی میله، وزنه و فنر است. شکلهای پایین 4-2 اجزای مختلف تشکیل دهنده یک چکش و نمونه ای از نحوه کار با آن را نمایش میدهند. مطابق شکل (٤-٣) هنگامی که میله بر سطح بتن فشرده میشود فنر متصل شده به آن کشیده شده و پس از کشیده شدن فنر تا حد معینی فنر به صورت خودکار آزاد شده که در اثر این عمل وزنه با انرژی معینی به میله فولادی ضربه وارد میکند.
پس از وارد شدن ضربه وزنه به عقب باز میگردد و در همین حیث شاخص متصل شده به وزنه مقدار بازگشت را روی چکش نمایش میدهد میتوان گفت عدد بازگشت همان اندازه فاصله بازگشت وزنه است مقیاس دستگاههای مذکور عموماً بین ۱۰ تا ۱۰۰ معین گردیده است. چنانکه گفتیم هر چقدر سختی بتن بیشتر باشد، نشانگر متصل به وزنه فاصله بیشتری را به عقب بر میگردد و در نتیجه اعداد بازگشت بزرگتری روی دستگاه نمایش داده میشود.
شایان ذکر است آنچه در این بخش بیان شد مربوط به چکش های اشمیت عادی مورد استفاده است. در حال حاضر چکش های دیجیتالی و با امکانات وسیع مورد استفاده قرار میگیرند که سیستم آنها نسبت به چکش اشمیت عادی تغییرات زیادی داشته است.
تئوری روش چکش اشمیت
از دیدگاه کلی اصول و مبانی آزمایش عدد بازگشت مورد بحث بر اساس مفهوم پیچیده بارگذاری ضربه ای و انتشار تنش موج استوار گردیده است. فاصله بازگشت وزنه دستگاه تابعی از انرژی جنبشی در چکش قبل از وقوع ضربه و مقدار انرژی جذب شده در حین ضربه زدن میباشد.
بخشی از این انرژی به صورت اصطکاک مکانیکی در وسیله جذب می گردد و بخش دیگری از آن در اندرکنش سرتوپی دستگاه با بتن جذب میشود. صرفاً این بخش دوم است که عدد بازگشت را به عنوان نمادی از خواص بتن در آورده است. انرژی جذب شده در بتن تابع رابطه تنش کرنش بتن است بنابراین میزان این انرژی جذب شده با مقاومت و سختی بتن در ارتباط است.
بتن با مقاومت و سختی کم انرژی بیشتری را نسبت به بتن با مقاومت و سختی بالا جذب میکند. بنابراین واضح است که بتن کم مقاومت اعداد بازگشت کمتری را حین آزمایش نشان میدهد.
نحوه استفاده از دستگاه چکش اشمیت
ضروری است قبل از اقدام به انجام آزمایش نسبت به عملکرد صحیح دستگاه اطمینان حاصل کنیم. به همین منظور باید وسیله انجام آزمایش توسط یک ابزار مرجع مورد آزمایش قرار گیرد. وسیله ای که معمولاً برای این منظور مورد استفاده قرار می گیرد سندان است.
خرید چکش اشمیت از آسفالت ایران
شرح آزمایش چکش اشمیت
چنانکه گفته شد، مراحل انجام این آزمایش بسیار ساده است که می توان آن را به شرح موارد زیر خلاصه کرد:
الف) در اولین گام برای اماده کردن دستگاه باید میله توپی از موقعیت خود آزاد شده و از بدنه دستگاه خارج گردد. بدین منظور با فشار دادن میله توپی بر سطح بتن و حرکت دادن بدنه اصلی دستگاه و دور کردن آن از سطح بتن میله توپی آزاد میشود.
ب) میله توپی به صورت عمود بر سطح بتن قرار داده میشود و بدنه دستگاه به آهستگی به سمت بتن فشار داده میشود با انجام این عمل و فشار دادن دستگاه فنر اصلی که به وزنه متصل شده است افزایش طول داده و به صورت کشیده شده در می آید.
ج) با فشار دادن بدنه دستگاه تا حد معین ضامن داخل دستگاه آزاد شده و انرژی ذخیره شده در فنر کشیده شده باعث حرکت وزنه به طرف نوک میله توپی میشود. د وزنه در اثر برخورد با شانه میله تویی به آن ضربه میزند و سپس باز می گردد. در هنگام بازگشت وزنه، نشانگر همراه با وزنه حرکت میکند و فاصله بازگشت را ثبت می کند.
کلیه مراحل مذکور در شکل ٤-٤ نشان داده شده اند.
دامنه کاربرد روش چکش اشمیت
به طور کلی آزمایش چکش اشمیت بتن را میتوان یک روش مقدماتی و تکمیلی برای روشهای معتبر دیگر دانست کاربردهای آن را در موارد زیر میتوان تشریح کرد.
کنترل یکنواختی بتن
یکی از مهمترین و متداولترین کاربردهای این روش کنترل یکنواختی بتن در یک عضو از سازه یا بین اعضای مختلف سازه میباشد. کنترل یکنواختی سازه به شرح فوق می تواند به دلایل مختلف صورت گیرد. قبل از به کارگیری هر روش دیگر با کنترل یکنواختی بتن میتوان محل انجام آزمایش هایی همانند مغزه گیری را تعیین کرد. به عبارتی با تغییر کیفیت بتن که توسط چکش اشمیت مشخص میگردد. میتوان محل لازم برای انجام سایر آزمایشها را تعیین کرد. لازم به ذکر است سایر روشها را نیز میتوان برای کنترل یکنواختی بتن به کار گرفت. اما در قیاس آزمایش چکش اشمیت آسانترین و کم هزینه ترین روش برای دستیابی به این هدف محسوب می گردد.
با توجه به این مراتب بهتر است قبل از برنامه ریزی برای تعیین محل سایر آزمایش ها در ابتدا از چکش اشمیت برای کنترل یکنواختی بتن استفاده کنیم.
_________________________________________________________________
شاید دوست داشته باشید بخوانید✔️
_________________________________________________________________
نکته
از طرفی با این روش میتوانیم ارزیابی نمادینی از کمیت اجرای سازه از نظر تغییرات در کیفیت مخلوط های بتن نحوه تراکم و شیوه عمل آوری به دست آوریم. برای کنترل یکنواختی بتن توصیه میشود. پس از ترسیم شکل عضو بتنی، شبکه ای بر روی آن رسم گردد. به نحوی که فاصله خطوط شبکه مساوی باشند. دقت در نتایج با کاهش فاصله این خطوط افزایش مییابد. بهتر است از فواصل خطوط بین ۱۰ یا ۲۰ سانتیمتر استفاده کنیم این فواصل در هر حال نباید کوچکتر از ۲ سانتیمتر باشد. پس از این مرحله آزمایش بر روی نقاط تلاقی شبکه انجام میگردد ثبت نتایج برروی یک صفحه همراه با رسم شبکه میتواند نقش مؤثری در تعیین یکنواختی بتن داشته باشد. هر چقدر نتایج به یکدیگر نزدیکتر باشند نشان دهنده یکنواختی بیشتر بتن در عضو است.
در شکل ٤-٥ یک نمونه از آزمایش اعداد باز گشت که بر روی دال یک سازه انجام شده است، با منحنی های همتراز نشان داده شده است. با مشاهده کردن شکل جدول چکش اشمیت، کاملاً غیر یکنواخت بودن کیفیت بتن مشخص است.
تخمین مقاومت بتن در سازه
تخمین مقاومت بتن بر اساس یک منحنی همبستگی عمومی بین اعداد بازگشت و مقاومت بتن عملاً امکان پذیر نیست. چرا که عوامل متعددی نتایج حاصل از آزمایش اعداد بازگشت را تحت تأثیر شدید خود قرار میدهند. لذا برای حصول نتایج دقیق باید برای هر بتن یک منحنی همبستگی خاص تعریف و از آن استفاده کنیم. به عبارت دیگر قبل از انجام آزمایش روی سازه باید کالیبره مختص آن سازه صورت پذیرد. استفاده از کالیبره عمومی مانند منحنی هایی که توسط سازندگان دستگاه ارائه آن می شود منجر به اشتباه فاحش در نتایج حاصل از آزمایش می گردد.
