آزمایش بتن

خدمات تخصصی دپارتمان بتن

این دپارتمان با بهره گیری از نیروهای مجرب و در قالب بخشهای زیر بر اساس استانداردهای رایج کشور اقدام به ارائه خدمات تخصصی در زمینه بازرسی و کنترل کیفی بتن می نماید.

1- نظارت و بازرسی میدانی:

این بخش خود شامل زیر مجموعه هایی می باشد که به صورت کلی خدمات زیر را ارائه مینماید

نمونه برداری از بتن تازه

نظارت بر نحوه عملیات بتن ریزی (اسلامپ و دمای بتن)

نمونه گیری از بتن سخت شده (کرگیری)

آزمایشات غیر مخرب بتن

– التراسونیک بتن
– چکش اشمیت
– اسکن آرماتور و …

 

ضرورت انجام آزمایش ها

بتن، برخلاف سایر مصالح ساختمانی که معمولاً به صورت آماده در دسترس است، بایستی قبل از استفاده ساخته شود. بنابراین مصالح تشکیل دهنده ی بتن باید قبل از ساخت به میزان لازم آماده شده و پس از حصول اطمینان از کیفیت مطلوب آنها با هم مخلوط گردند. جهت کسب اطمینان از کیفیت مطلوب مصالح، انجام آزمایش ضروری است. ضمناً لازم است قبل از شروع عملیات اجرایی، فرمول ترکیب بتن به طور دقیق در آزمایشگاه تعیین و نمونه ی آن ساخته شود، سپس در هنگام بتن ریزی نیز از طریق نمونه گیری و آزمایش نمونه ها، اطمینان لازم از کیفیت بتن مورد نظر حاصل شود. تداوم نمونه گیری و آزمایش های تست بتن در طول عملیات اجرایی لازم است. باتوجه به نکات اشاره شده، آزمایش های بتن و کنترل مواد تشکیل دهنده ی آن از اقدامات اساسی در ساخت و کاربرد فرآورده های بتنی به شمار می آید.
برای آنکه بتوان آزمایش ها را در شرایط مشخص و طبق روش های واحدی انجام داد و قاعده ای برای کنترل کیفیت و تفسیر نتایج حاصله در دسترس باشد، کشورهای مختلف استانداردهای خاصی را تدوین نموده اند که از آن جمل می توان به استانداردهای ASTM (آمریکا)، BS (انگلستان)، DIN (آلمان) و ISIRI (موسسه ی استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران) اشاره نمود.

مهمترین آزمایش های بتن تازه

1- تعیین وزن مخصوص بتن تازه

برای تعیین وزن مخصوص بتن تازه در کارگاه و آزمایشگاه از این آزمایش استفاده می شود. در این روش بتن تازه در یک قالب آب بندی شده با حجم معین از یک جنس سخت، ریخته و متراکم شده، سپس توزین می شود.

2- تعیین مقدار حباب هوا (اندازه گیری حجمی)

در این آزمایش مقدار هوای موجود در بتن تازه که حاوی هر نوع سنگدانه، اعم از متراکم، اسفنجی و یا سبک باشد، تعیین می شود. در این آزمایش ابتدا با استفاده از کمچه و ماله، ظرف استوانه ای را با بتن تازه مخلوط شده در سه لایه هم عمیق پر می کنند. هر لایه را 25 بار میله زده و پس از آن به کناره ظرف استوانه ای بتن 10 الی 15 بار ضربه وارد نمایید. پس از ریختن لایه سوم، باید سطح روئی بتن بوسیله میله کاملاً صاف و یکنواخت شود تا با لبه ظرف استوانه ای هم سطح گردد و سپس لبه ظرف تمیز شود.
قسمت فوقانی دستگاه را روی ظرف استوانه ای در مکان خود متصل نموده و قیف را در داخل آن قرار داده و آنقدر آب به آن اضافه می کنند تا در گلوئی قسمت فوقانی آب مشاهده گردد. سپس قیف را بیرون آورده و با استفاده از سرنگ لاستیکی سطح آب را دقیقاً روی علامت صفر میزان نمایید. سپس درپوش پیچی را در محل خود قرار داده و آنرا محکم نمایید. دستگاه را وارونه نموده و آنقدر آنرا تکان می دهند تا بتن کاملاً از کف ظرف استوانه ای جدا شود و سپس گلوئی را به سمت بالا گرفته و دستگاه را بصورت مایل بلند نموده و آنرا تکان داده و میغلتانند تا کلیه هوای محبوس شده در بتن، خارج گردد. دستگاه را به حالت اولیه خود برگردانده و کمی آنرا حرکت می دهند و سپس آنرا مدتی بدون حرکت گذارده تا آنکه کلیه هوا به قسمت فوقانی آن برود. این عملیات باید آنقدر تکرار شود تا اینکه کاهش در تراز آب مشاهده نشود. زمانی که کلیه هوا از بتن خارج گردیده و به بالای دستگاه صعود نمود، درپوش پیچی گلوئی را باز نموده و هر بار با اضافه کردن یک پیمانه اندازه گیری با استفاده از سرنگ به آن الک به اندازه کافی اضافه نموده تا کف های ایجاد شده در سطح آن ناپدید گردند. ارتفاع آب را مستقیماً در گلوئی دستگاه با دقت 1/0 درصد بخوانید.

