آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم ) بخش دوم

آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم )

بخش دوم

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 جعبه پر كردن (Fill Box Test Method)

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

 آزمایشات بتن SCC ( بتن خودتراکم )

بخش دوم

4- آزمايش جعبه L (L Box test Method  )

مقدمه :

 اين آزمايش بر اساس يك طرح ژاپني براي بتن زير آب (ترمي) بنا نهاده شده است و توسط Petersson مورد استفاده قرار گرفته و تشريح شده است. اين آزمايش رواني بتن را مورد ارزيابي قرار ميدهد و همچنين تا حدي قابليت انسداد بتن را در برابر ميلگردها نشان ميدهد. وسيله مورد نظر شامل يك جعبه با مقطع مستطيل و به شكل يك L ميباشد و داراي يك بخش افقي و يك قسمت قائم است كه توسط يك دريچه متحرك از يكديگر جدا شده اند. در جلوي دريچه ميلگردهائي بصورت قائم قرار دارد كه پس از باز شدن دريچه بتن بخش قائم ميتواند از دريچه و ميلگردها عبور كرده و به بخش افقي وارد شود. با توقف جريان ارتفاع بتن در انتهاي بخش افقي و بتن باقيمانده بخش قائم بدست مي‌آيد و از تقسيم ايندو برهم، شيب بتن در حالت سكون را نشان ميدهد و قابليت عبور از ميله ها را به نمايش ميگذارد. بخش افقي ميتواند در فواصل200 و 400 ميليمتري دريچه علامت گذاري شود و زمانهاي رسيدن بتن به اين نقاط اندازه گيري گردد. اين زمانها بعنوان زمان T₄₀,T₂₀ شناخته ميشود و مشخصه اي براي قابليت پر كردن (رواني) است. قطر ميلگردها و فاصله آنها ميتواند طبق شرايط واقعي پروژه تغيير يابد. معمولاً سه برابر حداكثر اندازه سنگدانه ميتواند فاصله مناسب تلقي شود با اين حال براي مشخص كردن قابليت عبور بتن ميتوان فواصل ديگري (كمتر يا بيشتر) را مد نظر قرار داد.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

دستگاه جعبه L كه با ماده محكم و غير جاذب ساخته شده است و ترجيح دارد طلقي و از جنس Perspex , plaxiglass باشد تا درون آن ديده شود (مطابق شكل 5) ماله يا كمچه، سرتاس، كرونومتر، خط كش

نحوه انجام آزمايش :

حدود 14 ليتر بتن را كه طبق استاندارد نمونه گيري شده است بايد مورد استفاده قرار داد. ابتدا وسيله را روي سطح محكم و تراز قرار دهيد. مطمئن شويد كه دريچه كشوئي بخوبي كار ميكند و براحتي بالا و پائين ميرود و دريچه را ببنديد. داخل قسمت قائم را آب بريزيد و دريچه را باز كنيد تا آب خارج شود و بخش افقي نيز مرطوب گردد. بهرحال آب را از دستگاه خارج كنيد. دريچه را بسته و بخش قائم را با بتن پر كنيد. اجازه دهيد بمدت يك دقيقه بتن در اين قسمت باقي بماند. سپس دريچه را باز كنيد تا بتن به بخش افقي وارد شود. همزمان بايد كرونومتر را بكار اندازيم و زمان رسيدن بتن به علامت 200 و 400 ميليمتري اندازه گيري نمائم وقتي بتن از حركت باز ماند ارتفاع ارتفاع H₂,H₁   (در ابتدا و انتهاي بتن) را اندازه‌گيري نمائيد. نسبت H₂/H₁ را محاسبه كنيد، اين نسبت را ضريب انسداد يا نسبت بلوكه شدن مينامند. تمام آزمايش بايد ظرف 5 دقيقه انجام شود. 

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اگر بتن همچون آب جريان يابد 1 =H₂/H₁ ميگردد. هر چه بتن نتواند بخوبي جريان يابد و از ميلگردها رد شود نسبت مزبور از 1 کمتر ميشود. گروه تحقيقات EU حداقل نسبت انسداد را 8/0 پيشنهاد داده‌ است اين نسبت مشخصه اي براي سهولت جريان را نشان ميدهد اما بطور كلي توافقي در مورد مقدار اين نسبت وجود ندارد. درصورتيكه سنگدانه هاي درشت انسداد آشكاري را در پشت ميلگردها بوجود آورد ميتوان آنرا از طريق مشاهده مشخص نمود.

