آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن

بتن در صنعت ساخت و ساز دارای کارایی‌های بسیاری است که می‌توانید با توجه به این کارایی‌ها، آن‌ها را به کار ببرید. البته قبل از انجام هر گونه عملیات ساخت و ساز باید به این نکته توجه داشته که آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن را انجام دهید تا از کارا بودن یا نبودن بتن‌ها مطمئن شوید. از اوایل قرن بیستم، صنعت بتن نیاز بر کارآیی بتن را به رسمیت شناخت تا اطمینان حاصل شود که بتن به درستی روان گردیده در مکان‌های پیش‌بینی شده قرار گرفته و به مقاومت مورد نظر خواهد رسید. تعداد بی‌شماری روش‌های آزمایشی برای تعیین کارآیی بتن جهت پروژه‌های تحقیقاتی، ارائه طرح اختلاط بتن و استفاده بهینه از آن درهنگام بتن‌ریزی پیشنهاد گردیده است.

کارآیی بتن سهولت و یکنواختی کار با بتن یا ملات تازه مخلوط شده است. به‌عبارت دیگر، اگر فرآیند بتن‌ریزی مانند مخلوط کردن، ریختن و تراکم به سهولت در بتن تازه مخلوط شده انجام شود این به کارآیی بتن مربوط می‌گردد که با حداقل از بین رفتن حالت همگن آن به‌آسانی صورت می‌پذیرد وبه عبارت دیگر از نظر فنی می‌توان گفت، کارآیی بتن میزان کار داخلی مفید برای ایجاد تراکم صددر‌صدی است.

گاهی اوقات کلمه ثبات نیز برای توصیف کارآیی بتن تازه مخلوط شده نیز استفاده می‌گردد. کارآیی میزان سیالیت یا تحرک بتن را اندازه‌گیری می‌کند. گفته می‌شود که بتن مرطوب کارآیی بیشتری نسبت به بتن خشک دارد. کارآیی مطلوب بتن برای یک عمل خاص ساختمانی با توجه به شرایط کار، شرایط آب و هوایی، نوع کار و نحوه تراکم متفاوت است. در محاوره معمولا کارآیی با کلمات کم، بسیارکم، متوسط، زیاد و بسیار زیاد توصیف می‌گردد.

طبق گفته گویان نویسنده کتاب راهنمای ساخت و ساز هیچ تست قابل قبولی که بتواند قابلیت کارآیی را به‌طور مستقیم طبق تعریف اندازه‌گیری کند وجود ندارد. آزمایش‌های زیر برای کارآیی بتن، معیاری از قابلیت کارآیی را ارائه می‌دهند که هر یک در مورد برخی روش‌های خاص کاربرد دارد آن‌‌‌ها هیچ ارتباطی با هیچ‌یک از روش‌های متداول بتن‌ریزی و تراکم ندارند بنابراین نتایج آزمون نسبی بوده و نباید اندازه‌گیری را مطلق دانست و تنها به آن استناد نمود.

باید در نظر داشته باشیم که هر تست اهمیت خود را دارد و به‌ همین ترتیب هیچ آزمون منحصر به‌فردی برای اندازه‌گیری کارآیی بتن در کل وجود ندارد. مزیت مهم در سادگی روش با امکان تشخیص تغییر در یکنواختی مخلوط از نسبت اسمی معین است. قبل از این که وارد مبحث آزمون‌ها گردیم لازم است که به این نکته مهم اشاره شود که شرح هر آزمون بر اساس یکی از استانداردهی معتبر است و از یک استاندارد خاصی پیروی نشده است.

آزمایش کارایی بتن و عوامل موثر بر آن

کارایی بتن در واقع به معنای حداکثر توانایی بتن از نظر میزان روان بودن جهت استفاده مفید در فرایندهای ساخت و ساز است. در صورتی که کارایی بتن پایین باشد، نمی‌توان به طرز صحیحی از آن استفاده کرد. همچنین با چنین بتن‌هایی نمی‌توانید کار محکم کردن اسکلت ساختمان‌های دارای میلگرد را انجام دهید.

عوامل موثر بر کارایی بتن

کارایی بتن ارتباط مستقیمی با استفاده از آن‌ها در موارد مختلف‌ دارد. موارد متفاوتی روی این کارایی تاثیر گذار هستند که به شرح زیر است:

• حداکثر اندازه سنگدانه بتن، شکل، بافت و دانه بندی سنگدانه ها

کارایی بتن‌ها با حداکثر اندازه سنگدانه بتن نسبت غیر مستقیم دارد. به نحوی که هر چقدر خمیر سیمان و اندازه آن بزرگ‌تر باشد، کارایی بتن نیز به همان میزان افزایش می‌یابد. هر چقدر سنگدانه‌ها قلوه‌ای بوده و گوشه‌های آن‌ها گردتر باشد، بتن روان‌تر است و به هر اندازه که این سنگدانه‌ها، گوشه‌های بیش‌تری داشته و  درازتر باشند، میزان روان بودن و کارایی بتن آماده کم‌تر می‌شود. 

