الاختبارات غير المتلفة للخرسانة

ما هي الاختبارات غير المتلفة للخرسانة؟

الاختبارات غير المتلفة للخرسانة هي طريقة للحصول على قوة الانضغاط وخصائص أخرى للخرسانة من الهياكل القائمة، يوفر هذا الاختبار نتائج فورية وقوة فعلية وخصائص الهيكل الخرساني، كما تتمثل الطريقة القياسية لتقييم جودة الخرسانة في المباني أو الهياكل في اختبار العينات المصبوبة في وقت واحد لمقاومة الانضغاط والشد.

إنَّ الخرسانة في العينات قد تختلف عن تلك الموجودة في الهيكل الفعلي نتيجة لظروف المعالجة والضغط المختلفة وخصائص قوة العينة الخرسانية تعتمد على حجمها وشكلها، على الرغم من أنه لا يمكن أن يكون هناك قياس مباشر لخصائص قوة الخرسانة الإنشائية لسبب بسيط هو أن تحديد القوة ينطوي على ضغوط مدمرة، فقد تم تطوير العديد من طرق التقييم غير المدمرة.

تشمل هذه الخصائص الصلابة ومُقاومة الاختراق بواسطة المقذوفات والقدرة على الارتداد والقدرة على إرسال نبضات الموجات فوق الصوتية والأشعة السينية، يمكن تصنيف هذه الطرق غير المدمرة كاختبارات الاختراق، اختبار مطرقة شميدت، اختبار السحب، الاختبارات الديناميكية، الاختبارات المشعة ومفهوم النضج، الغرض من هذه المقالة هو وصف هذه الأساليب باختصار.

اختبار اختراق الخرسانة:

يعتبر مسمار وندسور بشكل عام أفضل وسيلة لاختبار الاختراق، وتتكون المعدات من بندقية أو سائق يعمل بالمسحوق، مجسات سبيكة مقواة، خراطيش محملة، مقياس عمق لقياس اختراق اختراق المجسات والمعدات الأخرى ذات الصلة.

يتم دفع مسمار بقطر 0.25 بوصة (6.5 ملم) وطول 3.125 بوصة (8.0 سم) إلى الخرسانة بواسطة شحنة مسحوق دقيقة ويوفر عمق الاختراق مؤشرًا على قوة الانضغاط للخرسانة، على الرغم من أن الشركة المصنعة توفر مخططات المعايرة، يجب معايرة الجهاز لنوع الخرسانة ونوع وحجم الركام المستخدم.

ما هي فوائد اختبار اختراق الخرسانة؟

ينتج عن اختبار المسبار نتائج متغيرة تمامًا ولا يجب توقع أن يعطي قيمًا دقيقة لقوة الخرسانة. ومع ذلك، فإنَّ لديها القدرة على توفير وسيلة سريعة للتحقق من جودة ونضج الخرسانة في الموقع، كما يتم يوفر وسيلة لتقييم تطور القوة مع المعالجة، الاختبار غير مدمر في الأساس حيث يمكن اختبار الأعضاء الخرسانية والهيكلية في الموقع، مع تصحيح صغير للثقوب على الوجوه المكشوفة.

اختبار مطرقة شميدت:

مطرقة الارتداد (مطرقة شميدت) هي اختبار صلابة سطحية تم تأسيس ارتباط تجريبي لها بين القوة ورقم الارتداد، إنَّ الأداة الوحيدة المعروفة لاستخدام مبدأ الارتداد لاختبار الخرسانة هي مطرقة شميدت وتزن حوالي 4 رطل (1.8 كجم) وهي مناسبة لكل من المختبر والعمل الميداني، تتكون المطرقة من كتلة يتم التحكّم فيها بنابض والتي تنزلق على مكبس داخل مبيت أنبوبي، يتم دفع المطرقة على سطح الخرسانة بواسطة الربيع ويتم قياس مسافة الارتداد على مقياس.

