آزمایش اسلامپ بتن چیست و چگونه انجام می شود؟

همانطور که می‌دانید اعضای سازه ای مثل تیر، ستون، سقف‌، فنداسیون از آرماتوربندی فولادی و همچنین بتن ساخته می‌شوند. بنابراین انتظار ‌می‌رود طرح اختلاط بتن به گونه‌ای باشد تا بتن بتواند به خوبی و بصورت همگن در بین آرماتورها جریان پیدا کرده و در نهایت به صورت یکدست تبدیل گردد. به اینگونه ویژگی فیزیکی بتن،کارایی یا روانی بتن گفته می‌شود.کارایی بتن به عوامل متعددی چون مقدار آب و سیمان و سنگدانه های موجود در بتن، دانه بندی و توزیع سنگدانه‌ها، دمای محیط و مخلوط بتن، رطوبت هوا، روش قراردادن و انتقال بتن به محل مورد نظر نیز بستگی دارد. این آزمایش هم می‌تواند در آزمایشگاه و هم در محل پروژه انجام شود. در ادامه این مقاله بصورت جامع و کامل این آزمایش را بررسی می‌کنیم.

وسایل مورد نیاز آزمایش اسلامپ بتن

جهت اجرای آزمایش اسلامپ به یک ظرف مخروطی فلزی و یک میله فولادی به قطر 6 میلی متر و طول 60 سانتی متر، جهت کوبش بتن داخل مخروط احتیاج است, علاوه برآن یک ظرف که مخروط داخل آن قرار می‌گیرد، بیل یا بیلچه، یک متر و یا خط کش برای اندازه گیری نمونه مورد نیاز است.

هندسه مخروط ناقص

شرایط آزمایش اسلامپ

• ظرف مورد استفاده برای نمونه برداری بتن نباید قابلیت جذب آب داشته باشد.
• آزمایش اسلامپ باید پانزده دقیقه بعد از میکس و اختلاط بتن انجام شود.
• زمان عملیات آزمایش اسلامپ از آغاز تا پایان نباید بیش از 1.5 دقیقه طول بکشد.
• دقت شود در هنگام بالا کشیدن مخروط ناقص، هیچگونه حرکت جانبی و یا چرخشی به قالب و بتن وارد نشود.
• حتما 25 ضربه توسط میله فولادی در هر مرحله از اعمال بتن به مخروط ناقص اعمال گردد تا از تراکم بتن مورد آزمایش اطمینان حاصل شود.

شرح آزمایش اسلامپ بتن

قبل از شروع آزمایش اسلامپ بتن ابتدا باید مخلوط بتن را در ظرفی که قابلیت جذب آب ندارد، ریخته شود و سپس عملیات تست اسلامپ بتن، 15 دقیقه پس از شروع اختلاط بتن تازه انجام گردد. در نتیجه، ابتدا قاعده بزرگ مخروط را روی صفحه فولادی کف قرار داده و سپس به وسیله بیل یا بیلچه باید مخروط ناقص را به ارتفاع 4/1 مخروط از مخلوط بتن تازه پر کنید. سپس با میله فولادی، 25 ضربه به سطح بتن تازه وارد کنید. مجددا توسط بیلچه مخروط ناقص را تا نیمه  از مخلوط بتن تازه پر کرده و باری دیگر 25 ضربه توسط میله فولادی به سطح آن وارد کنید. به همین ترتیب لایه سوم و لایه آخر را به مخروط ناقص اضافه می‌کنیم. با کمچه یا ماله سطح بتن را با سطح مخروط هم تراز گردد. در نهایت باید از دو طرف دسته مخروط را گرفته و مخروط را به سمت بالا حرکت دهید. مخروط ناقص فولادی را بصورت وارونه کنار بتن بگزارید. “چندی بعد مشاهده می‌کنید بتن تحت نیروی ایجاد شده ناشی از وزنش به سمت پایین ریزش می‌کند.” حال باید ارتفاع بتن را پس از تغییر شکل اندازه بگیرید. “اختلاف ارتفاع قالب مخروطی فلزی و بتن پس از تغییر شکل که بر حسب میلی متر ذکر می‌شود را عدد اسلامپ می‌نامند.” این عدد باید طبق جداول و مقادیر مجاز ارزیابی شود. در ادامه به نحوه ارزیابی عدد اسلامپ بتن بدست آمده می‌پردازیم.