با استفاده از آزمون‌های اندازه گیری کارایی بتن می‌توان متوجه دانه بندی سنگدانه‌ها و تاثیر آن‌ها شد. در صورتی که متریال استفاده شده برای ساخت بتن‌ها به خوبی دانه بندی شده باشند، به فضای کم‌تری برای خمیر سیمان جهت پر کردن فضاهای خالی نیاز دارند‌. از این رو میزان مشخصی از خمیر سیمان، دارای کارایی بیش‌تری برای بتن هستند. همچنین سنگدانه‌هایی که سطح صاف و صیقلی داشته باشند، کارایی بیش‌تر و روانی بالاتری نسبت به سنگدانه‌هایی با سطح زبرتر دارند.
سنگدانه‌های دارای تخلخل بیش‌تر، به علت این‌که مقداری از آبی که در اختلاط بتن هست را به خود جذب می‌کنند، کارایی و روانی کم‌تری نسبت به سنگدانه‌هایی دارند که تخلخلشان کم‌تر است.

• مقدار و نوع سیمان به کار رفته در بتن

اگر می‌خواهید بدانید که بتن چیست و مقدار و نوع سیمان استفاده شده در آن چه تاثیری در کارایی آن دارد، باید توجه کنید که مقدار خمیر سیمان نسبت مستقیم با کارایی و روانی بتن دارد‌. هر چقدر سیمان بیش‌تری در بتن به کار رفته باشد، نرمی خمیر بتن بیش‌تر شده و سطح تماس سنگدانه‌ها را بیش‌تر پوشش می‌‌دهد. همین موضوع باعث کاهش اصطکاک سنگدانه‌ها و افزایش روانی بتن می‌شود.

• افزودنی های بتن

هرجا که نام از افزودنی‌های بتن باشد، قابلیت‌های بتن نیز افزایش می‌یابد. انواع افزودنی‌های بتن به شرح زیر است:

·       روان کننده بتن
·       فوق روان کننده بتن
·       ابر روان کننده بتن
·       مواد افزودنی بتنی هوازا

همانطور که از نام این مواد پیداست، باعث افزایش روان بودن و کارایی بتن می‌شوند. مواد هوازا می‌توانند حباب‌های خیلی ریز هوا را در مخلوط بتن بوجود آورند. از این رو حجم بتن افزایش یافته و با این افزایش حجم، کارایی بتن و روانی آن افزایش می‌یابد.

• نوع سیمان

هر چقدر سیمان استفاده شده در ساخت بتن زودگیر باشد، روانی بتن با سرعت بیش‌تری کاهش یافته و به مراتب هرچقدر سیمانی که استفاده می‌کنید، دیرگیرتر باشد، سرعت روان شدن بتن کندتر می‌شود‌.

• میزان آب در بتن

آب می‌تواند اصطکاک بین ذرات را کاهش داده و قابلیت جاری شدن مخلوط بتن‌ را افزایش دهد. هر چقدر میزان آب در مترمکعب بتن، بیش‌تر باشد، روانی بتن بیش‌تر است‌. همچنین نسبت آب به سیمان نیز یکی دیگر از موارد تاثیر گذار روی کارایی بتن محسوب می‌شود. اگر این نسبت بالاتر رود، کارایی و روانی بتن افزایش می‌یابد. همچنین به دنبال این اتفاق، دوام و مقاومت بتن کم‌تر می‌شود. برای افزایش کارایی بتن طبق آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن می‌بایست نسبت آب به سیمان بین 0.45 تا 0.6 باشد. می‌توان گفت که نسبت آب به سیمان روی مقاومت بتن و همچنین کارایی آن تاثیر بسزایی دارد.

• قالب بندی

نوع قالب، کیفیت سطح بتن و همچنین نوع دسترسی قالب بندی روی کارایی انواع بتن تاثیر زیادی دارند. شکل قالب می‌تواند میزان کارایی بتن را مشخص کند. قالب‌هایی که دارای گوشه‌های تیزی هستند، در فواصل زیاد از هم قرار داشته و یا تراکم خوبی ندارند، کارایی بتن را می‌توانند تا حد زیادی کاهش دهند.
در چنین مواردی بتن خود تراکم با روانی بسیار زیادی به کمک می‌آید و باعث می‌شود که در قالب زنی دیگر نیازی به ویبره زدن نباشد. پس مهم است که هنگام طراحی قالب بتن برای افزایش کارایی بتن ویبره زدن را فراموش نکنید. کیفیت سطح قالب نیز اهمیت زیادی دارد. چرا که با مصالح دیگر پوشانده می‌شود و اگر پوشش میلگرد دقیقا انجام شده باشد، بتن کارایی لازم را دارد.

• شرایط جوی

شرایط آب و هوایی روی کارایی بتن نیز تاثیر دارد. به نحوی که هوای گرم و شرجی باعث بالا رفتن سرعت در روند گیرش بتن و افزایش تبخیر مخلوط بتن شده و همچنین غلظت و ویسکوزیته را نیز افزایش می‌دهد. این دو مورد می‌تواند کارایی بتن تازه را کاهش دهد. همچنین در هوای سرد نمی‌توان انتظار کارا بودن را از بتن داشت. در زمستان و برای جبران هوای سرد و افزایش درجه حرارت می‌بایست از مواد افزودنی زودگیر استفاده کرد تا بتن سریع‌تر برای استفاده آماده شود. این‌کار کارایی بتن را کاهش می‌دهد. جهت حفظ کارایی این مصالح می‌بایست از مواد روان کننده استفاده کرد.