يمكن أن يكون سطح الاختبار أفقيًا أو رأسيًا أو بأيّ زاوية ولكن يجب معايرة الجهاز في هذا الموضع، كما يمكن إجراء المعايرة باستخدام أسطوانات (6 × 12 بوصة ، 15 × 30 سم) من نفس الإسمنت والركام الذي سيتم استخدامه في العمل ويتم تغطية الأسطوانات وتثبيتها بإحكام في آلة ضغط، ويتم أخذ العديد من القراءات وتوزيعها بشكل جيد وقابل للنسخ، وهو متوسط ​​يمثل الرقم الارتدادي للأسطوانة. يتم تكرار هذا الإجراء بعدة أسطوانات، وبعد ذلك يتم الحصول على قوة الضغط.

مزايا اختبار مطرقة شميدت:

توفر مطرقة شميدت طريقة غير مكلفة وبسيطة وسريعة للحصول على مؤشر لقوة الخرسانة ولكن الدقة من ± 15 إلى ± 20 في المائة ممكنة فقط للعينات المعالجة والمختبرة في الظروف التي تم فيها إنشاء منحنيات المعايرة، تتأثر النتائج بعوامل مثل نعومة السطح وحجم وشكل العينة وحالة رطوبة الخرسانة ونوع الإسمنت والركام الخشن ومدى كربنة السطح.

اختبار السحب للخرسانة:

يقيس اختبار السحب القوة المطلوبة للسحب من الخرسانة ويتكون من قضيبًا فولاذيًا مشكلًا بشكل خاص تم صب نهايته المتضخمة في الخرسانة إلى عمق 3 بوصات (7.6 سم)، تكون الخرسانة في وقت واحد في التوتر والقص، لكن القوة المطلوبة لسحب الخرسانة يمكن أن تكون مرتبطة بقوة الضغط، وهكذا يمكن لتقنية السحب أن تقيس قوة الخرسانة في الموقع عند إجراء الارتباطات المناسبة.

مزايا اختبار السحب:

على الرغم من أن اختبارات الانسحاب لا تقيس القوة الداخلية للخرسانة الجماعية، إلا أنها تقدم معلومات حول نضج وتطور قوة جزء تمثيلي منها، هذه الاختبارات لها ميزة القياس الكمي لقوة الخرسانة الموجودة.

اختبار قياس سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية:

إنَّ الاختبار الديناميكي الغير مدمر الوحيد في الوقت الحالي هو قياس سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية، هذا النوع من الاختبارات يُظهر إمكانية اختبار قوة الخرسانة في الموقع، إنَّه يقيس وقت انتقال نبضة فوق صوتية تمر عبر الخرسانة، يتم إنشاء النبضات بواسطة بلورات كهرضغطية كهربية مثيرة للصدمة مع بلورات مماثلة تستخدم في جهاز الاستقبال، يتم قياس الوقت المستغرق لتمرير النبض عبر الخرسانة بواسطة دوائر قياس إلكترونية.

يمكن الحصول على ارتباط جيد إلى حد ما بين قوة ضغط المكعب وسرعة النبض، تمكّن هذه العلاقات من توقع قوة الخرسانة الإنشائية في حدود ± 20 في المائة، شريطة أن تكون أنواع النسب الإجمالية والمختلطة ثابتة، تم استخدام طريقة سرعة النبض لدراسة التأثيرات على الخرسانة الناتجة عن تجميد ذوبان الجليد وهجوم الكبريتات والمياه الحمضية. بشكل عام، ترتبط درجة الضرر بانخفاض سرعة النبض ويمكن أيضًا الكشف عن الشقوق.

مع تقدم الأعمار يتباطأ معدل زيادة سرعة النبض بسرعة أكبر بكثير من معدل تطوّر القوة، بحيث تتجاوز دقة 2000 إلى 3000 رطل لكل بوصة مربعة (13.6 إلى 20.4 ميجا باسكال) في تحديد القوة أقل من ± 20%، تعتمد الدقة على المعايرة الدقيقة واستخدام نفس نسب مزيج الخرسانة والركام في عينات الاختبار المستخدمة للمعايرة كما في الهيكل.

باختصار تتمتع اختبارات سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية بإمكانية كبيرة للتحكّم في الخرسانة، لا سيما من أجل تحديد التوحيد وكشف التشققات أو العيوب. استخدامه للتنبؤ بالقوة محدود أكثر بكثير، بسبب العدد الكبير من المتغيرات التي تُؤثّر على العلاقة بين القوة وسرعة النبض.