آزمايش جعبه L بصورت گسترده‌اي ميتواند در آزمايشگاه مورد استفاده قرار گيرد و شايد بتوان در كارگاه نيز از آن بهره گرفت نتيجه آزمايش قابليت پر كردن و عبور را نشان ميدهد و مورد ارزيابي قرار ميگيرد. همچنين فقدان پايداري جدي (جداشدگي) را ميتوان با چشم مشاهده نمود. درصورتيكه جعبه از نوع طلقي و قابل مشاهده نباشد بايد آنرا بريد و داخل آنرا ديد. متاسفانه فعلاً در مورد جنس، ابعاد و ميلگردهاي دستگاه توافقي وجود ندارد. بنابراين مقايسه نتايج موجود در تحقيقات، مشكل بنظر ميرسد روشن نيست كه اثر جداره دستگاه بر رواني بتن چگونه است؟ اما قطر و فاصله ميلگردها تا حدي بايد مشابه وضعيت معمول در كارگاه باشد. براي آزمايش دو نفر آزمايشگر (بويژه براي اندازه گيري زمان) لازم است. خطا تا حدي در اين آزمايش از جانب آزمايشگر غير قابل اجتناب است.

5- آزمايش جعبه U (U Box Test Methot )

مقدمه :

اين آزمايش در مركز تحقيقات تكنولوژي شركت Taisei ژاپن ابداع و توسعه يافته است گاه اين وسيله به شكل جعبه بوده و نام آن آزمايش جعبه شكل (Box- Shared Test) مي باشد. اين آزمايش براي اندازه گيري قابليت پر كردن (رواني) بتن خودتراكم بكار ميرود. وسيله مورد نظر شامل يك ظرفي است كه بكمك يك ديواره مياني به دو بخش R₂,R₁ مانند شكل تقسيم شده است. دريچه كشوئي متحركي بين دو قسمت تعبيه شده است. ميليگردهائي با قطر اسمي 13 ميليمتر در پشت دريچه قرار ميگيرد كه فاصله مركز تا مركز ميلگردها 50 ميليمتر (فاصله آزاد حدود 35 ميليمتر) ميباشد. بخش سمت چپ با حدود 20 ليتر بتن پر ميگردد و سپس دريچه بالا كشيده ميشود و بتن به قسمت ديگر وارد ميشود و به سمت بالا جريان مييابد. سپس ارتفاع بتن در اين قسمت اندازه گيري ميشود.

طرح ديگري از اين جعبه با اصول مشابه، توسط انجمن مهندسين عمران ژاپن (JSCE) بكار رفته و توصيه شده است.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

جعبه U شكل از جنس مواد غير جاذب و سخت و محكم مانند شكل 6، ماله يا كمچه، سرتاس، كرونومتر

نحوه انجام آزمايش :

در حدود 20 ليتر بتن براي انجام آزمايش لازم است كه بايد بطور معمول از نمونه گيري استاندارد بدست آيد. دستگاه را روي سطح محكمي قرار دهيد و مطئن شويد دريچه كشوئي به خوبي كار ميكند و سپس دريچه را ببنديد. سطح داخلي وسيله را مرطوب كرده و آب اضافي را تخليه نمائيد. يك قسمت از وسيله را با نمونه بتن پر كنيد و اجازه دهيد به مدت حدود يك دقيقه در اين حالت باقي بماند. سپس دريچه را بالا كشيده و اجازه دهيد بتن به بخش ديگر وارد شود. وقتي بتن از حركت باز ايستاد، ارتفاع H₂,H₁ را در هر دو قسمت دستگاه اندازه گيري نمائيد. و سپس اختلاف اين دو يعني ( H₁-H₂ ) را بنام اختلاف ارتفاع پر كردن محاسبه نمائيد. تمام آزمايش بايد ظرف مدت 5 دقيقه انجام گيرد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اگر بتن مانند آب باشد H₁-H₂=0 ميشود بنابراين اعداد نزديك به صفر، رواني بهتري را به شما نمايش ميگذارد. اين آزمايش بسيار ساده است اما ساخت وسيله ممكنست كمي مشكل باشد. در اين آزمايش ارزيابي خوبي از قابليت پر كردن بدست مي‌آيد. در صورتيكه از ميلگرد و در پشت دريچه (جلو دريچه) استفاده گردد و به نوعي قابليت عبور نيز نشان داده ميشود. فاصله 35 ميليمتري بين ميلگردها ممكنست كم بنظر برسد. در مورد اينكه آيا ارتفاع پر شده H₂ به ميزان كمتر از 30 سانتيمتر ميتواند براي اين بتنها قابل قبول تلقي شود يا خير هنوز شك وجود دارد.

6- آزمايش جعبه پر كردن (Fill Box Test Method )

مقدمه :

اين آزمايش بنام آزمايش Kajima نيز شناخته ميشود. هدف آزمايش تعيين قابليت پر كردن متن خود تراكم با حداكثر اندازه سنگدانه 20 ميلي متري است. وسيله آزمايش شامل يك ظرف شفاف (معمولاً شيشه‌اي يا از نوع پلاكسي گلاس) با سطح صاف و تخت ميباشد درون ظرف 35 ميله يا لوله بصورت مانع از جنس pvc با قطر 20 ميليمتر و فاصله مركز تا مركز 50 ميليمتر تعبيه شده است. در قسمت فوقاني يك لوله جهت پر كردن به قطر 100ميليمتر و ارتفاع 500 ميليمتر بهمراه قيفي به ارتفاع 100 ميليمتر تعبيه شده است ظرف مزبور پايين ريخته شده توسط لوله و قيف پر ميگردد و اختلاف ارتفاع بين دو طرف ظرف بعنوان قابليت پر كردن بدست مي‌آيد.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