انواع آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن

انواع آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن را می‌توان به پنج دسته زیر تقسیم نمود:

1- آزمایش سقوط یا آزمون اسلامپ

2- آزمایش ضریب تراکم

3- آزمایش جریان و میز جریان

4- آزمایش مکانیکی اسلامپ  Vee-Bee

5- تست گلوله کلی Kelly Ball Test

در اینجا لازم است مروری بر هریک از انواع آزمون‌‌های فوق داشته باشیم و با کاربرد هرکدام آشنا گردیم.

نمای شماتیک انواع دستگاه‌های اندازه‌گیری کارآیی بتن

• آزمون اسلامپ

متداول‌ترین روش برای کارآیی بتن تازه مخلوط شده می‌باشد که می‌تواند در محل کار و یا در آزمایشگاه انجام شود این آزمون ساده‌ترین تست برای تعیین کارآیی بتن است که علاوه بر کم هزینه بودن نتایج فوری ارائه می‌دهد. آزمایش اسلامپ با وجود محدودیت‌هایی که دارد به‌طور گسترده‌ای برای اندازه‌گیری میزان روانی بتن استفاده می‌شود و به‌طور معمول اولین آزمونی است که بر روی نمونه بتن تازه مخلوط شده به منظور قبول یا رد مخلوط بتن صورت می‌گیرد. آزمون اسلامپ برای بتن‌های غیرچسبنده و غیرپلاستیک کاربری قابل ملاحظه‌ای ندارد و می‌توان گفت کاربری آن محدود به بتن‌های دارای سنگدانه‌های درشت تا حداکثر اندازه ۵۰ میلی‌متر می‌شود.

◄وسایل مورد نیاز برای تست اسلامپ:

• مخروط آزمایشی
• میلگرد فولادی که به اختصار به آن میله یا کوبه گفته می‌شود
• مقیاس اندازه‌گیری که می‌تواند خط‌کش فلزی باشد

◄شرح آزمون

مخروط آزمایشی قالبی است استاندارد به ارتفاع ۳۰۰ میلی‌متر، قطر تحتانی ۲۰۰ میلی‌متر و قطر فوقانی ۱۰۰ میلی‌متر، میلگرد معمولا از جنس فولاد بوده با قطر ۱۶ میلی‌متر و طول ۶۰۰ میلی‌متر که در یک انتها به صورت یک نیم‌کره گرد شده است و مقیاس اندازه‌گیری معمولا یک خط‌کش ساده است و در برخی دستگاه‌های اسلامپ میلگرد فولادی مدرج جهت اندازه‌گیری اسلامپ از قبل درنظر گرفته شده‌است .از آن‌جا که آزمایش اسلامپ اطلاعات مفیدی درمورد ارزیابی کارآیی بتن به‌ ‌صورت سریع فراهم می‌نماید شرح کامل آنرا در ادامه می‌آوریم.

قالب مخروطی مرطوب برروی یک سطح صاف افقی غیرجاذب رطوبت قرار داده می‌شود و در حالی که محکم در جای خود قرار گرفته است بتن در سه لایه که هربارتقریبا به میزان یک سوم حجم قالب را پر می‌کند داخل مخروط ریخته می‌شود، هر لایه از بتن توسط میلگرد فولادی به‌طور مستقیم ۲۵ ضربه زده می‌شود که باید دقت شود میله هنگام ضربه‌زدن در کل عمق لایه زیرین نفوذ نماید و برای لایه‌های رویی ضربه به‌گونه‌ای بایست باشد که تنها در عمق لایه مورد نظر نفوذ نماید. توجه داشته باشید که ضربه‌ها بایستی به‌صورت کاملا یکنواخت بر روی سطح قالب توزیع گردند.

درصورت نیاز پس از ضربه‌زدن لایه سوم برای پر کردن عمق مخروط به ‌مقدار مورد نیاز بتن در بالای قالب اضافه می‌شود - چرا که بتن پس از تراکم اندکی ته نشین می‌شود و ابتدای مخروط خالی می‌ماند - پس از اتمام ضربه‌زدن، کل بتن‌های اضافی برروی سطح مخروط باید توسط حرکت غلتشی توسط میلگرد یا ماله، ماله‌کشی شده و سطح صافی ایجاد گردد. مخروط اسلامپ طی پنج ثانیه به‌طور قائم با حرکت یکنواخت بدون هیچ‌گونه حرکت چرخشی یا اضافه به طرف بالا کشیده می‌شود سپس قالب اسلامپ را به‌آرامی درکنار مخروط بتن گذاشته و میلگرد را به‌طور عرضی برروی سطح فوقانی مخروط قرارمی‌دهند، فاصله عمودی بین مرکز سطح فوقانی بتن تا پایین میلگرد قرار گرفته بر روی سطح مخروط را با مقیاس اندازه‌گیری گه همان خط‌کش یا میله فولادی می‌تواند باشد قرائت می‌شود، عدد اندازه‌گیری شده  معرف اسلامپ می‌باشد. مخروط بتونی پس از برداشتن قالب امکان دارد به یکی از صور زیر تشکیل شود:

■ در حالت اسلامپ واقعی که در تصویر دیده می‌شود بتن معمولا کارآیی خوب تا عالی را دارد.

