آزمایش‌های کنترل بتن تازه

راهنمای مطالعه

همانطور که در مقاله “بتن چیست؟ معرفی انواع و اجزای بتن” اشاره شد، بتن عضوی موثر در صنعت ساخت و ساز محسوب می‌شود. عوامل متعددی مانند دمای هوا و آب، کیفیت آب، نسبت اختلاط مواد و … روی رفتار بتن تاثیرگزار است. کیفیت و مقاومت بتن در اعضای سازه‌ای و همچنین اعضای غیرسازه‌ای بسیار مهم است. به همین دلیل آزمایش‌هایی برای سنجش بتن از لحظه اختلاط مواد شروع شده و تا بعد از سخت شدن بتن نیز ادامه می یابد تا از کیفیت و مقاومت نهایی بتن اطمینان حاصل شود. در کل آزمایش‌های اصلی بتن به دو دسته آزمایش بتن تازه و بتن سخت تقسیم می‌شوند. هدف از انجام آزمایش بتن تازه، تطابق بتن ایجاد شده با طرح اختلاط صورت گرفته است. در این مقاله سعی شده تا پرکاربردترین آزمایش‌های بتن تازه مورد بررسی قرار بگیرد.

انواع آزمایش‌های بتن تازه به شرح زیر است:

آزمایش میزان کارایی بتن (اسلامپ)

هدف از این آزمایش، تعیین میزان کارایی بتن است. در واقع بتن برای نفوذ و انتقال راحت در شبکه آرماتوربندی و همچنین قالب‌ها بدون جداشدگی سنگدانه ها از هم باید از حداقل میزان کارایی (روانی) برخوردار باشد این آزمایش توسط ابزاری ساده انجام می‌شود. ابزار این آزمایش شامل یک مخروط ناقص دسته دار، یک میله فولادی کوبنده به قطر 16میلی متر و طول 600 میلی متر، یک صفحه کف، بیل یا بیلچه، یک متر و یا خط کش است. این آزمایش به آزمایش اسلامپ معروف است. مراحل این آزمایش به شرح زیر بیان می‌گردد:

الف: باید مقداری از بتن تازه که 15 دقیقه از میکس شدنش گذشته است را در ظرفی که قابلیت جذب آب ندارد بریزید.

ب: مخروط ناقص را از سمت قاعده بزرگ‌تر روی صفحه کف قرار داده و سپس 4/1 ارتفاع مخروط را با بتن تازه پر کنید. با میله فولادی کوبنده 25 ضربه به سطح بتن وارد کنید. این کار را برای لایه دوم (4/2 ارتفاع مخروط) و همچنین لایه سوم (4/3 ارتفاع مخروط) و برای لایه اخر نیز انجام دهید.

پ: سطح بتن تازه را با سطح مخروط هم تراز کنید. سپس مخروط را به آرامی به سمت بالا کشیده و مخروط را به صورت وارونه در کنار بتن تازه قرار دهید.

ت: ارتفاع بتن ریخته شده را توسط خط کش یا متر اندازه گیری کنید. سپس می‌توان عدد اسلامپ را از اختلاف ارتفاع مخروط با ارتفاع بتن ریخته شده بدست آورد.

ج: عدد نهایی باید طبق استانداردها و آیین نامه‌ها ارزیابی شود.

1.آزمایش تعیین درصد هوا

میزان هوا در بتن می‌تواند تخلخل بتن را زیاد یا کم کند. در نتیجه بنابر طرح اختلاط بتن مورد نظر، نباید مقدار هوا بیش از حد مجاز باشد. بنابراین برای تعیین میزان هوای موجود در بتن تازه از این آزمایش استفاده می‌شود. طبق استانداردهای بین المللی برای دستیابی به میزان هوای موجود در بتن می‌توان از آزمایش‌های متعددی استفاده نمود. اما آزمایش تعیین مقدار هوای بتن تازه به روش فشاری و یا به روش حجمی جز پرکاربرد ترین آزمایش‌ها هستند.

– تعیین درصد هوای بتن تازه به روش فشاری: این آزمایش توسط دستگاهی به نام فشار سنج (هوا سنج) انجام می‌شود. دستگاه هواسنج بتن دو نوع A و B است.

مراحل اجرای آزمایش

ابتدا باید بخش بالایی جدا شود. سپس سطح داخلی محفظه را مرطوب کرده و آن را روی سطحی صاف قرار دهید. بتن تازه را بعد از گذشت 15 دقیقه از اختلاط آن، توسط بیلچه به درون ظرف اندازه‌گیری در سه لایه اضافه کنید. برای ایجاد تراکم در هر لایه 25 ضربه با میله کوبشی و 15 ضربه به بدنه بیرونی اعمال کنید.بتن توسط ماله با سطح ظرف هم‌تراز و صاف گردد. سپس لبه ها، پیچ ها توسط ابر تمیز گردد. تا اینجا عملیات آزمایش برای هر دو دستگاه یکسان بود. اما از این مرحله به بعد، به علت تفاوت در مکانیزم دستگاه‌ها، مراحل آزمایش نیز متفاوت است. مراحل آزمایش برای دستگاه A و B به ترتیب به شرح زیر است:

دستگاه A : بخش دوم دستگاه را روی محفظه قرار داده و سپس هوابندی درزها انجام گردد. دستگاه را کج کرده و به آن ضربه وارد کنید تا هوای درون آن خارج شود. سپس دستگاه را به حالت اولیه بازگردانید و آب را درون لوله مندرج بریزید. توسط پمپ دستی، فشاری بیشتر از 1.4 کیلوپاسکال به دستگاه اعمال کنید. به محفظه اندازه گیری ضربه زده و سطح آب روی لوله مندرج را بخوانید. فشار در مدت 1 دقیقه کاهش می‌یابد. با ضربه زدن به محفظه اندازه گیری سطح آب به روی لوله مندرج در فشار صفر را یادداشت کنید. با فرمول روبه رو می‌توان میزان هوای موجود در بتن را محاسبه نمود:

دستگاه B : درپوش دستگاه را گذاشته و هوابندی درزها انجام گردد. شیر اصلی هوا بسته و شیرهای تخلیه روی درپوش ظرف اندازه گیری باز شود. آب را از یکی از شیرهای روی درپوش وارد کنید تا زمانی که از طرف دیگر بیرون بزند. هواسنج را تکان دهید تا هوای درون آن از یک شیرخارج شود. شیر خروج محفظه هوا بسته شود. سپس توسط تلمبه روی دستگاه، هوا را به درون محفظه پمپاژ کرده تا عقربه بر روی فشار ابتدایی قرار گیرد. به فشارسنج ضربه وارد کرده و سپس شیرهای درپوش را ببندید. به بدنه ظرف ضربه وارد کرده و سپس شیر تخلیه هوا را باز کنید. در نهایت با انگشت به گیج اندازه گیری ضربه وارد کنید. سپس عدد ثابت شده را یادداشت کنید.

– تعیین درصد هوای بتن تازه به روش حجمی: این آزمایش در انواع مختلف بتن قابل اجرا است. اما از این آزمایش بیشتر در بتن‌های سبک استفاده می‌شود. مراحل اجرای آزمایش به شرح زیر است :

ابتدا باید بتن در دولایه در ظرف ریخته شود و برای تراکم سازی هر لایه تعداد 25 ضربه به سطح بتن و 15 ضربه به بدنه ظرف توسطه میله کوبنده اعمال شود. سطح بتن توسط ماله صاف شود. سطح بالایی ظرف را ببندید. آب را به دستگاه اضافه کرده و دستگاه را تکان دهید. سپس الکل را اضافه کرده و در نهایت سطح مقعر آب در لوله مدرج را یادداشت کنید. این آزمایش علاوه بر نشان دادن تعداد قطره های الکل، میزان هوای موجود در بتن را نیز نشان می‌دهد.

2.آزمایش زمان گیرش بتن تازه

در واقع سیمان موجود در بتن در حین برخورد با آب و هوا، باعث ایجاد واکنشی به نام هیدراتاسیون می‌گردد. این واکنش در نهایت منجرب گیرش یا سخت شدن مخلوط بتن می‌شود. در کل دو نوع گیرش در بتن رخ می‌دهد. یکی گیرش اولیه بتن و دیگری گیرش نهایی بتن است. زمان گیرش بتن یکی از مهمترین پارامترها در تعیین کیفیت و مقاومت بتن محسوب‌ می‌شود. به همین دلیل، می‌توان برای سنجش زمان گیرش اولیه و نهایی بتن از آزمایش سوزن ویکات استفاده نمود. این آزمایش به شرح زیر است:

ابتدا باید مقداری از مخلوط بتن تازه در قالب دستگاه ریخته شود. سپس سطح بتن با سطح قالب هم تراز گردد. قالب را در جایگاه خود قرار داده و پس از گذشت 30 دقیقه از استراحت مخلوط بتن، با چرخاندن چرخدنده کنار دستگاه، سوزن ویکات را رها می‌کنیم. میزان نفوذ سوزن را یادداشت کرده و باری دیگر آزمایش را در یک بازه زمانی 10 الی 15 دقیقه تکرار کنید. به مدت زمانی که سوزن به میزان 25 میلی متر به داخل بتن نفوذ کند، زمان گیرش اولیه بتن گفته می‌شود. همچنین به مدت زمانی که نفوذ سوزن در بتن چندان نباشد، زمان گیرش نهایی بتن گفته می‌شود.

3.آزمایش تعیین وزن مخصوص بتن

هدف از این آزمایش تطابق وزن مخصوص بتن تولید شده با وزن مخصوص بتن مورد نظر طراحی است. عملیات تراکم سازی بتن در این آزمایش بسیار مهم است. عملیات تراکم سازی بتن وابسته به عدد اسلامپ بتن است. برای بتن هایی با کارایی کم باید از ویبراتور، برای بتن‌هایی با کارایی متوسط از ویبراتور و یا میله کوبنده و برای بتن هایی با کارایی بالا باید از میله کوبنده جهت تراکم سازی بتن استفاده نمود. مراحل اجرای این آزمایش به شرح زیر است :

ابتدا باید وزن ظرف خالی اندازه گیری شود. سپس سطوح داخلی ظرف نمونه گیری از بتن باید مرطوب شود. در صورت استفاده از میله کوبشی جهت تراکم سازی بتن، باید بتن را در سه لایه به درون محفظه بریزید و به سطح هر لایه توسط میله کوبنده تعداد 25 ضربه واردکنید. سپس 15 ضربه به سطح خارجی ظرف ضربه وارد کنید تا بتن به صورت یکنواخت در ظرف شکل بگیرد. و اما در صورت استفاده از ویبراتور، بتن باید در دو لایه به ظرف اضاقه شود و تراکم سازی بتن هر لایه توسط ویبراتور در سه نقطه مختلف از سطح بتن در ظرف انجام گردد. سپس بتن اضافی برداشته شود و سطح نمونه را توسط ماله صاف کنید. با این آزمایش می‌توانید وزن مخصوص، چگالی اسمی، تسلیم بتن، درصد هوای بتن را نیز محاسبه کنید.

از دیگر آزمایش‌های بتن می‌توان به آزمایش آب انداختن بتن، تعیین دما، جداشدگی، جمع شدگی پلاستیک و جمع شدگی حرارتی اشاره نمود. این آزمایش‌ها نسبت به آزمایش هایی که در این مقاله به آن‌ها اشاره شد کمتر کاربرد دارند.