کارآیی بتن قسمت دوم - شرح آزمون (بخش اول)

مقدمه

از اوایل قرن بیستم، صنعت بتن نیاز بر کارآیی بتن را به رسمیت شناخت تا اطمینان حاصل شود که بتن به درستی روان گردیده در مکان‌های پیش‌بینی شده قرار گرفته و به مقاومت مورد نظر خواهد رسید. تعداد بی‌شماری روش‌های آزمایشی برای تعیین کارآیی بتن جهت پروژه‌های تحقیقاتی، ارائه طرح اختلاط بتن و استفاده بهینه از آن درهنگام بتن‌ریزی پیشنهاد گردیده است.

کارآیی بتن سهولت و یکنواختی کار با بتن یا ملات تازه مخلوط شده است. به‌عبارت دیگر، اگر فرآیند بتن‌ریزی مانند مخلوط کردن، ریختن و تراکم به سهولت در بتن تازه مخلوط شده انجام شود این به کارآیی بتن مربوط می‌گردد که با حداقل از بین رفتن حالت همگن آن به‌آسانی صورت می‌پذیرد وبه عبارت دیگر از نظر فنی می‌توان گفت، کارآیی بتن میزان کار داخلی مفید برای ایجاد تراکم صددر‌صدی است.

گاهی اوقات کلمه ثبات نیز برای توصیف کارآیی بتن تازه مخلوط شده نیز استفاده می‌گردد. کارآیی میزان سیالیت یا تحرک بتن را اندازه‌گیری می‌کند. گفته می‌شود که بتن مرطوب کارآیی بیشتری نسبت به بتن خشک دارد. کارآیی مطلوب بتن برای یک عمل خاص ساختمانی با توجه به شرایط کار، شرایط آب و هوایی، نوع کار و نحوه تراکم متفاوت است.

در محاوره معمولا کارآیی با کلمات کم، بسیارکم، متوسط، زیاد و بسیار زیاد توصیف می‌گردد.

طبق گفته گویان نویسنده کتاب راهنمای ساخت و ساز هیچ تست قابل قبولی که بتواند قابلیت کارآیی را به‌طور مستقیم طبق تعریف اندازه‌گیری کند وجود ندارد. آزمایش‌های زیر برای کارآیی بتن، معیاری از قابلیت کارآیی را ارائه می‌دهند که هر یک در مورد برخی روش‌های خاص کاربرد دارد آن‌‌‌ها هیچ ارتباطی با هیچ‌یک از روش‌های متداول بتن‌ریزی و تراکم ندارند بنابراین نتایج آزمون نسبی بوده و نباید اندازه‌گیری را مطلق دانست و تنها به آن استناد نمود. باید در نظر داشته باشیم که هر تست اهمیت خود را دارد و به‌ همین ترتیب هیچ آزمون منحصر به‌فردی برای اندازه‌گیری کارآیی بتن در کل وجود ندارد.

مزیت مهم در سادگی روش با امکان تشخیص تغییر در یکنواختی مخلوط از نسبت اسمی معین است.

قبل از این که وارد مبحث آزمون‌ها گردیم لازم است که به این نکته مهم اشاره شود که شرح هر آزمون بر اساس یکی از استانداردهی معتبر است و از یک استاندارد خاصی پیروی نشده است.

انواع آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی را می‌توان به پنج دسته زیر تقسیم نمود:

نمای شماتیک انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری کارآیی بتن

1- آزمایش سقوط یا آزمون اسلامپ

2- آزمایش ضریب تراکم

3- آزمایش جریان و میز جریان

4- آزمایش مکانیکی اسلامپ  Vee-Bee

5- تست گلوله کلی Kelly Ball Test

در اینجا لازم است مروری بر هریک از انواع آزمون‌‌های فوق داشته باشیم و با کاربرد هرکدام آشنا گردیم.