جعبه پر كردن از جنس طلقي يا شيشه اي شفاف و محكم و غير جاذب طبق سرتاس به حجم 5/1 تا 2 ليتر، خط كش، كرونومتر

نحوه انجام آزمايش :

حدود 45 ليتر بتن كه طبق استاندارد نمونه گيري شده براي اين آزمايش لازم است. دستگاه را بصورت تراز روي زمين محكمي قرار دهيد. سطوح داخلي وسيله را مرطوب كرده و آب اضافي را تخليه نمائيد با ريختن هر سرتاس بتن 5/1 تا 2 ليتري در هر 5 ثانيه از طريق قيف و لوله، ظرف را تا رسيدن بتن به اولين سطح بالائي ميله هاي مانع پر نمائيد. پس از اينكه بتن به حالت سكون در آمد، ارتفاع بين در هر طرف ظرف را در دو محل اندازه گيري نمائيد و ميانگين هر كدام را بدست آوريد. بدين ترتيب h1,h2 در دو سمت بدست مي‌آيد درصد متوسط پر كردن F از رابطه زير بدست مي‌آيد كل آزمايش بايد در مدت 8 دقيقه انجام گردد.

F= {(h1+h2)/ 2*h1} * 100%

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

 اگر بتن مانند آب فرض شود نتيجه درصد متوسط پر كردن برابر 100 درصد بدست مي آيد بنابراين نزديكي به 100درصد مطلوبتر است. انجام آزمايش در كارگاه بدليل پيچيدگي ساختمان دستگاه و وزن زياد بتن مورد استفاده مشكل ميباشد. اين آزمايش نشان ميدهد حتي اگر بتني قابليت پر كردن و رواني خوبي را داشته باشد اما قابليت عبور و مقاومت به جداشدگي ضعيفي را دارا باشد نتيجه خوب نخواهد بود.

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

مقدمه :

 اين آزمايش در دانشگاه  Paisleyتعميم يافته است و روشي براي ارزيابي كارآئي زياد مخلوطهاي بتن روان مصرفي در كارگاههاي اجرائي است. آزمايش بر اين اصل استوار است كه بتن از يك روزنه فرو ميريزد و سنجش رئومتري روزنه اي انجام ميگردد. دستگاه شامل يك لوله قائم براي ريختن بتن ميباشد كه به يك روزنه مخروطي شكل وارونه قابل تعويض مجهز است كه در پائين لوله قرار دارد و داراي دريچه اي است كه ميتوان آنرا سريع باز يا بسته نمود. روزنه معمولاً قطر داخلي 80 ميليمتر را دارا است كه براي آزمايش مخلوطهاي با حداكثر اندازه سنگدانه كمتر از 20 ميليمتر مناسب ميباشد. روزنه‌هاي ديگر كه معمولاً بين 70 تا 90 ميليمتر قطر دارند ميتوانند بجاي روزنه معمولي بكار روند. با ريختن بتن درون لوله و پر كردن آن و باز كردن دريچه تحتاني لوله ميتوان بسادگي زمان تخليه آنرا اندازه گيري نمود.

روش آزمايش :

وسايل آزمايش :

 وسيله Orimet كه از مصالح سخت و محكم و غير جاذب ساخته شده است طبق شكل 9 سطل با ظرفيت حدود 10 ليتر، سرتاس، كرونومتر، ماله يا كمچه

نحوه انجام آزمايش :

 حدود 8 ليتر بتن نمونه گيري شده طبق دستور استاندارد براي انجام آزمايش ضروري است. دستگاه را روي سطح محكم قرار دهيد و سطوح داخلي آنرا مرطوب نمائيد و آب اضافي را تخليه كنيد. دريچه تحتاني را ببنديد و سطل را زير لوله و دريچه قرار دهيد. سپس وسيله را بتن بودن هرگونه ضربه يا لرزش پر كنيد و بتن اضافي را با ماله يا كمچه بدون ضربه به آرامي برداريد و سطح آنرا صاف و تراز كنيد. دريچه را باز كرده و اجازه دهيد تحت وزن خود، بتن جريان يابد. زمان تخليه را با كرونومتر اندازه بگيريد و بعنوان زمان جريان گزارش نمائيد. لازم به ذكر است دريچه بايد 10 ثانيه پس از پر كردن و صاف كردن سطح بتن لوله باز شود و كل آزمايش بايد در طي مدت 5 دقيقه انجام گردد.

تفسير و ارزيابي نتايج آزمايش :

اين آزمايش معياري براي سهولت رواني و جريان بتن است. زمانهاي كمتر نشانه قابليت رواني بيشتر ميباشد. براي بتن هاي خودتراكم زمانهاي كمتر از 5 ثانيه مناسب است. قيف وارونه جريان را مقيد و محدود ميكند و زمان را طولاني تر مينمايد و ميتواند مشخصه و معياري براي قابليت مسدود شدن يا جدا شدگي به حساب آيد.