پیش از این که بدانید نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت به چه شکل انجام می شود، بهتر است اطلاعاتی درمورد این روش به دست آورید. استفاده از این چکش روشی کم هزینه، با سرعتی بالا و در عین حال غیرمخرب در آزمایشگاه و محل به حساب می آید. این شیوه برای تشخیص یکنواختی بتن در سازه ها  یا مقایسه تغییر کیفیت بتن در قسمت های مختلف یک سازه به کار برده می شود.

چکش اشمیت که به زبان انگلیسی Schmidt hammer نیز گفته می شود برای اولین بار توسط شخصی به نام اشمیت که سوئیسی می باشد ابداع گردیده است به این ابزار Hammer test نیز می گویند.آقای اشمیت بعد از ابداع این روش امتیاز آنرا به شرکت سوئیسی Proceq فروخت و از آن به بعد شرکت Proceq تنها شرکت سازنده این نوع چکش ها با برند Schmidt می باشد . این ابزار روش بسیار مناسب جهت بررسی اولیه مقاومت و کیفیت بتن اجراء شده در مطالعات اولیه مقاوم سازی سازه های بتنی می باشد.

چکش اشمیت متداول ترین روش تعیین سختی سطح  از روش های تست مقاوم سازی سازه های بتنی بوده که به صورت غیر مخرب انجام می شود و به منظور اندازه گیری مقاومت فشاری بتن (fc) می باشد. برای تعیین مقاوم سازی بتن، بتن مورد آزمایش با انرژی ضربه­ ای مشخص با روش استاندارد ضربه زده شده و بزرگی بازگشت این عمل اندازه گیری می شود.

روش های مقاوم سازی مناسب روش هایی هستند که تا حد امکان از تخریب سازه جلوگیری به عمل آورند به دلیل آن که تخریب سازه و المان های سازه ایی خود خطرات جدی را به همراه دارد، به همین منظور مهندسان همیشه در پی روش های مناسب و بدون تخریب و هم چنین مقرون به صرفه هستند تا بتوانند سازه های را مقاوم سازی کنند،.

لازم به ذکر است که از دیگر روش های مقاوم سازی سازه های بتنی که هم هزینه کمی به همراه دارد و هم چنین از تخریب سازه جلوگیری می کند، روش کاشت میلگرد می باشد .چكش اشميت روش ساده و سریعي است كه توسط آن با هزینه كمي مي توان یكنواختي سطح بتن سخت شده را نيزكنترل نمود. آزمایش چكش ارتجاعي براي تعيين یكنواختي بتن درجا مي تواند بسيار مناسب باشد زیرا نتایج آزمایش لازم نيست كه به دیگر ویژگي هاي بتن مرتبط شود.

قبل از انجام آزمایش باید از كاركرد صحيح دستگاه اطمينان حاصل كرد و به همين منظور باید آن را توسط صفحه یا قطعه مرجع، مورد آزمایش قرار داد.آزمایش حداقل باید با فاصله ۲۰ ميليمتر از لبه عضو انجام شود.چکش اشمیت برای اندازه گیری و برآورد ویژگی های فیزیکی و مکانیکی در سنگ ها و بتن است و همان گونه که ذکر شد یک روش غیر مخرب می باشد ، یکی از مزایای استفاده از روش چکش اشمیت این است که آن را می توان در بخش های صحرایی و کارگاهی و هم در آزمایشگاه مورد استفاده قرار گیرد.

استفاده از روش تست چکش اشمیت برای اندازه گیری مقاوم سازی ساختمان با frp بسیار سریع و آسان است اما عوامل بسیاری وجود دارند که می توانند اثرات منفی در مقدار مقاومت اندازه گیری شده داشته باشد و لازم است در نظر گرفته شوند. رطوبت نمونه ها، سن و اندازه آن ها و دانه های سنگی زبر و خشن از این دسته عوامل می باشند.

در آزمایشگاه های بتن  برای سنجیدن مصالحی که در بتن موجود است خدمات گوناگونی انجام می دهند که در واقع می توان به مهم ترین آن ها اشاره کرد که کیفیت و تعیین نمودن میزان مقاومت بتن است، همان گونه که می دانید مقاومت بتن از ویژگی های بسیار مهم بتن است و بتنی که از مقاومت خوب و مناسبی بر خوردار نیست ، برای ساخت المان های سازه ایی قابل استفاده نمی باشد  .

جهت آزمایش بتن در آزمایشگاه تجهیزات مختلفی وجود دارد که می توان به دستگاه های میز ویبره، میز برش، اولتراسونیک، اتوکلاو، چکش اشمیت، اسلامپ، هواسنج، قالب بتن، میکسر بتن و چندین مورد دستگاه دیگر اشاره نمود.استفاده از این چکش روشی کم هزینه، با سرعتی بالا و در عین حال غیرمخرب در آزمایشگاه و محل به حساب می آید. این شیوه برای تشخیص یکنواختی بتن در سازه ها یا مقایسه تغییر کیفیت بتن در قسمت های مختلف یک سازه به کار برده می شود.

روش محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

چکش اشمیت ابزاری است که برای تعیین مشخصات الاستیک،مثل سختی سطوح و مقاومت در برابر نفوذپذیری یا مقاومت بتن و سنگ به کار می رود. پیش از شروع نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت، باید از این که بتن مورد نظر دارای یک سری مشخصات است اطمینان حاصل کرد

ابتدا این که سطح بتن باید خشک، تمیز و صاف باشد و در صورتی که هر کدام از این موارد رعایت نشود، نتیجه محاسبه دقیق نمی باشد. قسمتی که چکش قرار داده می شود باید دستکم در 20 میلی متری لبه بتن باشد.آمارها نشان می دهد که در نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت یا آزمایش چکش اشمیت احتمال تا 25 درصد خطا وجود دارد. اما باید به این مسئله توجه کرد که هر چه محل آزمایش به مرکز ثقل نزدیک تر باشد، نتیجه دقیق تری حاصل خواهد شد.

از نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت برای بخش مشکوک بتن استفاده می شود. با این روش می توان مشخصات دو بخش متفاوت از بتن را با هم مورد قیاس قرار داد. وقتی چکش اشمیت بر سطح بتن فشار می آورد، خاصیت ارتجاعی لاستیک سر چکش موجب می شود که کمی به عقب برود. نیروی وارده به چکش اندازه گرفته می شود و با استفاده از ثابت های خاص مقاومت بتن و مشخصات دیگر آن اندازه گیری می شود.

بتنی با سختی کمتر جاذب انرژی بیشتری می باشد و ارتجاع آن نیز کمتر است. بتنی که مقاومت و سختی زیادی دارد، انرژی زیادی را به چکش بر می گرداند. نمودار بر روی چکش اشمیت همزمان مقدار مقاومت بتن را نشان می دهد. به این ترتیب، همان موقع آزمایش مقاومت بتن تعیین می شود و محاسبات دیگر نیازی نخواهد بود. نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت بر پایه این نکته است که قابلیت ارتجاعی یک جرم الاستیک به سختی سطح آن جرم وابسته است.

اهداف محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

• پیدا کردن میزان مقاومت فشاری بتن
• ارزیابی یکنواختی بتن
• ارزیابی کیفیت بتن با توجه به استانداردها
• ارزیابی کیفیت یک عنصر بتن در مقابل عناصر دیگر

مشخصات سطح بتن قبل از محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

• صاف، تمیز و خشک بودن سطح بتن
• از بین بردن ناهمواری ها و بخش های کوچک لق بتن، قبل از شروع آزمایش چکش اشمیت
• جلوگیری از انجام آزمایش روی سطوح ناهموار به دلیل تراکم ناکامل و از دست دادن گروت
• وجود دست کم 20 میلی متر فاصله تا لبه یا بخش جداشدگی سطح بتن تا نقطه ای که چکش قرار داده می شود.

نکات مهم در نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت را می توان برای مشخص کردن یکنواختی بتن درجا به کار برد. همچنین، برای تعیین بخش هایی که بتن ضعیف و خراب دارد قابل استفاده است و برای روند افزایش مقاومت بتن نیز کارایی دارد.

برای به دست آوردن مقاومت بتن باید بین مقاومت بتن و عدد بازتاب رابطه ای به دست آورد. این رابطه برای طرح های اختلاط بتن با یکدیگر فرق دارند. تعیین مقاومت نمونه های مکعبی در آزمایشگاه برای مشخص کردن مقاومت در حین ساخت لازم است و با استفاده از آنها رابطه به دست می آید.با توجه به این که آزمایش تخمینی است، بنابراین نمی تواند مشخص کننده رد یا پذیرش بتن باشد.

وسایل مورد نیاز در محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

• چکش اشمیت
• سنگ سنباده برای ساییدن سطح بتن هوازده و صاف کردن سطح آن
• صفحه ای فولادی به قطر 15 سانتی متر برای کالیبراسیون

مراحل محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت

• پیش از شروع نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت، چکش به وسیله یک سندان کالیبره می شود.
• سطح نمونه زیر لاستیک باید صاف باید.
• برای جلوگیری از تکان خوردن نمونه، باید آن را محکم به یک پایه صلب بست.
• سختی حاصل به راستای قرار گرفتن چکش بستگی دارد. بهتر است چکش به یکی از سه شکل افقی، قائم به طرف بالا و قائم به طرف پایین باشد.
• در صورت از بین رفتن سطح بتن نتیجه قابل قبول نخواهد بود.
• عددهایی که با میانگین 6 واحد فاصله دارند باید حذف شوند.
• با حذف بیش از 2 نمونه کل آزمایش باطل خواهد شد.
• اندازه انحراف چکش اشمیت نباید از مثبت و منفی 5 درجه بیشتر شود. می توان آزمایش را با زاویه ممکن نیز انجام داد و بعد نتیجه را برای حالت های قائم و افقی تصحیح کرد.
• زاویه قرارگیری و هر گونه تصحیح انجام شده باید یادداشت شود.
• حداقل 20 آزمایش به طور مجزا باید برای نمونه سنگ انجام شود. قسمت های مورد آزمایش باید دستکم به میزان قطر لاستیک از یکدیگر فاصله داشته باشند.
• نتایج آزمایش های باطل و نمونه مربوط، برای آزمایش های بعدی قابل استفاده نخواهند بود.
• وجود خطا در آماده کردن نمونه و نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت موجب ایجاد مقادیر کمتر سختی می شود.

عوامل موثر بر تست چکش اشمیت

چکش اشمیت روشی ساده و سریع است که با هزینه کم می توان توسط آن یکنواختی سطح بتن سخت شده را کنترل کرد. نتایج این روش به عوامل زیر بستگی دارد:

• نسبت های اختلاط
• سن و نوع عمل آوری
• صافی سطح
• رطوبت
• کربوناتاسیون سطح
• سختی عضو
• محل پیستون یا میله
• نسبت های اختلاط

اگر چه نوع سیمان تاثیر کم تری در عدد بازگشت دارد، اما نوع و مقدار سنگدانه نقش عمده ای در نتایج خواهد داشت. اگر هدف ارزیابی یکنواختی بتن باشد، محدودیت این روش چندان زیاد نیست ولی برای بدست آوردن ارتباط عدد بازگشت چکش اشمیت و مقاومت مسئله اهمیت داشته و محدود می شود. برای تعیین این ارتباط لازم است سنگدانه ها کاملا بررسی و مشخص شده و منحنی های واسنجی لازم تهیه شود.

سن و نوع عمل آوری

ارتباط مابین عدد بازگشت چکش اشمیت و مقاومت در مدت زمان طولانی میزان ثابتی نیست. همچنین درحالتی که عمل آوری در درجه حرارت بالا صورت گیرد، لازم است واسنجی خاصی صورت پذیرد.

صافی سطوح

در این آزمایش سطح باید کاملا صاف و متراکم باشد. متاسفانه تغییرات در سطح و در شرایط فوق قابل اندازه گیری و تشخیص نیستند. همانطور که انتظار می رود این روش برای سطوح با بافت متخلخل یا سطح با سنگدانه نمایان مناسب نیست.

رطوبت سطح

یک سطح مرطوب عدد بازگشت کمتری نسبت به یک سطح خشک خواهد داشت و در نتیجه می تواند بر ارتباط رابطه عدد چکش اشمیت و مقاومت تاثیر گذارد. بانجی معتقد است مقاومت ها در یک سطح خیس می تواند تا 20 درصد کمتر نشان داده شده باشد.

کربناتاسیون سطح

کربنات کلسیم که حاصل کربناتاسیون بتن بوده و در سطح آن  ایجاد می شود بعلت سختی خود باعث افزایش عدد چکش اشمیت می شود. در هنگام آزمایش ساختمان های قدیمی که در آن ها کربناتاسیون اتفاق افتاده است توصیه می شود لایه کربناته شده سطحی برداشته شده و نتایج این بخش با سایر نتایج قسمت های دیگر سازه مقایسه شود.

سختی عضو

سختی نمونه بتنی در آزمایشگاه یا عضو بتنی در محل سازه می بایستی به اندازه کافی زیاد باشد تا از ایجاد هرگونه لرزش هنگام ضربه چکش اشمیت جلوگیری نماید. هرنوع لرزشی سبب کاهش عدد چکش اشمیت شده و پیش بینی مقاومت را غیرقابل اعتماد می سازد.

محل پیستون یا میله

درصورتیکه میله روی سنگدانه سخت قرار گیرد اعداد بالایی از بازگشت توسط چکش اشمیت نشان داده می شود. در حالت عکس اگر میله روی سنگدانه نرم و یا حفره ای قرار گیرد، اعداد چکش اشمیت پایین تر خواهد بود. برای برطرف کردن این مورد در ASTM C805 توصیه شده است که برای آزمایش 10 نقطه مورد عمل قرار گیرد. در صورتیکه هر قرائت بیش از 7 واحد با متوسط قرائت ها اختلاف داشته باشد، کل قرائت ها درنظر گرفته نخواهد شد.

مقاوم سازی بتن

بعد از کسب اطلاعاتی درمورد نحوه محاسبه مقاومت بتن با چکش اشمیت، با شیوه های مقاوم سازی بتن آشنا شوید:

• مقاوم سازی بتن با FRP
• مقاوم سازی بتن با استفاده از روش بالا بردن ابعاد، تیرها، ستون ها و فونداسیون سازه
• مقاوم سازی بتن با تکنیک پس کشیدگی یا پیش تنیدگی
• مقاوم سازی بتن با استفاده از دیوار برشی
• مقاوم سازی بتن با استفاده از بادبند
• مقاوم سازی بتن با استفاده از ورق های فولادی
• مقاوم سازی بتن با جداسازهای لرزه ای
• مقاوم سازی با شاتکریت بتنی
• مقاوم سازی بتن با استفاده از روش مقاوم سازی اتصالات
• مقاوم سازی بتن با روش سیستم های جاذب انرژی

مشکلات استفاده از چکش اشمیت چیست؟

مقاومت تخمین زده شده توسط چکش اشمیت در سنین اولیه دارای نوسان بیشتری نسبت به مقاومت نهایی می باشد.
میزان خطای چکش اشمیت برای ارزیابی کمی مقاومت نهایی بتن حدود ۱۴ درصد می باشد.
در صورت نامناسب بودن ترکیب یا تناسب سنگدانه ها در بتن، با برخورد با ریز دانه ها مقاومت کمتر از میزان واقعی مقاومت
نشان می دهد و در صورت برخورد با درشت دانه میزان مقاومت بیشتری در آزمایشات از خود نشان می دهد.
این عمل زمانی که به میلگرد برخورد کند متفاومت می باشد که به دلیل کم بودن پوشش بتنی اتفاق می افتد.
این موارد نشان دهنده سطحی بودن نتایج حاصله از تست چکش اشمیت می باشد که می توان
با استفاده از به کار گیری ضریب اصلاح نسبت به واقعی سازی نتایج آزمون چکش اشمیت اقدام نمود.

روش کار  چکش اشمیت به چه صورت است؟

آزمایش براساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجاعی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد می کند وابسته است . آزمایش بر اساس این اصل است که بازتاب یک جرم ارتجاعی به سختی سطح در مقابل جرمی که به آن برخورد میکند وابسته است در چکش اشمیت جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تانقطه مشخصی مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود این کار با فشار دادن چکش به سطح صاف بتن انجام میشود بعد از آزاد کردن جرم تحت اثر بازتاب میله چکش قرار می گیرد و مسافتی که توسط جرم طی می شود و بر حسب درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود عدد بازتاب نامیده می شود این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج است حرکت می کند نشان داده می شود عدد بازتاب یک اندازه مطلق است چون به انرژی ذخیره شده در فنر و به اندازه جرم وابسته می باشد .

آماده کردن سطح آزمایش چکش اشمیت به چه صورت است؟

سطح انتخابی حداقل 150 میلیمتر
- ساییدن محل مذکور درصورتی که زبر یا ناصاف یا پوسته شده است و مسطح کردن آن
- سطح خیس عدد کمتری می دهد. و سطح زبر عدد بیشتر. سطوح کربناته باید قبل از آزمایش به مدت 24 ساعت خیسانده شود. یا سطح کربناته برداشته شود.
- بتن های روی سطح زمین با سایر بتن های قسمت های سازه ای نبایستی با هم مقایسه شوند.