آزمون اسلامپ

متداول‌ترین روش برای کارآیی بتن تازه مخلوط شده می‌باشد که می‌تواند در محل کار و یا در آزمایشگاه انجام شود این آزمون ساده‌ترین تست برای تعیین کارآیی بتن است که علاوه بر کم هزینه بودن نتایج فوری ارائه می‌دهد. آزمایش اسلامپ با وجود محدودیت‌هایی که دارد به‌طور گسترده‌ای برای اندازه‌گیری میزان روانی بتن استفاده می‌شود و به‌طور معمول اولین آزمونی است که بر روی نمونه بتن تازه مخلوط شده به منظور قبول یا رد مخلوط بتن صورت می‌گیرد.

آزمون اسلامپ برای بتن‌های غیرچسبنده و غیرپلاستیک کاربری قابل ملاحظه‌ای ندارد و می‌توان گفت کاربری آن محدود به بتن‌های دارای سنگدانه‌های درشت تا حداکثر اندازه ۵۰ میلی‌متر می‌شود.

◄وسایل مورد نیاز برای تست اسلامپ:

مخروط آزمایشی

میلگرد فولادی که به اختصار به آن میله یا کوبه گفته می‌شود

مقیاس اندازه‌گیری که می‌تواند خط‌کش فلزی باشد

◄شرح آزمون

مخروط آزمایشی قالبی است استاندارد به ارتفاع ۳۰۰ میلی‌متر، قطر تحتانی ۲۰۰ میلی‌متر و قطر فوقانی ۱۰۰ میلی‌متر، میلگرد معمولا از جنس فولاد بوده با قطر ۱۶ میلی‌متر و طول ۶۰۰ میلی‌متر که در یک انتها به صورت یک نیم‌کره گرد شده است و مقیاس اندازه‌گیری معمولا یک خط‌کش ساده است و در برخی دستگاه‌های اسلامپ میلگرد فولادی مدرج جهت اندازه‌گیری اسلامپ از قبل درنظر گرفته شده‌است .از آن‌جا که آزمایش اسلامپ اطلاعات مفیدی درمورد ارزیابی کارآیی بتن به‌ ‌صورت سریع فراهم می‌نماید شرح کامل آنرا در ادامه می‌آوریم.

قالب مخروطی مرطوب برروی یک سطح صاف افقی غیرجاذب رطوبت قرار داده می‌شود و در حالی که محکم در جای خود قرار گرفته است بتن در سه لایه که هربارتقریبا به میزان یک سوم حجم قالب را پر می‌کند داخل مخروط ریخته می‌شود، هر لایه از بتن توسط میلگرد فولادی به‌طور مستقیم ۲۵ ضربه زده می‌شود که باید دقت شود میله هنگام ضربه‌زدن در کل عمق لایه زیرین نفوذ نماید و برای لایه‌های رویی ضربه به‌گونه‌ای بایست باشد که تنها در عمق لایه مورد نظر نفوذ نماید. توجه داشته باشید که ضربه‌ها بایستی به‌صورت کاملا یکنواخت بر روی سطح قالب توزیع گردند.

  مدل انداز‌گیری اسلامپ بتن                          مدل خروج مخروط اسلامپ

درصورت نیاز پس از ضربه‌زدن لایه سوم برای پر کردن عمق مخروط به ‌مقدار مورد نیاز بتن در بالای قالب اضافه می‌شود - چرا که بتن پس از تراکم اندکی ته نشین می‌شود و ابتدای مخروط خالی می‌ماند - پس از اتمام ضربه‌زدن، کل بتن‌های اضافی برروی سطح مخروط باید توسط حرکت غلتشی توسط میلگرد یا ماله، ماله‌کشی شده و سطح صافی ایجاد گردد. مخروط اسلامپ طی پنج ثانیه به‌طور قائم با حرکت یکنواخت بدون هیچ‌گونه حرکت چرخشی یا اضافه به طرف بالا کشیده می‌شود سپس قالب اسلامپ را به‌آرامی درکنار مخروط بتن گذاشته و میلگرد را به‌طور عرضی برروی سطح فوقانی مخروط قرارمی‌دهند، فاصله عمودی بین مرکز سطح فوقانی بتن تا پایین میلگرد قرار گرفته بر روی سطح مخروط را با مقیاس اندازه‌گیری گه همان خط‌کش یا میله فولادی می‌تواند باشد قرائت می‌شود، عدد اندازه‌گیری شده  معرف اسلامپ می‌باشد.

