یکی از آزمایش های غیر مخرب بتن در سازه های بتنی اسکن بتن مسلح یا اسکن میلگردهای بتن می باشد . این آزمایش می تواند اطلاعاتی دقیقی نظیر قطر میلگرد، محل و کاور میلگردهای مدفون در بتن در اختیار ما قرار دهد، آزمایش اسکن بتن مسلح می تواند وضعیت میلگردهای سازه های بتنی را در تمامی عناصر ساختمانی نظیر فونداسیون، ستون، دیوار، تیر و دال را به ما نشان دهد.  همچنین  می تواند برای آشکار سازی نواقص زیر سطح مانند حفره ها، لایه لایه شدن و وصله های کم کیفیت استفاده شود.

علاوه بر این، روش های تست غیر مخرب مانند روش اسکن میلگرد را می توان برای یافتن میلگردهای فلزی، رشته های فشار کششی ، لوله ها یا سایر اجزای سازه ای و غیر سازه ای استفاده کرد. اما باید به این نکته نیز توجه کرد که این آزمایش دارای محدودیت و خطا نیز می باشد. در واقع هر چه عمق میلگرد بیشتر باشد و تراکم میلگردها نیز افزایش پیدا کند، احتمال خطای دستگاه اسکنر نیز وجود دارد. البته این موضوع به قدرت دستگاه نیز بستگی دارد.

اسکنر آرماتور یا پوشش سنج وسیله ای است که توسط آن محل آرماتور و ضخامت پوشش بتنی روی آرماتور با استفاده از روش های الکترومغناطیسی تخمین زده می شود. برخلاف بتن، آرماتور داخل آن با امواج الکترومغناطیسی فرکانس پایین، اندرکنش شدید داشته و با اعمال این امواج از سطح می توان محل آرماتور را تشخیص داد. دو روش اصلی در دستگاه های تجاری تست پوشش سنج بکار می رود.

در گذشته و پیش از ظهور اسکنرهای میلگرد برای اسکن میلگرد جهت تشخیص و بررسی میلگردهای فلزی درون سازه ای که بتن ریزی آن به پایان رسیده است به ناچار از عملیات تخریب بتن و سونداژ استفاده می شد و علاوه بر ایجاد ترک در بخش های مجاور ناحیه ی سونداژ ، آسیب زیادی نیز به سازه وارد می شد .

تخریب بتن و سونداژ آن معایب زیادی دارد که یکی از آنها محدودیت در تکرار این آزمایش است برای این که در هر بار انجام تخریب و سونداژ بتن مقداری آسیب به آن بخش سازه وارد می کند و در صورت تخریب و سونداژ بتن به کرات و در نواحی مجاور در نهایت سازه را با آسیب جدی مواجه می کند.

- کاربرد آزمایش اسکن میلگرد

همانطور که اشاره شد آزمایش های اسکن میلگرد و آرماتور تست های دقیقی هستند که کاربردهای فراوانی دارد و می تواند اطلاعات بسیار مفید و تاثیرگذاری در حیات سازه در اختیار ما قرار دهد لذا لازم است تا آزمایش های اسکن میلگرد و تحلیل نتایج حاصل از آن ها توسط مهندسین و کارشناسان با تجربه و دارای معلومات کافی انجام پذیرد تا بتوان از نتایج بدست آمده استفاده ی لازم را به عمل آورد اما فراموش نکنید که دستگاه های اسکنر میلگرد بتن در موقعیت یابی و اسکن آماتور دارای محدودیت هایی نیز می باشد. عمده این محدودیت ها شامل عمق اسکن میلگرد و خطای ناشی از تراکم شبکه میلگرد می باشد.

- روش های اسکن بتن مسلح

برای اسکن بتن مسلح به وسیله‌ی امواج الکترومغناطیسی دو روش اصلی وجود دارد.

روش اول:

در این روش از یک سیم پیچ  محرک برای ایجاد شار مغناطیسی استفاده می شود. شار عبوری از بتن و شدت آن توسط یک سیم پیچ حساس مورد اندازه گیری قرار می گیرد. کل مدار توسط یک هسته فرومانیتیکی بسته می شود. بتن ماده هادی خوب شار مغناطیسی نیست و مقاومت بالایی دارد هنگامی که اسکنر (جستجوگر دستگاه) به محلی در نزدیکی آرماتور می رسد، سیم پیچ حساس شروع به نشان دادن یک جریان مغناطیسی شدید می کند، چرا که آرماتور به خوبیِ رسانای شار مغناطیسی است.  همچنین شدت جریان اندازه گیری شده در سیم پیچ حساس به ضخامت پوشش بتنی روی آرماتور وابسته بوده و برای همین با یک واسنجی مناسب و به وسیله‌ی آن می توان ضخامت پوشش بتن در آن ناحیه را به دست آورد .

