آزمایش مقاومت فشاری استوانه تهیه شده در محل
[vc_row][vc_column][vc_column_text css=””]
آزمایش مقاومت فشاری استوانه تهیه شده در محل
من در آزمایشگاه مرکز تحقیقات بتن (متب) سالهاست با بتن سر و کار دارم. نمونه گیری از بتن انجام می دهیم، قالبگیری میکنیم، عملآوری میکنیم و در نهایت نمونه های بتن شکسته می شوند تا آنالیز کنیم و بفهمیم بتن چقدر مقاومت دارد. اما راستش را بخواهید، همیشه این فکر ته ذهنم بود که…
آیا واقعاً این نمونه هایی که داخل آزمایشگاه با دقت و وسواس آماده میکنیم، همان رفتاری را نشان میدهند که بتن واقعی سازه در محل پروژه دارد؟
چند سال پیش، در یکی از پروژه هایمان در تهران، وقتی داشتیم کف دال یک رمپ پارکینگ را اجرا میکردند، کارفرما از ما خواست مقاومت فشاری بتن درجا را با دقت بیشتری کنترل کنیم. اینبار قرار نبود از نمونه های آزمایشگاهی کمک بگیریم. باید همان جایی که بتن ریخته شده بود، با استفاده از قالبگیری در محل و روش استاندارد ASTM C873، یا به بیان دقیقتر، استاندارد ملی ایران ۸۹۸۵، نمونه برداری میکردیم.
این روش، اگرچه به ظاهر ساده است، ولی برای ما مهندسان یک معنا دارد:
شناخت واقعی رفتار بتن اجرا شده، بدون واسطه، بدون پیشفرض، همانطور که در محل پروژه هست.
در این مقاله، قرار است از نگاه یک تکنسین بتن (فن ورز بتن) به عنوان یک متخصص آزمایشگاه بتن، گام بهگام با هم جلو برویم:
چرا این آزمون مهم است، در چه شرایطی اجرا میشود، چه تجهیزاتی میخواهد، چطور باید از بتن نمونه برداری کرد، و در نهایت، چطور مقاومت فشاری واقعی بتن اجرا شده در محل را از دل همین آزمونههای استوانهای بیرون بکشیم.
تصویر شماره ۱: نمونه های استوانه ای بتن کپینگ شده توسط گوگرد جهت شکست و تعیین مقاومت فشاری بتن
هدف و دامنه کاربرد آزمایش مقاومت فشاری بتن در محل
در پروژههایی که ارزیابی کیفیت بتن اجرا شده اهمیت دارد، انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن روی نمونههای استوانهای تهیه شده در محل، به عنوان یک آزمون استاندارد ضروری است. این آزمایش بر پایه استاندارد INSO 8985 و منطبق با روش بینالمللی ASTM C873 انجام میشود. آزمایشگاه مرکز تحقیقات بتن (متب) با حضور در پروژهها، این آزمون را به صورت کاملاً تخصصی و حرفهای انجام میدهد.
در این روش، ما آزمونههای استوانهای را مستقیماً در محل جایدهی بتن، در قالبهای مخصوص قالبگیری میکنیم؛ نه در آزمایشگاه. هدف، سنجش مقاومت فشاری بتن در شرایط واقعی است؛ شرایطی که عوامل مؤثری مانند دمای محیط، رطوبت، فرآیند عملآوری، نوع عملآوری درجا، و تراکم پذیری بتن در محل ساخت، تأثیر مستقیم بر نتیجه مقاومت فشاری بتن دارد.
این آزمون به ویژه در موارد زیر کاربرد دارد:
- تخمین مقاومت واقعی دال های بتنی، فونداسیونها و کف سازیها
- تعیین زمان مناسب باز کردن قالب ها و برداشتن جک ها
- ارزیابی تأثیر عمل آوری واقعی بتن در محل اجرا
- کنترل کیفیت بتن بدون نیاز به مغزهگیری و تخریب سازه
دامنه کاربرد این آزمون بتنهایی با قطر دانه بندی مختلف را در بر میگیرد و میتواند برای مصالح با قطر اسمی سنگدانه تا حدود ۳۸ میلیمتر نیز بهکار رود. همچنین نسبت طول به قطر آزمونه و نوع قالب استوانهای مورد استفاده نقش مهمی در صحت نتایج ایفا میکند، نکاتی که در ادامه به تفصیل بررسی میکنیم:
مراجع الزامی آزمایش
در آزمون هایی که برای تعیین مقاومت فشاری بتن در محل اجرا انجام میدهیم، هیچ چیز مهمتر از آن نیست که به اصول و منابع مرجع معتبر تکیه کنیم. در واحد آزمایشگاه بتن مرکز تحقیقات بتن، من و همکارانم شخصاً همیشه با وسواس خاصی مطمئن میشوم که هر مرحله از آزمون بر اساس ضوابط رسمی و منابع الزامی پیش برود.