مخروط بتونی پس از برداشتن قالب امکان دارد به یکی از صور زیر تشکیل شود:

انواع حالت‌های بتن هنگام آزمون اسلامپ 

■ در حالت اسلامپ واقعی که در تصویر دیده می‌شود بتن معمولا کارآیی خوب تا عالی را دارد.

■ هنگامی‌که اسلامپ بتن صفر است ممکن است تمام ملزومات کارآیی خوب را داشته باشد اما مقدار آب بسیار کم باشد یا مربوط به یک مخلوط بتونی خشن باشد که دارای زهکشی مناسب است و بدون ایجاد تغییرات مهم در امر نشست بتن، اجازه خروج آب از بتن را می‌دهد. سنگدانه‌های سبک زاویه دار باعث تولید بتن خشن می‌گردند و در صورت استفاده از آن‌ها برای بالا بردن کارآیی بتن می‌توان از ماسه ریز بیشتر ، مواد حباب‌زا و هم‌چنین افزودنی‌های مناسب استفاده نمود.

■ فروریختگی زمانی ایجاد می‌شود که که مخلوط بتن خیس، خشن و یا کم عیار باشد و هنگام آزمون اسلامپ جداشدگی ملات یا خمیر از مصالح درشت به‌وضوح دیده می‌شود مگر آن‌که از یک کاهنده قوی آب با احتیاطات خاص استفاده شود.

■ اسلامپ برشی بیانگر فقدان چسبندگی و پلاستیسیته بتن می‌باشد.

* به‌طور معمول بتن‌های دارای اسلامپ برشی و یا فروریختگی جهت بتن‌ریزی مناسب نمی‌باشند.

◄محدویت‌های آزمون اسلامپ:

دستگاه اندازه‌گیری اسلامپ بتن در تعیین کارآیی

الف- برای بتن‌های حاوی مصالح بزرگتراز ۴۰ میلی‌متر مناسب نمی‌باشد.

ب- برای بتن خشک مناسب  نیست.

ج- برای بتن بسیار مرطوب نیز مناسب نمی‌باشد.

د- قابلیت اطمینان آن بالا نمی‌باشد.

◄استانداردهای در دسترس برای تست اسلامپ:

IS 1199-1959

ASTM C 143-10

BS 1881:103:1993 etc.

◄نتایج پیشنهادی آزمون اسلامپ برای تعیین کارایی مطابق با IS 456:2000  به شرح زیر است:

الف- چنانچه شیب بتن بین ۰ تا ۲۵ میلی‌متر باشد کارایی بتن بسیار کم در نظر گرفته می‌شود.

ب- چنانچه شیب بتن بین ۲۵تا ۵۰ میلی‌متر باشد کارایی بتن کم در نظر گرفته می‌شود.

ج- چنانچه شیب بتن بین ۵۰ تا ۱۰۰ میلی‌متر باشد کارایی بتن متوسط در نظر گرفته می‌شود.

د- چنانچه شیب بتن بین ۱۰۰ تا ۱۵۰میلی‌متر باشد کارایی بتن بالا در نظر گرفته می‌شود.

آزمون ضریب تراکم

تست ضریب تراکم براساس اصل تعیین میزان تراکم به‌دست آمده توسط سقوط مقدار استاندارد تعیین شده بتن از یک ارتفاع استاندارد  تعریف می‌شود. این تست اولین بار در انگلستان برای شرایط آزمایشگاهی طراحی گردیده است اما چنانچه شرایط مورد نظر در محل پروژه فراهم گردد می‌تواند در محل کار نیز استفاده شود.

این آزمون برای بتن‌های با حداکثر اندازه سنگدانه ۴۰ میلی‌متر استفاده می‌شود و بیشتر در بتن‌های با کارایی بسیار کم مثل بتن‌های مورد مصرف درقطعات بتونی پیش ساخته و هم‌چنین در پروژه بتن‌ریزی‌های مربوط به جاده‌سازی کاربرد دارد.

تست ضریب تراکم دقیق‌تر و حساس‌تر از تست اسلامپ می‌باشد از این‌رو برای بتن خشک یا بتن با اسلامپ پایین و به‌طور کلی بتونی که باید از لرزش جهت تراکم آن استفاده ‌گردد مطلوب‌تر می‌باشد .