روش دوم:

این روش برای یافتن محل آرماتور یا میلگردهای موجود در بتن  به کار می رود، در این جا یک منبع جریان متناوب و یک نشانگر جریان مورد  استفاده می گیرند. هنگامی که اسکنر در سطحی بدون آرماتور در زیر حرکت می کند، نشانگر جریان  شروع به نشان دادن کاهش  جریان نموده  و جریان کم شده، تا به یک مقدار حداقل در زمانی که کاوشگر درست در بالای آرماتور قرار می گیرد، برسد.

میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط سیم پیچ در آرماتور جریان های گردابی القایی ایجاد می کند که این جریان ها به نوبه خود میدان مغناطیسی ثانویه را تشکیل می دهند. میدان ثانویه مغناطیسی جریانی برخلاف جریان اولیه ایجاد می کند که این دلیل کاهش جریان اولیه نشان داده شده توسط نشانگر در حالت وجود آرماتور در بتن است.

* موارد مورد استفاده ی  آزمایش اسکن بتن مسلح

یکی از مهم ترین کاربردهای آزمایش اسکن بتن مسلح، پیدا کردن محل میلگردها می باشد. هنگامی که در یک پروژه قرار است  برش هایی بر روی بتن ایجاد شود، باید محل دقیق میلگردها شناسایی شوند تا در هنگام برش مشکلی به وجود نیاید.

اگر چنین کاری پیش از انجام پروژه انجام نشود، خسارات غیر قابل پیش بینی ای به سازه وارد می شود و می تواند پروژه را تا زمان زیادی به تاخیر بیندازد. هم چنین یکپارچگی و ثبات سازه نیز ممکن است تحت تاثیر قرار بگیرد که  این خود یک مشکل بسیار جدی می باشد.

از دیگر کاربردهای مهم آزمایش اسکن بتن مسلح، یافتن محل میلگردهای خورده شده و ترمیم آن ها می باشد. به وسیله‌ی این آزمایش مهندسین قادر خواهند بود تا محل میلگردهایی را که دچار خوردگی شده‌اند را پیدا کرده و مشکل سازه ی بتنی را که بر اثر همین خوردگی به وجود آمده  برطرف سازند.

آزمایش التراسونیک بتن مسلح،  آزمایش بسیار دقیقی است و نیازمند دقت و توجه بالایی برای انجام صحیح آن می باشد. بنابراین لازم است تا مهندسین و کارشناسان با تجربه و آموزش دیده در این زمینه این آزمایش را انجام دهند تا پروسه‌ی کار و روند انجام آزمایش دچار هیچ گونه مشکلی نشود و همه چیز به طور دقیق به پایان برسد.

*روش های غیر مخرب اسکن میلگرد:

- رادار نفوذی زمین

رادارهای نفوذی زمین (GPR) روشی غیر مخرب و بسیار مفید برای تصویربرداری و اسکن میلگرد  بتن  است. رادار نفوذی زمین از تابش الکترومغناطیسی پالس شده برای اسکن بتن استفاده می کند، GPR تشکیل شده از آنتن فرستنده و آنتن گیرنده و واحد پردازش سیگنال، رادار نفوذی زمین پالسهای الکترومغناطیسی (پالسهای راداری) با فرکانس مرکزی ویژه را برای اسکن محیط زیرسطحی منتشر می کند.

امواج منعکس شده از لایه های زیرسطحی و اجسام توسط آنتن گیرنده ضبط می شوند. دستگاه اسکن را می توان روی کامیون یا وسیله ی نقلیه ی ویژه سوار کرد و اسکن را با سرعت ترافیک انجام داد. این امر نیاز به تعطیلی جاده طولانی را از بین می برد. یکی از مهمترین مزیت های روش رادار نفوذی زمین، سرعت تست است. مناطق بزرگ را می توان در یک دوره محدود اسکن کرد.

- عکسبرداری التراسونیک

از التراسونیک می توان برای اندازه گیری ضخامت، تشخیص عیب، تشخیص لایه لایه شدن و ارزیابی صحت بتن استفاده نمود. فرستنده یک پالس تنش را در یک سطح در دسترس در جسم معرفی می کند. پالس درون شیء آزمایش پخش می شود و توسط جریان ها یا رابط ها منعکس می شود.