• نکته : این آزمایش از شروع تا پایان نباید بیش از 1.5 دقیقه طول بکشد.
• نکته : دقت شود در هنگام بالا کشید مخروط ناقص،هیچگونه حرکت جانبی و یا چرخشی به قالب و بتن وارد نشود.

بررسی نتایج تست اسلامپ

ابتدا باید عدد اسلامپ بتن را طبق فرمول روبه رو بدست آورید :

محدوده این آزمایش معمولاً بین 25 میلی‌متر تا 75 میلی‌متر برای بتن متراکم با ویبراسیون متغیر است، اما به صورت کلی استانداردهای بین المللی و همچنین استاندارد 505 ( د ت ) ایران، بازه عدد اسلامپ را به 4 دسته طبقه بندی می‌نماید:

ردیف	بازه اسلامپ (mm)	حالت بتن
s1	40 – 10	سفت
s2	90 – 50	معمولی (خمیری)
s3	150 – 100	شل
s4	بزرگتر از 160	بسیار شل

میزان اسلامپ برای اعضا و قطعات بتنی به شرح زیر است :

ردیف	نوع عضو و یا قطعه بتنی	اسلامپ به میلی متر
		حداقل	حداکثر
1	شالوده و پی دیوارهای بتن آزمه	25	75
2	شالوده‌های با بتن ساده،صندوقه‌ها و دیوارهای زیر سازه‌ها	25	75
3	تیرها و دیوارهای بتن آرمه	25	100
4	ستون‌ها	25	100
5	دال‌ها و پیاده‌ روهای بتنی	25	75
6	بتن حجیم	25	50

 

• برای ساختمان‌های معمولی از اسلامپ خمیری در بازه 50 تا 70 میلی متر استفاده می‌شود. اما در صورتی که از ویبراتور نیز استفاده شود می‌توان از بتن با اسلامپ 30 میلی متر هم استفاده نمود.
• بتن با اسلامپ بازه 10 تا 40 میلی متر از نوع بتن سفت بوده و از این بتن در صورتی که بتوان با استفاده از ویبراتور تراکم سازی را انجام داد، می توان استفاده نمود. این بتن به دلیل نسبت آب به سیمان کم از مقاومت فشاری خوبی برخوردار است.
• بتن‌هایی با اسلامپ بزرگتر از 100 میلی متر از نوع بتن شل است و استفاده از این نوع بتن باید بدون ویبراتور انجام گردد. این نوع از بتن کارایی و روانی بالایی دارد.
• اگر اسلامپ بدست آمده از 10 میلی متر کمتر باشد، بتن مورد استفاده در آزمایش از حداقل روانی مورد نیاز آزمایش برخوردار نبوده و در نتیجه باید به مراجع ذیصلاح ارجاع داده شود.
• برای سطوح شیبدار از بتنی با اسلامپ کمتر از 65 میلی متر استفاده شود تا بتن به خوبی در جای خود قرار گیرد.
• برای جلوگیری از آب انداختن بتن در قالب‌های بلند می‌توان از بتن‌هایی با اسلامپ کم یعنی بتن سفت استفاده نمود.

دمای بالای آب به شدت می‌تواند بر نتایج اسلامپ بتن تاثیر گذار باشد، یا اضافه شدن هر 10 درجه دمای آب، اسلامپ بتن 20 تا 25 میلی متر کاهش می‌یابد. از این رو آب مصرفی در بتن باید کاملا خنک بوده و در صورت لزوم توسط یخ خنک شود. – در صورتی که اسلامپ بتن تحویل داده شده برای مصرف، از مقادیر مجاز کمتر باشد، باید از مصرف آن خودداری شود. در چنین شرایطی می‌توان تنها با اجازه از دستگاه نظارت، با افزودن دوغاب سیمان به مخلوط، اسلامپ بتن را افزایش داد. البته افزودن دوغاب باید در بازه‌ای باشد تا نسبت آب به سیمان بتن از حداکثر مقدار مجاز بالاتر نرود. این عملیات باید در شرایطی که هنوز از مخلوط کن تخلیه استفاده نشده است، انجام گردد.

