آزمایش ذوب و یخبندان بتن: تعیین دوام بتن و مقاومت در برابر ذوب و یخ سریع

آزمایش ذوب و یخبندان بتن نیز مطابق سایر آزمایش‌های مربوط به بتن، استانداردی مختص خود دارد که در آن دو روش اصلی آزمایش، یعنی یخ زدن و ذوب شدن سریع در آب و یخ زدن سریع در هوا و ذوب شدن در آب بررسی شده و وسایل مربوط به هر یک و روش‌های نمونه‌برداری در آنها بیان می‌شود. در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم، ضمن تبیین اهداف و دامنه کاربرد تعیین مقاومت دوره‌های یخ و ذوب، نمونه‌برداری، روش محاسبه و انجام آزمون را نیز بررسی کنیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

هدف و دامنه کاربرد آزمایش ذوب و یخبندان بتن

هدف از تدوین این استاندارد، ارائه دو روش مختلف برای تعیین مقاومت نمونه‌های بتنی در برابر چرخه‌های سریع یخ زدن و ذوب شدن در آزمایشگاه است. این دو روش، شامل: یخ زدن و ذوب شدن سریع در آب (روش الف) و یخ زدن سریع در هوا و ذوب شدن در آب (روش ب) است. هر دو روش برای بررسی تغییرات خواص بتن در اثر مقاومت در برابر چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن به کار می‌روند. هیچ یک از دو روش برای طول بهره‌برداری یک بتن مشخص، معیار عددی ارائه نمی‌کند. مواردی که در این استاندارد به طور مشخص به روش «الف» یا «ب» اختصاص داده نشده‌اند، مربوط به هر دو روشند.

این استاندارد تمام موارد ایمنی مربوط به کاربرد این روش را بیان نمی‌کند. بنابراین وظیفه کاربر است که موارد ایمنی و اصول بهداشتی را رعایت نموده و پیش از استفاده، محدودیت‌های اجرای آن را مشخص کند. همان‌طور که بیان شد، دو روش ارائه شده در این استاندارد برای تعیین اثرات تغییر خواص و شرایط بتن در مقاومت در برابر چرخه‌های یخ زدن و و ذوب شدن به کار می‌رود.

کاربردهای خاص در استانداردهای ASTM C494 و ASTM C233 و طبقه‌بندی سنگدانه درشت بر اساس تأثیر آن‌ها روی دوام بتن در برابر یخ زدن و ذوب شدن، بخصوص در مواردی که سالم بودن سنگدانه مشکوک است، ارائه شده است. فرض می‌شود این روش‌ها تأثیر مخرب قابل توجهی روی بتن مقاوم در برابر یخ‌زدگی ندارد:

• هر بتنی که تا حد بحرانی با آب اشباع نشود؛ یعنی آن‌قدر اشباع نشود که با یخ زدن خراب گردد.
• بتن از سنگدانه‌هایی ساخته شده باشد که در برابر سرما مقاوم باشند و عمل هوازدایی در آن به خوبی انجام شده باشد. این امر باعث می‌شود عمل آوری بتن به نحو احسن انجام شود و از بحرانی شدن حالت اشباع نمونه در شرایط معمولی جلوگیری شود.

اگر نتیجه انجام آزمون این باشد که بتن به طور نسبی تحت‌تأثیر یخبندان قرار نمی‌گیرد، می‌توان نتیجه گرفت بتن تا حد بحرانی اشباع نشده است یا اینکه بتن از سنگدانه‌های سالم ساخته شده و عمل هوازدایی آن به خوبی انجام شده و به طور مناسبی عمل‌آوری شده است. در نظر داشته باشید هیچ ارتباطی بین مقاومت در برابر چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن نمونه‌های بریده شده از بتن سخت شده و نمونه‌های آماده شده در آزمونگاه وجود ندارد.

مراجع الزامی آزمایش ذوب و یخبندان بتن

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن استاندارد ملی ایران به آن‌ها ارجاع شده است. استفاده از مراجع زیر برای این استاندارد الزامی است:

• استاندارد ملی ایران شماره ۸۱۲۹، بتن – ساخت نمونه‌های استوانه‌ای و منشور آزمایشی به منظور تعیین مقاومت و چگالی بتن پیش‌آکنده در آزمایشگاه – آیین کار
• استاندارد ملی ایران شماره ۱۳۵۵۲، سنگ‌شناسی سنگدانه‌ها در بتن – روش آزمون
• استاندارد ملی ایران شماره ۱۷۷۲۳، فرکانس‌های اصلی تشدید عرضی، طولی و پیچشی نمونه‌های بتن – روش آزمون
• ASTM C 157/C 157M Test Method for Length Change of Hardened Hydraulic-Cement Mortar and Concrete
• ASTM C 233 Test Method for Air-Entraining Admixtures for Concrete
• ASTM C341/C341M Practice for Length Change of Cast, Drilled, or Sawed Specimens of Hydraulic-Cement Mortar and Concrete
• ASTM C490 Practice for Use of Apparatus for the Determination of Length Change of Hardened Cement Paste, Mortar, and Concrete
• ASTM C 494/C494M Specification for Chemical Admixtures for Concrete
• ASTM C670 Practice for Preparing Precision and Bias Statements for Test Methods for Construction Materials
• ASTM C823 Practice for Examination and Sampling of Hardened Concrete in Constructions

وسایل آزمایش ذوب و یخبندان بتن

دستگاه یخ زدن و ذوب شدن

الف) دستگاه یخ زدن و ذوب شدن باید دارای محفظه یا محفظه‌هایی باشد که بتوان نمونه‌ها را در معرض چرخه‌های مشخص یخ زدن و ذوب شدن قرار داد. همچنین، یک وسیله سرمایش و گرمایش به همراه کنترل‌هایی برای انجام پیوسته و خودکار چرخه‌ها نیاز است.

در صورتی که دستگاه به طور اتوماتیک کار نکند، باید شرایطی فراهم شود که به طور پیوسته در ۲۴ ساعت به صورت دستی کار کند یا اینکه در زمان‌هایی که آزمون متوقف می‌شود، نمونه‌ها در حالت یخ‌زده باقی بمانند.

ب) در صورتی که شرایط خاصی مد نظر نباشد، بایستی شرایط زیر را برای دستگاه فراهم نمود:

• هنگامی که نمونه در معرض چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن قرار می‌گیرد، باید حداقل با ۱ میلی‌متر و حداکثر با ۳ میلی‌متر آب پوشیده شده باشد.
• در فاز یخ زدن، نمونه‌ها باید کاملاً توسط هوا و در فاز ذوب شدن، کاملاً توسط آب احاطه شوند. استفاده از ظرف‌های صلب که باعث خرابی نمونه‌ها می‌شوند، مجاز نیست. نمونه‌های با طول‌های مختلف باید طوری قرار گیرند که نشان‌های سنجه‌ها آسیب نبیند.

تجربه نشان داده است در دستگاهی که در آن از هوا به جای مایع برای انتقال گرما استفاده می‌شود، هنگام آزمون یخبندان فشار یخ یا آب ممکن است خرابی زیادی به ظرف‌های فلزی و نمونه داخل آن‌ها وارد کند. بنابراین هنگامی که شکم‌دادگی یا تغییر شکل در ظرف‌ها اتفاق می‌افتد، نتایج آزمون باید با احتیاط تفسیر شود.

ج) دمای وسیله انتقال‌دهنده حرارت در حالتی که نمونه در معرض چرخه‌های ذوب و یخ قرار می‌گیرد، باید در هر مکان روی سطح محفظه نمونه اندازه‌گیری شود و اگر در فاز یخ زدن استفاده می‌شود، باید در هر مکان روی سطح نمونه اندازه‌ گرفته شود. این دما باید در محدوده ۳٫۳ درجه سانتی‌گراد ثابت باشد، مگر اینکه در زمان انتقال از حالت یخ زدن به ذوب شدن و برعکس باشد.

در نظر داشته باشید هر نمونه باید به نحوی نگهداری شود که گرمای وسیله انتقال‌دهنده حرارت مستقیماً از انتهای ظرف به کل سطح پایینی نمونه انتقال نیابد. بنابراین باید آن را طوری قرار داد که در تماس مستقیم با وسیله انتقال‌دهنده حرارت نباشد. برای انجام این کار، یک دماسنج سیمی ۳ میلی‌متر که در ته ظرف قرار داده شده، مناسب است.

د) در روش بالا فرض می‌شود نمونه‌ها در ظرف نگهداری نمی‌شوند. جایی که نمونه در آن قرار می‌گیرد، باید به گونه‌ای باشد که با کل سطح نمونه تماس پیدا نکند. بنابراین سطح نمونه نباید مستقیماً با نگهدارنده خود در تماس باشد. از این رو استفاده از توری نسبتاً باز، میله‌های فلزی، تیغه‌های با لبه فلزی مناسب است. این امر باعث می‌شود حرارت در امتداد محور طولی میله یا تیغه مبادله شود.

وسیله اندازه‌گیری دما

این وسیله، مرکب از دماسنج‌ها و ترموکوپل‌هایی است که قادر به اندازه‌گیری دما در نقاط مختلف محفظه و نمونه با دقت ۱٫۱ درجه سانتی‌گراد است.

وسایل آزمون دینامیکی

این وسایل باید با استاندارد ASTM C125 مطابقت داشته باشد.

تغییر طول سنج (مطابق با مشخصات استاندارد ASTM C490)

 در صورتی که نمونه‌ها طول اسمی بزرگ‌تر از ۲۸۵ میلی‌متر داشته باشند، برای طول ارائه شده در ویژگی‌های استاندارد ASTM C490 برای آزمون یخ زدن و ذوب شدن، باید از یک میله مرجع با طول مناسب استفاده شود. در غیر این صورت باید ASTM C490 برآورده شود.

درجه‌بندی و دقت میکرومترهای سنجه مدرج برای استفاده در مقایسه‌های تغییر طول بزرگ‌تر باید الزامات درست و فواصل درجه‌بندی برای ویژگی‌های استاندارد ASTM C490 را الزامات واسنجی برآورده کند. قبل از شروع اندازه‌گیری روی هر نمونه، برای تعیین اختلاف طول نمونه، دستگاه سنجش را در یک طول مناسب ثابت کنید.

ترازوها

این ابزار با ظرفیت تقریبی ۵۰ بیشتر از وزن نمونه‌ها و حداقل دقت ۴٫۵ گرم در محدوده ۱۰± درصد وزن نمونه مناسب است.

محفظه گرمایش و سرمایش

این محفظه باید دارای امکانات لازم برای حفظ دمای نمونه آزمون در آب باشد؛ به نحوی که وقتی نمونه‌ها از محفظه برداشته می‌شوند تا آزمون بسامد اصلی عرضی و آزمون طول روی آن‌ها انجام شود، دمای آن‌ها در محدوده ۱- تا ۲+ درجه سانتی‌گراد دمای ذوب مورد نظر در سیگنال‌های واقعی یخ زدن و آب شدن واقع شوند.

 استفاده از محفظه در دستگاه یخ زدن و ذوب شدن با ثابت نگه داشتن دستگاه در انتهای چرخه ذوب و نگهداری نمونه در آن، این الزام را برآورده می‌سازد؛ به شرطی که نمونه‌ها در محدوده دماهای فوق، مورد آزمون بسامد عرضی قرار گیرند. لازم است در هنگام آزمون یک نمونه، از دمای ذوب هدف یکسانی استفاده شود، زیرا تغییر دمای نمونه در هنگام اندازه‌گیری طول نمونه، روی طول نمونه اثر خواهد گذاشت.

چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن

الف) وسایل مورد نیاز برای اندازه‌گیری دمای نمونه‌های کنترلی را تعیین کنید و به این طریق وسایل مناسب برای اندازه‌گیری دمای نمونه‌های تحت آزمون را انتخاب نمایید. محل نمونه‌های کنترلی را به گونه‌ای تغییر دهید که بیشترین تغییرات دما در مکان‌های مختلف محفظه نمونه را نشان دهد.

ب) چرخه‌های اسمی یخ زدن و ذوب شدن برای هر دو روش، شامل پایین آوردن دمای نمونه‌ها از ۴ درجه سانتی‌گراد به ۱۸- درجه سانتی‌گراد و بالا بردن آن از ۱۸- درجه سانتی‌گراد به ۴ درجه سانتی‌گراد است که این امر به طور متناوب در مدت زمانی که کمتر از ۲ ساعت و بیشتر از ۵ ساعت نباشد، انجام می‌گیرد.

در روش «الف» زمان لازم برای افزایش دمای نمونه، نباید از ۲۵% زمان لازم برای گرم شدن نمونه کمتر باشد و در روش «ب» زمان لازم برای افزایش دمای نمونه نباید از ۲۰% زمان لازم برای گرم شدن نمونه کمتر باشد. در انتهای فاصله زمانی سرد شدن نمونه، دمای نمونه‌ها باید ۲±۱۸- درجه سانتی‌گراد و در انتهای فاصله زمانی گرم شدن، دمای نمونه باید ۲±۴ باشد.

 هیچ‌گاه دمای نمونه‌ها نباید کمتر از ۱۹- درجه سانتی‌گراد و بیشتر از ۶ درجه سانتی‌گراد شود. زمان لازم برای آنکه دمای مرکز هر نمونه از ۳ درجه به ۱۹- درجه سانتی‌گراد کاهش یابد، نباید از نصف زمان لازم برای سرد کردن نمونه کمتر باشد و زمان لازم برای آنکه دمای مرکز هر نمونه از ۱۶- به ۳ افزایش یابد، نباید از نصف زمان لازم برای سرد کردن نمونه کمتر باشد.

برای نمونه‌هایی که باید با هم مقایسه شوند، زمان لازم برای اینکه دمای نمونه‌ها از ۲ درجه به ۱۲- درجه سانتی‌گراد تغییر کند، نباید بیشتر از یک ششم با زمان لازم برای سرد کردن هر نمونه و زمان لازم برای تغییر دمای نمونه از ۱۲- به ۲ درجه، نباید بیشتر از یک سوم زمان لازم برای گرم کردن هر نمونه تفاوت داشته باشد.

به خاطر داشته باشید در بسیاری از موارد شرایط زمانی و دمایی را می‌توان توسط فضا پر کن کنترل نمود. در صورتی که فضا پر کن در دسترس نباشد، می‌توان از نمونه‌های ساختگی برای پر کردن فضاهای خالی استفاده کرد. این عمل در یکنواخت نگه داشتن شرایط سیال مؤثر است.

با توجه به آنکه انجام آزمون در یک دستگاه و در یک زمان روی نمونه‌های بتنی مختلفی که مواد و خواص گرمایی آن‌ها به مقدار قابل ملاحظه‌ای با هم فرق می‌کند، اجازه تبعیت از مشخصات دمایی و زمانی برای هر نمونه را نخواهد داد، بهتر است این نمونه‌ها در زمان‌های مختلف تحت آزمون قرار گیرند و در هنگام انجام هر آزمون نیز تنظیمات مناسب برای دستگاه انجام شود.

ج) اختلاف دما بین مرکز نمونه و سطح آن نباید بیشتر از ۲۸ درجه سانتی‌گراد باشد.

د) فاصله زمانی انتقال بین فازهای ذوب شدن و یخ زدن، نباید بیشتر از ۱۰ دقیقه باشد.

بیشتر بخوانید: سیکل ذوب و یخ بتن

نمونه‌برداری آزمایش ذوب و یخبندان بتن

• اجزای مواد برای نمونه‌های بتنی که در آزمایشگاه ساخته می‌شوند، باید با استفاده از استانداردهای کاربردی نمونه‌برداری شوند.
• نمونه‌برداری نمونه‌های بریده شده از بتن سخت شده، باید مطابق با ویژگی‌های استاندارد ASTM C823 انجام شود.

آزمونه‌های آزمایش ذوب و یخبندان بتن

• آزمونه‌هایی که برای استفاده در این آزمون به کار می‌روند، باید منشوری یا استوانه‌ای ساخته شوند و مطابق با استانداردهای ASTM C192/192M و ASTM C490 عمل‌آوری شوند.
• شعاع، عمق یا عرض آزمونه‌ها، نباید کمتر از mm ۷۵ و بیشتر از mm ۱۲۵ باشد. همچنین طول این آزمونه‌ها، نباید کمتر ۲۷۵ میلی‌متر و بیشتر از ۴۰۵ میلی‌متر باشد.
• آزمونه‌ها ممکن است به صورت مغزه یا منشوری شکل از بتن سخت شده بریده شوند. در این صورت به نمونه‌های گرفته شده از بخش مرطوب سازه، نباید اجازه خشک شدن داده شود. این عمل ممکن است با پیچاندن یک پلاستیک به دور آن یا هر روش مناسب دیگری انجام شود.
• در این آزمون، نمونه‌ها باید از زمانی که از قالب خارج می‌شوند تا زمانی که تحت آزمون یخبندان قرار می‌گیرند، داخل آب اشباع شده با آهک قرار گیرند. تمام نمونه‌هایی که با یکدیگر مقایسه می‌شوند، باید ابعاد اسمی یکسانی داشته باشند.

روش انجام آزمون آزمایش ذوب و یخبندان بتن

نمونه‌های قالب‌گیری شده تیر باید به مدت۱۴ روز قبل از آزمون عمل‌آوری شوند؛ مگر اینکه مشخصات دیگری ذکر شده باشد. نمونه‌های تیر بریده شده از بتن سخت شده، باید به وسیله غرقاب شدن در آب آهک با دمای ۲۳±۲ درجه سانتی‌گراد برای مدت ۴۸ ساعت قبل از آزمون در شرایط مرطوب نگهداری شوند، مگر اینکه شرایط دیگری ذکر شده باشد.

بلافاصله بعد از زمان عمل‌آوری، نمونه‌ها را به دمای ذوب هدف با رواداری (۱ درجه سانتی‌گراد پائین‌تر تا ۲ درجه سانتی‌گراد بالاتر) برسانید و بسامدهای طبیعی آن را تعیین کنید و مطابق استاندارد ASTM C215، وزن آن را اندازه بگیرید. نمونه‌ها را در فاصله زمانی خارج کردن از مرحله عمل‌آوری و شروع چرخه‌های یخبندان در برابر از دست دادن رطوبت محافظت کنید.

آزمون یخ زدن و ذوب شدن را با قرار دادن نمونه‌ها در آب گرم در ابتدای چرخه ذوب شدن شروع کنید. در فواصل زمانی که نمونه‌ها بیش از ۳۶ چرخه در معرض یخبندان قرار نگرفته‌اند، در فاز ذوب شدن نمونه‌ها را از دستگاه بردارید و بسامد طبیعی نمونه را در دمای مشخص شده اندازه‌گیری کنید و نمونه‌ها را وزن کنید و سپس نمونه‌ها را به دستگاه برگردانید.

برای اطمینان از اینکه نمونه‌ها به طور کامل گرم شده و دارای دمای مخصوص می‌باشند، آن‌ها را در محفظه گرمایش و سرمایش قرار دهید یا در انتهای فاز ذوب شدن به مدت کافی در دستگاه یخبندان قرار دهید. نمونه‌ها را در برابر از دست دادن رطوبت محافظت کنید.

در صورت استفاده از روش «الف»، ظرف را شستشو داده و آب تازه اضافه کنید. سپس نمونه‌ها را به صورت اتفاقی یا با پیروی از یک نظام مشخص چرخش، به طوری که کل نمونه هنگام آزمون در معرض شرایط محیطی قرار گیرد، درون دستگاه قرار دهید.

آزمون روی نمونه‌ها را تا آن‌جا ادامه دهید که نمونه‌ها در معرض ۳۰۰ چرخه یخبندان قرار گیرند یا اینکه مدول الاستیسیته دینامیکی آن‌ها به ۶۰% مدول اولیه برسد ( هر کدام که زودتر رخ دهد)؛ مگر اینکه محدودیت‌های دیگری مشخص شده باشد. در آزمون تغییر طول مجاز، ۰٫۱% انبساط ممکن است به عنوان معیاری برای خاتمه آزمون استفاده شود.

اگر نمونه‌ای به علت شکست از دستگاه خارج شود، باید به جای آن برای مدت باقیمانده آزمون یک نمونه فرضی قرار داد. هنگامی که بسامد طبیعی و تغییر طول نمونه آزمون می‌شود، به طور چشمی از ظاهر نمونه گزارش تهیه کنید و نظرات خود را در مورد خرابی‌هایی که ایجاد شده است، ارائه نمایید. اگر پیش‌بینی شود نمونه ممکن است به سرعت خراب شود، باید آن‌ها را در فواصل کمتر از ۱۰ چرخه از دستگاه خارج نمود و تحت آزمون بسامد عرضی و تغییر طول مجاز قرار داد.

در نظر داشته باشید برای نمونه‌ای که مدول الاستیسیته دینامیکی آن به کمتر از ۵۰% مدول اولیه تنزل می‌کند، انجام آزمون متوقف می‌شود.به عنوان تأیید در مواردی که در صحت تعیین بسامد عرضی تردید وجود دارد، بسامد طولی نمونه‌ها نیز تعیین می‌گردد. علاوه بر این توصیه می‌شود در ابتدا و نیز به صورت دوره‌ای برای تأیید، مقدار ضریب پواسون بسامد پیچشی نیز تعیین گردد.

به خاطر داشته باشید در بعضی موارد – مانند باند فرودگاه‌ها و دیگر دال‌ها – پاپوت‌ها ممکن است به عنوان یک خرابی ظاهر شده و باعث نگرانی شود. منظور از پاپوت، شکستگی در قسمت کوچکی از سطح بتن در اثر فشار داخلی است که نتیجه آن، ایجاد ترک‌های مخروطی کم عمق و روباز در سطح بتن میان سنگدانه است. پاپوت‌ها ممکن است به‌ عنوان عیب در سطح نمونه‌های آزمونی مشاهده شوند.

وقتی پاپوت‌ها باعث نگرانی می‌شوند، لازم است تعداد و مشخصات آن‌ها به‌ عنوان تشریح نظری در گزارش قید شود. سنگدانه‌هایی که باعث به وجود آمدن پاپوت‌ها می‌شوند، ممکن است با روش آزمون سنگ‌شناسی استاندارد ASTM C295 تحت آزمون قرار گیرند.

هنگامی که توالی چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن باید قطع گردد، نمونه‌ها را در شرایط یخ‌زده قرار دهید. اگر در اثر خراب شدن دستگاه یا به دلایل دیگر قطع کردن چرخه‌های پیوسته لازم باشد، نمونه را طوری در شرایط یخ‌زده قرار دهید که رطوبت آن از بین نرود. هنگام استفاده از روش «الف»، نمونه‌ها را در ظرف نگه دارید و آن‌ها را با یخ محصور کنید. اگر امکان نگهداری نمونه در ظرف خود وجود داشته باشد، آن را پیچیده و درزبندی کنید. حتی‌الامکان نمونه‌ها را در شرایط مطلوب نگهداری نمایید.

برای این کار می‌توان از مواد نگهدارنده رطوبت استفاده نمود و سپس آن‌ها را در یخچال با دمای ۲±۱۸- درجه سانتی‌گراد قرار داد. در صورت استفاده از روش «ب»، از راه‌حل دوم استفاده کنید. معمولاً قرار دادن نمونه‌ها در شرایط ذوب شده به مدت بیش از ۲ چرخه توصیه نشده است، اما اگر این امر فقط یک بار یا دو بار در هنگام انجام آزمون کامل اتفاق بیفتد، ممکن است مدت طولانی‌تر مجاز باشد.

روش محاسبات آزمایش ذوب و یخبندان بتن

مدول الاستیسیته دینامیکی نسبی

مطابق با رابطه زیر، میزان مدول الاستیسیته دینامیکی را محاسبه کنید.

P_c = [(n²₁) / (n²)] * [100]

در این رابطه:

• P: مدول الاستیسیته نسبی بعد از چرخه یخ زدن و ذوب شدن بر حسب درصد
• N: بسامد طبیعی عرضی در صفر چرخه یخ زدن و ذوب شدن
• n₁: بسامد طبیعی عرضی بعد از C چرخه یخ زدن و ذوب شدن

توجه داشته باشید محاسبات مدول الاستیسیته دینامیکی، بر این فرض متکی است که وزن و ابعاد نمونه در خلال انجام آزمون ثابت می‌ماند. بنابراین این فرض و بسیاری از موارد در اثر جدا شدن تکه‌هایی از نمونه درست نیست. با این حال P به دست آمده برای مقایسه مدول دینامیکی الاستیسیته‌های مختلف با فرمولاسیون بتنی متفاوت مناسب است.

پارامتر دوام

پارامتر دوام با رابطه زیر محاسبه می‌شود.

DF = PN / M

• DF: پارامتر دوام برای نمونه آزمایشی
• P: مدول الاستیسیته دینامیکی نسبی در N چرخه، بر حسب درصد
• N: تعداد چرخه‌هایی که در آن P به حداقل مقدار مشخص شده برای خاتمه انجام آزمون می‌رسد یا تعداد چرخه‌هایی که آزمون یخبندان بعد از آن خاتمه می‌یابد (هر کدام کمتر است).
• M: تعداد چرخه‌هایی که آزمون یخبندان بعد از آن خاتمه می‌یابد.

درصد تغییر طول

برای تعیین درصد تغییر طول، باید از رابطه زیر استفاده کنید:

L₀ = [(L₂ – L₁) / (L_g)] X 100

• L₀: تغییر طول نمونه آزمونی بعد از C چرخه یخبندان
• L₁: طول قرائت شده در صفر چرخه
• L₂: طول قرائت شده بعد از C چرخه
• L_g: طول مؤثر با توجه به مشخصات استاندارد ASTM C490

گزارش آزمون آزمایش ذوب و یخبندان بتن

گزارش باید شامل اطلاعاتی نظیر موارد ذیل باشد که به متغیر‌های مطالعه شده در این آزمون‌ها مربوط بوده یا ترکیبی از آن‌ها است:

الف) ارجاع به این استاندارد

ب) خواص مخلوط بتن

• نوع و نسبت سیمان، سنگدانه ریز، درشت و نیز حداکثر اندازه و دانه‌بندی مصالح (مشخصه لازم برای طراحی) و نسبت آب به سیمان
• نوع و نسبت هر افزودنی یا ماده مضاعف به کار رفته
• مقدار هوای موجود در بتن تازه
• وزن واحد حجم بتن تازه
• قوام بتن تازه
• مقدار هوای موجود در بتن سخت شده
• اگر نمونه آزمونی از بتن سخت شده بریده می‌شود، در گزارش ذکر گردد. در این صورت اندازه، شکل و نحوه قرارگیری نمونه‌ها در سازه و سایر اطلاعات مفید باید در گزارش قید شود.
• مدت عمل‌آوری

ج) نحوه مخلوط کردن، قالب‌گیری و عمل‌آوری باید در گزارش قید شود. همچنین اگر در مواردی دستورالعمل استاندارد رعایت نشده، باید در گزارش آورده شود.

د) روش انجام آزمایش (بکارگیری روش «الف» یا روش «ب» گزارش شود).

ه) مشخصات نمونه‌های آزمون

• ابعاد نمونه‌ها قبل از شروع چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن
• وزن نمونه‌ها قبل از شروع چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن
• طول اسمی بین انتهای گل میخ‌های سنجه که روی نمونه نشانده شده است.
• هر عیبی که پیش از شروع چرخه‌های یخ زدن و ذوب شدن در نمونه وجود دارد.

و) نتایج

• مقادیر پارامتر دوام برای هر نمونه به نزدیک‌ترین عدد صحیح و میانگین پارامتر دوام برای هر گروه از نمونه‌های مشابه نیز به نزدیک‌ترین عدد صحیح محاسبه می‌شوند. درج مقادیر حداقل مدول دینامیکی نسبی و حداکثر تعداد چرخه‌ها نیز لازم است.
• مقادیر درصد تغییر طول هر نمونه و درصد تغییر طول میانگین برای هر گروه از نمونه‌های مشابه
• مقادیر کاهش یا افزایش وزن برای هر نمونه و میانگین مقادیر برای هر گروه از نمونه‌های مشابه
• هر گونه عیبی که طی انجام آزمون به وجود آید، با ذکر شماره چرخه‌هایی که این خرابی‌ها مشاهده شده، گزارش شود.

توصیه شده است نتایج آزمون روی هر نمونه و میانگین نتایج انجام آزمون روی هر گروه از نمونه‌های مشابه به صورت منحنی‌هایی ترسیم شود که در آن‌ها مقادیر مدول الاستیسیته در برابر زمان (زمان نشان‌دهنده تعداد چرخه‌های یخبندان است) نشان داده شود.

دقت آزمایش ذوب و یخبندان بتن

دقت در یک آزمایشگاه (برای مصالح تیرهای منفرد) معیار پذیرش نتایج آزمون‌های انجام شده به دو روش در یک آزمایشگاه روی نمونه‌های بتنی است که از یک توده بتنی یا از دو توده بتنی ساخته شده از مواد یکسان گرفته شده‌اند.

بیشتر بخوانید: آزمایش مقاومت فشاری بتن

توجه داشته باشید دقت پارامتر‌های دوام در توده‌های مختلف در یک توده یکسان است. بنابراین حدودی که در مورد دقت انجام آزمون داده شده است، قابل استفاده در نمونه‌هایی است که از توده‌های مختلف تهیه شده‌اند؛ البته به شرطی که مواد، طرح اختلاط و میزان هوای این توده‌ها مشابه نمونه‌های حاصل از همین توده باشد.

برای دو روش الف و ب دقت انجام آزمون‌ها عمدتاً به میانگین پارامتر دوام بستگی دارد. در واقع، به بیشترین مقدار N، کمترین مقدار P (که بر خاتمه دادن به آزمون‌ها لازم است) یا اندازه تیر وابسته نیست. داده‌های ارائه شده حداکثر مقدار N_s از ۱۰۰ تا ۳۰۰ چرخه و حداقل مقدار P_s از ۵۰ تا ۷۰% E₀ را در بر می‌گیرند، بنابراین اندیس‌های دقت فوق‌الذکر حداقل در این محدوده‌ها معتبر است.

در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد به صورت همه‌جانبه روش آزمایش ذوب و یخبندان بتن و تعیین مقاومت در برابر این چرخه بررسی شود. امیدواریم توانسته باشید با مطالعه این مقاله، اطلاعات کافی را از این استاندارد به دست آورید.