آزمایش بیرون کشیدن یا آزمایش pull out حداکثر نیروی مورد نیاز برای بیرون آوردن قطعه، فلزی مدفون در بتن را اندازه گیری می کند. که در ادامه مقاله به روش آزمایش کشیدن از سطح نیز می رسیم. در این مقاله از سایت آسفالت ایران در مورد این نیروی بیرون کشیدن توسط یک سیستم بارگذاری بر روی سطح بتن از طریق یک حلقه تکیه گاه اعمال میگردد، توضیح خواهیم داد. با کشیده شدن قطعه فلزی یک قطعه بتنی به شکل مخروط از بتن استخراج می شود. شکل هندسی مخروط بتن توسط قطر داخلی حلقه تکیه گاه D،قطر سر قطعه فلزی d و عمق مدفون شدن h کنترل می گردد. زاویه مخروط و یا زاویه گسیختگی ۲a نیز تابع پارامترهای یاد شده می باشد. (شکل ٤-١٠)
در شکل ٤-١١ ابعاد مختلف مخروط بتن را برای دو قطر مختلف حلقه تکیه گاه 55mm و 75mm نشان می دهد.
آزمایش بیرون کشیدن بتن به دو روش انجام میشود:
- نصب در قالب یا آزمایش LOK
- نصب در بتن سخت شده با آزمایش CaPo
در روش اول، قطعه فلزی به قالب نصب می شود و سپس بتن ریزی می گردد. بنابراین قبل از ساخت سازه باید نسبت به انجام دادن آزمایش برنامه ریزی شود. در روش دوم، در بتن سخت شده مته زنی میشود و در داخل حفره ایجاد شده، قطعه فلزی تعبیه میگردد. در نتیجه، این روش از لحاظ تصمیم گیری برای انجام دادن آزمایش در هر سنی از سازه، انعطاف بیشتری دارد. چون این آیین نامه در خصوص ارزیابی سازه ها ساخته شده است بنابراین فقط روش (نصب در بتن سخت شده) تشریح می گردد و منظور از آزمایش بیرون کشیدن بتن، همین روش میباشد.
روش اول یا ناصب در قالب در سال ۱۹۶۰ در دانمارک و روش دوم نصب در بتن سخت شده ابتدا در سال ۱۹۳۰ ابداع گردید اما تا ۳۰ سال بعد مورد استفاده عمومی قرار نگرفت.
شرح دستگاه بیرون کشیدن
دستگاه و ابزار آزمایش بیرون کشیدن بتن به شرح زیر است:
مغزی یا قطعه فلزی مدفون شده
این قطعه فلزی که در درون بتن جا سازی میشود از دو بخش شفت و صفحه مهاری یا مهره تشکیل شده است.
دستگاه مته زنی و گشاد کننده زیرین
دستگاه منه زنی برای ایجاد حفره در بتن استفاده میشود و دستگاه گشاد کننده قطر در انتهای حفره برای گشاد کردن پایین حفره به کار میرود. محل گشاد شده در پایین حفره برای نصب قطعه فلزی مورد استفاده قرار می گیرد.
حلقه تکیه گاه
این حلقه بر روی سطح بتن و به صورت متقارن حول محور مغزی قرار داده می شود.
سیستم بارگذاری آزمایش بیرون کشیدن بتن
این سیستم قادر است به نحوی نیروی کششی را بر مغزی اعمال کند که نیروی عکس العمل از طریق حلقه تکیه گاه به سطح بتن منتقل شود. هنگام آزمایش باید اطمینان حاصل کرد که حلقه تکیه گاه کاملاً محور شفت و نیروی اعمال شده، کاملاً عمود بر صفحه مهاری است. سیستم بارگذاری باید مجهز به ابزاری باشد که بتواند حداکثر نیروی کششی را با دقت ۲ درصد نشان دهد.
عمق مدفون قطعه و قطر صفحه مهاری باید مساوی باشند، اما در استانداردها التزامی در مورد این ابعاد ارائه نشده است. قطر داخلی حلقه تکیه گاه می تواند بین ۲ تا ٢/٤ برابر قطر صفحه مهاری باشد. به عبارت دیگر زاویه رأس مخروط بتن (پس از گسیختگی) بین °٥٤ تا °٧٠ است. معمولاً دستگاه از نوع تجاری مجهز به قطعه فلزی با عمق ۲۵ تا ۳۰mm می باشد. در شکل ٤-١١ قطعات دستگاه نشان داده شده است.
تئوری آزمایش بیرون کشیدن بتن
مکانیزم گسیختگی در بتن در آزمایش بیرون کشیدن بتن بسیار پیچیده است و تاکنون پژوهشگران به یک تئوری واحد دست نیافته اند. علت این اختلاف، وجود تنشهای متفاوت در منطقه گسیختگی بتن می باشد. بعضی از نتایج پژوهشگران نشان داده است که تنشهای کششی بیشتر از تنشهای فشاری در گسیختگی بتن نقش دارند و بعضی از پژوهشگران عکس این نتیجه را به دست آورده اند.
بر اساس تئوری که توسط بعضی از پژوهشگران ارائه شده است، مکانیزم گسیختگی بتن به سه مرحله به شرح زیر تقسیم می گردد:
1: شروع ترک خوردگی در لبه قطعه فلزی مدفون شده در بتن در حدود 1/3 بارنهایی.
۲: تکمیل ترک خوردگی از قطعه فلزی تا حلقه تکیه گاه در حدود 2/3 بارنهایی.
۳: گسیختگی برش ملات و جداشدگی قفل سنگدانه در حدود شروع ۸۰ درصد بارنهایی.
این مراحل در شکل ٤-١٢ نشان داده شده است. بر اساس این تئوری، قفل سنگدانه آخرین مرحله مکانیزم تحمل بار است و وقتی سنگدانه درشت که در سطح گسیختگی سازه ایجاد کرده، از ملات بیرون کشیده می شود، بارنهایی حاصل می گردد. در شکل جابه جا شدن سنگدانه از ملات در محل ترک مشاهده می شود. در شکل ٤-١٢ (الف) بين ملات و ذرات سنگدانه تداخلی وجود ندارد و بنابراین نیرو نمی تواند از ترک انتقال یابد. اما در شکل -٤-١٢- ب، جابجایی نسبی بین دو نیمه در جهت ترک نیست و بنابراین نیرو میتواند در طول ترک منتقل شود. این مکانیزم است (شکل ب) که در آزمایش بیرون کشیدن رخ می دهد.
شکل 4-12-الف-مراحل گسیختگی
اما بعضی از پژوهشگران، تئوری دیگری برای تشریح مکانیزم گسیختگی به شرح زیر ارائه داده اند:
مرحله ۱: در حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد بارنهایی، ترکهای کششی از گوشه قطعه فلزی مدفون شده در بتن شروع میشوند که تا فاصله ۱۵ تا ۲۰mm ادامه دارند. زاویه این ترکها بین ۱۰۰ تا ۱۳۵ درجه است. (شکل الف)
مرحله ۲: ریز ترکهای متعددی بین قطعه فلزی و حلقه تکیه گاه رخ می دهد. این ترکها دارای زاویه حدود ٨٤ درجه دارند. (شکل ب) این مرحله تا زمانی که بارنهایی حاصل می گردد، ادامه دارد. این ریز ترکهای پایدار مشابه ترکهای عمودی است که در هنگام بارگذاری نمونه هایی که با قالب نمونه گیری مکعبی بتن و قالب نمونه گیری استوانه ای بتن مشاهده می شود.
مرحله 3: بعد از بارنهایی، ترک برشی-کششی ایجاد می شود که شکل نهایی مخروط بتن را تشکیل میدهد (شکل ج).
بر اساس این تئوری در واقع بارنهایی مستقیماً با ترکهای مرحله دوم ارتباط دارد و سطح گسیختگی که در پایان آزمایش ایجاد میشود ارتباطی با مکانیزم گسیختگی در بارنهایی ندارد.
نحوه استفاده از دستگاه بیرون کشیدن
سطح آزمایش بیرون کشیدن بتن باید با وسیله ای مناسب کاملاً ساییده شود تا سطح بتن کاملاً مسطح گردد. زیرا اگر حلقه تکیه گاه به صورت یکنواخت بار را به قطعه فلزی اعمال نکند، سطح بتن گسیخته شده به شکل دایره ای نخواهد بود و در نتیجه آزمایش قابل قبول نیست. بنابراین با صاف کردن سطح بتن، اطمینان حاصل می شود که حلقه تکیه گاه کاملاً بر روی سطح قرار گرفته است و بارگذاری یکنواخت می باشد.
نقاط آزمایش باید حداقل ۲۰۰ میلیمتر از یکدیگر فاصله داشته باشند. همچنین فاصله مراکز تا لبه عضو بتنی تحت آزمایش باید حداقل ۱۰۰ میلیمتر باشد. قطعه فلزی باید در وضعیتی نصب گردد که آرماتور خارج از مخروط گسیختگی قرار بگیرد (شكل ٤-١٠).
ضخامت عضو بتنی تحت آزمایش باید حداقل ۱۰۰ میلیمتر باشد.
_________________________________________________________________
شاید دوست داشته باشید بخوانید✔️
_________________________________________________________________
شرح آزمایش pull out
روش آزمایش شامل مراحل به شرح زیر است. در شکل ٤-١٣ این مراحل نشان داده شده است.
- ابتدا یک مغزه در بتن با مته ایجاد گردد. معمولاً قطر حفره ۱۸mm و عمق آن ٤٥mm می باشد.
- سپس یک شکاف در پایین حفره ایجاد میشود. شکاف در عمق ۲۵mm از سطح بتن و به قطر ۲۵mm ایجاد گردد.
- قطعه فلزی همراه با حلقه منبسط شونده در داخل شکاف قرار داده می شود. توسط وسیله ای مخصوص حلقه منبسط شونده در داخل شکاف باز میشود به شکل صفحه مهاری یا مهره تبدیل می گردد.
- پس از به هم پیوستن سیستم بارگذاری به قطعه مغزی، بار باید با سرعت یکنواخت اعمال گردد. توصیه میشود که سرعت بارگذاری
اشد. بارگذاری باید تا گسیختگی بتن ادامه یابد.
اشد. بارگذاری باید تا گسیختگی بتن ادامه یابد.
دامنه کاربرد تست pull out
کاربرد آزمایش بیرون کشیدن وسیع است که بعضی از آنها به شرح زیر میباشد:
تخمین مقاومت فشاری
رابطه خوبی بین نیروی کشیده شدن و مقاومت فشاری بتن وجود دارد. رابطه بین نتایج آزمایش و مقاومت فشاری بتن به صورت منحنی یا جدول توسط سازنده دستگاه ارائه میشود که به منحنی همبستگی عمومی موسوم است. برای تخمین مقاومت بتن، استفاده از منحنی همبستگی عمومی بلامانع است ولی برای طرح بزرگ و با اهمیت توصیه می شود که از منحنی همبستگی خاص استفاده گردد. نحوه تهیه منحنی همبستگی خاص در مقالات بعدی ارائه شده می شود.
بررسی همگنی (یکنواختی) بتن
تعیین قسمتهایی از عضو سازه ای که از لحاظ کیفیت متفاوت هستند با استفاده از روش بیرون کشیدن امکان پذیر است. همچنین این آزمایشها برای بررسی یکنواختنی بتن در بین اعضای یک سازه قابل استفاده است. برای این منظور باید آزمایش روی بتنهای مشابه از نظر سن و شرایط رطوبت انجام گردد. به طور کلی، این روشها را میتوان برای بررسی یکنواختی بتنها درجا و پیش ساخته به کار برد.
تعیین روند خرابی
در مواردی که انتظار می رود خرابی سطح بتن در طول زمان افزایش یابد می توان با انجام دادن آزمایش بیرون کشیدن به صورت دوره ای، روند خرابی را معین کرد.
کاربردهای دیگر
برای تعیین زمان قالب برداری، زمان حمل قطعات پیش ساخته و زمان اعمال نیروی پیش تنیدگی، آزمایش بیرون کشیدن بتن مناسب است. این زمانها بر اساس حداقل مقاومت مورد نیاز در هنگام فعالیتهای یاد شده مشخص می شود.
