روش ساخت مخلوط‌های آزمایشی بتن

پس از محاسبه نسبت‌های اختلاط توسط طراحی‌های ارائه شده در مثال‌های پیشین، مخلوط آزمایشی ساخته می‌شود. این امر به منظور کنترل مفروضات و تعیین اثرات متغیرها بر روی مقدار آب مورد نیاز و حباب هوا صورت می‌گیرد.

۱- به منظور تحقق اهداف مورد نظر، یک مخلوط آزمایشی با ظرفیت کافی جهت تأمین چهار نمونه در هر سن برای انجام مقاومت‌های فشاری ۷ روزه و ۲۸ روزه را انتخاب می‌کنیم. لازمه این هدف تهیه یک مخلوط به حجم حدود ۷۰ لیتر می‌باشد. محاسبات مربوط به این به این مخلوط برای نتایج حاصله (بتن با حباب هوا) در جدول زیر ملاحظه می‌شود:

۲-به منظور جبران رطوبت سنگدانه‌ها، مقدار رطوبت آزاد محاسبه می‌شود. رطوبت آزاد، آب بیش از حد جذب سنگدانه است که به عنوان آب اختلاط در دسترس قرار می‌گیرد. روش آزمایش در مطالب همین وبسایت ارائه شده است. سنگدانه‌های درشت در وضعیت اشباع با سطح خشک بوده و لذا فقط شامل آب جذب شده است. سنگدانه‌های ریز ۵ درصد رطوبت آزاد دارند. بنابراین وزن پیمانه ماسه به لحاظ در نظر گرفتن این آب، افزایش داده شده و متناسباً آب اختلاط کاهش داده شده است. محاسبات عبارت است از:

                                                                                                 Kg1.8= 0.05 × ۳۵٫۸

این وزن آب باید به وزن محاسبه شده برای سنگدانه ریز در حالت اشباع با سطح خشک اضافه شود:

                                                                                                 Kg37.6=1.8+ 35.8

۳- مصالح در دمای اتاق (۲۰ تا C◦۲۵) برای مخلوط آزمایشی به ترتیب زیر پیمانه می‌شوند:

الف) سنگدانه‌ها را به طور یکجا با مقیاسی به دقت gr15، با شروع از کوچکترین اندازه، وزن کنید. یک ظرف با اندازه کافی به میزان یک پیمانه کامل یا نیم پیمانه با اصلاح وزن ظرف را می‌توان مورد استفاده قرار داد. هنگام توزین سنگدانه‌های ریز به منظور جلوگیری از جداشدگی باید آنها را قدری مرطوب نمود.

ب) سیمان را جداگانه وزن کنید.

ج) آب را به مقداری بیشتر از میزان مورد نیاز وزن کنید. ماده حباب هوازا به قسمتی از آب اضافه نمایید. برای این بخش از آب، حدود دو سوم مقدار کل مورد نیاز برای مخلوط آزمایشی را مورد استفاده قرار دهید.

۴- روش مخلوط کردن به صورت زیر است:

الف) ظرفیت مخلوط کن باید برابر با اندکی بیشتر از اندازه مخلوط باشد.

ب) مخلوط کن باید توسط مخلوط اولیه ای شامل مقدار کمی‌ملات با همان ترکیب ملات مخلوط اصلی، آغشته به ملات گردد. در نتیجه داخل مخلوط کن پوشش داده می‌شود. ملات اضافی باید تخلیه گردد.

ج) سنگدانه‌های درشت و ریز را با حدود دو سوم آب پیش بینی شده که شامل کل ماده حباب هوازا است، در مخلوط کن جا دهید. سیمان را اضافه کرده و به مدت حدود نیم دقیقه مخلوط کنید. سپس آب را از مقدار اندازه گیری شده تا زمانی که به نظر می‌رسد بتن درون مخلوط کن به اسلامپ مطلوب رسیده، اضافه نمایید.

د) مصالح را به مدت ۳ دقیقه مخلوط کنید، مخلوط کن را به مدت ۳ دقیقه خاموش نمایید و سپس مجدداً به مدت ۲ دقیقه مخلوط نمایید.

بیشتر بخوانید  چند نمونه مثال از انواع طرح اختلاط بتن

هـ) بتن را در یک ظرف آب بند و غیرجاذب تخلیه نمایید. این ظرف باید به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند کل مخلوط را نگه داشته و اجازه مخلوط مجدد توسط بیل را بدهد. (یک کف مرطوب تمیز را می‌توان مورد استفاده قرار داد، ولی لگن بزرگ ترجیح داده می‌شود). به منظور رفع هرگونه جداشدگی که امکان دارد در حین تخلیه مخلوط اتفاق افتاده باشد، مجدداً آن را مخلوط نمایید.

و) مقدار آبی که عملاً استفاده شده را با تفریق وزن آب باقیمانده از وزن مقدار آب اولیه که توزین شده، محاسبه نمایید.

۵- پس از مخلوط کردن مجدد فوق الذکر، آزمایش‌های زیر باید انجام شود:

الف) اسلامپ به روش ASTM CI43.

ب) مقدار هوا به روش ASTM C231 (روش فشار) با ASTM C173 (روش حجمی). روش حجمی‌را فقط برای بتن ساخته شده با سنگدانه متخلخل استفاده نمایید.

ج) وزن واحد حجم به روش ASTM C138.

د) نمونه‌های مقاومت براساس روش‌های مندرج در ASTM C192.

هـ) بتن استفاده شده برای آزمایش‌های تعیین مقدار هوا، باید تخلیه گردد. ولی بتن به کار رفته برای سایر آزمایش‌ها را می‌توان جهت ساختن نمونه‌های مقاومت، با با باقیمانده مخلوط بتن مجدداً ترکیب و مخلوط نمود.

۶- بتن مخلوط آزمایشی، عملاً در کلیه موارد، به دلیل تغییرات در آب مورد نیاز و مقدار هوا و اختلافات جزیی احتمالی در چگالی‌های ویژه ئ انحرافات آزمایش، اندکی با شرایط پیش بینی شده متفاوت می‌باشد. به عنوان مثال، نتایج عملی مخلوط آزمایشی مربوط به مثال دوم در بخش ۱۱-۱۶ (بتن با حباب هوا) به صورت زیر حاصل شده است:

سیمان نوع II                                                                     kg26.5

آب                                                                                  kg12.1

سنگدانه ریز                                                (در حالت S.S.D) kg35.8

سنگدانه درشت                                            (در حالت S.S.D) kg85.8

کل                                                                                kg160.2

اسلامپ                                                                              cm10

مقدار هوا                                                                             ۵٫۵ %

وزن واحد حجم                                                            kg/m32289

حجم مخلوط                                                            lit70=160.2/2289

نسبت آب به سیمان                                                     ۰٫۴۶=۱۲٫۱/۲۶٫۵

اما این محاسبات و مقدار آب بیشتر معرفی در مخلوط آزمایشی باعث تغییر نسبت آب به سیمان به ۰٫۴۶ شده است، در حالی که مشخصات حداکثر را ۰٫۴۵ تعیین نموده بود. کاهش مقدار آب، تأثیر منفی بر کارآیی مطلوب خواهد داشت، بنابراین باید سیمان را با ضریب ۱٫۰۲= ۰٫۴۶/۰٫۴۵ افزایش داد. لذا سیمان برای مخلوط آزمایشی باید kg27= 26.5×۱٫۰۲ باشد. جهت تأیید محاسبات نسبت آب به سیمان را کنترل می‌کنیم:

۰٫۴۵=  ۱۲٫۱/۲۷ =W/C

افزایش kg0.5 سیمان سبه وزن مخلوط آزمایشی جهت تصحیح نسبت آب به سیمان، باعث افزایش حجم مطلق به میزان lit10.6 = m33-10 × ۰٫۱۶=۰٫۵/(۳٫۱۵*۱۰۰۰)  شده نتیجتاً حجم مخلوط آزمایشی ۷۰٫۱۶ لیتر می‌شود به منظور اصلاح این مقدار افزایش حجم، مقدار سنگدانه ریز به میزان lit0.16 حجم مطلق را کاهش دهید که معادل kg0.4= 1000× ۲٫۶۵ × ۳-۱۰× ۰٫۱۶ می‌شود. بنابراین وزن‌های اصلاح شده نهایی مخلوط آزمایشی چنین خواهد بود:

سیمان نوع II                                                                          kg 27

آب                                                                                    kg 12.1

سنگدانه ریز (در حالت S.S.D)                                                  kg 35.4

سنگدانه درشت (در حالت S.S.D)                                              kg 85.8

کل                                                                                   kg 160.3

از نظر تئوری، وزن‌های فوق مخلوط آزمایشی جدیدی را آماده ساختن می‌نماید، ولی تغییرات ذاتی در مصالح بتن و روش‌های آزمایش چنان هستند که مجدداً نتایج آزمایشی نیاز به اصطلاحات را نشان داده و لذا منجر به مخلوط آزمایشی دیگری می‌شود و همین طور نامحدود ادامه می‌یابد.

بیشتر بخوانید  امکانات و کنترل های آزمایشگاهی بتن

معمولاً اصطلاحات تا همین حد کافی بوده و می‌توان اعداد حاصله را جهت مخلوط اصلی در کارگاه پیشنهاد نمود. نمونه‌های آزمایشی بتن ساخته شده از این مخلوط آزمایشی تقریباً نماینده مخلوط توصیه شده برای کارگاه در محدوده تغییرات آزمایشی بتن معمولی هستند.

بنابراین وزن‌های مخلوط برای واحد حجم بتن توصیه شده برای کارگاه در این مثال مشخص به صورت زیر است:

سیمان نوع II                                                                       kg 386

آب                                                                                    kg 173

سنگدانه ریز (در حالت S.S.D)                                                  kg 506

سنگدانه درشت (در حالت S.S.D)                                              kg 1225

منحنی‌های مقاومت برای مخلوط‌های آزمایشی

قانون نسبت آب به سیمان را می‌توان جهت تعیین مخلوط‌های با مقاومت‌های معین با استفاده از مجموعه ای از مخلوط‌های آزمایشی به کار برد. این روش در آیینه نامه ساختمانی ACI برای بتن مسلح، هنگامی‌که نتایج آزمایش‌های مورد اطمینان قبلی در دسترس نباشد، یا وقتی نسبت‌های اختلاط مصالح جدید با خواص ناشناخته مورد نظر باشد، ضروری تشخیص داده شده است.

روش معمول بدین ترتیب است: حداقل سه یا ترجیحاً چهار مخلوط آزمایشی با مقادیر مختلف سیمان و اسلامپ ثابت ساخته می‌شود، عملاً کل مقدار آب در واحد حجم بتن در همه مخلوط‌ها یکسان خواهد بود. در نتیجه سه یا چهار نسبت آب به سیمان وجود خواهد داشت که محدوده ای از مقاومت‌های فشاری که شامل مقاومت فشاری مورد نیاز در پروژه باشد، را حاصل می‌نمایند. اطلاعات حاصله از هر مخلوط باید شامل نسبت آب به سیمان، درصد هوا، اسلامپ و ویژگی‌های کارآیی باشد. محاسبات حجم بتن تازه امکان محاسبه مقادیر آب، سیمان، سنگدانه ریز و سنگدانه درشت در مترمکعب هر مخلوط را فراهم می‌نماید. این محاسبات شبیه مثال مخلوط آزمایشی است که در بخش قبل ذکر شد. البته نیازی به محاسبه اصطلاحات نیست، زیرا نتایج در نقاط واقعی مربوط به خود بر روی منحنی رسم می‌شوند. نمونه‌های استوانه ای (و تیرها در صورت لزوم) باید طبق ضوابط ASTM C192 عمل آورده شوند. سه نمونه استوانه ای باید در سن ۷ روزه و سه نمونه باید در سن ۲۸ روزه آزمایش شوند. تیرها باید براساس ضوابط مذکور در مشخصات یا مانند استوانه‌ها آزمایش گردند. یک نمونه منحنی مقاومت فشاری تهیه شده از چهار مخلوط آزمایشی، در شکل زیر نمایان است. نسبت آب به سیمان و طرح اختلاط مربوطه برای مجموعه ای از مصالح مشخص را می‌توان از این منحنی به دست آورد به عنوان مثالی از این روش، به منحنی شکل زیر و نکات و جدول ذیل آن توجه کنید، نتایج زیر را به ما می‌دهد:

اگر سایر ملاحظات مربوط به دوام، نسبت آب به سیمان پایینی را دیکته نمی‌کند، نسبت ۰٫۵۵ را به کار ببرید. این نسبت آب به سیمان را برای درون یابی خطی مقادیر مصالح تشکیل دهنده، از مقادیر مربوط به نزدیک ترین دو مخلوط رسم شده مورد استفاده قرار دهید.

مقاومت‌های فشاری با مقاومت‌های خمشی رابطه دارند. ولی رابطه کاملاً خطی نیست. ویژگی‌های مصالح مختلف با درجات متفاوت بر روی هر کدام اثر می‌گذارند.

منحنی مخلوط‌های آزمایشی. برای مقاومت فشاری MPa 24 با استفاده از این منحنی، نسبت آب به سیمان 55/0 حاصل می‌شود. و نسبت‌های مربوطه با روش درون یابی خطی مطابق جدول زیر به دست می‌آید.
منحنی مخلوط‌های آزمایشی. برای مقاومت فشاری MPa 24 با استفاده از این منحنی، نسبت آب به سیمان ۰٫۵۵ حاصل می‌شود. و نسبت‌های مربوطه با روش درون یابی خطی مطابق جدول زیر به دست می‌آید.

 

 

بنابراین به منظور تعیین نسبت برای تأمین مقاومت خمشی مشخص، ساخت مخلوط‌های آزمایشی با آزمایش‌های مربوط به تیرها ضروری است. هرگز نباید سعی داشت مقاومت خمشی را از روی نتایج مقاومت فشاری پیش بینی نمود.

بیشتر بخوانید  نوزادی به نام بتن | بررسی تمام عوامل موثر بر بتن در سنین اولیه (از تولد تا 2 روزگی)

اصلاحات طرح اختلاط در کارگاه

مخلوط‌های طرح شده در آزمایشگاه همواره باید در کارگاه تصحیح گردند. ضرورت این امر به علت وجود متغیرهای زیادی است که بر روی نسبت‌های اختلاط تأثیر می‌گذارند. درجه حرارت بر روی اسلامپ تأثیر خواهد داشت و بنابراین باعث تغییر در نسبت آب به سیمان برا اسلامپ یکسان می‌گردد. شکل بالابیانگر کاهش اسلامپ با افزایش دما است. باید توجه داشت که استفاده از افزودنی‌های کندگیرکننده زمان گیرش را بیشتر کرده ولی عموماً اثری بر روی افت اسلامپ ناشی از افزایش دما نخواهند داشت. هنگامی‌که دماهای بالاتر مطرح است، استفاده از کندگیرکننده‌های کاهش دهنده اب به عنوان وسیله ای برای کاهش آب می‌تواند مسئله را جبران نماید.

تغییرات در دانه بندی و شکل سنگدانه‌ها بر آب مورد نیاز تأثیر می‌گذارند. تغییری به میزان ۰٫۲± در مدول نرمی‌ماسه معمولاً ایجاد تغییر در نسبت‌های اختلاط را می‌طلبد. عموماً افزایش ۰٫۲ در مدول ماسه، کاهش kg22.5 سنگدانه درشت را در مترمکعب بتن با افزایش مشابه در حجم جامد معادل سنگدانه ریز ضروری می‌سازد. این امر ممکن است افزایش ۴ درصد در مقدار آب را باعث گردد. در صورت کاهش مدول نرمیبه میزان ۰٫۲ موارد فوق در جهت عکس باید صورت گیرد.

تغییر در دانه بندی سنگدانه‌های درشت ممکن است مقدار حفرات را تحت تأثیر قرار دهد، که باعث تغییر مقدار ماسه لازم می‌گردد. این امر با تغییر در وزن واحد حجم خشک میله خورده انعکاس می‌یابد. برای سنگدانه با مشخصات داده شده، کاهش در واحد حجم به معنای افزایش حفره‌ها بوده و نتیجتاً ماسه مورد نیاز افزایش می‌یابد. تغییر در شکل ذرات شامل نسبت بزرگتری از دانه‌های طویل و پولکی، جهت تأمین اسلامپ یکسان، ماسه و آب بیشتری را باعث می‌گردد. عکس این مطلب نیز صادق است. نشان داده شده که هر یک درصد افزایش مقدار هوا کاهش ۳ درصد آب مورد نیاز را به دنبال خواهد داشت. عکس این تأثیر برای هر یک درصد کاهش مقدار هوا نیز صادق است. جهت ثابت باقیماندن حجم، به ازای هر یک درصد افزایش مقدار هوا، سنگدانه ریز باید  درصد کاهش یابد و بالعکس در صورتی که مقدار هوا کاهش یابد. عموماً با تغییرات مقدار هوا به میزان ۱± درصد نیازی به تغییر نسبت‌های اختلاط نیست، زیرا این میزان بالا و پایین رفتن در یک دوره عملیات طبیعی است. اما در صورتی که مقدار هوا پیوسته پایین یا بالا باشد، باید تغییر در ماده حباب هوازا یا نسبت‌های اختلاط انجام شود. mm25 افزایش اسلامپ باعث افزایش ۳ درصد اب مورد نیاز خواهد شد. به طور کلی بروز تغییرات به میزان حدود ۰٫۰۲ در نسبت آب به سیمان قابل قبول بوده نیازی به تغییر در نسبت‌های اختلاط نمی‌باشد. اما در صورتی که نسبت آب به سیمان همواره دارای تغییر در یک جهت باشد، احتیاطاً باید اصلاح نسبت‌ها انجام گیرد. هرگونه تصحیحی در نسبت‌ها در کارگاه باید با استفاده از مخلوط‌های آزمایشی و رابطه نسبت آب به سیمان انجام گیرد، مگر اینکه نتایج پیوسته مقاومت فشاری به گونه دیگری امکان را فراهم سازد.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Share via
Copy link
Powered by Social Snap