مطابق با بند ۲ استاندارد ۸۹۸۵، استفاده از مراجع زیر برای کاربرد این استاندارد الزامی است. این مراجع یا به صورت مستقیم در متن استاندارد ذکر شدهاند، یا از طریق ارجاعهای بینالمللی به آنها استناد شده است. طبق توضیحات استاندارد، اگر سال انتشار مرجع ذکر نشده باشد، همواره آخرین تجدیدنظر آن الزامی است؛ ولی در صورت درج سال، تنها همان نسخه قابلقبول است.
- ASTM C39/C39M
روش آزمون برای مقاومت فشاری آزمونههای استوانهای بتن
معادل آن ، استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۵۹
- ASTM C42/C42M
روش آزمون برای استخراج و آزمون مغزههای بتن و تیرهای برش خورده
معادل آن ، استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۴۴
- ASTM C470/C470M
ویژگیهای قالبهای عمودی برای ساخت آزمونههای استوانهای بتن
معادل آن، استاندارد ملی ایران شماره ۲۲۴۴۳
- ASTM C617
آیینکار کلاهکگذاری آزمونههای استوانهای بتن
معادل آن ، استاندارد ملی ایران شماره ۳۱۹۴۵
- ASTM C1231/C1231M
آیینکار استفاده از کلاهکهای بدون چسب برای تعیین مقاومت فشاری بتن سختشده
معادل آن ، استاندارد ملی ایران شماره ۳۵۱۴۹
تصویر شماره۲ : اعضای قالب استوانه ای بتن
تجهیزات آزمون
در اجرای دقیق و معتبر آزمایش مقاومت فشاری بتن درجا، یکی از مهمترین عناصر، قالب استوانهای است. اگر این قالب حتی اندکی خارج از مشخصات تعیین شده باشد، نتیجهای که از آزمون به دست میآید، قابل اعتماد نخواهد بود. بهعنوان یک کارشناس آزمایشگاه بتن، بارها با نتایجی روبرو شدهام که تنها به خاطر قالب نامناسب، با واقعیت فاصله داشتهاند.
مطابق بند ۸ استاندارد INSO 8985، ویژگیهای قالبها و اجزای نگهدارنده باید به شرح زیر باشند:
- ابعاد و دقت ساخت قالبهای استوانه ای بتن
- قطر قالب درجا باید حداقل سه برابر بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه بتن باشد.
- نسبت طول به قطر آزمونه (L/D) نباید کمتر از ۱ باشد. با این حال، نسبت توصیه شده بین ۱.۵ تا ۲.۳ (یا دقیقتر، بین ۲/۳ تا ۳/۲) است.
- قطر داخلی اسمی قالب ۱۵۰ میلیمتر
- حداکثر انحراف قطر داخلی در هر نقطه نباید از ۲٪ فراتر رود
- میانگین قطر داخلی نباید بیش از ۳٪ از مقدار اسمی انحراف داشته باشد.
- صفحات کف و لبه بیرونی قالب باید عمود بر محور قالب باشند و انحراف زاویهای آنها نباید بیش از ۰/۵ درجه باشد (معادل با ۳ میلیمتر در هر ۹۰ میلیمتر ارتفاع).
- جنس و ساختار قالبهای استوانه ای بتن
- قالبها باید مطابق با الزامات استاندارد ASTM C470/C470M باشند.
- جنس قالبها باید از مواد سخت و غیرجاذب (نظیر فلز یا پلاستیک سخت صنعتی) انتخاب شود.
- با بتن حاوی سیمان پرتلند یا سیمانهای هیدرولیکی واکنش ندهد.
- هنگام پر شدن با بتن تازه، قالبها باید تغییر شکل نداده و پایدار باقی بمانند.
- پس از سخت شدن بتن، اختلاف قطرهای افقی قالب در هر مقطع نباید بیش از ۲.۸ میلیمتر باشد.
- مشخصات لبه و نگهدارنده قالب
- لبه بیرونی بالای قالب باید دارای پینهای هم مرکزکننده باشد تا درون عضو نگهدارنده کاملاً محکم قرار گیرد.
- بین قالب و عضو نگهدارنده باید آب بندی کامل انجام شود تا از نشت بتن جلوگیری شود.
- در قسمت لبه، شکاف یا زائدهای برای چرخاندن و جدا کردن قالب پس از سخت شدن بتن تعبیه شود (طبق شکل ۳ استاندارد).
- ویژگیهای عضو نگهدارنده قالب
- اعضای نگهدارنده باید به شکل لولهای، کاملاً استوانهای، صلب و دقیق ساخته شده باشند.
- نگهدارندهها باید با قالب هم مرکز باشند و در تماس کامل با سطح بیرونی قالب قرار گیرند.
- باید مجهز به سیستم تنظیم ارتفاع باشند تا بتوان قالب را در موقعیت دقیق تنظیم کرد.
- همچنین باید امکان اتصال ایمن به قالب، مثلاً با میخ کار یا بست فلزی ثابت را داشته باشند تا از ورود بتن به فضای بین قالب و نگهدارنده جلوگیری شود.
تصویر شماره ۳: نمونه های استوانه ای بتن شکسته شده با جک بتن شکن
روش نمونه برداری و قالبگیری آزمونه استوانهای بتن در محل پروژه
(مطابق با استاندارد ملی ایران ۸۹۸۵ – برگرفته از ASTM C873)
باید همیشه در نظر داشته باشید که هیچ چیزی به اندازه کیفیت نمونهگیری، نمیتواند سرنوشت نتیجه آزمون را تغییر دهد.
حتی اگر بهترین تجهیزات را داشته باشید، اما در اجرای مراحل قالبگیری سهل انگاری شود، عددی که در نهایت بهدست میآید، هیچ ارزشی نخواهد داشت.
در استاندارد INSO 8985، برای انجام صحیح قالبگیری آزمونه استوانهای در محل، مراحل زیر بهصورت دقیق تعریف شدهاند:
۱.محل قالبگذاری و آمادهسازی سطح
- قالب باید در پروژه و در محل واقعی اجرای بتن (مثل دال، کف، یا فونداسیون) قرار گیرد.
- سطحی که قالب روی آن قرار میگیرد باید صاف، تراز و تمیز باشد.
- هرگونه روغن قالب، ذرات سست یا مواد زائد باید قبل از استقرار قالب پاک شود.
- قالب باید در محل خود بهگونهای نصب شود که در برابر لرزش ویبراتور، حرکت نکند یا نشتی نداشته باشد.
۲.پر کردن قالب با بتن
- بتن مصرفی دقیقاً باید همان بتن مصرفی در عضو سازهای باشد.
- ریختن بتن داخل قالب باید در دو یا سه لایه انجام شود، مگر اینکه ارتفاع قالب کم باشد (مثل ۱۵۰ میلیمتر) که در آن صورت یک باره هم قابل قبول است.
- هر لایه بتن باید ویبره یا متراکم شود؛ ترجیحاً با میله تخماق یا کوبهگر دستی، نه ویبراتور برقی بزرگ.
- نباید از ویبره بیش از حد یا کوبش شدید استفاده کرد، زیرا باعث جداشدگی و ایجاد حفره میشود.
۳.مراقبت از قالب پرشده
- پس از پر کردن، سطح بتن باید با ماله چوبی یا فلزی صاف و لیسه شود.
- قالبها باید تا ۲۴ ساعت اولیه پوشیده نگه داشته شوند، ترجیحاً با گونی خیس یا نایلون.
- اگر هوا خیلی گرم یا خیلی خشک است، باید از سیستم مرطوبکننده برای جلوگیری از تبخیر سریع استفاده شود.
- قالبها باید تا زمان رسیدن به سن تعیینشده برای آزمون (معمولاً ۷ یا ۲۸ روز)، تحت شرایط مشابه عملآوری عضو سازهای باقی بمانند.
در یکی از پروژههای شهری، پیمانکار بدون پوشاندن قالبها، آنها را در آفتاب مستقیم رها کرد. نتیجه آزمون، بهدلیل خشک شدن سطح، حدود ۱۵٪ کمتر از مقدار واقعی درآمد.
۴.جداسازی قالب از بتن
- قالب باید بهآرامی و بدون وارد کردن ضربه یا فشار جانبی جدا شود.
- اگر لازم باشد، میتوان از ابزار مخصوص چرخشی یا سیستم پیچی استفاده کرد تا قالب بدون آسیب به آزمونه خارج شود.
- پس از جدا سازی، آزمونه باید تا زمان انتقال به آزمایشگاه یا انجام آزمون، در شرایط مرطوب نگهداری شود.
روش انجام آزمون مقاومت فشاری بر روی آزمونه استوانهای بتن
حالا به مرحله برداشت آزمونه رسیدیم، همه چیز از لحظهای که قالب باز می شود، وارد فاز دقیق و تخصصی میشود. در آزمایشگاه بتن متب، ما این مرحله را «خط پایان آزمون» نمیدانیم؛ بلکه خط شروع ارزیابی کیفیت واقعی بتن اجراشده میدانیم.
مطابق با بند ۹ استاندارد INSO 8985، مراحل آزمون مقاومت فشاری بر روی آزمونه بتن در محل بهصورت زیر است:
۱.آماده سازی آزمونه برای بارگذاری
- پس از بازکردن قالب، آزمونه باید در شرایط اشباع شده و پایدار از نظر دما نگهداری شود.
- هر گونه زائده یا ناصافی سطح آزمونه باید با دقت صاف شود.
- اگر سطوح آزمونه ناصاف باشند، استفاده از کپینگ (کلاهکگذاری) مطابق با ASTM C617 الزامی است؛
یا میتوان از کلاهکهای بدون چسب طبق ASTM C1231 بهره گرفت.
۲. قرار دادن آزمونه در داخل جک بتن شکن
- آزمونه باید در مرکز دستگاه آزمون قرار گیرد و محور طولی آن عمود بر صفحات بارگذاری باشد.
- صفحات باید صاف، تمیز و بدون انحراف باشند.
- بار باید به صورت یکنواخت و بدون شوک ناگهانی وارد شود.
۳. سرعت بارگذاری
- مطابق با ASTM C39، سرعت بارگذاری باید بهصورت کنترل شده و یکنواخت اعمال شود:
- حدود ۰.۲۵ مگاپاسکال بر ثانیه تا ۰.۳۵ مگاپاسکال بر ثانیه (یا بهعبارتی، تا حدود ۱۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بر دقیقه)
۴. ثبت مقاومت فشاری بتن
- مقاومت فشاری بتن باید از فرمول زیر محاسبه شود:
- اگر آزمونه دارای نسبت طول به قطر کمتر از ۲ باشد، باید از ضریب تصحیح مقاومت فشاری استفاده شود. این ضریب در پیوست الف استاندارد ذکر شده است و بسته به نسبت L/D، عدد مقاومت نهایی تنظیم میشود.
با اجرای گام بهگام این مراحل، ما در “متب” مطمئن میشویم که عدد نهایی مقاومت، فقط یک عدد روی کاغذ نیست، بلکه بازتابی واقعی از آن چیزی است که در دل سازه بتنی در محل پروژه در حال اتفاق افتادن است.
انجام آزمایش مقاومت فشاری استوانه بتن تهیه شده در محل ، از ابتدا تا انتها یک کار تخصصی و نیاز به دانش کافی نسبت به استاندارد و چگونگی انجام آن است. پس نیاز است که یک آزمایشگاه بتن مجهز و متخصص در کنار خود داشته باشید.
اگر شما هم در یکی از مراحل اجرایی یا کنترلی پروژه خود هستید و نیاز دارید کیفیت واقعی بتن سازه خود را ارزیابی کنید، ما در مرکز تحقیقات بتن (متب) با تجربهای گسترده در اجرای آزمون طبق استاندارد INSO 8985 و ASTM C873 آماده همکاری با شما هستیم.
خدمات ما در این حوزه شامل:
- انتقال قالب ها به محل و قالبگیری اصولی در محل پروژه
- انجام آزمون مقاومت فشاری در سنین مختلف
- تحلیل مهندسی نتایج و اعمال ضرایب اصلاح
- ارائه گزارش رسمی برای ناظران و کارفرماها
- ترکیب با سایر آزمونها برای تصویر کامل از کیفیت بتن
برای دریافت مشاوره یا رزرو خدمات آزمایشگاهی با کارشناسان بتن ما تماس بگیرید و یا در سایت رزرو آزمایش انجام دهید.
درصورتی که علاقمند هستید که روش انجام آزمایش بتن تازه (نمونه برداری بتن، عمل آوری بتن، تعیین وزن مخصوص بتن و …) را بصورت تئوری و عملی آموزش ببینید می توانید در دوره های آموزشی بتن مرکز تحقیقات بتن شرکت نمایید. به شرکت کنندگان این دوره پس از قبولی در آزمون گواهینامه سازمان ملی استاندارد، گواهینامه مرکز تحقیقات بتن مورد تایید وزارت علوم، تحقیقات و فناوری و همچنین گواهینامه انجمن بتن آمریکا (ACI)-شاخه ایران اعطا می شود. جهت کسب اطلاعات بیشتر درخصوص دوره های بتن با واحد آموزش مرکز تحقیقات بتن تماس بگیرید.
تصویر شماره ۴: دوره های آموزشی بتن مرکز تحقیقات بتن به صورت تئوری و عملی
در پروژه های ساخت و ساز بتنی، اجازه ندهید تخمینها جای واقعیت را بگیرند، بیایید مقاومت فشاری را همان جا که اتفاق میافتد، در محل اندازهگیری کنیم.[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]