دمای محیط به شدت روی بتن تاثیر گذار است. بنابریاین طبق نشریه 101، دمای محیط هنگام اختلاط بتن نباید بیش از 8 درجه سانتیگراد از مقادیر جدول زیر کمتر باشد. در غیر اینصورت می‌تواند منجرب به اتلاف انرژی بیشتر،افت شدید اسلامپ در بتن ‌شود و در نهایت چنین شرایطی کیفیت بتن را کاهش می‌‌دهد.

انواع رفتار بتن در تست اسلامپ بتن

در کل هنگامی که مخروط ناقص بتن به بالا کشیده می‌شود، بتن می‌تواند 4 نوع رفتار از خود نشان دهد. به اشکال زیر توجه کنید:

اسلامپ واقعی: یک بتن معقول و با کارایی مناسب ارائه می‌دهد. در واقع ریزش بتن، معقول بوده و می‌تواند به راحتی در بین آرماتورها نفوذ کند.

اسلامپ صفر: در صورتی که اسلامپ بدست آمده از 10 میلی متر کمتر باشد،می‌توان نتیجه گرفت که بتن مورد نظر از حداقل روانی مورد نیاز تست اسلامپ بتن برخوردار نبوده و در این صورت باید طرح اختلاط بتن تغییر کند.

اسلامپ ریزشی (فرو ریختن): در واقع نشست و افت بتن در این نوع از نتایج بدست آمده در آزمایش زیاد بوده و در نهایت بصورت پخش شدگی کامل روی صفحه فولادی کف ظاهر می‌شود. این نوع رفتار مربوط به مخلوط‌های فوق العاده خیس و کم عیار است.

اسلامپ برشی: ارتفاع بتن کاهش یافته و همچنین ترک‌های برشی در کناره بتن ظاهر می‌شود. در چنین شرایطی آزمایش اسلامپ مردود و باید دوباره آزمایش را از بخش دیگری از بتن تازه انجام داد. اگر در آزمایش دوم با ریزش و یا لغزش بخشی از نمونه مواجه شدید،احتمالا این نوع از بتن فاقد چسبندگی لازم برای انجام آزمایش است.

مزایای آزمایش اسلامپ بتن کدام است؟

همان طور که اشاره نمودیم تست اسلامپ بتن به یکی از پرکاربردترین روش های تعیین کارایی بتن تبدیل شده است. چرا که از مزایای خاص خود برخوردار است. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. ساده بودن و سهولت اجرا از مهمترین مزایای این تست است. به گونه ای که یک فرد مبتدی و غیر فنی هم می تواند در سریع ترین زمان ممکن و بدون کوچکترین مشکلی این تست را انجام دهد.
2. متقاضیان می توانند در هر زمانی تست اسلامپ بتن را انجام دهند. از طرف دیگر با این تست می توان میزان کارایی تمام قسمت های ساختمان مثل ستون، تیر، فونداسیون و … را به دست آورد.
3. عدم نیاز به تجهیزات پرهزینه از دیگر مزایای تست اسلامپ بتن می باشد. لذا با کمترین هزینه ممکن می توان نسبت آب به سیمان و قوام بتن را مشخص کرد. علاوه بر این، برای انجام این تست نیازی به ارسال نمونه آزمایشگاه نیست. چرا که می توان این آزمایش را در محل پروژه و تنها با چند وسیله ساده انجام داد.
4. تست اسلامپ، در سریع ترین زمان ممکن، نتایج را به دست متقاضیان می رساند. این گزینه از دیگر فاکتورهای این تست است. در واقع تست اسلامپ بتن فقط به چند دقیقه نیاز دارد تا میزان اسلامپ یا همان کارایی بتن را بسنجد. در صورتی که سایر تست ها نظیر آزمایش مقاومت فشاری به یک ماه زمان نیاز دارد.