◄ وسایل مورد نیار برای تست ضریب تراکم:

دستگاه اندازه‌گیری ضریب تراکم بتن در تعیین کارآیی

دستکاه ضریب تراکم که شامل دو حباب مخروطی و یک قالب استوانه‌ای می‌باشد.

میله استاندارد

ماله یا هرنوع وسیله تمیز کننده

◄استانداردهای در دسترس برای تست ضریب تراکم:

IS 1199-1959

ACI 211.3-75Revised 1987),

BS 1881: 103 :1993 etc.

◄ شرح آزمون:

دستگاه ضریب تراکم دارای دو قیف مخروطی می‌باشد و یک مخروط که بزرگتر است بالای مخروط دیگر قرارگرفته است و هرکدام شامل دریچه‌ای در قسمت پایین می‌باشند و استوانه‌ای به قطر ۱۵ میلی‌متر و ارتفاع ۳۰ میلی‌متر در زیر قیف‌ها واقع شده است، بتن در قیف بالایی ریخته می‌شود و بدون هیچ‌گونه تراکمی سطح آن صاف می‌گردد پس از آن بتن تحت تاثیر نیروی گرانش با باز شدن دریچه قیف به قیف پایینی فرو می‌ریزد و سر ریز شدن قیف پایینی نشانه اطمینان از عدم دخالت دست در تراکم بتن می‌باشد سپس دریچه قیف پایینی آزاد شده و بتن داخل استوانه فرو می‌ریزد و بتن‌های اضافی توسط ماله از سطح استوانه پاک می‌گردد.چگالی بتن از روی وزن خالص بتن موجود در داخل استوانه که حجم آن مقدار مشخصی می‌باشد تعیین می‌گردد. عملیات فوق باید در مکانی عاری از لرزش یا شوک انجام گردد.

اپراتور شرکت پایهان بتن در حال انجام آزمون ضریب تراکم

به‌عبارتی می‌شود گفت ضریب تراکم عبارتست از تقسیم وزن بتن نیمه متراکم بر وزن بتن کاملا متراکم

◄استانداردهای در دسترس برای تست ضریب تراکم:

IS 1199-1959

ACI 211.3-75Revised 1987),

BS 1881: 103 :1993 etc.

◄ نتایج پیشنهادی تست ضریب تراکم برای تعیین کارایی مطابق با نظریه A.M.Neville (‌ نویسنده خصوصیات بتن ) به شرح زیر است:

الف- اگر ضریب تراکم ۰.۸۷ باشد کارایی بتن بسیارکم در نظر گرفته می‌شود.

ب- اگر ضریب تراکم ۸۵ باشد کارایی بتن کم در نظر گرفته می‌شود.

ج- اگر ضریب تراکم ۹۲ باشد کارایی بتن متوسط در نظر گرفته می‌شود.

د- اگر ضریب تراکم ۰.۹۵ باشد کارایی بتن بالا در نظر گرفته می‌شود.

کارگران مشغول انجام آزمون اسلامپ در حین پروژه بتن‌ریزی

در شرکت پایهان بتن سعی ما همواره بر این بوده تا با آموزش کلیه افراد در تمام سطوح میزان آگاهی پرسنل نسبت به کلیه مراحل بتن‌ریزی از زمان ورود مصالح به کارخانه تا زمان تحویل بتن به مشتری بالا برده شود مطابق با این اصل توانسته‌ایم پیوسته تمام آزمون‌های مورد نیاز را چه در محل تولید و چه در محل پروژه تحت نظر مهندسین کارآزموده انجام دهیم از آن‌جا که آزمون اسلامپ یکی از سریع‌ترین و کارآمدترین آزمون‌ها جهت تشخیص کارآیی بتن می‌باشد پرسنل شرکت پایهان  به‌طور مرتب جهت اطمینان این آزمون را انجام می‌دهند و طبق خواسته مشتری هرچند بار که نیاز باشد و حتی از تک تک میکسرها این تست می‌تواند انجام گردد.

واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن