آزمایش استاندارد برجهندگی بتن سخت شده یا تست چکش اشمیت با استاندارد ASTM C805 به عنوان یکی از انواع تست های درجا و غیرمخرب بتن است که برای اولین بار در سال 1975 توسط ارنست اشمیت ارائه شد و در سال 1979 پذیرفته شد.
چکش اشمیت رایج ترین روش تعیین سختی سطح و ارزیابی مقاومت فشاری بتن اجرا شده است. آزمون چکش اشمیت یکی از آزمایش های غیرمخرب محسوب شده و با توجه به هزینه اندک و انجام سریع به صورت گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. آزمون چکش اشمیت علاوه بر ارزیابی مقاومت فشاری برای بررسی یکپارچگی بتن، کیفیت بتن در مقایسه با خواص مورد انتظار و همچنین مقایسه خواص مقاطع مختلف بتنی به کار می رود.
چکش اشمیت چکشی برگشت پذیر است که برای سنجش ویژگی های ماده های کشسان و به ویژه سنجش مقاومت فشاری ، مقاومت خمشی و مدول یانگ بتن و سنگ به کار میرود.
چکش اشمیت یا چکش سوئیسی یک وسیله مکانیکی است که برای سنجش خواص بتن و سنگ و خصوصا بررسی مقاومت و سختی سطح آن ها به کار می رود. این چکش برای بررسی مقاومت بتن ضربه ای با انرژی مشخص به آن وارد می کند. این ضربه طول موج مشخصی دارد و زمانی که به بتن وارد می شود، موج برگشتی حاصل از ضربه به درون چکش باز می گردد. با توجه به نسبت دامنه این دو موج و اندازه گیری آن می توان خواص مختلف مورد بررسی از جمله مقاومت فشاری قطعه را ارزیابی نمود.
آزمایش چکش اشمیت جز ازمایشات غیرمخرب جهت تست بتن بوده و این ازمایش روشی مناسب برای ارزیابی کیفیت و مقاومت نسبی بتن می باشد.این نکته را باید در نظرداشت که انجام ازمایش چکش اشمیت را ازمایشی جهت تعیین میزان یکنواختی بتن اجرا شده می نامند و کنترلی در خصوص عدم تلورانس و وجود یکنواختی در تولید و روش به عمل اوری بتن محسوب میگردد.
عملکرد این چکش براساس اصل بازتاب جرمی ارتجاعی به سختی سطح در مقابل با جرمی که با ان برخورد میکند مرتبط می باشد.در چکش اشمیت وزنه ای به جزم مشخص به فنری متصل است که با کشیده شدن فنر تا نقطه مشخص مقدار انرژی پتانسیل که ثابت می باشد دران ذخیره میگردد.بعد از ازاد کردن چکش اشمیت وزنه که دارای جرمی ثابت است تحت اثر عکس العمل میله چکش که در تماس با سطح بتن می باشد قرار گرفته طول یا مسافتی که وزنه طی میکند برحسب درصدی از انبساط اولیه فنر داخل چکش محاسبه میشود.این عدد را عدد بازتاب وزنه می نامند.
از مزایای چکش اشمیت این است که میتواند نقاط زیادی از سطح بتن را ارزیابی نموده و بدون صرف هزینه و وقت زیاد از تغییر کیفیت بتن در نقاط مختلف اگاه شد.شاخص نمایش داده شده در خط کش این چکش تحت تاثیر عواملی مانند سن بتن و نوع سنگدانه ها و نحوه پرداخت شدن سطح بتن و درصد رطوبت بتن می باشد.از چکش اشمیت به منظور مقایسه بتن های یکسان از نظر سن ، نسبت اختلاط بتن و نسبت اب به سیمان استفاده شود.
پاندول چکش اشمیت :
- نوع pt تست چکش بتن : این نوع چکش مجهز به یک سطح بیستون بزرگتر مخصوصا برای ازمایش روی مواد نرم تر مانند بتن با وزن سبک ، تخته گچ و بتن تازه طراحی شده است.اغلب برای تعیین زمان مناسب برای حذف قالب از این نوع استفاده میشود.
- نوع pm تست خردکن : در این روش به منظور ازمایش اتصالات ملات در اجر استفاده میشود.این روش دارای یک پینکر مخصوص طراحی شده است که شکل ان تضمین کننده اثرات روی سطح مفصل اعمال میشود.
روش انجام آزمایش : ابتدا نوک چکش روی سطح بتن قرار می گیرد.سپس با اعمال فشار بر انتهای چکش نوک آن به سمت داخل فرو می رود. زمانی که نوک چکش تا انتها فرو رفت وزنه متصل به آن به انتهای چکش رسیده و به فنر موجود در انتهای چکش می رسد. در اثر آزاد شدن این فنر و با توجه به مشخص بودن سختی آن و همچنین مشخص بودن وزن میله، ضربه وارد شده به بتن و انرژی حاصل از آن مقدار مشخصی دارد. زمانی که وزنه به بتن برخورد می کند در اثر ضربه به درون چکش بازمی گردد و از روی اختلاف انرژی یا اختلاف طول موج ایجاد شده عددی روی دستگاه ثبت می شود. این عدد با توجه به جداول مربوطه قابل تفسیر بوده و می توان مقاومت بتن یا سایر خواص آن را ارزیابی نمود.
تعداد قرائت ها : بهتر است که یک شبکه 300×300 میلیمتر با خطوط 50 میلیمتر فاصله ترسیم گردد و سپس 12 نقطه از تقاطع خطوط انتخاب و ازمایش برروی ان نقاط انجام شود.میانگین نتایج قرائت ها به عنوان یک نتیجه محسوب میشود.
دقت اندازه گیری : براساس نظریات مالهورتا دقت اندازه گیری مقاومت نمونه های بتنی در ازمایشگاه با یک چکش کنترل شده و دقیق حدود 15 تا 20 درصد و دریو سازه بتنی در محل 25 می باشد.برای یافتن رابطه مناسب و قابل قبول بین عدد بازگشت چکش و مقاومت فشاری نمونه بایستی ابتدا منحنی همبستگی تهیه گردد. از قسمت های مختلف سازه مغزه گیری کرده و ازمایش عدد بازگشت و مقاومت برروی نمونه ها انجام گردد.
توصیه میشود که از مکعب های 150 میلیمتری استفاده شود.درهنگام ازمایش عدد بازگشت بروی نمونه ها باید انها را در میان فک های ماشین فشاری قرار داده و تنش 7 تا 10 مگاپاسکال اعمال شود.
با افزایش تعداد نمونه ها دقت در منحنی همبستگی بیشتر میشود باید حداقل 9 عدد قرائت از هرمکعب به دست اید.
حال هرنقطه ای که عدد بازگشت ان توسط چکش اشمیت به دست امده را میتوان روی نمودار برد ومقاومت فشاری ان را تعیین کرد.
انتخاب سطح ازمایش چکش اشمیت :
- حداقل ضخامت عضو مورد ازمایش 100 میلیمتر می باشد.
- مناطق متخلخل و دارای ترک و پوسته شده و هوازده نباشد.
- در مناطق ماله کشیده و زبر اعداد بزرگتری نسبت به مناطق قالب بندی شده میدهد.
استانداردهای لازم حین انجام ازمایش چکش اشمیت :
- معمولا در هر 4 وجه بتن که درخلاف جهت بتن ریزی می باشد 3 ضربه و مجموعا 12 ضربه چکش اشمیت زده شود.
- فاصله محل هریک از ضربات چکش از 5 سانتیمتر بیشتر باشد.
- اعدادی که بیش از 6 واحد با میانگین فاصله داشته باشند حذف گردند.
- اگر بیش از 2 قرائت حذف گردد کل ازمایش چکش اشمیت باطل میشود.
- فاصله بزرگترین و کوچکترین اعداد قرائت شده نباید بیش از 12 واحد با یکدیگر اختلاف داشته باشند.
عوامل موثر بر نتایج ازمایش چکش اشمیت :
- نسبت های اختلاط
- سن و نوع عمل اوری
- صافی سطح
- رطوبت
- کربوناتاسیون سطح
- سختی عضو
- محل پیستون یا میله
- بتن یخ زده عدد بسیار بیشتری میدهد.
- دمای چکش اشمیت تاثیر دارد.
- جهت ضربه عمودی یا افقی
- چکش های اشمیت مختلف حتی از یک کارخانه از 1 تا 3 واحد اختلاف دارند.
- عدم کالیبراسیون و سرویس کردن دستگاه
سایر نکات در انجام ازمایش چکش اشمیت :
- این تخمین عدد بازگشتی ازمایش بتن سخت شده توسط چکش فولادی با نیروی محرکه فنر می باشد.
- از این تست میتوان در تعیین یکنواختی بتن درجا استفاده کرد.برای تشخیص مناطقی از سازه که بتن ضیف 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 اورد.این رابطه برای هرطرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود.برای تخمین مقاومت در حین ساخت باید مقاومت نمونه های مکعبی در ازمایشگاه تعیین گردد و با استفاده از ان رابطه مذکور بدست اید.برای تهمین در بتن های ساخته شده باید رابطه فوق براساس تعیین مقوامت نمونه های بدست امده aci-228R تعیین شود.
- برای یک طرح اختلاط مشخص عدد بازتاب تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله رطوبت سطحی بتن ، روش بدست اوردن سطح نمونه و عمق کربناتاسیون بتن تاثیر میگذارد.این عوامل بایستی در رابطه ای که برای تهمین مقاومت بدست می اید و تفسیر نتایج تاثیر خودش را نشان دهد.
- باتوجه به تخمینی بودن این ازمایش نمیتواند تعیین کننده در رد یا قبول بتن باشد.
- نتایج ASTM-C805 براساس مواد مندرج در استاندارد حاصل از این روش تنها محدود به کیفیت لایه سطحی بتن (عمقی حدود 30 میلیمتر بوده) و تعیین مقاومت فشاری واقعی بتن با ازمایش شکستن(جک مقاومت فشاری) بتن امکان پذیر می باشد.علاوه بران از این وسیله بیشتر به منظور مقایسه نسبت اختلاط و میزان رطوبت بتن های یکسان استفاده میشود.