■ هنگامی‌که اسلامپ بتن صفر است ممکن است تمام ملزومات کارآیی خوب را داشته باشد اما مقدار آب بسیار کم باشد یا مربوط به یک مخلوط بتونی خشن باشد که دارای زهکشی مناسب است و بدون ایجاد تغییرات مهم در امر نشست بتن، اجازه خروج آب از بتن را می‌دهد. سنگدانه‌های سبک زاویه دار باعث تولید بتن خشن می‌گردند و در صورت استفاده از آن‌ها برای بالا بردن کارآیی بتن می‌توان از ماسه ریز بیشتر ، مواد حباب‌زا و هم‌چنین افزودنی‌های مناسب استفاده نمود.

■ فروریختگی زمانی ایجاد می‌شود که که مخلوط بتن خیس، خشن و یا کم عیار باشد و هنگام آزمون اسلامپ جداشدگی ملات یا خمیر از مصالح درشت به‌وضوح دیده می‌شود مگر آن‌که از یک کاهنده قوی آب با احتیاطات خاص استفاده شود.

■ اسلامپ برشی بیانگر فقدان چسبندگی و پلاستیسیته بتن می‌باشد.

* به‌طور معمول بتن‌های دارای اسلامپ برشی و یا فروریختگی جهت بتن‌ریزی مناسب نمی‌باشند.

◄محدویت‌های آزمون اسلامپ

الف- برای بتن‌های حاوی مصالح بزرگتراز ۴۰ میلی‌متر مناسب نمی‌باشد.

ب- برای بتن خشک مناسب  نیست.

ج- برای بتن بسیار مرطوب نیز مناسب نمی‌باشد.

د- قابلیت اطمینان آن بالا نمی‌باشد.

◄استانداردهای در دسترس برای تست اسلامپ
IS 1199-1959

ASTM C 143-10

BS 1881:103:1993 etc.

◄نتایج پیشنهادی آزمون اسلامپ برای تعیین کارایی مطابق با IS 456:2000  به شرح زیر است:

الف- چنانچه شیب بتن بین ۰ تا ۲۵ میلی‌متر باشد کارایی بتن بسیار کم در نظر گرفته می‌شود.

ب- چنانچه شیب بتن بین ۲۵تا ۵۰ میلی‌متر باشد کارایی بتن کم در نظر گرفته می‌شود.

ج- چنانچه شیب بتن بین ۵۰ تا ۱۰۰ میلی‌متر باشد کارایی بتن متوسط در نظر گرفته می‌شود.

د- چنانچه شیب بتن بین ۱۰۰ تا ۱۵۰میلی‌متر باشد کارایی بتن بالا در نظر گرفته می‌شود.

دستگاه اندازه‌گیری اسلامپ بتن در تعیین کارآیی

• آزمون ضریب تراکم

تست ضریب تراکم براساس اصل تعیین میزان تراکم به‌دست آمده توسط سقوط مقدار استاندارد تعیین شده بتن از یک ارتفاع استاندارد  تعریف می‌شود. این تست اولین بار در انگلستان برای شرایط آزمایشگاهی طراحی گردیده است اما چنانچه شرایط مورد نظر در محل پروژه فراهم گردد می‌تواند در محل کار نیز استفاده شود. این آزمون برای بتن‌های با حداکثر اندازه سنگدانه ۴۰ میلی‌متر استفاده می‌شود و بیشتر در بتن‌های با کارایی بسیار کم مثل بتن‌های مورد مصرف درقطعات بتونی پیش ساخته و هم‌چنین در پروژه بتن‌ریزی‌های مربوط به جاده‌سازی کاربرد دارد. تست ضریب تراکم دقیق‌تر و حساس‌تر از تست اسلامپ می‌باشد از این‌رو برای بتن خشک یا بتن با اسلامپ پایین و به‌طور کلی بتونی که باید از لرزش جهت تراکم آن استفاده ‌گردد مطلوب‌تر می‌باشد .

◄ وسایل مورد نیار برای تست ضریب تراکم

دستکاه ضریب تراکم که شامل دو حباب مخروطی و یک قالب استوانه‌ای می‌باشد.

میله استاندارد

ماله یا هرنوع وسیله تمیز کننده

◄استانداردهای در دسترس برای تست ضریب تراکم
IS 1199-1959

ACI 211.3-75Revised 1987),

BS 1881: 103 :1993 etc.

