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 ۱۹۶۰ 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.

لوازم مورد نیاز آزمایش نفوذ میله

گرچه عقیده بر این است که سوزن ویندسور، چون سختی عمق حدود ۵۰ 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

۱-روش ميله نفوذ كه معمولاً تحت عنوان ميله ویندسور شناخته مي شود كه در آن ميله اي فولادي ( به قطر ۶/۳۵ میلی متر براي بتن معمولي) بر روي سطح بتن شليك مي شود. بسته به مقاومت بتن ميزان این نفوذ حدود ۲۰ میلی متر تا ۴۰میلی متر است.
۲- روش سوزن نفوذ كه در آن سوزن فولادي به قطر ۳/۵۶ میلی متر توسط دستگاهي به درون بتن شليك مي شود كه در نتيجه این عمل گودالي به عمق ۷/۶ میلی متر ایجاد می شود. این روش براي بتن با مقاومت هاي بالاي ۲۸ مگاپاسكال توصيه نمي شود.

نحوه انجام آزمایش سوزن ویندسور

نوك سوزن براي فرو رفتن در ميان سنگدانه و سيمان و محكم باقيماندن در جاي خود طراحي شده است.

– سوزن نقره اي رنگ براي بتن معمولي با طول ۷۹.۵ میلی متر و قطر ۷.۹۴ میلی متر با قطر کاهش یافته در انتها به اندازه ۶.۳۵ میلی متر به طول ۱۴.۲۹ میلی متر است.
– سوزن طلایي رنگ با قطر ثابت ۷.۹۴ میلی متر و طول ۷۹.۵ که برای بتن سبک مورد استفاده قرار می گیرد.

سوزن ها در قسمت انتهایي به صورت پيچي هستند و داراي یك غلاف پلاستيكي براي قرارگيري سوزن در دستگاه مي باشند. این دستگاه مي تواند با تنظيم، دو اندازه نيرو وارد كند. یك نيروي استاندارد و یك نيروي پایين براي بتن هاي با مقاومت حدود ۲۶ مگاپاسكال و نيروي استاندارد براي بتن هاي با مقاومت بالاتر مورد استفاده قرار مي گيرد. دستگاه بر روي قالبي كه روي سطح بتن قرار مي گيرد، نگاه داشته مي شود و با شليك كردن به سوزن، نيرو وارد مي كند. حداقل ۳ سوزن توسط سازنده دستگاه براي انجام آزمایش در یك محل توصيه شده است. بعد از شليك، قالبي كه سوزن در آن قرار گرفته برداشته مي شود و سپس سطح بتن پاك شده و صفحه اي بر روي سطح بتن قرار مي گيرد. كلاهك مدرج به سوزن پيچ شده و ارتفاع بيرون مانده هریك از سوزن ها توسط گيج اندازه گيري مي شود. گاهي اوقات كه قالب سه سوزنه مثلثي است، كارخانه سازنده یك وسيله مكانيكي براي اندازه گيري ميانگين ارتفاع هاي بيرون مانده از ۳ سوزن فراهم كرده است. بعد از آزمایش، سوزن ها خارج شده و حفره كوچك و احتمالاً همراه با مقداري خرد شدگي در اطراف آن باقي مي ماند.

ارتباط طول بیرون مانده سوزن ويندسور با مقاومت فشاري

ميزان نفوذ سوزن به داخل بتن در آزمایش مقاومت نفوذ ، مبناي اندازه گيري مقاومت فشاري مي باشد. مطالعات آزمایشگاهي انجام شده نشان داده اند كه؛ رابطه اي خطي ميان طول بيرون مانده سوزن و مقاومت فشاري وجود دارد. در این روش، نوك سوزن هم در ميان سنگدانه و هم در ماتریس سيمان نفوذ مي كند و تحت تأثير ویژگي هاي هر دو جزء قرار مي گيرد. بنابراین به دليل نفوذ سوزن به درون بتن، احتمالاً تأثير ویژگي هاي سنگ دانه بر روي نتایج این آزمایش بيشتر از مقدار مورد انتظار در مورد آزمایش هاي مقاومت فشاري مي باشد. تعيين رابطه بين ميزان نفوذ و مقاومت در برابر آن با مقاومت فشاري بتن، نوع و مقدار سنگدانه، نقش عمده اي داشته و تعيين كننده است. براي مقاومت فشاري یكسان، بتن ساخته شده با سنگ دانه نرم ( با درجه سختي مقياس Moh به ميزان كمتر )، نفوذ میله بيشتري نسبت به سنگدانه سخت خواهد داشت.