تست مقاومت نفوذ در بتن

تست مقاومت نفوذ یا تست نفوذ میله، یکی از انواع تست های غیر مخرب بتن است. از این تست برای تعیین مقاومت نسبی بتن استفاده می شود. به علت ماهیت تجهیزات مورد استفاده، نباید انتظار داشته باشیم که به مقادیر مطلق مقاومت دسترسی پیدا کنیم. ویندسور معروفترین وسیله در اندازه گیری مقاومت در برابر نفوذ است.
این آزمایش در آمریکا در سال 1960 توسعه پیدا کرد و همانند روش چکش ارتجاعی، تقریباً بر اساس اندازه گیری سختی سطح می باشد.
روش هایی که برای تعیین مقاومت نفوذی بتن به کار می روند عموماً شامل یک دستگاه انفجاری به منظور فروکردن میله ای از آلیاژ سخت (میله ویند سور) به داخل بتن می باشند. در این سیستم، دستگاه با قدرت زیاد ناشی از انفجار، میله را به درون بتن آتش می کند. قسمت بیرون مانده میله از بتن اندازه گیری و به عنوان مقاومت نفوذی آن ارائه می گردد. تجهیزات آزمایش شامل یک دستگاه انفجاری، سوزن فولادی، گیج کالیبره شده است که در شکل زیر نشان داده شده است.

گرچه عقیده بر این است که سوزن ویندسور، چون سختی عمق حدود 50 میلی متر را اندازه گیری می کند، بنابراین کمتر تحت تأثیر وضعیت رطوبت سطح، ساختار و تأثیر کربناسیون قرار می گیرد. ویژگی اندازه گیری شده در این روش عمق نفوذ میله فلزی یا سوزن به درون بتن سخت شده می باشد.

انواع روش های انجام تست مقاومت نفوذ در بتن

1-روش میله نفوذ که معمولاً تحت عنوان میله ویندسور شناخته می شود که در آن میله ای فولادی ( به قطر 6/35 میلی متر برای بتن معمولی) بر روی سطح بتن شلیک می شود. بسته به مقاومت بتن میزان این نفوذ حدود 20 میلی متر تا 40میلی متر است.
2- روش سوزن نفوذ که در آن سوزن فولادی به قطر 3/56 میلی متر توسط دستگاهی به درون بتن شلیک می شود که در نتیجه این عمل گودالی به عمق 7/6 میلی متر ایجاد می شود. این روش برای بتن با مقاومت های بالای 28 مگاپاسکال توصیه نمی شود.

نوک سوزن برای فرو رفتن در میان سنگدانه و سیمان و محکم باقیماندن در جای خود طراحی شده است.

– سوزن نقره ای رنگ برای بتن معمولی با طول 79.5 میلی متر و قطر 7.94 میلی متر با قطر کاهش یافته در انتها به اندازه 6.35 میلی متر به طول 14.29 میلی متر است.
– سوزن طلایی رنگ با قطر ثابت 7.94 میلی متر و طول 79.5 که برای بتن سبک مورد استفاده قرار می گیرد.

سوزن ها در قسمت انتهایی به صورت پیچی هستند و دارای یک غلاف پلاستیکی برای قرارگیری سوزن در دستگاه می باشند. این دستگاه می تواند با تنظیم، دو اندازه نیرو وارد کند. یک نیروی استاندارد و یک نیروی پایین برای بتن های با مقاومت حدود 26 مگاپاسکال و نیروی استاندارد برای بتن های با مقاومت بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد. دستگاه بر روی قالبی که روی سطح بتن قرار می گیرد، نگاه داشته می شود و با شلیک کردن به سوزن، نیرو وارد می کند. حداقل 3 سوزن توسط سازنده دستگاه برای انجام آزمایش در یک محل توصیه شده است. بعد از شلیک، قالبی که سوزن در آن قرار گرفته برداشته می شود و سپس سطح بتن پاک شده و صفحه ای بر روی سطح بتن قرار می گیرد. کلاهک مدرج به سوزن پیچ شده و ارتفاع بیرون مانده هریک از سوزن ها توسط گیج اندازه گیری می شود. گاهی اوقات که قالب سه سوزنه مثلثی است، کارخانه سازنده یک وسیله مکانیکی برای اندازه گیری میانگین ارتفاع های بیرون مانده از 3 سوزن فراهم کرده است. بعد از آزمایش، سوزن ها خارج شده و حفره کوچک و احتمالاً همراه با مقداری خرد شدگی در اطراف آن باقی می ماند.

ارتباط طول بیرون مانده سوزن ویندسور با مقاومت فشاری

میزان نفوذ سوزن به داخل بتن در آزمایش مقاومت نفوذ ، مبنای اندازه گیری مقاومت فشاری می باشد. مطالعات آزمایشگاهی انجام شده نشان داده اند که؛ رابطه ای خطی میان طول بیرون مانده سوزن و مقاومت فشاری وجود دارد. در این روش، نوک سوزن هم در میان سنگدانه و هم در ماتریس سیمان نفوذ می کند و تحت تأثیر ویژگی های هر دو جزء قرار می گیرد. بنابراین به دلیل نفوذ سوزن به درون بتن، احتمالاً تأثیر ویژگی های سنگ دانه بر روی نتایج این آزمایش بیشتر از مقدار مورد انتظار در مورد آزمایش های مقاومت فشاری می باشد. تعیین رابطه بین میزان نفوذ و مقاومت در برابر آن با مقاومت فشاری بتن، نوع و مقدار سنگدانه، نقش عمده ای داشته و تعیین کننده است. برای مقاومت فشاری یکسان، بتن ساخته شده با سنگ دانه نرم ( با درجه سختی مقیاس Moh به میزان کمتر )، نفوذ میله بیشتری نسبت به سنگدانه سخت خواهد داشت.