◄ شرح آزمون
دستگاه ضریب تراکم دارای دو قیف مخروطی می‌باشد و یک مخروط که بزرگتر است بالای مخروط دیگر قرارگرفته است و هرکدام شامل دریچه‌ای در قسمت پایین می‌باشند و استوانه‌ای به قطر ۱۵ میلی‌متر و ارتفاع ۳۰ میلی‌متر در زیر قیف‌ها واقع شده است، بتن در قیف بالایی ریخته می‌شود و بدون هیچ‌گونه تراکمی سطح آن صاف می‌گردد پس از آن بتن تحت تاثیر نیروی گرانش با باز شدن دریچه قیف به قیف پایینی فرو می‌ریزد و سر ریز شدن قیف پایینی نشانه اطمینان از عدم دخالت دست در تراکم بتن می‌باشد سپس دریچه قیف پایینی آزاد شده و بتن داخل استوانه فرو می‌ریزد و بتن‌های اضافی توسط ماله از سطح استوانه پاک می‌گردد.چگالی بتن از روی وزن خالص بتن موجود در داخل استوانه که حجم آن مقدار مشخصی می‌باشد تعیین می‌گردد. عملیات فوق باید در مکانی عاری از لرزش یا شوک انجام گردد.

به‌عبارتی می‌شود گفت ضریب تراکم عبارتست از تقسیم وزن بتن نیمه متراکم بر وزن بتن کاملا متراکم

◄استانداردهای در دسترس برای تست ضریب تراکم
IS 1199-1959

ACI 211.3-75Revised 1987),

BS 1881: 103 :1993 etc.

دستگاه اندازه‌گیری ضریب تراکم بتن در تعیین کارآیی

◄ نتایج پیشنهادی تست ضریب تراکم برای تعیین کارایی مطابق با نظریه A.M.Neville (‌ نویسنده خصوصیات بتن ) به شرح زیر است:
الف- اگر ضریب تراکم ۰.۸۷ باشد کارایی بتن بسیارکم در نظر گرفته می‌شود.

ب- اگر ضریب تراکم ۸۵ باشد کارایی بتن کم در نظر گرفته می‌شود.

ج- اگر ضریب تراکم ۹۲ باشد کارایی بتن متوسط در نظر گرفته می‌شود.

د- اگر ضریب تراکم ۰.۹۵ باشد کارایی بتن بالا در نظر گرفته می‌شود.

در شرکت پایهان بتن سعی ما همواره بر این بوده تا با آموزش کلیه افراد در تمام سطوح میزان آگاهی پرسنل نسبت به کلیه مراحل بتن‌ریزی از زمان ورود مصالح به کارخانه تا زمان تحویل بتن به مشتری بالا برده شود مطابق با این اصل توانسته‌ایم پیوسته تمام آزمون‌های مورد نیاز را چه در محل تولید و چه در محل پروژه تحت نظر مهندسین کارآزموده انجام دهیم از آن‌جا که آزمون اسلامپ یکی از سریع‌ترین و کارآمدترین آزمون‌ها جهت تشخیص کارآیی بتن می‌باشد پرسنل شرکت پایهان  به‌طور مرتب جهت اطمینان این آزمون را انجام می‌دهند و طبق خواسته مشتری هرچند بار که نیاز باشد و حتی از تک تک میکسرها این تست می‌تواند انجام گردد.

• تست Vee Bee

این آزمون یک تست مناسب برای کارآیی بتن تازه به‌طور غیرمستقیم با استفاده از یک کانومترومتر Vee Bee می‌باشد. این روش معمولا برای بتن خشک استفاده می‌شود و برای بتن بسیار مرطوب مناسب نمی‌باشد و تا حدودی می‌توان گفت که سازگاری بتن را تعیین می‌نماید.

◄وسایل مورد نیار برای تست Vee Bee

جهت این تست از کانسومترسنجVee Bee  استفاده می‌شود که از اجزای زیر تشکیل گردیده است:

• میز ارتعاش
• مخروط فلزی
• قالب استوانه‌آی
• میله آهنی استاندارد
• زمان‌سنج

◄شرح آزمون Vee Bee

در این روش نمونه تحت لرزش‌های سینوسی قرار می‌گیرد. مخروط فلزی را داخل استوانه قرار داده، داخل مخروط را از بتن پر می‌نمایند و بتن باید طی چهار مرحله ریخته شود به طوری که هر بار یک چهارم از حجم مخروط را پر نماید. هر لایه بتن توسط میله استاندارد با ۲۵ ضربه متراکم می‌گردد سپس سطح بتن توسط ماله تراز می‌شود. سپس دیسک شیشه‌ای شفاف که به بازوی چرخاننده متصل است را بر روی سطح بالایی مخروط قرار داده و عدد را قرائت می‌نمایند. حالا مخروط را به ‌آرامی بالا آورده و بتن داخل ظرف استوانه‌ای قرار می‌گیرد و مجددا دیسک شیشه‌ای شفاف را به ‌آرامی بر روی سطح بتن قرار داده و عدد به‌دست آمده را قرائت می‌نمایند. تفاوت دو عدد بدست آمده میزان اسلامپ را تعیین می‌نماید.

برای بدست آوردن درجه Vee Bee لازم است با روشن کردن ویبراتور اجازه داده شود تا بتن در مخروط کاملا پخش شود. عمل ویبره تا زمانی‌که شکل بتن از حالت مخروطی به استوانه‌ای تغییر کند ادامه می‌یابد. این لرزش‌ها باید به‌طور یکنواخت در کل لایه اعمال شود، طول زمان توسط کرنومتر اندازه‌گیری می‌گردد و زمان لازم برای تغییر شکل بتن به‌عنوان درجه Vee Bee شناخته می‌شود.

