בדיקות דחיסה על בטון מוקשח

ברגע שהבטון מעורבב ומניחים בצורות, תהליך ההידרציה יתחיל. תהליך ההידרציה מתחיל עם פירוק המלט במים, מה שמוביל לרוויה של יונים בתמיסה. המרכיבים העיקריים של מלט הם סיליקטים טריקלציום (C₃S, כ 45-60%), סיליקטים דיקלציום (C₂S, 15-30%), אלומיניום טריקלציום (C₃A, 6-12%), ו אלומיניום טטרקלציום (C₄AF, 6-8%). בנוכחות מים, מתרחשות התגובות העיקריות הבאות:

לאחר שההידרציה מתחילה, סידן סולפולומינאט מעניק לחות (ettringite - מבנים דמויי מחט) מתחילים להתפתח במהירות. בתוך כמה שעות, גבישים פריסמטיים גדולים של סידן הידרוקסיד וגבישים סיביים קטנים של סידן סיליקט hydrates יופיעו ויתחילו למלא את החלל בין המים למלט. בסופו של דבר, גבישי האטינגיט עלולים להתפרק לתוך לחות מונוסולפט. מבנה הסידן סיליקט (CSH) נע בין גבישי גרוע לאמורפי, תופס 50-60% מהנפח המוצק של ממרח המלט הלחות, ויש לו שטח פנים עצום (100-700 מ^'2/g). ה- CSHs שואבים את כוחם מליטה קוולנטית ויונית (כ-65%), וכן מליטה של ואן דר ואלס (כ-35%) בתוך המבנה המורכב.

מנקודת מבט של חומרים, הגורמים המשפיעים ביותר על חוזק הקונקרטי הם כדלקמן:

1. ערבוב פרופורציות נמוך יותר את יחס המים למלט (w / c) במסה, כך כוח הדחיסה (f'_c),חוזק המתיחה (f_t)ומודולוס של יאנג (E). גורמים אחרים, כגון היחס בין מלט לצבירה, דירוג, מרקם פני השטח, צורה ונוקשות של אגרגטים, מדגימים השפעה משנית.
2. סוג המלט קצב תהליך ההידרציה תלוי מאוד בקנסות של חלקיקי המלט. אם כוח מוקדם גבוה הוא הרצוי, זה נפוץ להשתמש סוג 3 מלט, שהוא רק מלט רגיל (סוג 1) כי כבר הקרקע עד עדינות גבוהה בהרבה.
3. ריפוי גורם נוסף המשפיע על כוח באופן משמעותי הוא הטמפרטורה והלחות שבהן בטון נרפא. באופן כללי, גבוה יותר את הטמפרטורה והלחות, מהר יותר הידרציה. לדוגמה, זה נפוץ לרפא חברי בטון לחוץ מראש בטמפרטורות סביב 140 ° F עם קיטור על מנת להשיג 70% או גבוה יותר של הכוח שצוין בתוך יום אחד של יציקה.
4. אחידות ואיחוד מאפיינים אלה מתייחסים להומוגניות של התמהיל וכמה טוב הוא נדחס בתחילה. היעדר אזורים חלשים או חללי אוויר גדולים (איחוד לקוי) ונוכחות של בטון עם תכונות אחידות אמורים כמובן להגביר את הכוח, כאשר כל המשתנים האחרים נשארים זהים.

מנקודת מבט של בדיקה, הגורמים המשפיעים ביותר על חוזק הקונקרטי הם כדלקמן:

1. מצב לחות כמה שהדגימה רטובה יותר, כך הכוח גבוה יותר.
2. חספוס משטח הטעינה כמה שפני השטח מחוספסים יותר, כך הכוח גבוה יותר.
3. קצב הטעינה הטעינה מהירה יותר, כך הכוח גדול יותר.
4. ריפוי טמפרטורה ולחות הטמפרטורה והלחות שבהן אוחסנו הדגימות לפני הבדיקה גבוה יותר, כך הכוח גבוה יותר.
5. ריסון קצה סוג ראש הטעינה משפיע על התפלגות הלחצים על פני דגימת הבדיקה. ראש טעינת המבחן האידיאלי הוא "פלטן מברשת", עם זאת, סוג זה של ראש טעינה יקר לייצור, וחוזרות היא בעיה. ראשי פלדה משמשים בדרך כלל, אבל הנוקשות שלהם מובילה לעוצמות גבוהות יותר לכאורה. השימוש בתרכובות כיסוי כדי להפיץ את הלחצים באופן שווה יותר על פני הדגימה שיפר חלק גדול מהבעיה.
6. סוג מכונת הבדיקה מכונות בדיקה יכולות להיות מסווגות כקשות (נוקשות מאוד) או רכות (פחות נוקשות) מבחינת הנוקשות שלהן. מכונה רכה עוקבת אחר עקומת המתח טוב יותר כאשר הדגימה נכשלת; עם זאת, האנרגיה המאוחסנת הנוספת תשוחרר ותוביל להתפשטות סדקים מהירה יותר, ובכך כוח גלוי נמוך יותר.
7. גיאומטריה של הדגימה בארצות הברית, צילינדרים (באופן מסורתי 6" קוטר על 12 "גבוה, אבל לאחרונה 4 "x 8" אלה) משמשים בדרך כלל. באירופה, קוביות (6" על 6 " או פחות) משמשים. למרות שהיחס בין חוזק הקוביה לחוזק הצילינדר פוחת ככל שחוזק הבטון עולה, לעתים קרובות מניחים כי כוחה של דגימת קוביה יהיה גדול בכ -1.25 מזה של צילינדר. במבחני צילינדר, יחס האורך על פני קוטר (1/d) משפיע גם על הכוח הנמדד. לצילינדר הסטנדרטי יחס לייחס של 2.00, וניתן למצוא גורמי תיקון ליחסים אחרים.

בדיקות דחיסה מתבצעות במכונת בדיקה הידראולית. מכונה זו שונה ממכונת הבדיקה האוניברסלית בה השתמשנו במעבדות אחרות, מכיוון שהיא מופעלת על ידי משאבה הידראולית פשוטה. מכונת בדיקה זו פועלת רק בדחיסה ויש לה שבץ קצר יחסית. עבור מבחן הדחיסה, קיבולת העומס צריכה להיות גבוהה מאוד (300,000 ק"ג או 300 קיפ או יותר) על מנת לבדוק בטון בעוצמה גבוהה, כמו 12 in. צילינדרים יש שטח של 28.2 אינץ '.², ואת נקודות החוזק בטון יכול לנוע עד 20 ksi ביישומים מעשיים. סוג זה של בטון ידרוש מכונה עם קיבולת של לפחות 600 קיפ.

הבדיקה ליחס המודולוס של יאנג ופואסון מתבצעת תוך שימוש במוד לדחיסה. התקן זה מותקן בגליל בטון במהלך בדיקת דחיסה ומשמש למדידת עיוותי אורך וחישוק. gage החיוג האורך משמש לחישוב זנים אורך, אשר בשילוב עם הלחץ משמשים לחישוב מודולוס של יאנג. ניתן להשתמש ביחס בין לחץ החישוק ללחץ האורך כדי לחשב בחזרה את היחס של פואסון. גם המודולוס של יאנג וגם היחס של פואסון תקפים ברמות עומס נמוכות בלבד (בהחלט פחות מ-40% מהאולטימטיבי), שכן פצצת המיקרו של הבטון תתחיל בסביבות 30% מהאולטימטיבי, והתנהגות הבטון תהיה בבירור לא ליניארית החל מ-60% מהאולטימטיבי. לאחר נקודה זו, היחס של פואסון מאבד משמעות, שכן הבטון יתחיל להפגין התנהגות מפלגתית עקב צמיחת סדק (כלומר, היחס של פואסון יהפוך שלילי).

בעוד בדיקות צילינדר שימושיות כדי לקבוע את איכות הבטון נמסר לאתר, בדיקה זו אינה אומרת לנו מה כוח הבטון במקום. אפילו ריפוי צילינדרים באתר אינו מספק תוצאות אמינות במיוחד. כתוצאה מכך, היה מאמץ גדול לפתח טכניקות בדיקה חסכונית לא הרסנית (NDT) כדי להעריך כוח קונקרטי in-situ במהלך 40 השנים האחרונות. שתיים מהטכניקות המוקדמות הנפוצות יותר משתמשות בפטיש שמידט ובגשוש וינדזור. שתי טכניקות אלה הן דוגמאות לבדיקת קשיות פני השטח, אשר יכול להיות קשור כוח באמצעות הליכי כיול נכונה.

פטיש שמידט הוא מכשיר פשוט, מופעל קפיץ שיורה משקל פלדה על משטח ומודד את הריבאונד שלה. עם כיול מתאים של המכשיר לתערובת מסוימת, ניתן להשיג תוצאות אמינות. כפי שלוקח רק כמה שניות לרוץ, בדיקה זו היא דרך יעילה מאוד למדוד את עקביות הבטון על פני רצף יציקה אחד או יותר.

הגשושית וינדזור, לעומת זאת, היא אקדח מופעל אבקה שיורה שלוש גשושיות לתוך הבטון בתבנית משולשת ומודד את החדירה הממוצעת. כמו עם פטיש שמידט, כיול לתערובת מסוימת חשוב על מנת להשיג תוצאות אמינות. הגשושית וינדזור אינה בדיוק לא הרסנית, מכיוון שיש להסיר את הבדיקות, ואת בטון פני השטח תוקן. העומק וההיקף של טלאים אלה הוא קטן, ולכן התיקון אינו בעיה מרכזית. ישנם מכשירים וטכניקות חדשים ומתוחכמים יותר בשימוש כיום כדי לאפיין את כוח הבטון in-situ, אבל שיטות אלה הן מעבר להיקף של מעבדה זו.

בדיקת דחיסה

1. מוציאים את גלילי הבטון מאזור האחסון או מחדר הריפוי, ומשטח יבשים את הצילינדרים.
2. בחר שישה צילינדרים לבדיקה זו, ומדוד את הקוטר של כל אחד מהצינדרים.
3. ודא כי קצות הצילינדרים הם ברמה ככל האפשר. מכיוון שראש הצילינדרים כנראה לא שטוח במיוחד, יש (א) לטחון את גליל הבטון מסתיים באבן שפשוף של בנאי כדי להסיר אי סדרים על פני השטח ולהטיל מכסה אספלטי בשני קצות הגליל, או (ב) להניח מכסה קצה neoprene בכל קצה. במעבדה זו, נשתמש בכובעי קצה neoprene, כמו שיטה זו היא ללא ספק הפשוטה ביותר. עם זאת, גם באמצעות טכניקה זו, פגמים משטח גדול חייב להיות מוסר מראש.
4. החל את עומס הדחיסה לאט וברצף עד להגעה לעומס המרבי. קצב הטעינה צריך להיות בין 20 פסאיי ל 50 psi לשנייה (150 ליברות. עד 300 ליברות. לשנייה). כשל של הצילינדר הוא קרוב במהלך הבדיקה כאשר מחוון העומס מאט ולבסוף מפסיק. אפשר לעומס הדחיסה להמשיך עד שהגליל נמחץ. לבחון מקרוב את סוג הכישלון של הגליל.
5. הקלט את העומס המרבי וקבע את עוצמת הדחיסה עבור כל דגימה שנבדקה.

קביעת המודולוס של יאנג

1. באחת מבדיקות דחיסת הצילינדרים, התקן מד דחיסה סביב הגליל לאחר שלבים 2.2 עד 2.10.
2. פתחו את שבעת ברגי המגע (2 על טבעת המנעול העליונה, 3 על טבעת הנעילה התחתונה ו-2 על הטבעת האמצעית) עד שהנקודות ישטפו את המשטח הפנימי של הטבעות.
3. מניחים את מד הדחיסה מעל דגימת הבטון ומאתרים את הדגימה במרכז הטבעת.
4. מקם שלושה בלוקי אורך שווים מתחת לטבעת התחתונה. אורך הבלוקים (צילינדרים) צריך להיות אנכי כדי לספק את הגובה הנכון.
5. הדקו ידנית את 3 ברגי המגע בטבעת הנעילה התחתונה ואת שני ברגי המגע בטבעת העליונה כנגד הדגימה.
6. הדקו ידנית את שני ברגי המגע בטבעת האמצעית וודאו שהגבעול האנכי של מחוון חיוג המתח צירי נמצא באמצע הדרך בין שני החלקים של הטבעת האמצעית.
7. הסר את מוטות שני מרווחים.
8. הסר את שלושת גושי המתכת מתחת לטבעת התחתונה.
9. אפס מחוון חיוג מאמץ צירי עם הגבעול קרוב למיקום המורחב לחלוטין.
10. אפס מחוון חיוג מאמץ דימטרי עם הגבעול שלה קרוב למיקום דחף במלואו.
11. החל סדרה של עומסים בשלבים של כ -10,000 ק"ג, עד כ 60,000 ק"ג. בכל שלב עומס, להקליט את עיוותי האורך והחישוק.

שמידט האמר הדגמה

1. סמן רשת 2 רגל. x 2 רגל על לוח רצפת בטון, המכסה שטח של 10 רגל. x 10 רגל. בחר משטח בטון חלק, יבש ועובי של לפחות 102 מ"מ.
2. בכל נקודת רשת, נהלו ורשמו מבחן פטיש ריבאונד של שמידט, כפי שניתן בשלבים 3.3 עד 3.4.
3. לפני שניתן יהיה להשתמש בפטיש לבדיקה, יש לשחרר את הבוכנה מהפטיש לתנוחת הבדיקה. אם הבוכנה אינה מורחבת, מניחים את קצה הבוכנה על משטח נוקשה ולוחצים בעדינות את פטיש שמידט בחוזקה על פני השטח. אתה תשמע קליק, הבוכנה תתרחב לתנוחת הבדיקה.
4. לחץ בעדינות על פטיש הריבאונד כנגד משטח הבטון כדי להיבדק. כאשר הבוכנה נלחצת כל הדרך אל הפטיש הריבאונד, המשיכו לדחוף חזק יותר עד שתשמעו קול מקשקש. שמור את פטיש הריבאונד לחוץ בחוזקה על משטח הבטון ולקרוא את מספר הריבאונד על הסולם.
5. חשב את הממוצע ואת סטיית התקן עבור מערכת מדידות זו.

הצילינדרים בדחיסה נטו להיכשל לאורך מישור נוטה, בערך 45 מעלות. תכונה זו מצביעה על כך שהכישלון לא היה מונע על ידי דחיסה טהורה (ריסוק של הגליל) אלא על ידי כוחות גיסת, או ליתר דיוק על ידי פיצול לחצי מתח.

תוצאות בדיקת הדחיסה מחושבות על-ידי חלוקת העומס המרבי הנמדד (P_max)לפי האזור הנמדד. ערך החוזק הדחוס נלקח כממוצע של שלושה צילינדרים בדיקות, בתנאי שאף אחד מהם לא הביא ערך של פחות מ 500 פסאיי מהממוצע.

המודולוס והיחס של פואסון של יאנג מתקבלים מהמדרון הראשוני של עקומת המתח והיחס בין זנים אורך לזנים רוחביים. הערך של מודולוס של יאנג נלקח לעתים קרובות כמו , בעוד היחס של פואסון משתנה בין 0.12 ל 0.2.

הממוצע של קריאות פטיש שמידט היה 32.4 עם סטיית תקן של 1.3. תוצאות אלה נחשבות מקובלות, ואת הבטון בחזקת במקום נקבע להיות 4650 פסאיי מבוסס על כיול לבדיקות גליל מעבדה מקבילות.

בוצעו בדיקות דחיסה על צילינדרים בטון, כמו גם מדידות של מודולוס של יאנג, היחס של פואסון, והדגמה של מדידות NDT בבטון. תוצאות בדיקת דחיסה מבדיקות הצילינדר, כמו אלה שבוצעו בתרגיל מעבדה זה, הן פשוטות יחסית לביצוע והפריקת תוצאות עם שונות מקובלת. קשה לבצע מדידות של היחס של פואסון ומודולוס של יאנג, ומאפיינים אלה מחושבים לעתים קרובות על ידי נוסחה אמפירית מכוח הדחיסה ולא על ידי מתודולוגיה ניסיונית.

בדיקות דחיסה מהסוג המתואר להלן משמשות לניטור רווח הכוח במבני בטון. התוצאות ב 28 ימים צריך לעמוד מפרטים נפרדים, אבל באופן כללי, הבדיקה אינה מופעלת רק עם המטרה הספציפית של פגישה מפרטים, או בדיקת כוחו של חבר מסוים. הרעיון העיקרי של בדיקות אלה הוא לפקח על איכות כל הבטון המועבר לאורך תוחלת החיים של הפרויקט כולו.

יישום נפוץ נוסף של בדיקת צילינדר הוא לבדוק ליבות שחולצו ממבנים קיימים. במקרים אלה, הכוונה היא לקבוע אם המבנה יכול לשאת מטענים גבוהים יותר מאשר תוכנן בתחילה. דוגמה אחת היא בגשרים ישנים יותר, שבהם עומסי המשאיות המוגברים דורשים שגשרים יהיו מדורגים עבור שילובי עומס חדשים (משקל לכל מרווח ציר וסגר, למשל) או בחקירות משפטיות שבהן לאחר תקלה, יש צורך לשלול מצבי כשל מסוימים.