اصولاً روش‌های تست غیر مخرب بتن یا nondestructive concrete testing طرفداران زیادی در حوزه ساخت و ساز دارند و در بین آنها تست التراسونیک بتن به وفور استفاده می‌شود. این روش از آنجایی که نیاز به تخریب سازه ندارد و نتایج آن بسیار واضح و مشخص است، برای بسیاری از مهندسین سازه به عنوان یک روش قابل قبول و محبوب شناخته می‌شود.
روش‌های مختلفی برای بررسی کیفیت بتن پیشنهاد می‌شود که برخی از آنها تخریبی و برخی نیز غیر مخرب هستند. روش‌های تخریبی معمولاً قبل از بتن ریزی یا در حین انجام ساخت و ساز انجام می‌شود. روش‌های غیر مخرب اجازه داده می‌شود که بتن به کیفیت اصلی و استاندارد خود برسد و سپس به سراغ انجام آزمایش می‌روند. نمونه بارز و محبوب آزمایش‌های غیر مخرب، تست التراسونیک بتن است که در این مطلب به طور کامل به آن می‌پردازیم.
در ادامه معرفی تستهای کیفیت بتن به شکل‌های مختلف، در این مطلب به معرفی تست التراسونیک بتن و کارایی آن می‌پردازیم و نشان می‌دهیم که به چه شکل‌هایی می‌توان از نتایج آن استفاده کرد.
تست التراسونیک بتن چیست؟
تست التراسونیک بتن (Ultrasonic Testing) یکی از شیوه‌های بررسی کیفیت سازه‌های بتنی به صورت غیر مخرب است که اصول انجام آن بر مبنای فرستادن واژه التراسونیک و فراصوت به داخل سازه بتن است. در این آزمایش می‌توان مقاومت فشاری نسبی، طول و ابعاد ترک‌های ایجاد شده در بتن و همچنین میزان پیشرفت واکنش هیدراتاسیون و کیفیت بتن مورد بررسی قرار داد.
مهم‌ترین فاکتوری که در تست التراسونیک بتن آن استفاده می‌شود، بحث اندازه گیری سرعت پالس در داخل بتن و سازه بتنی است که با استفاده از تکنیک‌های فراصوتی آنالیز می‌شود. نتیجه آنالیز نشان می‌دهد که کیفیت بتن و تراکم آن در چه حدی است و نسبت به سطح استاندارد چه تفاوتی دارد. تست التراسونیک در سطح جهان با یک شیوه استاندارد و از پیش تعیین شده انجام می‌شود و اصول آن در تمامی آزمایشگاه‌های یکسان است.
اصول تست التراسونیک بتن و نحوه اجرای آن
اصول تست التراسونیک بتن بر مبنای چند فاکتور مختلف بررسی می‌شود که هر کدام از آنها در نتایج نهایی تأثیر مستقیم و چشمگیری دارند. اصول و مبنای کلی اجرای این آزمایش سازه‌های بتنی به این صورت است که انتقال امواج در داخل بتن تحت تأثیر فاکتورهای مختلف تغییر می‌کند. اگر این عوامل و فاکتورهای باعث شوند که سرعت انتقال صوت در داخل سازه کاهش یابد، یعنی کیفیت بتن نسبت به استاندارد مورد انتظار کمتر است.
در این تست فاکتورهای زیر مشخص می‌شود:
- تعیین سرعت پالس در بدنه بتن و سازه بتنی؛
- بررسی همگنی و یکنواختی در داخل سازه‌ها و مصالح اولیه بتن؛
- سرعت پالس در داخل ترک‌ها و شکستگی‌های به وجود آمده در سطح بتن؛
- پیش بینی و بررسی مقاومت فشاری بتن (مطلب تست مقاومت فشاری و جزئیات آن را از دست ندهید).
بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که اصول و مبنای انجام تست التراسونیک برپایه انتقال صوت در داخل سازه بتنی و تحت تأثیر قرار گرفتن سرعت صوت به دلایل مختلف است.
نحوه انجام تست التراسونیک بتن به این صورت است که تجهیزات تولید کننده صوت به محل پروژه انتقال داده شده و با اتصال آن به سازه بتنی، زمینه انتشار صوت در داخل بتن فراهم می‌شود. سرعت انتشار امواج صوتی در داخل سازه بتنی به یک دستگاه اندازه گیری فرستاده می‌شود که نتایج آن با توجه به خواص کششی و تراکم بتن قابل تغییر است. قانون کلی در انجام این آزمایش به این صورت است که هر چه زمان عبور پالس از درون سازه بتنی کمتر باشد، تراکم بتن بالاتر بوده و کیفیت بهتری دارد. این مورد را در بندهای بعدی بیشتر توضیح می‌دهیم.
از نتایج تست فراصوت بتن چه برداشتی می‌شود؟
بعد از انجام آزمایش التراسونیک بتن نوبت به بررسی نتیجه آزمایش و نتیجه گیری در مورد کیفیت سازه بتنی است. امواجی که به داخل سازه بتنی فرستاده می‌شود، جه به چند فاکتور مختلف تغییر می‌کند که هر کدام از آنها می‌توانند نشان‌دهنده یک ویژگی کلی از سازه باشد:
سن بتن
در مطالب قبلی اشاره کردیم که بتن در یک دوره ۲۸ روزه به استحکام ۹۹ درصدی خود می‌رسد. این دوره ۲۸ روزه برای تکمیل واکنش هیدراتاسیون است. زمانی که واکنش هیدراتاسیون به حالت اصلی خود می‌رسد، بتن به بالاترین درجه سختی خود رسیده و بهترین فضای ممکن برای انتشار و انتقال امواج صوتی فراهم می‌کند. بنابراین سرعت صوت بالا نشان می‌دهد که سن بتن به حالت نهایی و با کیفیت خود رسیده است.
رطوبت سازه
یکی از ویژگی‌های امواج التراسونیک این است که سرعت آن در بتن در شرایط اشباع افزایش می‌یابد. این یعنی اگر در داخل ساز شاهد حضور رطوبت باشیم، یا به عبارتی هنوز بتن به طور کامل خشک نشده باشد، سرعت انتقال امواج صوت در سازه بتنی کاهش یافته و نشان دهنده بی کیفیت بودن بتن است.
ویژگی‌های سنگدانه ها
اصولاً سرعت امواج اولتراسونیک در دانه‌های ماسه سنگ و سنگدانه به دلیل تراکم بالاتر، بیشتر از خمیر سیمانی است. بنابراین اگر دانه‌های ماسه سنگ در داخل بتن وجود داشته باشد، سرعت انتقال صوت بالاتر می‌رود. اگر هم حجم سیمان نسبت به حالت استاندارد کمتر باشد، باز هم سرعت انتشار امواج در درون سازه کاهش می‌یابد. پس سرعت انتقال سرعت بالا معیار خوبی از تراکم مناسب و استاندارد دانه‌های ماسه سنگ است.
وجود ترک در داخل ساز
ترک‌ها زمانی در یک سازه به وجود می‌آیند که تنش بزرگتر از ۵۰ درصد مقاومت فشاری بتن به آنها وارد شود. وجود ترک‌های بزرگ و ریز در روند انتقال صوت در داخل سازه بتنی اختلال ایجاد می‌کند و باعث می‌شود که سرعت امواج التراسونیک در داخل سازه کاهش یابد.
مزایای تست التراسونیک بتن
با توجه به تعریف و تفاسیری که برای تست التراسونیک بتن گفته شد، احتمالاً این سؤال را از خود می‌پرسید که چرا باید از این شیوه برای بررسی کیفیت بتن استفاده شود؟ آیا نتایج این آزمایش برای مهندسین و مشاورین سازه قابل استناد است؟ برای درک این موضوع به مزایای زیر توجه کنید:
- انجام تست کیفیت بتن در سریعترین زمان ممکن؛
- عدم نیاز به تخریب بخشی از سازه؛
- قابلیت تفسیر آسان نتیجه آزمایش با توجه به فاکتورهای مختلف؛
- امکان انجام آزمایش در شرایط مختلف آب و هوایی و جغرافیایی؛
- تسلط کامل کاربر بر روند انتقال اطلاعات به صورت آنلاین؛
- فراهم آمدن بررسی تخمینی مقاومت فشاری بتن بدون نیاز به انجام جداگانه این تست؛
- مشخص کردن زمان و تاریخ انجام آزمایش برای گزارش نهایی؛
- ارائه گزارش و نتیجه آزمایش به صورت فایل‌های قابل ارائه و قابل خروجی.
محدودیت‌های تست التراسونیک بتن
با توجه به مزایای که برای این روش آزمایشی گفته شد، بد نیست که نکاتی در مورد محدودیت های این روش نیز ذکر کنیم تا در صورت مواجهه با آنها، عکس العمل مناسبی داشته باشید. برخی از این محدودیت‌ها عبارتند از:
- نیاز به دقت و مهارت بالای اپراتور برای انجام آزمایش؛
- نیاز به دانش فنی بالا برای انجام تست التراسونیک بتن؛
- عدم امکان استفاده از آزمایش برای اجزاء خیلی کوچک و نازک؛
- ناتوانی دستگاه در نشان دادن ناپیوستگی‌های کوچک نزدیک به سطح؛
- تأثیر منفی آرماتور و نتایج آزمایش و نیاز به حذف آنها از نتیجه کار.
نتیجه گیری
تست التراسونیک بتن بر مبنای توانایی سازه بتنی در انتقال امواج فراصوت طراحی شده است و تصور مهندسین سازه بر این است که انتقال پیوسته امواج نشان دهنده کیفیت بتن است. انجام این آزمایش ما را به نتایج مشخص و قابل تفسیر می‌رساند که به کمک منابع مختلف امکان آنالیز آن وجود دارد. برخورداری از دستورالعمل و روش انجام یکسان در سراسر دنیا باعث شده است که این روش برای بررسی کیفیت بتن به عنوان یک روش محبوب شناخته شود.
سرعت انتقال صوت در سازه‌های بتنی استاندارد و با کیفیت بالاتر از سازه‌های بتنی دچار مشکل و ترک خوردگی است. این قانون کلی به ما در درک نتایج آزمایش کمک می‌کند. برای رفع ابهامات و مشاوره در این زمینه، میتوانید سؤالات خود را در بخش نظرات مطرح کنید و برای سفارش بتن آماده از طریق شماره‌های موجود در بخش تماس با ما تماس بگیرید.