 ◄استانداردهای در دسترس برای تست Vee Bee

• IS ۱۱۹۹-۱۹۵۹
• ACI ۲۱۱,۳-۷۵ ( اصلاح شده در سال ۱۹۸۷ )
• BS EN ۱۲۳۵۰-۳:۲۰۰۹

◄نتایج پیشنهادی تست سنجش روانی Vee Bee  برای تعیین کارایی مطابق با استاندارد  IS ۱۱۹۹:۱۹۵۹(‌روش نمونه‌گیری و تجزیه و تحلیل بتن) به شرح زیر است:

الف- اگر تست حداکثر ۱۰-۱۵-۲۰ ثانیه به طول انجامد: بتن به عنوان یک قوام بسیار خشک در نظر گرفته می‌شود.

ب- اگر تست حداکثر ۵-۷-۱۰ ثانیه به طول انجامد: بتن به عنوان یک قوام خشک در نظر گرفته می‌شود.

ج- اگر تست حداکثر ۳-۴-۵ ثانیه به طول انجامد: بتن در قوام پلاستیک در نظر گرفته می‌شود.

د- اگر تست حداکثر ۱-۲-۳ ثانیه به طول انجامد: بتن در قوام نیمه سیال در نظر گرفته می‌شود.

• آزمایش میز سیلان یا جاری شدن – Flow Table Test

یکی از آزمون های اندازه گیری کارایی بتن، آزمون میز سیلان یا جاری شدن است که در سال‌های اخیر برای تست کارایی بتن به ویژه بتن‌های روان که با انواع روان کننده‌های بتن ساخته می‌شوند، به کار رفته است. برای انجام این آزمایش به یک دستگاه چهارچوب تخته‌ای و یک صفحه فلزی که در بالای آن قرار گرفته و وزنی برابر 16 کیلوگرم دارد، نیاز دارید. ابعاد صفحه باید 700 در 700 میلی‌متر بوده و یک طرف آن به پایه متصل شده باشد. صفحه رویی را باید از یک طرف به اندازه 40 میلی‌متر بالا آورده و رها کنید. در وسط صفحه علامت‌هایی وجود دارد که جهت قرار دادن مخروط اندازه گیری می‌توانید از آن‌ها کمک بگیرید.

◄شرح کامل آزمایش

صفحه بالایی را مرطوب کنید و مخروط ناقصی با ارتفاع 200 میلی‌متر و قاعده‌هایی با قطرهای 130 و 200 میلی‌متر را در صفحه قرار دهید. این مخروط را با بتن پر کرده و از طریق میله چوبی استاندارد به آرامی متراکم کنید. پس از این‌که بتن‌های اضافی را از صفحه قالب پاک کردید، مخروط بالایی را پس از 30 ثانیه به بالا بکشانید. سپس صفحه رویی را به تعداد 15 ثانیه بلند کرده و هر بار بعد از 4 ثانیه رها کنید.

در انتها بتن‌ روی صفحه پخش می‌شود و می‌توانید حداکثر مقدار پخش شدگی در دو جهت موازی دو لبه صفحه را اندازه بگیرید. میانگین این دو مقدار با میلی‌متر می‌تواند مقدار روانی بتن‌ را نشان دهد. میزان روانی 400 میلی‌متر کارایی متوسط بتن و مقدار 500 میلی‌متر کارایی بالای آن را نشان می‌دهد. در این نوع آزمون‌های اندازه‌گیری بتن می‌بایست بتن همگن و چسبنده به نظر برسد. در غیر این صورت باید بدانید که این آزمایش برای مخلوط بتن مد نظرتان مناسب نیست‌. چرا که می‌توان از طریق این آزمایش مقدار چسبندگی مواد را مشخص کرد.

این آزمایش در قسمت اول آیین نامه آلمانی DIN 1048 آزمایش میز سیلان و همچنین ضریب تراکم آورده شده که آن‌ها یک قالب مربعی با اندازه‌ 200 و ارتفاع 400 میلی‌متر توسط بتن به آرامی پر شده و سپس متراکم می‌شود‌. در این روش نسبت بین ارتفاع اولیه به ارتفاع پایانی مقدار روانی بتن را مشخص می‌کند که با آزمایش ضریب تراکم گفته شده مرتبط است.

◄وسایل مورد نیاز برای آزمایش تست جریان

• جدول جریان
• ماله
• اسکوپ دستی
• مقیاس
• میله تامپینگ
• میز جریان (ابعاد 70 سانتی‌متر)
• وسایلی برای مرطوب کردن میز
• میله کوبشی

◄استانداردهای در دسترس آزمون میز سیلان

در زیر استانداردهای یکی از معروف‌ترین آزمون‌های اندازه گیری کارایی بتن شرح داده شده است:

•   IS 1199 – 1959
•  ASTM C 124 – 39 (تأیید مجدد 1966)
•  BS 1881: 105: 1984

• تست گلوله کلی Kelly Ball Test

این تست توسط J.W Kelly  ارارائه گردیده است به همین خاطر به عنوان تست توپ کلی شناخته می‌شود. این آزمون یک تست میدانی ساده و ارزان می‌باشد که می ‌تواند کارآیی بتن تازه را با آزمونی شبیه تست سقوط بتن اندازه‌گیری نماید و تست دقیق و سریع‌تری نسبت به آزمون اسلامپ می‌باشد و در این آزمون به‌ دلیل سرعت انجام آزمایش، خطاهای انسانی کمتر می‌باشد. این تست را می‌توان بر روی بتنی که در قالب ریخته شده قبل از هر گونه عملیات و یا در ظروف مناسب مانند انواع لگن، قیف و چرخ‌دستی‌ها در محل کارانجام داد. این آزمون در صورت استفاده از سنگدانه‌های درشت ممکن نتایج دقیقی ارائه ندهد و به‌ همین خاطر استفاده گسترده‌ای ندارد.

