بر طبق استاندارد های مختلف روش های متنوعی برای اندازه گیری مقاومت بتن وجود دارد که یکی از آنها کرگیری یا مغره گیری بتن (Coring) می باشد.
معمولا از تست یا آزمایش مغزه گیری یا کرگیری بتن (Coring) به عنوان آزمایشی مخرب، برای کنترل وضعیت سازه های موجود که آزمایش کارگاهی در حین ساخت انجام نشده و یا اطلاعاتی از بتن موجود وجود ندارد و یا در زمانی که اختلاف نظری برای صحت نتایج آزمایش های در حین ساخت وجود دارد استفاده می گردد.
اگر چنانچه مقاومت نمونه‌های آزمایش فشاری کمتر از حداقل مقدار تعیین شده در مشخصات فنی کار باشد، در اینصورت یا بتن استفاده شده در سازه ضعیف است و یا نمونه های آزمایشگاهی بتن واقعاً معرف بتن در سازه نمی‌باشند. برای بررسی قسمت‌های مشکوک سازه می‌توان کرگیری کرد و آزمایش مغزه‌گیری بتن انجام داد.
معمولاً مقاومت مغزه‌ها کمتر ازمقاومت استوانه‌های استاندارد است. این امر تا حدی در نتیجه عملیات حفاری و تا حدی بدلیل عمل آوردن در کارگاه می‌باشد. صدمه دیدن مغزه‌ها در بتن‌های با مقاومت بیشتر، زیادتر است و Malhotra پیشنهاد می‌کند که برای بتن با مقاومت 40 مگاپاسکال، کاهش در مقاومت می‌تواند تا 15 درصد برسد. انجمن بتن انگلستان یک افت 5 تا 7 درصد را منطقی دانسته است.
دستگاه مغزه‌گیری با متعلقات (Core):
برای انجام مغزه‌گیری بتن (Coring) نیاز به تجهیزات خاص آن است. این دستگاه بنام CORE می‌باشد و از سه قسمت اصلی پایه، سر‌مته و الکترو موتور تشکیل شده است.
پایه آن توانایی نصب روی هر سطح صافی را دارد. با یک رول بولت، دستگاه محکم در محل نصب می‌گردد تا از جابجایی دستگاه در هنگام کرگیری بتن (Coring) جلوگیری کرده و مغزه‌ای سالم بدست آید. همچنین سر مته‌های آن بصورت استوانه خالی می‌باشد. با طول حدود 60 سانتیمتر و قطر 1 تا 6 اینچ. به علت الماسه بودن سر مته، کرگیری بتن بسیار سخت به همراه فولاد امکانپذیر می‌باشد.
این دستگاهی که آزمایش بوسیله آن انجام می‌شود (کرگیر)، با سرعت زیاد می‌چرخاند و برای خنک کردن آنها حین کار از آب استفاده می‌شود. سرعت آب مورد نیاز بستگی به نوع دستگاه متفاوت است. متوسط این مقدار سه لیتر در ثانیه می‌باشد. در صورتیکه بتن سخت شده دارای خلل و فرج باشد، مته به خوبی عمل حفاری را انجام نداده و نمونه کامل بدست نمی‌آید.
پس از کرگیری چه باید کرد؟
پس از نمونه‌برداری دو سطح بصورت مناسب صاف شده. سپس نمونه‌ها کلاهک گذاری می‌شوند. نمونه‌های استوانه‌ای فقط از یک طرف کپینگ می‌شود، ولی مغزه‌ها از دوانتها کلاهک‌گذاری شده. طبق استاندارد ACI ضخامت لایه کپینگ باید درکمترین مقدار ممکن باشد (درحدود 2 میلیمتر). متاسفانه بدلیل وجود مقداری زیادی ناخالصی ماسه در پودرکپینگ این ضخامت گاهی به پنج میلیمتر می‌رسد که ممکن است درنتایج آزمایشگاهی بتن تاثیر گذار باشد. نمونه‌ها پس از خشک شدن در هوای آزاد مطابق تمهیدات ASTMC42-90 شکسته می‌شوند.
آن گونه که آزمایش‌ها نشان می‌دهند، مقاومت نمونه‌هایی که بطور عمودی مته می‌شوند (در امتداد لایه‌های بتن‌ریزی) به خاطر آثار لایه‌ای، بیشتر از مقاومت مغزه‌هایی است که بطور افقی مته می‌شوند. اطلاعات منتشر شده دراین موردمتفاوت است. اما متوسط اختلاف (حدود 8 درصد) دراکثر موارد اعلام شده است. با اینکه نمونه‌های استوانه‌ای استاندارد بصورت عمودی آزمایش می‌شوند، نمونه‌های مکعبی معمولاً درصفحه‌ای عمود برجهت بتن ریزی تحت آزمایش قرار می‌گیرند. بدین ترتیب تطابق بیشتری با مغزه‌هایی دارند که بصورت افقی مته شده‌اند.
مغزه‌ها (Core):
آزمون بررسی و تراکم مغزه‌هایی که ازبتن سخت‌شده بریده شده است، روش بسیار جا افتاده‌ای است که بازرسی بصری مناطق داخلی یک عضو را همراه با برآورد مقاومت میسر می‌کند. سایر خواص فیزیکی که می‌توان اندازه‌گیری کرد شامل چگالی، جذب آب، مقاومت کششی غیر مستقیم و حرکت از جمله انبساط ناشی از واکنش‌های آلکالی- سنگدانه است.
مغزه‌ها نیز اغلب به عنوان نمونه برای تحلیل شیمیایی پس از آزمون مقاومت بکار می‌رود. در اکثر کشورها استانداردهایی وجود دارد که روش‌هایی برای برش، آزمون و تفسیر نتایج را پیشنهاد می‌کند؛ BS 1881: Part 120 در انگلیس مورداستفاده قرار می‌گیرد در حالی که در آمریکا ASTM C42 و ACI 318 مورد استفاده قرار می‌گیرد. گزارش فنی شماره 11 انجمن بتن و ضمیمه آن نیز اطلاعات و دستورالعمل‌های تکمیلی مفصل و ارزشمندی ارائه می‌کند.
روند کلی برش وآزمون مغزه:
محل و اندازه مغزه (Core):
هدف اصلی آزمون بر انتخاب محل مغزه تاثیرگذار است.
وقتی ارزیابی قابلیت استفاده هدف اصلی باشد، آزمون‌ها معمولاً باید در نقاطی صورت گیرد که حداقل مقاومت و حداکثر تنش احتمالی برای مثال از سطح بالایی در نزدیک وسط دهانه تیرها و دال‌های ساده یا از هر وجه نزدیک بالای برجستگی ستون‌ها یا دیوارها باهم مطابقت داشته باشد. با این حال، اگر عضوی سست باشد، برش مغزه ممکن است عملکرد آینده آنرا مختل کند، لذا کرگیری باید از نزدیک‌ترین محل غیرحساس باشد. ملاحظات زیباشناختی مربوط به ظاهر پس ازکرگیری نیز گاهی می‌تواند بر انتخاب محل آزمون تاثیربگذارد. یا اینکه، ناحیه بتن مشکوک را می‌توان با روش‌های دیگر تعیین کرد.
اگر تعیین مطابقت ویژگی‌ها هدف اصلی باشد، محل مغزه‌ها را باید طوری تعیین کرد که از بتن غیرمعرف اجتناب کرده و درمورد ستون‌ها، دیوارها یا تیرهای عمیق معمولا مغزه به صورت افقی حداقل از 300میلیمتر زیر برجستگی گرفته شود. اگر حفر به صورت عمودی رو به پایین مثلا در دال‌ها ضرورت داشته باشد، طول مغزه باید به اندازه‌ای باشد که از میان بتن غیرمعرف که ممکن است 20% بالای ضخامت را اشغال کند، عبور کند.
در این موارد اگر امکانپذیر باشد حفر رو به بالا از زیر طاق می‌تواند میزان حفر را به طور قابل توجهی کاهش دهد اما این عملیات ممکن است دشوارتر بوده و در رابطه با آثار ترک خوردگی کششی احتمالی عدم قطعیت‌های دیگری را موجب شود. میله‌های آرماتور که از مغزه عبور کرده است عدم قطعیت آزمون مقاومت را افزایش خواهند داد و باید در صورت امکان از آن اجتناب کرد. بنابراین، استفاده از کاورمتر برای محل‌یابی آرماتور قبل از برش پیشنهاد می‌شود.
درمورد ابعاد مغزه:
وقتی برای آزمون تراکم باید از مغزها (Core) استفاده کرد، استانداردهای انگلیس و آمریکا ایجاب می‌کند قطر حداقل سه برابرحداکثر اندازه اسمی سنگدانه باشد. به علاوه، طبق استاندارد BS 1881: Part 120 باید حداقل قطر 100 میلیمتر مورد استفاده قرار گیرد و قطر 150 میلیمتر ترجیح داده می‌شود. به طور کلی، با افزایش نسبت اندازه سنگدانه به قطر مغزه، دقت کاهش می‌یابد.
در برخی شرایط به خصوص در اعضای کوچکی که سوراخ‌های بزرگ غیر قابل قبول است، قطرهای کوچکتر مورد استفاده قرار می‌گیرد اما تفسیر نتایج در مغزه‌های کوچک پیچیده‌تر است. انتخاب قطر مغزه همچنین تحت‌تاثیرطول احتمالی نمونه قرار می‌گیرد. به طور کلی می‌پذیریم نسبت طول به قطر در مغزه های آزمون تراکم باید بین 1.0 و 2.0 میلیمتر باشد اما درباره مقدار مطلوب نظرات متفاوت است.
تعداد مغزه‌های مورد نیاز به انگیزه‌های آزمون بتن مورد نظر بستگی خواهد داشت. تعداد مغزه‌ها باید به اندازه‌ای باشد که معرف بتن مورد بررسی بوده و مقاومت را با دقت قابل قبولی کند. طبق ACI 318 حداقل باید سه مغزه مورد استفاده قرار گیرد.