تعیین زمان قالب برداری
برای تعیین زمان مناسب قالب برداری به ویژه در کارخانه های ساخت قطعات پیش ساخته می توان از آزمایش عدد بازگشت استفاده کرد. در ابتدای امر لازم است رابطه همبستگی بین عدد بازگشت و روند کسب و توسعه مقاومت بتن تهیه شده (کالیبره مخصوص) و سپس با به کارگیری منحنی رابطه و مقاومت مطلوب نسب به قالب برداری اقدام نمود.
عوام مؤثر بر نتایج آزمایش چکش اشمیت
به دلیل ماهیت و نحوه انجام آزمایش چکش اشمیت عوامل متعدد و متنوعی می توانند نتایج آن را تحت تأثیر خود قرار بدهند که اصولاً بر همین اساس در بخش قبل بر استفاده از رابطه اختصاصی بین مقاومت بتن و سختی سطح تأیید گردید. اهم عوامل مؤثر بر نتایج آزمایش به شرح زیر است:
نرمی و نوع سیمان
اثر میزان نرمی سیمان در منحنی همبستگی چندان قابل توجه نبوده و حدوداً مقداری کمتر از ده درصد است. همچنین اگر از منحنی همبستگی مختص سیمان پرتلند برای تخمین مقاومت بتن ساخته شده با سیمان غیر پرتلند استفاده کنیم، مقدار مقاومت کمتر یا بیشتر از مقدار واقعی به دست خواهد آمد. بنابراین میتوان گفت برای هر یک از انوع سیمانهای خاص نیاز به استفاده از منحنی همبستگی جداگانه داریم.
مقدار سیمان
در اعضای بتنی با مقدار متفاوت سیمان ولی با مقاومت یکسان عضوی که سیمان کمتری دارد مقدار قرائت عدد بازگشت کمتری خواهد داشت. هر چند در این مورد خطا در تخمین مقاومت کمتر از ده درصد است.
نوع سنگدانه
هر چند بسیاری از سنگدانه های معمولی منحنی های همبستگی مشابهی دارند ولی این امر را نمیتوان به عنوان یک قاعده عمومی پذیرفت میتوان گفت برای تمام انواع سنگدانه ها بخصوص برای سنگدانه های سبک و آنهایی که خواص غیر معمول دارند نیاز به استفاده از منحنی همبستگی خاص است.
نحوه عمل آوری و سن بتن
رابطة بین سختی و مقاومت بتن تحت تأثیر شرایط عمل آوری و سن بتن تغییر می کند. به عبارت دیگر مقاومت بتن در سنین کم با این روش قابل تخمین نیست. در کل این عوامل نیاز به استفاده از منحنی های خاص دارند ولی اگر سن بتن در سازه بین ۳ تا ۹ روز باشد میتوان از عامل سن بتن صرف نظر نمود.
شرايط سطح بتن
صرفاً سطوح صاف بتن بايد تحت آزمایش عدد بازگشت قرار داده شوند. در این ارتباط با تغییر کردن جنس قالب بافت سطح بتن نیز تغییر میکند و نتایج حاصل از آزمایش متفاوت خواهند بود. عموماً سطوح ماله کشی شده در قیاس به سطوح قالب بندی شده سختیهای بیشتری از خود نشان میدهند لذا سطح قالب بندی شده برای آزمایش ترجیح داده میشود. در صورتی که قرار باشد آزمایش روی سطوح مختلف انجام شده و نتایج مقایسه گردد ممکن است خطاهای حاصله چشمگیر باشد. بنابراین در چنین مواردی تأکید بر استفاده از منحنی های کالیبره خاص گردیده است. باید گفت این پارامتر باعث افزایش اعداد حاصله در سطوح قالب بندی شده به وسیله قالبهای صاف و فلزی به مقدار حدود ۵ تا ۲۵ درصد نسبت به سطوح به دست آمده در تماس با قالب های چوبی میشود.
نوع بتن
آزمایش عدد بازگشت برای بتن هایی که بافتهای متخلخل دارند همچون بلوکهای بنایی یا بتن های بدون ریزدانه مناسب نیست.
میزان رطوبت و درجه اشباع درجه اشباع بتن و رطوبت سطحی اثر قابل ملاحظه ای در ارزیابی های حاصل از آزمایش چکش اشمیت دارند سطح خیس بتن نسبت به حالت خشک عدد بازگشت کمتری را نشان میدهد. در کل شرایط رطوبت اثر قابل ملاحظه ای در نتایج دارد و در برخی اوقات منجر به ۲۰ درصد اختلاف میگردد.
كربناسيون
کربناته شدن سبب افزایش عدد بازگشت میگردد. معمولاً اگر سن بتن کمتر از ۳ ماه باشد مقدار کربناته شدن بسیار کم است و اثر قابل ملاحظه ای در نتایج ندارد. در بعضی مواقع که غلظت دی اکسید کربن و دما زیاد است اثر کریناسیون در سنین اولیه نیز چشمگیر خواهد بود. در بتنهای با سنین بالاتر در برخی حالات اعداد بازگشت در اثر ضخامت لایه کربناسیون میتواند تا ۵۰ درصد بالاتر از سطح بدون کربناسیون باشد.
امتداد انجام آزمایش
امتداد آزمایش در نتایج حاصله اثر گذار است. به طور کلی انجام دادن آزمایش در امتدادهای مختلف عمودی افقی و مورب مجاز است ولی امتداد چکش باید کاملاً عمود بر سطح بتن باشد. در برخی موارد ضرایب تصحیح برای امتدادهای مختلف توسط سازندگان ارائه میگردد ولی صحت دقت این ضرایب باید با آزمایش تأیید شود. در خصوص امتداد انجام آزمایش در استانداردهای مربوط محدودیتهایی پیش بینی شده است.
سایر عوامل
عواملی دیگر از قبیل وجود آرماتور تنش بتن دمای بتن ابزار آزمایش اندازه و شکل نمونه ها و غیره ممکن است بر نتایج اثر بگذارند ولی مقدار این اختلاف در شرایط معمولی کم و قابل اغماض است. صرفاً ممکن است نوع چکش مورد استفاده بر نتایج آثار چشمگیری داشته باشد بنابراین توصیه میشود در مواقعی که هدف مقایسه بین نتایج در یک سازه است صرفاً از یک نوع چکش در محلهای مختلف استفاده گردد.
مزایا و محدودیتهای روش چکش اشمیت
مورادی که در خصوص نحوه آزمایش چکش اشمیت بیان شد همگی حاکی از آن است که این آزمایش نمیتواند معیار خوبی برای ارزیابی کیفیت داخل بتن باشد و صرفاً کارآیی آن به سطح بتن محدود میشود اما چکش اشمیت برای تشخیص تغییرات در پیمانه های بتن یا نحوه اختلاط نامناسب و یا جداشدگی بین ذرات در مخلوطهای مورد استفاده در سازه مناسب بوده و توصیه شده است. از سوی دیگر هزینه انجام این آزمایش و زمان لازم برای آن بسیار مناسب و در حد مطلوب است.
مزیت
مزیت دیگر آن را می توان عدم آسیب رسانی به بتن مورد آزمایش دانست چون به دلیل نحوه کار هیچ تخریب یا آسیبی به سطح بتن وارد نمیآید اما در کل باید تأکید کرد هیچگاه این آزمایش برای تخمین مقاومت بتن سازه حتی همراه با مغزه گیری کفایت ندارد، بلکه برای نیل به این هدف الزاما باید از آزمایش های دیگری به صورت توام نیز بهره گرفت.
آسفالت ایران
همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایش عدد بازگشت است. همچنین مطالب قبلی وبسایت در مورد بتن میتواند به شما کمک کند. امیدواریم این مقاله برای کلیات استفاده از چکش اشمیت به شما کمک کند. لطفاً برای سوالات یا راهنمایی و خرید تجهیزات آزمایشگاه بتن و خرید تجهیزات آزمایشگاه خاک یا قیر و آسفالت و در برند و جنس های مختلف در مورد درخواست خود با کارشناسان مجموعه ما تماس بگیرید.
منابع
کتاب آزمایش های بتن