العوامل المؤثرة على قياس سرعة النبض بالموجات فوق الصوتية:

1. يجب أن يكون هناك اتصال سلس مع السطح قيد الاختبار ووسيط اقتران مثل طبقة رقيقة من الزيت.ِ
   
2. من المستحسن أن تكون أطوال المسار 12 بوصة على الأقل (30 سم) لتجنّب أيّ أخطاء تحدث بسبب عدم التجانس.
   
3. يجب إدراك أن هناك زيادة في سرعة النبض عند درجة حرارة أقل من درجة التجمُّد بسبب تجميد الماء من 5 إلى 30 درجة مئوية (41-86 درجة فهرنهايت)، لا تعتمد سرعات النبض على درجة الحرارة.
   
4. وجود حديد التسليح في الخرسانة له تأثير ملموس على سرعة النبض. لذلك من المستحسن وكثيرًا ما يكون من الإلزامي اختيار مسارات النبض التي تتجنّب تأثير حديد التسليح أو إجراء تصحيحات إذا كان الفولاذ في مسار النبض.
   

اختبار الاشعة السينية للخرسانة:

يمكن استخدام الطرق المشعّة لاختبار الخرسانة للكشف عن موقع التعزيز وقياس الكثافة وربما تحديد ما إذا كان القرص قد حدث في وحدات الخرسانة الهيكلية، ويتم قبول التصوير الشعاعي لجاما بشكل متزايد في إنجلترا وأوروبا. المعدات بسيطة للغاية وتكاليف التشغيل صغيرة، على الرغم من أن السعر الأولي يمكن أن يكون مرتفعًا، كما ويمكن فحص الخرسانة التي يصل سمكها إلى 18 بوصة (45 سم) دون صعوبة.

الغرض من الاختبارات غير المتلفة للخرسانة:

تم تطوير مجموعة متنوعة من طرق الاختبارات الغير متلفة لفحص وتقييم الهياكل الخرسانية، تهدف هذه الطرق إلى تقدير القوة والخصائص الأخرى، رصد وتقييم التآكل، قياس حجم الشق والغطاء، الكشف عن العيوب وتحديد المناطق الأكثر عرضة نسبيًا في الهياكل الخرسانية، يرجع أصل العديد من طرق الاختبارات غير المتلفة المستخدمة في اختبار الخرسانة إلى اختبار نظام معدني أكثر تجانساً.

هذه الأساليب لها أساس علمي سليم، لكن عدم تجانس الخرسانة يجعل تفسير النتائج صعبًا إلى حد ما، يمكن أن يكون هناك العديد من المعلمات مثل المواد والمزيج والصنعة والبيئة والتي تُؤثّر على نتائج القياسات. علاوة على ذلك، تقيس هذه الاختبارات بعض خصائص الخرسانة الأخرى (مثل الصلابة) ويتم تفسير النتائج لتقييم خاصية مختلفة للخرسانة.

وبالتالي فإنَّ تفسير النتائج مهم للغاية وصعب الوظيفة حيث لا يمكن التعميم، على هذا النحو يمكن للمشغلين إجراء الاختبارات ولكن يجب ترك تفسير النتائج للخبراء الذين لديهم خبرة ومعرفة بتطبيق مثل هذه الاختبارات غير المدمرة، أخيراً تتلخص الأغراض من الاختبارات الغير متلفة للخرسانة فيما يلي.

1. تقدير قوة الضغط في الموقع.
   
2. تقدير التوحيد والتجانس.
   
3. تقدير الجودة فيما يتعلق بالمتطلبات القياسية.
   
4. تحديد مناطق النزاهة المنخفضة مقارنة بالأجزاء الأخرى.
   
5. الكشف عن وجود تشققات وفراغات وعيوب أخرى.
   
6. مراقبة التغيرات في هيكل الخرسانة التي قد تحدث مع مرور الوقت.
   
7. تقييم ورصد التآكل.
   
8. قياس معامل المرونة.