استانداردهای سنجش اسلامپ بتن کدام است؟

نحوه انجام و اجرای آزمایش اسلامپ بتن در کشورهای مختلف دارای استانداردها و مقررات بین المللی خاصی است. البته تفاوت زیادی بین این استانداردها وجود ندارد ولی می تواند بر روی تجهیزات و میزان قوام بتن تاثیر بگذارد. در ادامه به برخی از مهمترین آن ها اشاره می کنیم:

1. استاندارد آمریکا: در کشور آمریکا برای انجام این تست از استانداردهای ASTM و دستورالعمل ‌های AASHTO استفاده می شود. به این صورت که ارتفاع مخروط باید 12 اینچ یا 30 سانتیمتر، قطر پایینی 8 اینچ یا 20 سانتیمتر و قطر بالایی 4 اینچ یا 10 سانتی متر می‌باشد. از طرف دیگر، نحوه بالا کشیدن مخروط نیز در این استاندارد مشخص شده است. به این صورت که مخروط حتما به صورت عمودی بالا کشیده شود و هیچ چرخش دایره ای نداشته باشد. این استاندارد را با نام های دیگری مثل استاندارد آزمایش اسلامپ بتن سیمانی آب ‌بند و با کدهای ASTM C 143 و AASHTO T 119 هم می شناسند.
2. استاندارد انگلیس و اروپا: ابعاد و سایز مخروط در این استاندارد به این صورت است که ارتفاع مخروط معادل 300 میلیمتر، قطر پایینی 200 و قطر بالایی 100 میلیمتر باشد. همچنین در این روش حتما نیاز نیست مخروط به شکل عمودی بالا کشیده شود. بالعکس استاندارد آمریکا. در کشور انگلیس این استاندارد را با کد BS 1881-102 و در سایر کشورهای اروپایی با کد BS EN 12350-2 می شناسند.
3. استاندارد ایران: استاندارد تست اسلامپ بتن در کشور ما تقریبا هم شبیه استاندارد اروپایی و هم آمریکایی است. به این صورت که اندازه ابعاد مخروط شبیه به استاندارد اروپایی با تفاوت 2 میلیمتر و نحوه بالا کشیدن به صورت استاندارد آمریکایی و عمودی می باشد. این استاندارد با کد ISIRI 3203-2 مشخص می شود.

معیار های شکست آزمایش اسلامپ

اگر مقدار اسلامپ در محدوده اسلامپ مشخص شده قرار نگیرد، باید یک آزمایش چک در قسمت دیگری از همان نمونه انجام شود تا بتوان از نتایج حاصله از آزمایش اول اطمینان حاصل نمود. اگر نمونه دوم نیز در آزمایش شکست بخورد، مشخص می‌شود که بتن موجود، الزامات مربوط به مشخصات یک مخلوط بتن آماده استاندارد را نقض کرده است. بنابراین برای رفع این مشکل باید راهکارهایی مناسبی را ارزیابی نمود. اما به طور کلی مقدار اسلامپ از 25 میلی‌متر تا 75 میلی‌متر متغییر است. میزان شکست اسلامپ، بستگی به اختلاف اسلامپ بدست آمده و اسلامپ مورد هدف تعیین می‌شود. همانطور که در مقدمه مقاله بیان شد، در مواقعی که اسلامپ بتن کم باشد می‌توان این کسر را با استفاده از افزودن آب و مواد افزودنی روان‌کننده یا فوق روان‌کننده جبران نمود. اما در صورت برخورد با اسلامپ بالا، راهکارها نیز کمی پیچیده‌تر می‌شوند.

روش‌های اصلاح آزمایش اسلامپ ناموفق

• اگر مقدار اسلامپ پایین است، می‌توان طبق دستورالعمل‌ استانداردهای بین‌المللی، آب اضافه نمود و یا فوق روان‌کننده را در مقادیر اندازه‌گیری شده، اضافه نمود. تا بتن، از کارایی بیشتری بهره‌مند شود. همچنین بتن، به محدوده تعیین شده اسلامپ برسد. پس از آن، می‌توان عملیات بتن‌ریزی را شروع نمود.
• اگر مقدار اسلامپ بتن بیش از حد بالا باشد، مهندس سایت می‌تواند به میکسر اجازه دهد 8 الی 10 دقیقه بچرخد تا درجه ی اسلامپ کاهش یابد. اگر آزمایش باز هم موفقیت آمیز نبود، ممکن است سیمان به مخلوط بتن اضافه شود تا درجه اسلامپ حداقل بشود.
• گاهی اوقات، مهندس سایت ممکن است تصمیم بگیرد که یک پیمانه بتنی با درجه اسلامپ بسیار بالا را با پیمانه‌های بتنی که درجه اسلامپ قابل قبولی در حین بتن ریزی دارند، مخلوط کند تا از اثرات مخرب پیمانه‌ی قبلی کاسته شود.
• گاهی اوقات، ممکن است مقدار اسلامپ بتن، از حداقل مجاز کمتر باشد. این پدیده می‌تواند نشانگر تاخیر در بتن ریزی، پس از ورود آن به محل ساخت باشد.

عوامل موثر بر اسلامپ بتن

• خواص مواد مانند خواص شیمیایی، نرمی، توزیع اندازه ذرات سازنده، رطوبت و دمای مواد سیمانی. اندازه، بافت، درجه ترکیب، تمیزی و میزان
• رطوبت سنگدانه‌ها.
• میزان، نوع، ترکیب، واکنش مواد نسبت به هم، ترتیب اضافه نمودن مواد و اثربخشی افزودنی‌های شیمیایی
• میزان هوای بتن
• روش‌های بچینگ، اختلاط و حمل و نقل بتن
• دمای بتن
• نمونه برداری از بتن، روش آزمایش اسلامپ و وضعیت تجهیزات آزمایش
• مقدار آب موجود در بتن
• زمان مخلوط شدن بتن در طول آزمایش

آزمایش اسلامپ بتن الیافی

همانطور که از نام این بتن مشخص است در این بتن به همراه سنگریزه ها، آب، سیمان و سایر مواد افزودنی از الیاف هم استفاده می شود. این الیاف ها سبب افزایش پیوستگی و کنترل ترک های بتن می شود. نسبت بتن های الیافی در مخلوط به مانند بتن های معمولی است. با این تفاوت که الیاف ها تاثیر زیادی بر کارایی بتن دارند و آن را کم می کنند.
به این صورت که با افزایش الیاف و طول آن، کارایی بتن بیشتر کاهش می یابد. از این رو در تعیین نسبت مخلوط بتن های الیافی باید به چند فاکتور نظیر کاهش مقدار شن، افزایش مقدار سیمان، افزایش مقدار ماسه و مصرف فوق روان کننده ها اشاره کرد. در روش مخلوط کردن بتن های الیافی، الیاف ها را به تدریج به مخلوط اضافه می کنند و سپس، جام به مدت 5 دقیقه و با سرعت می چرخد.

آزمایش اسلامپ بتن خود تراکم

بتن خود تراکم نوعی بتن خاص است که به بتن scc هم شناخته می شود. برای ترکیب این بتن به هیچ ویبراتور و لرزشی نیاز نیست. یکی از آزمایش هایی که مختص این بتن است آزمایش اسلامپ بتن می باشد. از این آزمایش به منظور سنجش کارایی بتن خود تراکم بهره گرفته می شود تا بتوان بتن را بر اساس وزن تغییر داد. مهم ترین فاکتور برای سنجش پراکندگی و جریان این نوع بتن ها قطر دایره بتن می باشد.

اهمیت آزمایش اسلامپ بتن

همانطور که از این مقاله دریافت شد آزمایش اسلامپ بتن در مراحل ابتدایی ساخت ساختمان بتنی اهمیت بسزایی دارد، در طی فرآیند تهیه، تولید و اختلاط بتن ممکن است خطاهایی رخ دهد که خارج از کنترل باشد. بنابراین بتن تهیه شده باید سنجیده شود، تا مشخص شود از جهات گوناگون استانداردهای لازم را فراهم کند. در آزمایش اسلامپ بتن جریان پذیری و کارایی بتن مورد آزمایش قرار می‌گیرد تا در صورتی که بتن جریان کمتر یا زیادتر از استاندارد داشته باشد، بازبینی شود.

نتیجه گیری کلی: در این مقاله سعی شد تا نحوه اجرایی آزمایش و همچنین ارزیابی نتایج بدست آمده از آن را بصورت جامع بررسی کنیم. هدف کلی از انجام  آزمایش اسلامپ بتن بدست آوردن بتنی با کارایی (روانی) و مقاومت مناسب بدون تغییر غیر مجاز نسبت‌های مواد در طرح اختلاط بتن است. عدد و نتایج بدست آمده از این آزمایش بنا بر شرایط محیطی متغییر است. بنابراین باید نسبت به هدف و شرایط محیطی هر پروژه، میزان کارایی بتن ارزیابی گردد.

منابع : نشریه 55، نشریه 101، دستورالعمل آبا دت : 505، استاندارد  ASTM c143