موج ضربه تابش شده و امواج صوتی منعکس شده در مبدل گیرنده کنترل می شوند. سیگنال ها در حوزه زمان تجزیه و تحلیل می شوند، تا زمان حرکت موج را محاسبه کنند. UPE می تواند برای شناسایی موثر حفره ها و لکه های بی کیفیت در عناصر بتونی مانند صفحات و دیوارها مورد استفاده قرار گیرد.

- رادیو گرافی با استفاده از اشعه X

با به کارگیری روش های معمولی یا دستگاه دیجیتال می توان عمل اسکن و تصویربرداری بتن با استفاده از اشعه X را انجام داد. عمده ترین تفاوت در نحوه ی پردازش تصویر است. نتایج آزمایش باید توسط یک تکنسین باتجربه پردازش و تفسیر شود تا تصاویر را روی صفحه بتنی ترسیم کند. یک محدودیت عمده روش این است که اطلاعاتی در مورد عمق نقایص سطح زیر ارائه نمی دهد.

- توموگرافی لرزه ای

به مجموعه آزمایش ویژه ای که مبتنی بر مفهوم UPV است، توموگرافی لرزه ای گفته می شود. در این روش تعدادی از حسگرهای گیرنده در مکان های آزمایش قرار گرفته و ثابت می شوند، در حالی که فرستنده حرکت می کند. پالس حاصل از فرستنده به وسیله مبدل گیرنده ، دریافت می شود، توموگرافی لرزه ای برای آزمایش عناصر بتنی در مقیاس بزرگ فوق العاده است. توموگرافی لرزه ای یک روش آزمایش ایده آل برای عناصر بتنی جرم است و می تواند نقایص داخلی را نشان دهد.

* اندازه گیری کاور به روش الکترومغناطیسی

از این روش  معمولاً برای تعیین محل و کاور برای آرماتور تعبیه شده در بتن استفاده می شود. دستگاه هایی که با باتری کار می‌کند و از نظر تجاری برای این منظور قابل دسترسی هستند، به اسکن آرماتور معروف است. طیف وسیعی از آن‌ها از نظر تجاری در دسترس بوده و قابل استفاده است.

نظریه، تجهیزات و کالیبراسیون

اصل اساسی این است که وجود فولاد، میدان یک الکترومغناطیس را تحت تأثیر قرار می دهد که ممکن است شکل یک القاگر مغزه آهنی را به خود بگیرد. یک جریان متناوب از یکی از کویل ها عبور می کند در حالی که جریان القاء شده در کویل دیگر تقویت و اندازه‌گیری می شود.

رأس جستجو ممکن است در واقع شامل یک سیستم کویل واحد یا چندگانه باشد با توجه به این که اصل فیزیکی مستلزم اثرات جریان گردابی یا القای مغناطیسی است. ابزارهای جریان گردابی شامل اندازه‌گیری تغییرات امپدانس است و تحت تأثیر تمام فلزات رسانا قرار می‌گیرد و ابزارهای القای مغناطیسی شامل اندازه‌گیری ولتاژ القایی است و به مواد غیرمغناطیسی چندان حساسیت ندارد.

تأثیر فولاد بر جریان القایی با توجه به مسافت، غیرخطی است و همچنین تحت تأثیر قطر میله قرار دارد که کالیبراسیون را دشوار می کند. انواع ساده اسکن آرماتور که معمولاً مورد استفاده است، با استفاده از دو محدوده برای پوشش، معمولاً 40-10 میلی متر و 100-40 میلی متر بر این مساله غلبه می کند

. مقیاس کالیبراسیون در نوارهای مربوط به کاور متغیر مشخص می شود و این امر با تأثیر قطر آرماتور مطابقت دارد. میله‌های کوچک یک خوانش در انتهای بالایی نشان می دهد اما میله‌های بزرگ یک خوانش در انتهای پائینی یک نوار خاص نشان می دهد زیرا تأثیر قطر بر طیفی از اندازه های میله از 32-10 میلی متر نسبتاً کم است. کالیبراسیون ویژه‌ای ممکن است لازم باشد و می‌توان از مقیاس خطی که معمولاً ارائه می‌شود استفاده کرد.

نسخه های اصلاح شده دیگر از این نوع ابزار شامل مدارات الکترونیکی پیچیده تر و خروجی دیجیتالی است که در دسترس است و می‌تواند قطر بار را منظور کرده و همچنین میله‌ها را در یک عمق بیشتر (در برخی موارد تا 300 میلی متر) شناسایی کند. این ابزارها گران‌تر از تجهیزات پایه است که در بالا ذکر شد. یک مدل ریزپردازنده که نوع فولاد را در نظر می‌گیرد و از امکان هشدار صوتی «پوشش کم» برخوردار است نیز در دسترس است

پیشرفت‌های اخیر در تجهیزات اسکن میلگرد به مدل‌های متعددی منجر شده است که در هرجا که شناخته نشده است، کاور میله و خود قطر میله را ارزیابی می کند. این کار با استفاده از یک بلوک فاصله‌گذار یا با استفاده از یک راس جستجو تخصصی انجام می شود. توانایی اسکن یک اسکنر آرماتور در سطح بتن و ثبت مداوم خروجی در دیتا لاگر نیز اخیرا برای نمایش گرافیکی بعدی در دسترس قرار گرفته است.

کالیبراسیون پایه این ابزار مهم است. این روش‌ها شامل استفاده از منشور آزمایشی از بتن سیمانی عادی پورتلند است. میله آرماتور تمیز راست از نوع مناسب برای تصویر انداختن از منشور و ارائه طیفی از پوشش ها تعبیه می‌شود که می توان با قاعده فولاد برای مقایسه با خوانش‌ سنج ان را دقیقا اندازه‌گیری کرد. در روش‌های دیگر میله با محل مناسب در هوا دقیقا اندازه گیری می‌شود.

بررسی کالیبراسیون در محل نیز با توجه به نوع میله و بتن درگیر در پژوهش انجام می شود. در این بررسی ممکن است حفاری سوراخ‌های آزمایشی در طیفی از مقادیر پوشش‌ها برای اثبات خوانش‌ها و در صورت لزوم تنظیم مجدد دستگاه یا توسعه یک رابطه کالیبراسیون مجزا انجام گیرد.

میدان مغناطیسی جریان مستقیم عمود بر محور میله آرماتور از طریق یک پیوند سطحی تنظیم می شود که تا حدی میله را مغناطیسی می کند. یک سنسور که از یک قطب پیوند به قطب دیگر حرکت می‌کند، میدان نشت مغناطیسی القایی را شناسایی می کند که می توان برای تعیین عمق و قطر میله از آن استفاده کرد. نشت شار مغناطیسی نیز می‌تواند شناسایی یک کاهش در مقطع میله آرماتور را میسر کند مانند کاهشی که ناشی از خوردگی شدید حفره‌ای است. تلاش هایی برای استفاده از هوش مصنوعی شبکه عصبی برای ساده کردن تفسیر نتایج صورت گرفته است.

* روال کار آزمایش اسکن میلگرد

اکثر اسکنر آرماتورها شامل یک واحد حاوی منبع توان، تقویت‌کننده و متر و یک واحد جستجوی مجزا حاوی الکترومغناطیس است که با یک کابل به واحد اصلی متصل است. خوانش در حال کار صفر می شود و واحد جستجوی دستی در سطح بتن مورد آزمون حرکت می کند. وجود آرماتور در محدوده کاری این دستگاه با حرکت سوزن نشانگر یا مقدار دیجیتالی مشخص خواهد شد.

سپس واحد جستجو حرکت می کند و می چرخد تا حداکثر خوانش بدست آید و این موقعیت مطابق با محل میله (حداقل پوشش) خواهد بود. در برخی از ابزارها، خروجی صوتی درجه متغیر به کمک آن می‌آید. سپس سوزن یا خروجی پوشش را در مقیاس مناسب مشخص خواهد کرد در حالی که جهت میله با خط محور واحد جستجو موازی خواهد بود. استفاده از فاصله‌گذار نیز ممکن است برای بهبود دقت اندازه‌گیری پوشش‌های کمتر از 20 میلی متر ضروری باشد.

تصویربرداری دو بعدی یا سه بعدی غیر مخرب هیلتی (hilti)، مزایای زیادی دارد. به وسیله آن می توان اشیاء فلزی و غیر فلزی را در زمان واقعی تشخیص داد- بنابراین می توان با خطر کمتری برای صدمه به سیم کشی، لوله کشی یا تقویت سازه، حفاری، برش یا کرگیری کرد. همچنین می توان آزمایشات اسکن بتن را طبق شرایط خاص در هر سازه – بدون هزینه و تأخیرهای غیر ضروری انجام داد.