حفر کردن:
همان طور که شکل زیر نشان می‌دهد، مغزه معمولاً به وسیله ابزار برش چرخشی با مته الماسی (کرگیر) بریده می‌شود.
کرگیر قابل حمل اما سنگین است و باید درون بتن محکم و سفت شود تا از حرکت نسبی جلوگیری کند، زیرا این حرکت موجب می‌شود مغزه شکل طبیعی خود را از دست داده یا بشکند و تامین آب نیز برای چرب کردن کاتر الزامی است. برای رسیدن به یک اتصال محکم در ابزار حفر بدون توسل به پیچ‌های انبساطی یا بست سنگین می‌توان از ابزار کمکی وکیوم استفاده کرد. یکنواختی فشار حائز اهمیت است، لذا لازم است حفر به وسیله اپراتور ماهر انجام گیرد.
آزمون:
قبل از بررسی بصری، ارزیابی میزان حفره و تعیین چگالی، لبه‌های هر مغزه را باید مرتب و آماده کرد و انتهای آن ساییده شده یا درپوش گذاشته می‌شود.
بررسی بصری:
نوع، اندازه و مشخصات سنگدانه را باید همراه با درجه‌بندی ارزیابی کرد. این ویژگی ها معمولا به راحتی روی سطح مرطوب مشاهده می‌شود. اما به خاطر ویژگی‌های دیگری که باید مورد توجه قرار گیرد، نظیر توزیع سنگدانه، سوراخ شدگی، ترک‌ها، نقایص و آسیب ناشی از حفر، سطح خشک اولویت دارد. جزئیات دقیق محل و اندازه آرماتوری که از مغزه عبور می‌کند نیز باید ثبت شود. حفره‌ها را از طریق مقایسه با عکس‌های «استاندارد» از میزان حفره مشخص که گزارش فنی 11 انجمن بتن و BS 1881: Part 120 تهیه کرده است باید از لحاظ میزان حفره مازاد طبقه‌بندی کرد.
مرتب کردن لبه‌ها:
این کار ترجیحاً با سنگ کاری یا با اره الماس آب و روغن کاری شده انجام می شود. باید یک مغزه با طول مناسب با دو انتهای موازی بدست آورد که بر محور مغزه عمود است. در صورت امکان، آرماتور و بتن غیرمعرف را باید کنار گذاشت.
درپوش گذاشتن:
مغزه‌ها را باید با ملات سیمان دارای آلومینای بالا یا مخلوط سولفور– ماسه درپوش گذاری کرد. تا سطح انتهای موازی بر محور مغزه عمود باشد، مگر اینکه انتهای آنها را با ساییدن آماده کرد (نباید از مواد دیگر استفاده کرد). درپوش‌ها را باید تا اندازه‌ای که امکان دارد نازک نگه داشت اما اگر مغزه با دست مرتب شده باشد می‌تواند در ضخیم‌ترین نقاط تا حدود حداکثر اندازه سنگدانه باشد.
تعیین چگالی:
مراحل تعیین چگالی مصالح مغزه گیری شده:
- اندازه گیری حجم (Vu) مغزه مرتب‌شده با جابجایی آب
- تعیین چگالی مواد درپوش (Dc)
- قبل از آزمون تراکم، وزن مغزه درپوش دار سطح خشک یا خیس‌خورده در هوا و آب را مشخص کنید، تا وزن ناخالص Wt و حجم Vt را تعیین کنید.
- در صورت وجودآرماتور، باید پس از آزمون تراکم و تعیین وزن Wt و حجم Vs از بتن برداشته شود.
- چگالی بتن رادر مغزه بدون سرپوش محاسبه کنید. اگر هیچ فولادی وجود نداشته باشد، Ws و Vs هر دو صفر می باشد.
آزمون تراکم:
این روش استاندارد در انگلیس آزمون مغزه‌ها در شرایط استاندارد است. البته در آمریکا اگر بتن در محل خشک باشد، آزمون خشک مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر مغزه اشباع شده باشد، آزمون نباید کمتر از دو روز پس از درپوش گذاشتن و فروروی در آب انجام گیرد.
آزمون تراکم با سرعتی در محدوده [N/mm2.min] 24 ∼ 12 در یک دستگاه آزمون مناسب انجام خواهد شد. در این حالت گسیختگی باید مورد توجه قرار گیرد.
سایر آزمون‌های مقاومت مغزه:
آزمون فشاری، تاکنون رایج‌ترین روش آزمون مقاومت مغزه‌ها است. با این حال می توان از روش‌های دیگری نیز استفاده نمود. مقاومت کششی را نیز می‌توان با آزمون‌های شکافتگی مغزه‌ها بنا به استاندارد ASTM C42 اندازه‌گیری کرد. آزمون خواص دیگر بتن نظیر نفوذپذیری، انبساط آلکالی سنگدانه یا محتوای هوا را نیز می‌توان روی نمونه‌های بدست آمده از مغزه‌ها با آماده‌سازی مناسب، انجام داد.
مطالب مرتبط:
