کارایی یا روانی بتن

همان طور که می ‌دانید بتن ماده ایست که در کنار آرماتورهای فولادی، المان های سازه ای مختلف و مهمی مانند تیر، ستون، سقف‌ و فونداسیون را می سازد. بنابراین لازم است روانی بتن به گونه ای باشد تا بتواند به خوبی و به صورت یکنواخت لا به لای آرماتورها جریان پیدا کند و در نهایت شکل ظاهری یکدستی به خود بگیرد. به این ویژگی های فیزیکی بتن، کارایی یا روانی بتن گفته می‌ شود. هر چه ریختن بتن تازه و کار کردن با آن ساده تر باشد، بتن از کارایی بالاتری برخوردار است و هر چه کار کردن با بتن سخت تر باشد کارایی آن کمتر است. آزمایش اسلامپ (Concrete Slump Test) آزمایش استانداردی است که برای مشخص کردن درجه کارایی به کار گرفته می شود.

عوامل موثر بر کارایی یا روانی بتن

همواره تصور می شود اصلی ترین عاملی که در کارایی بتن موثر است، نسبت آب به سیمان به کار رفته در بتن است. در حالی که عوامل دیگری نیز در کارایی آن تاثیر دارند. از جمله این عوامل می توان به سایر انواع مواد (از جمله روان کننده ها و فوق روان کننده ها) به کار رفته در بتن، روش‌های مخلوط کردن بتن، میزان مواد استفاده شده و همچنین نوع، میزان، دانه بندی و توزیع سنگدانه ‌‌ها اشاره کرد. علاوه بر این، عوامل خارجی مانند دمای محیط، رطوبت هوا و حتی نحوه انتقال بتن به محل استفاده نیز در کارایی بتن نقش دارند. در این مقاله می خواهیم به بررسی آزمایشی که برای سنجیدن کارایی بتن به کار می رود بپردازیم.

بخوانید: راهنمای کامل شناخت میلگرد یا آرماتور؛ انواع، مشخصات و کاربرد

آزمایش اسلامپ چیست؟

اسلامپ نوعی آزمایش برای بررسی میزان کارایی بتن و روانی آن است. این آزمایش گاهی در آزمایشگاه و اغلب در محل پروژه انجام شود. آزمایش اسلامپ با ابزارهای بسیار ساده ای انجام می شود. این ابزارها شامل: یک مخروط ناقص فولادی توخالی دسته دار، یک میله فولادی به قطر 6 میلی متر و طول 60 سانتی متر برای متراکم کردن و کوبش بتن داخل مخروط، یک صفحه فولادی کف که مخروط روی آن قرار می گیرد، بیل و بیلچه و یک نوار متر یا خط کش برای اندازه گیری نمونه مورد نظر. آزمایش اسلامپ بتن معمولی از لحاظ عملیاتی یکی از آسان‌ ترین آزمایش‌ هایی است که روی بتن انجام می ‌شود؛ هزینه‌ بسیار کمی دارد و نتیجه‌ آن فورا به دست می ‌آید. به همین دلیل، از سال 1922 میلادی تاکنون، آزمایش اسلامپ بتن پر کاربردترین و رایج ‌ترین آزمایش برای سنجش کارایی و نیز تعیین روانی بتن بوده است.

شرح آزمایش اسلامپ

برای انجام آزمایش اسلامپ ابتدا همه ابزارها در حدی که فقط سطح آنها مرطوب شود با آب خیس می شوند. در مرحله اول، مخروط ناقص، از طرف قاعده بزرگتر روی صفحه فولادی قرار داده می شود. سپس بتن تازه را تا حدود یک چهارم ارتفاع مخروط که تقریبا برابر 75 میلی متر است داخل آن می ریزند. در این مرحله با استفاده از میله فولادی 25 ضربه به بتن وارد می کنند یا اصطلاحا آن را می‌کوبند. مجددا تا حدود نصف ارتفاع مخروط (75 میلی متر بعدی) را از بتن پر می کنند و بار دیگر با وارد کردن 25 ضربه به کمک میله فولادی، بتن را متراکم می کنند. یک بار دیگر بتن به داخل مخروط ریخته می شود تا تراز آن به سه چهارم ارتفاع (75 میلی متر دیگر) مخروط برسد. مجددا با 25 ضربه میله فولادی بتن را متراکم می کنند. در مرحله پایانی مخروط را از بتن پر کرده و با میله فولادی آخرین 25 ضربه را برای تراکم به آن وارد می کنند. حالا زمان آن است که به روش کمچه کشی یا اضافه کردن مقداری بتن در صورت نیاز سطح بتن، برابر تراز لبه مخروط فلزی شود. این عمل باید با حرکت اره ‌ای و غلتشی میله صورت پذیرد.

مخروط با دقت و به صورت عمودی بالا کشیده و به صورت وارونه در کنار بتن قرار می گیرد. لازم به ذکر است که برای ریختن ملات بتن داخل مخروط عموما برای تمیز ماندن لبه ها و سینی کف از یک قیف استفاده می شود. پس از کم تر از یک دقیقه می توان ملاحظه کرد که بتن بر اثر وزن خود در جهت جاذبه نشست (اسلامپ) می کند. سپس ارتفاع مخروط وارونه با استفاده از نوار متر یا خط کش اندازه گرفته و اختلاف ارتفاع بین مخروط فولادی و مخروط بتنی نشست کرده نیز محاسبه می شود. به این اختلاف ارتفاع اندازه گیری شده که بر حسب میلی متر بیان می شود اسلامپ می گویند.

شرایط ایده آل آن است که صفحه پایه لرزشی نداشته باشد و آزمایش پانزده دقیقه بعد از میکس و اختلاط بتن انجام شود. به علاوه باید توجه شود که ظرف مورد استفاده برای نمونه برداری بتن قابلیت جذب آب نداشته باشد. زمان بندی آزمایش نیز از اهمیت ویژه ای برخوردار است و توصیه می شود زمان آغاز تا پایان عملیات اسلامپ بیشتر از ۱.۵ دقیقه طول نکشد. در خصوص تکان خوردن یا لرزش مخروط نیز باید دقت شود تا در حین بالا کشیدن، قالب هیچ حرکت جانبی یا چرخشی نداشته باشد زیرا این حرکات مستقیما به بتن وارد شده و بر نتیجه آزمایش اثر می گذارند.

نتایج آزمایش اسلامپ و انواع اسلامپ

پس از طی مراحل آزمایش اسلامپ، بتن ریخته شده در قالب رفتار گوناگونی از خود نشان می دهد که این رفتارها به طور کلی به چهار دسته تقسیم می شوند. در اینجا به شرح مختصری از هر یک از رفتارهای بتن در تست اسلامپ می پردازیم:

اسلامپ واقعی: اگر بتن به کار رفته در تست اسلامپ از کارایی و روانی منطقی برخوردار باشد، شاهد نشست معقولی از آن خواهیم بود و این امر نشان می دهد که در عملیات عمرانی اصلی بتن ما به خوبی لا به لای آرماتورها نفوذ می کند. این نوع اسلامپ تنها حالتی است که از لحاظ عمرانی مورد قبول است و با احتساب میزان نشست بتن، شکل بتن خارج شده از مخروط تقریبا نزدیک به شکل همان مخروط ناقص است. برای دستیابی به مقاومت کافی و کارایی مناسب و در نتیجه اسلامپ مطلوب، پیشنهاد می شود نسبت آب به سیمان همواره کمتر از 3/0 باشد.

اسلامپ ریزشی: منظور از اصطلاح ریزشی در این نوع اسلامپ در واقع همان فرو ریختن بتن است. در چنین حالتی می توان مشاهده کرد که میزان نشت یا افت بتن بیش از حد قابل قبول است و بتن روی صفحه فولادی پخش شده یا اصطلاحا وا می رود. چنین رفتاری به وضوح نشان می دهد که مخلوط بیش از اندازه مرطوب بوده، سهم آب آن بالاتر از سطح معقول است و به بیان دیگر نسبت آب به سیمان بالایی دارد.

توجه: افت بتن پدیده ای است که از لحظات شروع گیرش بتن آغاز و در طول زمان سخت شدن، ادامه می یابد و نام دیگر آن آبرفتگی است. افت بتن در حقیقت یک نوع کاهش حجم است که در طول زمان اتفاق می افتد. وقوع پدیده افت در اثر آب اضافی به کار رفته در ساخت بتن است.

اسلامپ برشی: زمانی که ملات بتن چنین رفتاری از خود نشان می دهد می توان مشاهده کرد که با وجود کاهش ارتفاع اولیه، مخروط ایجاد شده تقریبا از میانه شکاف بر می دارد و به یک سو ریزش می کند. در این حالت بتن اصطلاحا می بُرد. این اتفاق نشان دهنده احتمال آن است که بتن از چسبندگی لازم برخوردار نیست و باید آزمایش را با انتخاب از بخش دیگری از بتن تازه تکرار کرد. اگر باز هم با لغزش و ریزش برشی قسمتی از بتن مواجه شویم، این بتن نیز قابل قبول نیست.

اسلامپ صفر: در این حالت قالب بتن به جا مانده پس از برداشتن مخروط ناقص شکل نسبتا استوار و کاملی دارد ولی می توان مشاهده کرد که میزان افت یا نشست بتن پس از اندازه گیری تنها 10 میلی متر یا حتی کمتر از آن است. این رفتار نشان می دهد که بتن حتی از حداقل روانی معقول و قابل قبول برای عملیات عمرانی برخوردار نیست و چنین مخلوطی نخواهد توانست به راحتی لا به لای آرماتورها حرکت کرده و به طور یکنواخت نفوذ کند. در این صورت می توان به کمک سایر افزودنی های بتن به کارایی مورد نظر دست یافت.

عدد اسلامپ

عدد اسلامپ یا همان میزان نشت یا افت عمودی بتن، معیاری است که از آن برای اندازه گیری ویژگی روانی و کارایی بتن و ارزیابی آن استفاده می شود. این عدد بر حسب میلی متر محاسبه می شود. انواع بتن ممکن است میزان نشست ها و در نتیجه اعداد اسلامپ مختلفی داشته باشند. این اعداد نشان دهنده کاربری های خاص بتن هستند. در جدول زیر به بتن هایی با اعداد اسلامپ مختلف، سطح کارایی آنها و موارد کاربردشان اشاره می کنیم:

بخوانید: کاربرد و نقش انواع میلگرد در پروژه‌های بزرگ عمرانی و صنعتی

روش‌های اصلاح آزمایش اسلامپ ناموفق

با در نظر گرفتن هر یک از رفتارهایی که پس از انجام آزمایش اسلامپ ممکن است بتن از خود نشان دهد، می توان از روش هایی برای اصلاح نتایج ناموفق این آزمایش استفاده کرد. در صورتی که اسلامپ یا همان نشست بتن کم باشد، یعنی نتیجه ای مشابه اسلامپ صفر رخ دهد، راه حل نسبتا ساده است زیرا می‌توان با اضافه کردن مقادیر مشخص و اندازه گیری شده ای افزودنی های روان کننده و فوق روان کننده این نقص را جبران کرد. به این ترتیب کارایی بتن افزایش خواهد یافت و به محدوده مطلوب اسلامپ می‌رسد. دلیل استفاده از افزودنی ها به جای آب این است که این مواد تاثیری در مقاومت بتن ندارند. در این صورت اگر نتیجه آزمایش پس از اقدامات اصلاحی منطقی باشد می توان عملیات بتن ریزی را آغاز کرد.

اما اگر مقدار اسلامپ بتن بیش از حد بالا باشد، یا همان طور که پیش تر توضیح داده شد از شدت رقیق بودن پخش شود، پیچیدگی راهکارهای اصلاحی نیز کمی بیشتر می شود. در صورت مشاهده اسلامپ ریزشی کارشناس مربوطه این امکان را دارد که اجازه دهد میکسر، ۸ الی ۱۰ دقیقه بچرخد تا عدد اسلامپ کاهش و غلظت بتن افزایش یابد. در مواردی، اگر آزمایش مجددا ناموفق باشد، به مخلوط بتن سیمان اضافه می شود تا درجه اسلامپ به کمینه میزان خود برسد.

بخوانید:  شناخت انواع استاندارد میلگرد برای خریدی باکیفیت و متناسب با سازه

سخن پایانی

مطابق آنچه در این مقاله پیرامون آن سخن گفتیم، آزمایش اسلامپ بتن در زمانی که هنوز مراحل ساخت به طور جدی شروع نشده اند اهمیت به سزایی دارد. لازم است در اینجا متذکر شویم که همواره در فرآیند آماده سازی بتن امکان وقوع خطا وجود دارد که مشخصا خارج از کنترل است. بنابراین سنجیدن بتن اقدام بسیار معقولی به شمار می آید. در آزمایش اسلامپ، جریان پذیری و کارایی بتن، آزمایش می شود تا بازبینی های لازم در صورت مشاهده هر گونه ناهنجاری انجام شود.

در این مقاله کوشیدیم به اختصار از آزمایش اسلامپ و اهمیت و نحوه پیاده سازی آن سخن بگوییم. هدف کلی از انجام  آزمایش اسلامپ تهیه بتنی با کارایی (روانی) و مقاومت مناسب بدون تغییر غیر مجاز نسبت‌های مواد در طرح اختلاط بتن است. شایسته است میزان کارایی بتن نسبت به هدف و شرایط محیطی هر پروژه، مورد ارزیابی قرار گیرد.