چکش اشمیت
بررسی و نحوه عملکرد چکش اشمیت
چکش اشمیت یکی از رایج ترین و پرکاربردترین ابزار ضربه ای است که در صورت استفاده صحیح می تواند ابزار مفیدی باشد. اما بی دقتی و استفاده بدون شناسایی پارامترهای موثر می تواند منجر به نتایج اشتباه شود. چکش اشمیت یک تکنیک سریع، ارزان و غیر مخرب هم در آزمایشگاه و هم در محل است. از این روش نمی توان برای جایگزینی آزمون مقاومت فشاری استاندارد یا روش تعیین یکپارچگی عناصر در سازه یا مقایسه تغییرات در ویژگی های عناصر مختلف سازه استفاده کرد.
بلکه روشی است در جهت تعیین یکنواختی بتن در سازه و یا مقایسه تغییر کیفیت بتن در نقاط مختلف یک سازه. این آزمایش نسبت به تغییرات موضعی در جنس بتن حساس میباشد.این تست نسبت به تغییرات موضعی و انواع مختلف چیزها حساس است.
برای مثال، وجود ذرات دانه درشت در زیر پیستون، سبب حصول نتیجه کم میشود. به علاوه انرژی ای را که بتن جذب می کند، با مقاومت و هم با سختی آن ارتباط دارد، به طوری که ترکیب مقاومت و سختی کنترل کننده برجهندگی می باشد. آزمایش چکش اشمیت برجهندگی فقط خواص سطح بتن را می سنجد. به علت پراکندگی موضعی در سختی بتن در یک مساحت کوچک، عدد برجهندگی باید در تعدادی از نقاط نزدیک به یکدیگر تعیین شوند و سپس از نتیجه آنها میانگین گرفته شود.
علاوه بر این، مقاومت بتن با مقاومت و دوام آن مرتبط است، بنابراین ترکیب مقاومت و سختی بر عملکرد حاکم است. آزمایش چکش اشمیت فقط سطح سینک را اندازه گیری می کند. با توجه به توزیع مساحت سختی قوی در یک منطقه کوچک، تعداد سختی باید در بسیاری از نقاط نزدیک به یکدیگر تعیین شده و از نتایج آنها محاسبه شود.
معایب کار با چکش اشمیت :
از جمله این مشکلات می توان به سطحی بودن نتایجی که حاصل از تست چکش اشمیت است نام برد. با این وجود این چکش به علت اینکه سریع و کم هزینه است در پروژه های ارزیابی و مقاوم‌سازی سازه های بتنی استفاده می شود.
کارایی چکش اشمیت
بر این اساس بازتاب یک جرم ارتجاعی وابسته به سختی سطح در مقابل جرمی ست که به آن برخورد می کند. در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا یک نقطه مشخص، یک مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود. این کار با فشردن چکش به سطح صاف بتن انجام می شود. پس از آزاد کردن، جرم تحت اثر بازتاب میله چکش قرار می گیرد و مسافتی که توسط آن جرم طی می شود و بر حسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود. عدد بازتاب یک اندازه مطلق است، چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد.
اهداف آزمایش بتن توسط چکش اشمیت:
- یافتن مقدار مقاومت فشاری بتن که کاملاً تقریبی است. این عدد با استفاده از روابط بین خاصیت ارتجاعی سطح بتن و مقاومت بتن به دست می‌آید.
- ارزیابی کردن یکنواختی بتن
- ارزیابی کیفیت بتن در برابر استانداردهای مورد نیاز
- ارزیابی کیفیت یک المان بتن در برابر بقیه ی المان های آن
از چکش اشمیت برای ارزیابی قسمت‌های مشکوک بتن نیز می‌توان استفاده کرد. هم چنین می توان با استفاده از چکش اشمیت، ویژگی های دو قسمت مختلف از بتن را با هم مقایسه کرد. هنگامی که چکش اشمیت بر سطح بتن فشرده میشود، پلونگر یا لاستیک سر چکش با فشار که از سوی بتن به خاطر خاصیت ارتجاعی‌اش بر آن وارد میشود، به عقب بازمی‌گردد. این نیرو و انرژی وارد شده به چکش اشمیت اندازه گیری میشود و با استفاده از ثابت های خاص، مقاومت بتن و دیگر ویژگی‌های آن اندازه گیری میشود. به طور کلی می‌توان گفت که بتنی که دارای مقاومت و سختی کم‌تری است، انرژی بیش‌تری را جذب می‌کند و ارتجاع آن کمتر است. در مقابل بتنی که دارای مقاومت بالا و سختی زیاد است، بیشتر انرژی را به چکش اشمیت بازمی‌گرداند. چکش‌های اشمیت دارای نموداری بر روی بدنه‌ی خود هستند که هم‌زمان میزان مقاومت بتن را نشان می‌دهند. یعنی در همان زمان آزمایش مقاومت بتن مشخص میشود و دیگر نیازی به محاسبات دیگری نیست. آزمایش چکش اشمیت بر پایه این نکته بنا شده که قابلیت ارتجاعی یک جرم الاستیک به سختی سطح آن جرم (در این جا بتن) بستگی دارد.
پیش از انجام آزمایش، لازم است تا سطح بتن دارای یک سری ویژگی های خاص باشد تا بتوان به نتایج آزمایش اعتماد کرد.
ویژگی های سطح بتن پیش از انجام آزمایش چکش اشمیت
سطح بتن بایستی صاف، تمیز و خشک باشد
آزمایش چکش اشمیت نباید بر روی سطوح بتن که به دلیل تراکم ناکامل، از دست دادن گروت و غیره خشن و ناهموار شده است، صورت گیرد
نقطه‌ای که چکش اشمیت بر روی آن قرار می گیرد، بایستی حداقل 20 میلی‌متر تا لبه یا قسمت جدا شدگی سطح بتن فاصله داشته باشد
همان طور که پیش از این نیز اشاره کردیم، آزمایش چکش اشمیت خیلی دقیق نیست. برآوردها نشان می‌دهد که چکش اشمیت در تعیین مقاومت فشاری بتن چیزی در حدود 25 درصد خطا دارد. یعنی ممکن است عدد اعلام شده حداکثر 25 درصد بیشتر یا کمتر از مقاومت اصلی بتن باشد. همچنین آزمایش ها نشان داده که محل آزمایش هر چه به هسته و مرکز ثقل بتن نزدیک‌تر باشد، نتایج آزمایش به شکل قابل توجهی دقیق تر می شود
اهداف آزمایش چکش اشمیت
در هنگام سنجش بتن به وسیله ی چکش اشمیت، ما معمولاً چندین هدف را با هم دنبال می کنیم. اولین هدف و مقصد ما پیدا کردن مقاومت فشاری بتن است که البته عددی کاملاً تقریبی است و دقت بالایی ندارد. این عدد به وسیله‌ی روابط موجود میان خاصیت های ارتجاعی سطح بتن و مقاومت بتن به دست می آید و محاسبه می شود. همچنین به وسیله ی چکش اشمیت از یکنواختی سطوح بتن اطمینان حاصل می کنیم. اگر ویژگی های قسمتی از بتن با بقیه ی آن تفاوت چشمگیری داشته باشد، به وسیله‌ی این آزمایش ما متوجه آن خواهیم شد. در واقع در آزمایش چکش اشمیت ما به دنبال آن هستیم تا بررسی کنیم که آیا بتن ما دارای ویژگی های مورد نظر و استاندارد می باشد یا خیر. این بررسی به صورت کلی بر روی بتن صورت می پذیرد و تمامی نواحی آن باید دارای ویژگی های مورد نظر ما باشند. از این آزمایش می توان برای ارزیابی قسمت های مشکوک به آسیب دیدگی بتن نیز استفاده کرد. مقایسه ی دو قسمت مختلف از بتن دیگر هدفی است که به وسیله ی آزمایش چکش اشمیت می توان به آن رسید
این تخمین عدد بازگشتی آزمایش بتن سخت شده توسط چکش فولادی با نیروی محرکه فنر می باشد
از تست چکش اشمیت می توان در تعیین یکنواختی بتن درجا استفاده کرد برای تشخیص مناطقی از سازه که بتن ضعیف یا خراب دارد. همچنین برای روند افزایش مقاومت بتن کاربرد دارد.
برای تخمین مقاومت بتن لازم است بین مقاومت بتن و عدد بازتاب رابطه ای بدست آورد. این رابطه برای هر طرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود. برای تخمین مقاومت در حین ساخت باید مقاومت نمونه های مکعبی در آزمایشگاه تعیین گردد و با استفاده از آن رابطه مذکور بدست آید. برای تخمین در بتن های ساخته شده باید رابطه فوق براساس تعیین مقاومت نمونه های بدست آمده از سازه تعیین شود. (ACI-228 R) روش های تعیین مقاومت درجا بتن
برای یک طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله رطوبت سطحی بتن، روش بدست آوردن سطح نمونه و عمق کربناتاسیون بتن تاثیر می گذارد. این عوامل بایستی در رابطه ای که برای تخمین مقاومت بدست می آید و تفسیر نتایج تاثیر خودش را نشان دهد.
باید در نظر داشته باشید که این آزمایش تخمینی می باشد و تعیین کننده رد یا قبول بتن نمی باشد.