◄شرح آزمون

در این آزمون که به آن آزمایش نفوذ توپی هم گفته می‌شود از یک استوانه فلزی به جرم ۱۳.۵ کیلوگرم، قطر ۱۵۰ میلی‌متر و ارتفاع ۱۱۶ میلی‌متر که انتهای آن به صوت نیم‌کره شکل داده شده است استفاده می‌شود. به این صورت‌ که دستگاه با استفاده از هندل برروی سطح صاف بتن تازه قرار داده می‌شود، به‌گونه‌ای که مرکز گلوله فلزی حداقل در فاصله ۲۲۵ میلی‌متر از هر لبه ظرف قرار گیرد. سطح بتن باید مسطح بوده و به ‌اندازه‌ای گسترده باشد تا دستگاه به صورت کامل در آن قرار گیرد و عمق بتن باید حداقل ۲۰۰ میلی‌متر باشد. عمق نفوذ آن را با آزاد کردن دسته به ‌طوری‌که به‌ آرامی رها شود اندازه‌گیری می‌نمایند؛ به ‌عبارتی عمق نفوذ از طریق نیم‌کره فلزی مشخص می‌شود. این عمل باید حداقل سه بار تکرار شود و مقادیر گزارش شده باید میانگین حداقل سه آزمایش نفوذ باشند.

این روش را با قراردادن دستگاه در نقاط مختلف یک نمونه آزمایشی می‌توان تکرار کرد که دامنه تغییرات ظاهرا ناشی از اختلاف در نسبت‌های اختلاط، اندازه، نوع سنگدانه‌ها و شرایط آزمون می‌باشد. کارآیی بتن در این روش از میانگین قرائت‌های خوانده شده از میزان نفوذ گلوله مشخص می‌گردد.

◄وسایل مورد نیار برای تست گلوله کلی

• نیمکره فلزی
• مقیاس اندازه‌گیری
• هندل
• قاب

◄ استانداردهای در دسترس برای تست گلوله کلی

تنها یک دستورالعمل استاندارد برای انجام تست توپ کلی موجود است

ASTM C۳۶۰-۹۲  جهت تست نفوذ توپ

◄نتایج پیشنهادی تست گلوله کلی

نسبت اسلامپ به عمق نفوذ توپی معمولا بین ۳/۱ و ۲ گزارش شده است و در صورت عدم دسترسی به اطلاعات کارگاهی جهت مقایسه نسبت اسلامپ به عمق نفوذ را می‌توان به‌طور تقریبی ۶۷/۱ در نظر گرفت. معمولا هر نفوذ بادقت ۲۵/۶ قرائت می‌گردد.

• آزمون دو نقطه ای Tow point test

شما برای انجام این آزمایش به 6 لیتر بتن‌ که به روش استانداردی اندازه گیری شده است، نیاز دارید‌. ابتدا سطح فلزی و درون مخروط را مرطوب کنید و سپس صفحه فلزی را در مرکز آن قرار دهید. پس از این‌کار بتن‌ را با سرتاس مخصوص درون مخروط ناقص بریزید. بدون این‌که به بتن ضربه بزنید یا آن را تکان دهید، می‌بایست این‌کار را بکنید.  در مرحله بعدی مانند قبل بدون وارد کردن فشار یا ضربه اضافی به بتن، یک خط کش بردارید و روی آن را کاملا صاف کنید.

سپس بتن اطراف مخروط را به وسیله یک جارو تمیز کرده به طوری که هیچ سنگریزه‌ای در اطراف آن نباشد. اگر می‌خواهید آزمایش دو نقطه‌ای را یا زمان 50 سانتی‌متری انجام دهید، همزمان با بالا کشیدن مخروط، می‌بایست کرونومتر را فعال کنید‌ و زمان مناسب برای رسیدن بتن به دایره 500 میلی‌متری را با دقت 1/0 را اندازه گیری کنید. جهت مشخص کردن پهن شدگی اسلامپ یا همان اسلامپ فلو می‌بایست پس از ماندن بتن‌ روی صفحه، آخرین قطر و متوسط پهن شدگی را برای دو قطر عمود بر هم بدست آمده باشد که باید آن را با 25 ± میلی‌متر گزارش کنید.  همچنین در این آزمون می‌بایست مشاهدات شما در مورد همگن بودن بتن در مرکز و اطراف بتن از نظر درشتی و ریزی و مقدار خمیر سیمان بیان شود.