آزمایش کشیدن از سطح
ماهیت آزمایش کشیدن از سطح بر این اصل استوار است که مقدار نیروی کششی که لازم است بر دیسک فولادی اعمال شود تا دیسک همراه با لایه سطحی بتن جدا گردد، با مقاومت بتن رابطه همبستگی دارد.
آزمایش کشیدن از سطح بتن به دو روش زیر انجام می شود:
- بدون مغزه گیری.
- با مغزه گیری.
در روش بدون مغزه گیری، دیسک فولادی مستقیماً بر سطح بتن متصل میشود، در این حالت فقط سطح بتن تحت تنش قرار دارد و نتایج به دست آمده با مقاومت کل بتن رابطه ضعیفی خواهد داشت.
در روش با مغزه گیری، ابتدا مغزه گیری نسبی (مغزه ای که از بتن جدا نشده است) انجام و سپس دیسک فولادی با چسب مخصوص بر سطح مغزه چسبانده می شود. مزیت این روش در ایجاد سطح گسیختگی در عمق بتن است.
شرح دستگاه کشیدن از سطح
دستگاه و ابزار در آزمایش مورد نیاز برای آزمایش کشیدن از سطح به شرح زیر است:
دیسک فولادی
این دیسک باید سطحی کاملاً صاف داشته باشد و برای اتصال بتن از چسب رزین مناسب استفاده شود. سیستم بارگذاری به دیسک فولادی متصل می شود و نیروی کششی عمود بر سطح مشترک بتن و دیسک اعمال می گردد. ضخامت دیسک نباید کمتر از ۴۰ درصد قطر آن باشد.
حلقه تکیه گاه
این حلقه وظیفه انتقال نیروی عکس العمل را از سیستم بارگذاری به سطح بتن دارد. حلقه تکیه گاه روی سطح بتن قرار داده میشود به نحوی که هم محور با دیسک فولادی باشد. قطر حلقه باید به اندازه ای باشد که امکان حرکت آزاد به دیسک را بدهد.
سیستم بارگذاری
این سیستم باید قابلیت اعمال نیرو از طریق حلقه تکیه گاه بر دیسک را داشته و مجهز به وسیله نشان دهنده نیرو باشد. همچنین سیستم باید قادر باشد که پس از گسیختگی بتن، حداکثر نیرو را ثبت کند (به عبارت دیگر درجه نیرو ثابت باقی بماند).
تئوری روش کشیدن از سطح
ماهیت گسیختگی بتن بر اساس کشش مستقیم است. هر چند نتایج این آزمایش با آزمایش کشش مستقیم استاندارد متفاوت است، اما به طور کلی با استفاده از منحنی کالیبره می توان نتایج آزمایش را به مقاومت فشاری ارتباط داد.
نحوه استفاده از دستگاه کشیدن از سطح
آماده سازی سطح بتن و دیسک فولادی ضروری است تا اتصال مناسب بین آنها برقرار گردد. سطح بتن باید از هر نوع شیره سیمان پاک شود و سپس با وسیله ای مناسب ساییده گردد. سطح دیسک فولادی باید عاری از هر نوع مواد زاید، مثل گریس و گردو غبار باشد. باید رزین چسب به صورت لایه ای نازک و یکنواخت بر تمام سطح تماس اعمال شود و چسب اضافی در اطراف دیسک پاک گردد. زمان مورد نیاز برای سخت شدن رزین متفاوت است و بسته به نوع چسب و دما بین ۱/۵ تا ۲۴ ساعت است.
آسفالت ایران
همانطور که ممکن است انتظار داشته باشید، آسفالت ایران منبع مهمی برای اطلاعات مفید در مورد آزمایشات خاک و آزمایشات بتن است. پیش از این هم مطالبی در مورد آزمایش های حوزه بتن با تجهیزات آزمایشگاه بتن ارائه دادیم. امیدواریم این مقاله به شما برای نحوه انجام این آزمایش بیرون کشیدن بتن pull out و درک این آزمون و نحوه انتخاب تجهیزات آزمایش کمک کند. همچنین این مقاله از کتاب آزمایش های مخرب، غیر مخرب بتن بر گرفته شده است.
ممنون که تا انتهای این مقاله همراه ما بودید…