آزمایش کرگیری بتن
آزمایش کرگیری بتن یا آزمایش مغزه گیری بتن شامل استخراج نمونه های استوانه ای شکل از بتن سازه است که توسط دستگاه مته مخصوص انجام می پذیرد. مغزه گیری نه تنها از قدیمی ترین روش های تخمین مقاومت بتن در سازه است. بلکه تنها روشی است که برخلاف روش های دیگر مستقیماً نتایج آن برای تخمین مقاومت مورد استفاده قرار می گیرد. در هنگام انجام عملیات مغزه گیری نمونه ها دچار ترک خوردگی میکروسکوپی می شدند. بنابراین در اکثر موارد مقاومت مغزه ها کمتر از مقاومت واقعی بتن در سازه است. اثر این پدیده در اکثر استانداردها و آیین نامه های معتبر به طور مستقیم یا غیر مستقیم در نظر گرفته شده است. غیر از ریز ترک ها در نمونه های مغزه که در تخمین مقاومت بتن اثر دارد، عوامل دیگر مانند جهت مغزه گیری، وجود میلگرد در نمونه ها، رطوبت نمونه دما و اندازه نمونه در تخمین مقاومت مؤثرند که این پارامترها در نظر گرفته شوند.
شرح دستگاه مغزه گیری
دستگاه مغزه گیری شامل یک استوانه فلزی است که با تیغه الماس در انتها و با حرکت چرخشی آن عملیات استخراج نمونه برای آزمایش کرگیری بتن انجام می شود. این مته استوانه ای با قطرهای مختلف موجود است و می توان برای قطر مورد نظر مته را تعویض نمود. مته به یک دسته فلزی متصل است که به وسیله پایه نگهداری می شود. امروزه معمولاً موتور مته برقی است که در بالای منه استوانه ای نصب شده است. دستگاه هر چند سنگین است اما قابلیت حرکت دارد با تغییر جهت محور مته می توان مغزه گیری را در دو امتداد افقی و عمودی انجام داد.
نحوه استفاده از دستگاه مغزه گیری
در هنگام عملیات آزمایش کرگیری بتن دستگاه باید در محل خود محکم و ثابت نگه داشته شود. در غیر این صورت کوچکترین حرکت دستگاه سبب می شود که نمونه مغزه در ارتفاع بسیار کم شکسته شود و یا محور آن مستقیم نباشد. محور منه بايد كاملاً عمود به سطح بتن باشد در مدت مغزه گیری باید آب سرد به طور مداوم بر روی تیغه منه ریخته شود. فشار وارده بر استوانه مغزه گیر باید کاملاً یکنواخت باشد. در هنگام مغزه گیری تا حد امکان باید از بریده شدن آرماتور در سازه اجتناب شود.
شرح آزمایش کرگیری بتن
پس از استخراج مغزه ها از بتن در سازه اگر سطوح انتهایی عمود به محور مغزه نباشند و یا آن سطوح بسیار ناهموار باشد باید توسط اره مخصوص بتن، سطوح انتهایی نمونه ها مسطح شوند. هم چنین اگر طول مغزه ها در حد مورد نظر نباشند می توان توسط اره طول مورد نظر را به دست آورد. اگر درون مغزه ها میلگرد موجود است، در صورت امکان باید توسط اره آن بخش که حاوی میلگرد است جدا گردد. پس از تصحیح مغزه ها توسط اره می توان آزمایش های وزن مخصوص و مقاومت فشاری را بر آنها انجام داد. اگر سطوح انتهایی مغزه ها عمود محور مغزه ها هستند و ناهمواری سطوح در حد بسیار کم است میتوان به جای اره کردن از کلاهک گذاری استفاده نمود.
ضخامت کلاهک
ضخامت کلاهک در ازمایش مغزه گیری بتن باید حد ممکن نازک باشد و نباید در هیچ نقطه از سطح بیشتر از ۱۰ میلیمتر باشد. ماده کلاهک شامل ملات است که از سه قسمت وزنی سیمان از نوع پرآلومین و یک قسمت وزنی ماسه ریز دانه عبور کرده از الک (۳۰۰) تشکیل شده است. هم چنین میتوان ماده کلاهک را از مخلوط گوگرد و ماسه سیلیسی ریز دانه که از الک ۳۰۰mm عبور کرده و روی ۱۵۰mm باقی مانده است انتخاب نمود. این دو ماده باید به نسبت وزنی مناسب مخلوط شوند و سپس مخلوط بین ۱۳۰۰ تا ۱۵۰۰ حرارت داده شود وقتی مخلوط قدری سرد شد، می توان برای کلاهک گذاری استفاده نمود.
دامنه کاربرد روش مغزه گیری
نمونه های مغزه ها را می توان برای انجام آزمایشها در سطح وسیع انجام داد:
• آزمایش کرگیری بتن
• بازرسی ظاهری
• تخمین مقاومت بتن در سازه
• تعيين مدول الاستيسيته بتن
• تعيين وزن مخصوص بتن
• تعیین پروفیل کلرید در بتن
• تعيين عمق كربناسيون
• تخمین مقاومت کششی بتن در سازه
• تهیه نمونه برای آزمایش پتروگرافی
دو مورد اول کاربرد در این بخش شرح داده شده است.
بازرسی ظاهری
قبل از هر گونه آزمایش بر روی مغزه ها می توان با مشاهده ظاهری، توزیع سنگدانه ترك ها، متخلخل بودن و آسیب دیدگی ناشی از عملیات مغزه گیری را تشخیص داد. بازرسی ظاهری در ارزیابی مخلوط بتن استفاده شده و روش اجرا نقش مهمی دارد.
تخمین مقاومت بتن در سازه
با در نظر گرفتن الزامات بند ٤-٢-٦ و ضوابط ارائه شده در مقاله بعدی، میتوان با استفاده از نمونه های مغزه اقدام به تخمین مقاومت بتن در سازه نمود.
عوامل مؤثر در مقاومت فشاری مغزه ها
در ازمایش مغزه گیری بتن که عوامل متعددی به شرح زیر در مقاومت فشار مغزه ها مؤثر است که در هنگام تعیین مقاومت ها این عوامل باید در نظر گرفته شوند.
رطوبت نمونه ها
مقاومت اندازه گیری شده در آزمایش کرگیری بتن در شرایط رطوبت مغزه ها در مقاومت اندازه گیری شده مؤثر است. نمونه اگر در حالت اشباع با سطح خشک باشد در مقایسه با نمونه خشک حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد مقاومت کمتری نشان می دهد. در هنگام اندازه گیری وزن مخصوص و مقاومت فشاری باید نمونه ها در حالت اشباع باشند. اما اگر سازه در حالت سرویس دهی به حالت خشک و یا رطوبت کم است، مقاومت مغزه ها می تواند در حالت خشک و یا همان رطوبت موجود در سازه انجام گیرد.
قطر مغزه ها
قطر مغزه ها تأثیر بسزایی در مقدار مقاومت و محدوده تغییرات در نتایج دارد. حداقل قطر مغزه ها باید ۱۰۰ میلیمتر باشد. تحت شرایط خاص مانند محدودیت در ابعاد عضو بتن، قطرهای ۷۵ میلیمتر و ۵۰ میلیمتر نیز مجاز است. اما تحت هیچ شرایطی نباید قطر مغزه از ۳ برابر اندازه بزرگترین سنگدانه در بتن کمتر باشد. در مواردی که از قطر کمتر از ۱۰۰ میل متر استفاده می شود پراکندگی و محدوده تغییرات در نتایج زیاد خواهد بود.
طول مغزه ها
نسبت طول مغزه به قطر آن، باید بین ۱ و ۲ باشد. توصیه می شود که این نسبت برابر با ۲ انتخاب شود. در مواردی که این نسبت بین ۱ و ۲ است مقادیر مقاومت باید ضرایب ارائه شده در جدول ٤-١ تصحیح گردد.

از آنجایی که نمونه مغزه گیری شده در امتداد افقی مقاومت کمتری نسبت به امتداد عمودی دارد، بنابراین ضرایب تصحیح در امتداد افقی بیشتر از امتداد عمودی است. قطر و طول نمونه ها قبل و پس از کلاهک گذاری باید اندازه گیری شود. اندازه گیری بعد از کلاهک گذاری برای محاسبه نسبت طول به قطر و اندازه گیری قبل از کلاهک گذاری برای محاسبه وزن مخصوص مورد استفاده قرار میگیرد.
تصحيح مقاومت مغزه های حاوی میلگرد
در صورت امکان باید با استفاده از آزمایش آرماتوریابی سعی شود که مغزه ها حاوی میلگرد نباشد اما در صورتی که مغزه دارای میلگرد است باید مقاومت مغزه تصحیح گردد. چنانچه مغزه حاوی یک میلگرد عمود بر محور مغزه است.
مقدار مقاومت مغزه باید در ضریب تصحیح طبق رابطه ٤-١ ضرب گردد.

اگر فاصله میلگرد کمتر از قطر بزرگترین میلگرد است، فقط آن میلگرد با مقدار حاصلضرب قطر نمونه در طول نمونه بیشتر باید در محاسبات منظور گردد.
امتداد ازمایش مغزه گیری بتن
به دلیل امتداد لایه های بتن ریزی معمولاً مقاومت نمونه هایی که عمودی استخراج شده اند نسبت به امتداد بتن ریزی بیشتر از مقاومت نمونه هایی است که از همان بتن در جهت افقی مغزه گیری شده اند میانگین اختلاف مقاومت در دو امتداد حدود ۸ درصد است که این مقدار در جدول ٤-١ منظور شده است.
مزایا و محدودیت ها
آزمایش مقاومت فشاری، مغزه ها شاید تنها روشی است که به صورت مستقیم مقاومت فشاری بتن را در سازه اندازه گیری میکند. از طرف دیگر نمونه های مغزه ها برای ازمایش مغزه گیری بتن، نه تنها برای تخمین مقاومت فشاری بتن کاربرد دارد، بلکه برای آزمایشهای دیگر مانند اندازه گیری مدول الاستيسيته بتن استفاده می شوند.
انجام آزمایش مقاومت فشاری مغزه بسیار ساده است و این مهم از مزیت های دیگر این روش میباشد. اما هزینه و مقدار آسیب رسانی مغزه گیری قابل توجه است. بنابراین تعداد مغزه گیری باید در حد بهینه باشد. به طور کلی ضریب تغییرات آزمایش مقاومت فشاری مغزه ها حدود ۵ درصد است. در حالی که در مقایسه نمونه های استوانه استاندارد دارای ضریب تغییرات حدود ۳ درصد می باشند.