◄وسایل مورد نیاز آزمون دو نقطه‌ای

•  6 لیتر بتن
•  مخروط ناقص اسلامپ
• سطح فلزی
• سرتاس
• ظرف آب و جارو
• کورنومتر
• خط کش

◄نتیجه آزمون

آزمون دو نقطه‌ای برای مطالعه رفتار جامدات معلق مانند بتن تازه برای بررسی تغییر شکل و جریان آن‌ها با در نظر گرفتن تنش، کرنش و همچنین ریتم تغییرات آن با زمان به کار می‌رود. از این رو یک‌ دستگاهی وجود دارد که با چرخش یک میله و چند دنده در انتهای آن، در داخل بتن تازه و وارد کردن گشتاورهای مختلف و اندازه‌گیری کردن سرعت گردش میله بتوان حرکت بتن‌ را بررسی کرد.

این آزمایش‌ دو نقطه‌ای در مقایسه با سایر آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن که فقط وضعیت بتن‌ در یک نقطه از نظر کرنش  مشخص می‌کنند، می‌تواند رفتار تحت تنش یا کرنش‌های گوناگون بتن را معین نماید. از این رو نام این آزمایش دو نقطه‌ای است. برای بدست آوردن نتیجه آزمایش می‌بایست از رابطه زیر استفاده کنید:
T=g+hN
T=گشتاور اعمالی
N= سرعت تغییرات پرده
h= ضریب معتدل لزجیت ماده
g= ضریب معادل تنش تسلیم

شما با بدست آوردن g و h برای بتن‌های مختلف می‌توانید کارایی بتن را با توجه به نیروی لازم جهت حرکت و لزجت با هم مقایسه کنید. در بتن‌هایی که کارایی زیادی با تنش تسلیم کم دارند، می‌توانید میله و پره نصب شده را با سرعت بالایی در داخل بتن تازه به حرکت درآورید. این آزمایش بر اساس استاندارد ASTM C124 انجام می‌شود.

مقایسه آزمایش‌های کارایی بتن

توجه داشته باشید که بر خلاف انتظار هیچ ارتباط تنگاتنگ و یگانه‌ای را نمی‌توان برای نتایج آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن پیدا کرد و این موضوع به علت اندازه گیری رفتار بتن تحت تاثیر شرایط مختلف در هر کدام از این آزمایش‌ها است.

ضریب تراکم یکی دیگر از این آزمون‌ها است که با کارایی بتن ارتباط معکوسی دارد. این در حالی است که آزمایش وی بی ارتباط مستقیمی با کارایی دارد و تابع مستقیمی از آن است. آزمایش وی بی می‌تواند خواص بتن تازه تحت لرزش را اندازه گیری کند. در حالی که ضریب تراکم در برابر آن در شرایط ریزش آزاد بوده و لرزشی ندارد.
 ارتباط بین ضریب تراکم و وی بی به مخلوط به کار رفته اختصاص دارد. در حقیقت نمی‌توان این ارتباط را عمومی در نظر گرفت و عوامل مختلفی مانند شکل بافت سنگدانه‌ها با حضور هوای حبس شده و خواص مخلوط در آن تاثیر دارند. برای مخلوط‌های خاص ارتباط بین ضریب تراکم و اسلامپ کاملا مشخص است‌. این ارتباط تحت تاثیر خواص مخلوط قرار دارد.

علاوه بر ارتباط‌های گفته شده می‌توانید در زیر ارتباط‌های دیگر آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن را مشاهده کنید. عیار مخلوط یا همان نسبت سنگدانه به سیمان در دو تا از این ارتباط‌ها به راحتی قابل رویت است. عدم تاثیر حالت ارتباطی بین اسلامپ و وی بی به این دلیل بوده که اسلامپ در یک ظرف مقیاس یعنی کارایی کم حساس‌ نیست. این در حالی است که این حساسیت در وی بی ظرف دیگر مقیاس یعنی کارایی بالا وجود ندارد. از این رو دو خط موازی و یک قسمت ارتباطی کوچک در آزمایش نشان داده می‌شود.

همان‌طور که گفته شد هنوز هیچ آزمایش ایده آلی برای کارایی بتن توصیه نشده است و به همین علت هم در عمل بررسی دقیق و عینی، کارایی مخلوط از طریق سهولت ماله کشی در پرداخت انجام می‌شود. البته در نظر بگیرید که تجربه نقش زیادی داشته و برای کارایی بتن می‌توانید از ملاحظه عینی جهت کنترل یکنواختی مخلوط استفاده کنید. چرا که یکی از قابل‌ اعتمادترین راه‌ها برای آزمودن کارایی بتن تازه است.

جمع بندی

به طور کلی ۶ روش برای اندازه‌گیری کارایی بتن وجود دارد. آزمون‌های اندازه‌گیری کارایی بتن می‌توانند به شما کمک کنند که متوجه شوید بتن قابل استفاده است یا خیر. آزمایش دو نقطه‌ای اسلامپ، آزمایش میز سیلان، وی بی و نفوذپذیری توپی از جمله آزمون‌های مشخص کننده کارایی بتن هستند. در این میان عواملی روی کارایی بتن تاثیر گذارند که از جمله می‌تواند به نحوه قلب بندی، شکل سنگدانه‌های موجود در بتن و نسبت آب به سنگدانه‌ها اشاره کرد.
 

واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن