آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم ) بخش اول

آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم )

بخش اول

1-     آزمايش Slump Flow و آزمايش T50cm(پهن شدگي اسلامپ – زمان 50 سانتي متري)

2-     آزمايش حلقه J (J Ring)

3-     آزمايش قيف V و آزمايش قيف V در 5 دقيقه ( T_5min )

4-     آزمايش جعبه L (L Box test Method )

5-     آزمايش جعبه U (U Box Test Methot)

6-      آزمايش پرکردن جعبه (Fill Box Test Method)

7-     آزمايش روزنه (Meter Orifice Rheometer يا Orimet Test)

 

 

آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم ) 

بخش اول

1- آزمايش Slump Flow و آزمايش T50cm( پهن شدگي اسلامپ – زمان 50 سانتي متري )

مقدمه :

در آزمايش اسلامپ فلو (پهن شدگي اسلامپ)، ميزان پهن شدگي بتن در سطح افقي مشخص ميشود و براي بتن هاي scc مناسب است. در ابتدا اين آزمايش در ژاپن و براي ارزيابي بتن هاي ترمي Tremie كه در بتن‌ريزي زير آب مورد استفاده قرار ميگيرد بكار رفت. نحوه انجام آزمايش مانند آزمايش اسلامپ است اما بجاي اندازه گيري افت و فرو نشستن مخروط بتن، قطر متوسط بتن پهن شده در سطح زمين اندازه گيري ميشود و قابليت پر كردن (قابليت سيلان و جريان) را نشان ميدهد. (شکل شماره 1)

روش آزمايش :

وسايل كار :

در اين آزمايش از مخروط ناقص اسلامپ به قطر تحتاني 200 ميليمتر و قطر فوقاني 100 ميليمتر و ارتفاع 300 ميليمتر استفاده ميشود. يك صفحه فلزي و غير جاذب به حداقل ابعاد 700 ميليمتر (ترجيحاً 800 ميليمتر) نياز است كه صلب و غير جاذب باشد و روي اين صفحه دواير متحدالمركز به قطر 200 ميليمتر تا 800 ميليمتر (هر 50 ميليمتر) رسم شده باشد و بويژه دايره‌اي به قطر500ميليمتر بصورت روشني مشخص گردد. ماله، سرتاس، خط كش و كرونومتر (درصورت انجام آزمايش T_50co)لازمست.

نحوه كار :

6 ليتر بتن كه به روش استاندارد نمونه گيري شده است براي آزمايش لازم ميباشد. سطح صفحه فلزي و درون مخروط ناقص اسلامپ را مرطوب نمائيد و مخروط را روي صفحه فلزي و در مركز آن قرار دهيد و با پا يا دست محكم آنرا در جهت قائم روي صفحه فشار دهيد. سپس بتن را با سرتاس درون مخروط ناقص بريزيد و بدون اينكه به آن ضربه‌اي بزنيد يا بلرزانيد، پر كنيد و بدون اعمال ضربه يا لرزش بتن اضافي را با ماله يا خط كش برداريد و صاف كنيد. بتن اطراف پاي مخروط را كاملاً تميز نمائيد. مخروط را بصورت قائم بالا بكشيد تا بتن به سهولت و بدون مايع روان شود. در صورتيكه قصد شما اندازه گيري براي آزمايش T_50cm ( زمان 50 سانتي متري ) باشد همزمان با بالا كشيدن قالب مخروط ناقص، كرونومتر را بكار بيندازيد و زمان لازم براي رسيدن بتن به دايره 500 ميليمتري را با دقت 1/0 ثانيه اندازه بگيريد.

براي تعيين پهن شدگي اسلامپ ( اسلامپ فلو ) لازمست پس از توقف بتن روي صفحه كف، قطر نهائي و متوسط پهن شدگي را كه براي دو قطر عمود بر هم بدست آمده است با تقريب25 ±  ميليمتر گزارش نمائيد. همچنين لازمست مشاهدات خود را در مورد همگني بتن در مركز و در پيرامون بتن از نظر درشتي و ريزي و ميزان خمير سيمان بيان و تشريح نمائيد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

هر چه اسلامپ (SF ) بزرگتر باشد معرف قابليت بيشتر پر كردن قالب و روان شدگي بتن تحت وزن خود ميباشد. حداقل نتيجه 600 ميليمتر براي بتن خودتراكم مورد نياز است و توصيه شده است. معمولاً اختلاف نتيجه 50± ميليمتر در آزمايشهاي مختلف براي يك بتن قابل توجيه است.

اين آزمايش سريع و ساده است و نياز به يك تا دو نفر ( بويژه براي آزمايش T_50cm ) دارد و ميتواند در كارگاه و در آزمايشگاه بكار گرفته شود. كاربرد آن در دنيا وسعت زيادي پيدا نموده است. همزمان با اين آزمايش ميتوان آزمايش T_50cm را با همان وسايل و امكانات (بجز كرونوتر) بدست آورد. زمان كمتر نشانه قابليت رواني و سيلان بيشتر است. مؤسسه تحقيقاتي نروژي Brite Eu Ram مقادير 3 تا 7 ثانيه را بعنوان حدود قابل قبول در كاربردهاي مهندسي عمران يشنهاد نموده است. در جدا شدگي شديد بيشتر سنگدانه هاي درشت در مركز توده بتن و ملات و ضمير سيمان در پيرامون توده به چشم ميخورد.در جدا شدگي جزئي يك ملات به عرض كم بدون درشت دانه در لبه اطراف توده بتن مشاهده ميشود اگر هيچيك از اين پديدهها مشاهده نگرديد بايد با اطمينان گفت كه هيچ جدا شدگي وجود ندارد.

2- آزمايش حلقه J (J Ring )

مقدمه :

اين آزمايش نيز احتمالاً ژاپني است اما ابداع كننده آن ناشناس ميباشد. آزمايش حلقه J در دانشگاه  Paisley توسعه يافته است. اين آزمايش براي تعيين قابليت عبور بتن بكار گرفته ميشود در واقع اين وسيله بهمراه يكي از دو آزمايش (وسيله) اسلامپ فلو و Orimet ميتواند بكار رود. به اين حلقه ميلگردهائي وصل ميشود كه قفسي را ميسازد كه با امكان عبور بتن از ميان ميلگردها ميتوان قابليت عبور را تعيين نمود. (شکل شماره 2)

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

الف) اگر بخواهيم از وسيله مخروط ناقص اسلامپ فلو استفاده نماييم : يك مخروط ناقص اسلامپ بكار ميرود كه پاگيره هاي آن بايد حذف شود. صفحه مربعي را به ابعاد حداقل 700 ميليمتر بصورت محكم و غير جاذب با دواير متحدالمركز به قطرهاي 200 تا 700 ميليمتر و دايره مشخص 500 ميليمتر كمچه يا ماله، سرتاس، خط كش و نهايتاً حلقه J شامل يك حلقه فولادي باز به مقطع  ^mm 25*30 كه سوراخهاي عمودي روي آن ايجاد شده است و در اين سوراخها ميلگردهائي به طول ^mm 100و قطر 10 ميليمتر و فاصله 2± 48 ميليمتر نصب گرديده است (ميلگردها معمولاً بصورت رزوه شده درون سوراخ حديده شده قرار ميگيرد و پيچ ميشود) قطر حلقه در محل ميلگردها 300 ميليمتر و ارتفاع آن از زمين (با قرار گيري ميلگردها) 100 ميليمتر است.

ب) اگر بخواهيم از وسيله Orimet استفاده نمائيم. لازم ميباشد كمچه يا ماله، سرتاس، كرونومتر، خط كش و حلقه J با توضيحات فوق بكار ميرود. لازم به ذكر است كه آزمايشگر ميتواند ميلگردهائي با قطر دلخواه و فواصل مورد نياز را نيز بكار برد اما فاصله آزاد ميلگردها خوبست از 3 برابرحداكثر اندازه سنگدانه ها كوچكتر نباشد. اين موارد بايد در نتيجه آزمايش ذكر شود.

نحوه آزمايش :

الف ) با استفاده از مخروط ناقص اسلامپ فلو: حدود 6 ليتر بتن نمونه گيري شده تحت شرايط استاندارد مورد نياز است. صفحه و داخل قيف را مرطوب نمائيد و صفحه را روي سطح محكم و تراز قرار دهيد. حلقه J را در وسط صفحه قرارداده و مخروط ناقص اسلامپ را در داخل آن بگذاريد به نحوي كه در مركز صفحه قرار گيرد و آنرا محكم نگهداريد. با سرتاس مخروط ناقص را پر كنيد (بدون لرزش و ضربه) و همچنين بتن اضافي مخروط ناقص را بكمك ماله يا كمچه صاف كنيد و در اين رابطه ضربه اي اعمال ننمائيد. بتن اضافي ريخته شده در پاي قالب اسلامپ را برداريد. قالب را بصورت قائم بالا بكشيد و اجازه دهيد بتن به سمت خارج روان گردد. در اين حالت نيز قطر نهائي متوسط را با اندازه گيري دو قطر عمود برهم بتن پهن شده و بدست آوريد و برحسب ميليمتر با دقت 25 ميليمتر گزارش كنيد. اختلاف ارتفاع بتن در داخل و خارج حلقه J در مجاورت ميلگردهاي عمودي را در چهار نقطه تعيين كنيد و متوسط آنرا برحسب ميليمتر (با دقت 1 ميليمتر) گزارش نمائيد. مشاهدات خود را در مورد كيفيت اطراف و پيرامون توده بتن و جداشدگي احتمالي قيد نمائيد. وجود ملات يا خمير سيمان فاقد سنگدانه درشت را مشخص كنيد.

ب ) با استفاده از دستگاه Orimet: حدود 8 ليتر بتن تازه كه طبق استاندارد نمونه گيري شده است در اين آزمايش بكار ميرود. دستگاه Orimet را روي زمين محكمي قرار دهيد سطوح داخل لوله بتن ريزي و سوراخ خروجي (روزنه) را مرطوب نمائيد و اجازه دهيد آب اضافي از دريچه روزنه زيرين بيرون بريزد. دريچه تحتاني را ببنديد و زير آن يك سطل (ظرف خاص مانند استانبولي يا مشابه آن) قرار دهيد. (اين كار در اين آزمايش، يعني با حلقه J لازم نيست و بجاي آن حلقه قرار ميگيرد) دستگاه را كاملاً با بتن بدون اعمال تراكم و ضربه پر كنيد و بتن اضافي را به آرامي با ماله يا كمچه از سطح آن پاك كنيد. دريچه تحتاني را پاك كنيد و اجازه دهيد بتن تحت وزن خود بيرون بريزد. همزمان با باز كردن دريچه تحتاني كرنومتر را روشن كرده و زمان خروج كامل بتن را به عنوان "زمان جريان" مشخص و ثبت نمائيد. زمان خروج كامل بتن وقتي است كه اگر از بالا به داخل دستگاه نگاه كنيد نور ديده شود. كل آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شود. با وجود حلقه J بايد قطر متوسط بتن پهن شده بدست آيد. (دو قطر عمود برهم) و بر حسب ميليمتر گزارش شود ضمناً بايد اختلاف ارتفاع متوسط سطح بتن داخل و خارج قفس (در مجاورت ميله هاي قائم) در چهار نقطه بدست آورد و گزارش گردد. همچنين بايد وضعيت جداشدگي به ويژه در محيط اطراف توده بتن مورد بررسي قرار گيرد و گزارش شود.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

 تركيب آزمايش حلقه J با اسلامپ فلو و يا Orimet معمولاً از نظر قابليت عبور حائز اهميت است هر چند قابليت پر كردن و رواني را نيز به نمايش ميگذارد. مثلاً ميتوان نتيجه اين آزمايش توأم با اسلامپ فلو (آزمايش مقيد) را با آزمايش اسلامپ فلو (غير مقيد) مقايسه نمود و مشاهده كرد چه تفاوتي حاصل شده است.

همچنين ميتوان آزمايش Orimet محدود نشده را با آزمايش محدود شده توسط حلقه J مقايسه نمود. آزمايش Orimet يك آزمايش ديناميكي است و وضعيت بتن ريزي مداوم در عمل را تداعي ميكند. بهرحال در اين آزمايشهاي توأم غالباً به دو نفر آزمايشگر نياز است. نتايج آزمايش از نظر قابليت رواني و عبور از يكديگر مجزا و مستقل نيستند، مگر اينكه با آزمايش غير مقيد و محدود مقايسه شود. قابليت انسداد كمتر تحت تاثير ويژگيهاي رواني است و بوضوح ميتوان گفت، اختلاف بيشتر در اختلاف ارتفاع ها نشانه قابليت عبور كم بتن ميباشد. قابليت انسداد (بلوكه شدن) و يا جداشدگي را ميتوانيد آشكارا ديد كه غالباً اين مشاهده به ذكر نتايج كمي و محاسبات ارجح است.

3- آزمايش قيف V و آزمايش قيف V در 5 دقيقه ( T_5min )

مقدمه :

اين آزمايش در ژاپن و توسط Ozawa و همكاران وي ابداع و توسعه يافته است. در واقع از يك قيف V شكل براي اين آزمايش استفاده ميشود و با تعيين زمان خروج بتن پر شده در آن قابليت پر كردن (رواني) بدست مي آيد. حجم قيف 12 ليتر و اين وسيله براي با بتن هائي حداكثر اندازه سنگدانه 20 ميليمتر كاربرد دارد. گاه در ژاپن و ساير كشورها از قيفي با مقطع دايرهاي استفاده شده است كه قيف O نام دارد. در نوع ديگري از اين آزمايش ، پس از پر كردن قيف اجازه ميدهيم 5 دقيقه در قيف بماند سپس زمان خروج بدست مي آيد كه در اين حالت زمان خروج جداشدگي را با توجه به افزايش قابل ملاحظه خود نشان ميدهد. (شکل شماره 3)

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

 قيف V ، سطل يا ظرف 12 ليتري، ماله (كمچه)، سرتاس، كرونومتر در اين آزمايش بكار ميرود.

نحوه انجام آزمايش :

 در حدود 12 ليتر بتن براي انجام آزمايش لازمست كه بايد طبق دستور استاندارد معمول نمونه گيري شده باشد و قيف V را روي جاي محكمي قرار دهيد. سطوح داخلي آنرا مرطوب نمائيد. دريچه تحتاني را باز نگهداريد تا آب اضافي تخليه شود. سپس دريچه را ببنديد و يك سطل را زير آن بگذاريد. قيف را كاملاً با بتن بدون اعمال تراكم يا ضربه پر نمائيد و بتن اضافي آنرا با ماله يا كمچه برداشته و سطح آنرا به آرامي صاف كنيد. 10 ثانيه پس از پر كردن قيف، دريچه تحتاني را باز كنيد و زمان خروج تمام بتن را ثبت و بعنوان زمان جريان قيف V يادادشت و گزارش نمائيد. وقتي ميتوان گفت كه بتن خارج شده كه اگر از بالا به داخل قيف نگاه كنيم نور را از زير (بعلت خروج بتن) ببينيم. كل آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شده باشد.

براي انجام آزمايش قيف V درT_5min (زمان 5 دقيقه) نبايد سطوح داخلي قيف را پس از انجام آزمايش فوق پاك كنيد يا مرطوب نمائيد بلكه بايد دريچه تحتاني را ببنديد و مجدداً قيف را با سرعت و فوراً (پس از اندازگيري زمان جريان) پر نمائيد. سطل را زير آن بگذاريد و با روشي كه در فوق به آن اشاره شد بايد قيف پر شده و سطح آن صاف گردد. 5 دقيقه پس از اينكه قيف پر شد دريچه تحتاني را باز كنيد و اجازه دهيد بتن در اثر وزن خود خارج شود و زمان جريان را با روش فوق الذكر بدست آوريد. در مراحل قبلي وقتي دريچه باز ميشود بايد بطور همزمان كرونومتر را بكار انداخت و پس از خروج بتن و مشاهده نور، كرنومتر را از كار انداخت و زمان را قرائت نمود. در اين مرحله زمان جريان را "زمان جريان در زمان 5 دقيقه" مينامند.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

گرچه آزمايش قابليت جريان را اندازه گيري مينمايد نتيجه تحت تاثير ساير خواص بتن نيز واقع ميشود. بطور مثال اگر سنگدانه درشت زيادي در بتن موجود باشد موجب ميشود بدليل شكل قيف بخوبي جريان نيابد و انسداد صورت گيرد همچنين اگر بدليل لزجت زياد خمير و يا اصطكاك زياد بين ذرات، بتن مانند خمير سفت ميشود و زمان جريان افزايش مييابد وسيله آزمايش داراي شكل ساده اي است و اثر زاويه قيف و اثر جدار بر جريان روشن نيست. نتيجه كمتر نشانه قابليت رواني بيشتر است.

براي بتن SCC ، زمان جريان 2± 10 ثانيه مناسب در نظر گرفته شده است. شكل قيف (مخروط وارونه) جريان را مقيد ميكند و زمان جريان طولاني تر برخي مشخصه هاي مخلوط را در رابطه با انسداد بدست ميدهد. وقتي پس از 5 دقيقه تأخير و ماندن بتن در قيف زمان جريان را اندازه ميگيريم، جداشدگي ناشي از ته نشيني سنگدانه هاي بتن باعث افزايش جريان ميشود. افزايش بيش از 3 ثانيه ابداً مناسب نيست و مسلماً كاهش زمان را نيز شاهد نخواهيم بود.