تست pull off در بتن

امروزه تست Pull Off به عنوان روشی مناسب جهت ارزیابی مقاومت ناحیه سطحی بتن رواج یافته و خصوصاً هنگامی که با کرگیری بتن  تلفیق می گردد؛ برای آزمایش چسبندگی تعمیرات مناسب خواهد بود. این روش شامل چسباندن یک دیسک آلومینیومی یا فولادی (معمولاً به قطر ۵۰ میلی متر) به سطح بتن توسط یک ماده چسباننده مانند چسب رزین اپوکسی با مقاومت بالا می باشد.
در حین ریختن و تراکم بتن تازه، لایه سطحی اغلب دارای آب و سیمان بیشتری نسبت به هسته بتن است. بنابراین ترکیب و ویژگی های لایه سطحی ممکن است متفاوت باشد. ازطرفی در طول عمر سرویس دهی سازه لایه سطحی معمولاً در معرض عوامل مهاجم شدیدتری قرار دارد. لذا کنترل کیفیت بتن با استفاده از مقاومت فشاری نمونه های مکعبی یا استوانه ای و همچنین کرگیری خصوصیات لایه برای pull off سطحی را اندازه گیری نمی کند و دربردارنده خصوصیات توده و هسته بتن است. لذا روش هایی چون pull off در حالت سطحی فقط در ارزیابی کیفیت سطح بتن بویژه در محل ضرورت کاربرد دارند و آزمایش لایه ای به عمق حداکثر ۵ میلیمتر را مورد ارزیابی قرار می دهد.

همچنین آزمایش pull off در ارزیابی مقاومت نواحی سطحی بتن محبوبیت زیادی دارد. بویژه وقتی که در ترکیب با کرگیری جزئی بکار رود، سطح گسیختگی را به نواحی داخلی بتن منتقل کرده و لذا برای ارزیابی مقاومت مناطق داخلی تر بتن و نیز چسبندگی نواحی ترمیم شده بتن بسیار مناسب است.
ماهیت تستpull off (کشش سطحی) براین اساس استوار است که مقدار نیروی کششی که لازم است برصفحه فولادی اعمال شود تا صفحه همراه با لایه سطحی بتن جدا گردد، با مقاومت بتن رابطه همبستگی دارد. تست pull offبه دو صورت (بدون کرگیری و با کرگیری ) انجام می گیرد.
– انجام آزمایش بدون کرگیری: در این حالت صفحه فلزی مستقیماً به سطح بتن می چسبد و حجم تحت تنش بتن، نزدیک به سطح صفحه قرار می گیرد.
– انجام آزمایش با کرگیری: زمانی که سطوح کربناته شده یا پوشیده شده باشد می توان از این سیستم استفاده نمود.
در این حالت ابتدا مغزه جزیی، ایجاد و سپس صفحه فولادی بر روی سطح مغزه چسبانده می شود. باید توجه نمود در این روش حفره ایجاد شده با آرماتور به اندازه بزرگترین سنگدانه فاصله داشته باشد. مزیت این روش در ایجاد گسیختگی در عمق بتن است.

روش انجام تست pull off

یک دیسک فلزی دایره ای شکل به سطح آماده شده بتن با یک رزین اپوکسی مناسب که مقاومت آن از مقاومت کششی بتن بیشتر است چسبانده شده و سپس به آرامی تا زمان گسیختگی تحت کشش قرار می گیرد. به جهت جلوگیری از اثرات خرابی سطح بتن بر نتایج آزمایش و نیز به منظور ارزیابی چسبندگی نواحی تعمیری می توان ازکرگیری جزئی در آزمایش استفاده کرد.

زمان آماده سازی سطح و چسباندن دیسک مطابق توصیه استانداردها بیشتر از ۱۵ دقیقه طول نمی کشد که خرابی ناشی از آزمایش شاید با توجه به نوع چسب و شرایط محیط نیاز به مدت نگهداری چندان شدید ۱ تا ۲۴ ساعت باشد.

دستگاهی که جهت اعمال و اندازه گیری نیروی کششی به کار می رود به ” لیمپت” معروف است و حداکثر نیروی ۱٫۱۰ کیلونیوتن با نرخ رشد ۶ کیلونیوتن بر دقیقه بر میله متصل به صفحه وارد می آورد و با توجه به نیروی کششی ثبت شده، مقاومت کششی بر مبنای قطر صفحه (قطر صفحه معمولاٌ ۵۰ میلی متر است) با دقت ۰٫۱ مگاپاسکال گزارش می شود.

ضرورت استفاده از روش مغزه جزئی

برای بتن با سیمان پرتلند در سن بالا که کربناته شده است یا برای بتن با سیمان آلومینیومی بالا، برای احتراز از خطا هایی که ممکن است به علت سختی منطقه سطحی بتن بوجود آید، روش مغزه جزئی توصیه می شود.
مغزه جزئی به دلیل احتمال ضعف سنگ دانه و اتصال بین سیمان و سنگ دانه، نتایج را به طور عکس تحت تأثیر قرار خواهد داد و منجر به نیروی pull off کمتری در مقایسه با آزمایشات سطحی خواهد شد.
اگر تست بتن به روش سطحی انجام شود، وجود آرماتور در نتیجه آزمایش بی اثر است اما در روش مغزه جزئی باید حفره ایجاد شده، با آرماتور به اندازه قطر بزرگترین سنگ دانه فاصله داشته باشد.

معرفی ابزارهای آزمایش

۱- دستگاه داینا

این دستگاه کوچک، قابل حمل و دارای وزن ۵کیلوگرم و حداکثر نیروی کششی قابل اعمال ۱۶ کیلونیوتن است بارگذاری با نرخ ثابت ۰٫۰۵ مگاپاسکال بر ثانیه تا رسیدن به مقدار حداکثر آن در بار شکست اعمال می شود. دقت دستگاه برابر۰٫۱ کیلو نیوتن می باشد. پایه های دستگاه، قائم و قابل تنظیم و می تواند کوتا ه یا بلند شود و اندازه بهینه را برای موقعیت مکانی آزمایش فراهم نماید و اطمینان می دهد که تست Pull Off با زاویه درستی انجام شده است. دستگاه یک دسته گرداننده دارد که به آسانی کار می کند و اجازه می دهد با چرخاندن آن، بار را افزایش دهیم.

۲- دستگاه هیلتی Hilti

این دستگاه در اصل برای انجام آزمایش Pull Out طراحی شده بود و سپس به منظور اندازه گیری مقاومت های چسبندگی به روش Pull Off ، اصلاح گردید. حداکثر نیروی کشش قابل اعمال،۸٫۹ کیلونیوتن می باشد. دستگاه، کوچک، سبک وزن و قابل حمل و نقل است اما دارای دسته گردنده ناخوشایندی است که نمی گذارد بار یکنواخت افزایش یابد و نمی توان از قائم بودن محور بارگذاری نسبت به سطوح اطمینان حاصل نمود.

خرابی ناشی از آزمایش چندان شدید نیست با این حال محدودیت عمده آن زمان عمل آوری لازم برای اکثر چسب هاست. اگر چه با پیشرفت هایی که در توسعه اپوکسی رزین ها و چسب های صنعتی بوجود آمده این مسئله به عنوان مشکل تلقی نمی شود آماده کردن سطح بتن و تمیز کردن آن از آلودگی ها (روغن زدایی) به منظور اطمینان از چسبندگی مناسب، امری ضروری است.

ارتباط مقاومت pull off با مقاومت فشاری بتن

دقت و قابلیت اطمینان تستpull off توسط گلاس در سال ۱۹۸۱ ، مورد بررسی قرار گرفت و برای سطح مقاومت ۳۰ مگاپاسکال در حد ۹۵ درصد حد اطمینان، دقت ۱۵%± بدست آمد.

استون و گیزا تأثیر تعداد زیادی از فاکتورها را بر روی قابلیت اطمینان منحنی های کالیبراسیون بدست آمده از این روش، مورد بررسی قرار داد و مشخص گردید؛ پارامترهایی همانند سن بتن، نوع و اندازه دانه بندی و وضعیت عمل آوری، مقداری در نتایج آزمایش تأثیرگذار خواهد بود. هرچند ذکر شده است که این تأثیر اندک بوده و منحنی کالیبراسیون یکسانی با حد اطمینان قابل قبولی می تواند برای بتن با سنگدانه طبیعی بکار رود.

استاندارد تست pull off

استانداردهای مختلفی این آزمایش را تحت پوشش قرار داده اند که از آن جمله می توان به ASTM C1583 و BS 1881:Part 207 برای کاربردهای این روش در محل و نیز استانداردهای JSCE ، ASTM D 4541 و BS EN 1542 اشاره کرد که البته شامل ضوابط و توصیه های لازم در ارزیابی چسبندگی نواحی تعمیری نیز هستند. آئین نامه BS 1881: Part 207توصیه می کند میانگین حداقل ۶ آزمایش صحیح به عنوان نتیجه نهایی در نظر گرفته شود، در حالیکه ASTM C1583 و JSCE میانگین حداقل سه آزمایش را مدنظر قرار داده اند. همچنین اکثر استانداردها لازم می دارند که به منظور جلوگیری از تاثیر نتایج آزمایشات برهم، فاصله مرکز به مرکز دو آزمایش مجاور هم حداقل دو برابر قطر دیسک آزمایش باشد. استاندارد JSCE اشاره می کند که این آزمایش به تغییرات دمایی در محدوده ۵ تا ۳۵ درجه سلسیوس حساس نبوده و در صورت انجام آزمایش تحت شرایط کاری یا آب و هوایی مخصوص باید این عوامل تاثیرگذار در نظر گرفته شود. همچنین استاندارد ASTM C1583 گرما دادن دیسک به آرامی تا دمای ۵۰ درجه سلسیوس را جهت سرعت بخشیدن به عمل آوری و گیرش چسب مجاز دانسته به شرطی که نمونه تحت اثر مستقیم شعله قرار نگیرد. استانداردBS 1881: Part 207 حداقل ضخامت دیسک را برای دیسک های فولادی ۴۰ % قطر و برای دیسک های آلومینیومی ۶۰ % قطر توصیه می کند. درحالیکه استاندارد ASTM C1583 حداقل ضخامت ۲۵ میلیمتر را در نظر می گیرد. مطابق استانداردها بارگذاری به آرامی و بطور یکنواخت انجام می شود بگونه ای که افزایش تنش وارده به میزان N/mm2/S 0/05±۰/۰۳ باشد. همچنین BS EN 1542 الزام می دارد که سرعت بارگذاری ازN/mm2/S 1 بیشتر نباشد. توصیه های ارائه شده در استانداردها موکد تأثیرپذیری آزمایش از عوامل موردنظر است.
در حالت انجام آزمایش با مغزه گیری جزئی، استانداردهای ASTM C1583 و JSCE حداقل عمق کرگیری را برابر ۱۰ میلیمتر توصیه می کنند. با کاهش قطر مغزه، نسبت مساحت سطح برش خورده به حجم آن افزایش می یابد و بنابراین احتمالاً تأثیر خرابی حاصل از برش بر کاهش مقاومت مغزه افزایش می یابد . با توجه به قطر دیسک ۵۰ میلیمتر، قطر مغزه نیز ۵۰ میلی متر خواهد بود. بطور کلی در استانداردها رعایت محدودیت حداقل قطر مغزه به ماکزیمم سایز سنگدانه برابر ۳ توصیه شده است.