3- کارایی بتن (اسلامپ)

کارایی، و یا به تعبیر ساده تر روانی بتن عبارت از میزان سهولت شکل دادن یا جریان یافتن بتن است. کارایی بتن تازه به عوامل مختلفی از جمله میزان آب، نوع سنگدانه ها و دانه بندی آنها، نسبت مقدار سنگدانه به سیمان، وجود افزودنی ها و ریزی سیمان بستگی دارد. این آزمون در مورد بتن هایی که خاصیت خمیری و چسبندگی نداشته باشند و نیز در مواردی که مصالح سنگی درشت تر از 5 سانتیمتر بمقدار قابل ملاحظه ای بکار رفته باشد نباید مورد استفاده قرار گیرد. این آزمون برای دامنه ای از درجه روانی بتن تازه، کاربرد دارد که اسلامپ آنها بین 10 تا 210 میلیمتر باشد. این آزمون برای بتن های تازه ای که بزرگترین اندازه سنگدانه آنها بزرگتر از 40 میلیمتر باشد، مناسب نیست.
قالب از یک مخروط ناقص که قطر قاعده زیرین آن 3/20 سانتیمتر و قطر قاعده بالایی آن 2/10 سانتیمتر و ارتفاع آن 5/30 سانتیمتر است ساخته می شود.

برای انجام آزمایش به صورت زیر عمل می شود. قالب را مرطوب کرده و آنرا روی سطح صاف و مرطوب و غیرقابل نفوذی قرار می دهند. آزمون کننده باید هنگام پر کردن قالب روی دو پاشنه بایستند و قالب را محکم نگهدارد و سپس از نمونه بتن، بلافاصله در سه مرحله حجم قالب را پر کند (در هر مرحله تقریباً یک سوم حجم پر شود).

 

مهم ترین آزمایش های بتن سخت شده

1- تعیین مقاومت فشاری

آزمایش مقاومت فشاری در روش ASTM روی نمونه های استوانه ای 300 × 150 میلیمتر و در روش BS روی نمونه های مکعبی 150 و یا 200 میلیمتری انجام می شود. به منظور جلوگیری از چسبندگی بتن به جداره قالب، باید یک لایه نازک روغن معدنی به جدارهای داخلی قالب مالیده شود. سپس بتن در چند لایه داخل قالب ریخته شود. تراکم بتن های با اسلامپ بالا در سه لایه و با زدن 25 ضربه به هر لایه توسط یک میله گرد به قطر 16 میلیمتر انجام می شود. تراکم بتن های با اسلامپ پایین در دو لایه و با ویبره های داخلی و خارجی انجام می شود. در آزمایشگاه به منظور جلوگیری از کاهش رطوبت نمونه های قالب گیری شده، آنها را به مدتی بیش از 20 ساعت و کمتر از 48 ساعت در دمای 7/1 ± 23 درجه سانتیگراد نگهداری می کنند. سپس نمونه های از قالب باز شده را تا زمان رسیدن به زمان آزمایش، در رطوبت کامل نگهداری می کنند. با نگهداری نمونه در شرایط استاندارد مقاومت های بالایی نتیجه می شود.
مقاومت فشاری استوانه طبق دستورالعمل ASTM C39-83b تحت سرعت بارگذاری ثابتی در محدوده 15/0 تا 34/0 مگاپاسکال در ثانیه برای دستگاه های آزمایش هیدرولیکی و یا با سرعت تغییر شکل3/1 میلیمتر در دقیقه، برای دستگاه های مکانیکی، تعیین می شود. با تقسیم ماکزیمم نیروی ثبت شده برسطح مقطع نمونه، مقاومت فشاری به دست می آید.
بعد از پرداخت کردن سطح بالای نمونه توسط ماله، اگر در نظر است نمونه پس از 7 روز یا  بیشتر شکسته شود، باید در دمای 5 ± 20 درجه سانتیگراد نگهداری شود، و اگر زمان انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن کمتر از 7 روز باشد نمونه باید در دمای 2 ± 20 درجه سانتیگراد نگهداری شود. ترجیح داده می شود رطوبت نسبی کمتر از
90 درصد نباشد، اما نگهداری نمونه زیر پوشش های مرطوب نیز مجاز شمرده شده است.
نمونه های مکعبی بعد از 24 ساعت از قالب بیرون آورده می شوند.
معمولترین سن زمان انجام آزمایش 28 روزه می باشد اما ممکن است آزمایش های دیگری در سنین 3 و 7 روزه و در موارد کمتری در سنین 1، 2 و 14 روز و همچنین 13 و 26 هفته و یک سال انجام شود. توصیه می شود که نمونه طوری زیر دستگاه آزمایشگاه قرار گیرد که جهت بار عمود برجهت بتن ریزی نمونه در قالب، اعمال شود.

2- تعیین مقاومت کششی دو نیم نمودن آزمونه های استوانه ای

برای تعیین مقاومت کششی بتن به روش دو نیم نمودن آزمونه های استوانه ای قالبگیری شده یا مغزه گیری شده می توان از این روش استفاده نمود. در این روش آزمون، با اعمال نیروی فشاری قطری روی آزمونه استوانه ای بتن که بصورت افقی بین دو صفحه دستگاه آزمایش قرار گرفته، مقاومت کششی به روش دو نیم نمودن تعیین می گردد.
از این آزمون برای ارزیابی مقاومت برشی بتن در قطعات بتنی دانه سبک نیز استفاده می شود. اگر قطر یا بزرگترین بعد سطح تکیه گاهی رکاب بالایی یا پایینی کمتر از طول استوانه مورد آزمون باشد، لازم است صفحات یا تکیه گاه های مکمل از جنس فولاد مورد استفاده قرار گیرند. سطح این صفحات یا تکیه گاه ها در امتداد هر یک از خطوط تماس باید دارای صافی 25/0 ± میلیمتر باشد. عرض آنها باید حداقل
51 میلیمتر بوده و ضخامت آنها از فاصله بین لبه ی رکاب های تکیه گاهی مستطیلی یا کروی یا انتهای استوانه کمتر نباشد. تکیه گاه ها یا صفحات باید به گونه ای مورد استفاده قرار گیرند که بار در تمام طول آزمونه اعمال گردد.
آزمونه های عمل آمده در روطبت باید فاصله زمانی انتقال از محیط عمل آوری تا انجام آزمون توسط یک کرباس یا گونی خیس، مرطوب نگهداشته و در اسرع وقت در شرایط مرطوب آزمون شوند.
برای ارزیابی بتن های سبک که آزمونه های 28 روزه آنها مورد آزمون قرار می گیرند ابتدا باید آزمونه ها 7 روز در محیط مرطوب عمل آورده شوند و سپس به مدت 21 روز در دمای 1 ± 21 درجه سلسیوس و رطوبت نسبی 5 ± 21 درصد عمل آورده شوند.

روش آزمون

نشانه گذاری: با استفاده از یک وسیله مناسب در انتهای آزمونه خطوط قطری رسم نمایید طوری که خطوط در صفحه ای که از محور آزمونه عبور می کند قرار بگیرد.
اندازه گیری ها: قطر آزمونه را با دقت 25/0 میلیمتر از طریق محاسبه میانگین سه قطر که در نزدیکی دو انتها و وسط آزمونه در امتداد دو قطر نشانه گذاری شده اندازه گیری شده اند، تعیین نمایید.
با دو بار اندازه گیری و با دقت 25/0 میلیمتر طول آزمونه در صفحه قطرهای نشانه گذاری شده در دو انتها و تعیین میانگین از آنها، طول آزمونه را محاسبه نمایید.

قرار دادن آزمونه ها باتوجه به خطوط قطری نشانه گذاری شده

مرکز یکی از نوارهای چوبی چند لایه را بر مرکز رکاب پایین منطبق نمایید، آزمونه را روی نوار چوبی چند لایه طوری قرار دهید که خطوط قطری در انتهای آزمونه در امتداد عمود بر محور نوار چوبی و در وسط نوار چوبی باشند. وسط نوار چوبی دوم را نیز باتوجه به خطوط قطری دو انتهای آزمونه روی آن قرار دهید، همچنین شرایط زیر باید رعایت گردد:
باید اطمینان حاصل شود صفحه ای که توسط خطوط قطری انتهای آزمونه تشکیل می شود از محور مرکزی صفحه تکیه گاهی فوقانی عبور می کند. وقتی که از صفحه یا میله تکیه گاهی استفاده می شود وسط آن صفحه و وسط آزمونه باید مستقیماً زیر امتداد اعمال بار رکاب تکیه گاهی کروی قرار گیرند.

قرار دادن آزمونه ها با استفاده از گیره نگهدارنده

مطابق شکل (11) با استفاده از گیره نگهدارنده نوارهای تکیه گاهی، آزمونه و میله تکیه گاهی را طوری در جای خودشان قرار دهید که میله تکیه گاهی و محور آزمونه مستقیماً زیر امتداد اعمال بار رکاب تکیه گاهی کروی قرار بگیرند.
سرعت بارگذاری
بار بطور مداوم، یکنواخت و بدون تغییرات ناگهانی با سرعت ثابتی در حدود 700 تا 1400 کیلو پاسکال بردقیقه تا هنگام گسیختگی آزمونه، اعمال می شود. بیشترین بار اعمال شده در زمان گسیختگی که توسط دستگاه آزمایش نشان داده می شود را ثبت نموده و به نوع گسیختگی و ظاهر بتن نیز توجه شود.
یادآوری: رابطه بین تنش کششی دو نیم شدن و بار اعمال شده در زیر نشان داده شده است، برای استوانه های 300 × 150 میلیمتر و حدود سرعت اعمال تنش کششی دو نیم شدن با اعمال بار در حدود 50 تا 100 کیلو نیوتن در دقیقه مطابقت می نماید.

3- چکش اشمیت

این آزمایش به نام چکش بازتاب، چکش ضربه ای، یا آزمایش سنجش سختی نیز شناخته می شود و یک روش غیر مخرب برای ارزیابی بتن می باشد. آزمایش براساس این اصل استوار است که بازتاب یک جرم ارتجاعیف به سختی سطحی که جرم به آن برخورد می کند وابسته است. همان طور که در شکل نشان داده شده مشخص است، در چکش اشمیت یک جرم متصل شده به فنر وجود دارد که با کشیدن فنر تا نقطه ای مشخص، مقدار انرژی ثابتی به آن داده می شود. این کار با فشار دادن چکش اشمیت به سطح صاف بتن انجام می شود.
بعد از آزاد شدن فنر، جرم مربوطه تحت اثر بازتاب میله چکش (که هنوز در تماس با سطح بتن است) قرار می گیرد. مسافتی که توسط جرم طی شده، برحسب درصدی از انبساط اولیه ی فنر بیان می شود و عدد بازتاب نام دارد. این مقدار توسط یک نشانه که در طول یک مقیاس مدرج حرکت می کند، نشان داده
می شود. این آزمایش نسبت به وجود سنگ دانه ها و حباب ها در مقابل میله ی چکش، حساس می باشد، به گونه ای که لازم است 10 تا 12 قرائت در ناحیه ی مورد آزمایش انجام شود.
همیشه باید میله ی چکش عمود بر سطح بتن باشد، اما وضعیت چکش نسبت به قائم، به دلیل تاثیر ثقل در حرکت جرم، عدد بازتاب را تحت تاثیر قرار می دهد. بنابراین برای یک بتن مشخص، عدد بازتاب یک کف کوچکتر از عدد بازتاب یک سقف است. در حالی که سطوح قائم و مایل به نتایج متوسط منتهی می شود.

اهمیت انجام انواع آزمایش بتن

انجام انواع تست ‌های بتن تاکنون توانسته جان میلیون‌ها انسان را نجات دهند، و از بروز خسارت‌های مالی سنگین نیز جلوگیری کند. خوشبختانه دستورالعمل‌ها و استاندارد‌های تست ‌های بتن و تفسیر نتایج آزمایش بتن، در قالب آیین نامه‌های مختلف به صورت رایگان در دسترس مهندسان و سازندگان سراسر دنیا قرار گرفته است.

انجام انواع آزمایش بتن به چند دلیل ضرورت دارد:

• تعیین کیفیت بتن مورد استفاده در سازه‌های خاص
• تشخیص اینکه آیا بتن به مقاوت مدنظر رسیده است یا خیر
• تعیین میزان و مدت زمان گیرش بتن

به کمک این آزمایش‌ها میزان مقاومت اولیه و نهایی بتن را پیش بینی می‌شود؛ موضوعی در همه سازه‌ها اهمیت دارد، اما اهمیت آن در سازه‌های بزرگ به مراتب بیشتر است. بنابراین باید برای تایید کیفیت و استحکام بتن انواع آزمایش بتن به درستی و با نمونه صحیح انجام شود.