آزمایش مکعب های بتنی
رایج ترین آزمایش برای بتن های سخت شده شامل برداشت یک نمونه از بتن تازه و ریختن آن به داخل قالبهای مکعبی مخصوص است به نحوی که، پس از سخت شدن بتوان مکعب های بتنی را برای آزمایش گیسختگی در یک ماشین مخصوص جهت آزمایش قرارداد و مقاومت فشاری بتن را اندازه گیری نمود.
نتایج به دست آمده از این آزمایشهای فشاری از مکعب های بتنی سخت شده عمدتاً جهت مقایسه مقاومت بتن های مذکور با حداقل های مشخص شده به کارگرفته می شود، این نتایج همچنین برای تعیین و تشخیص میزان بررسی های اعمال شده در موقع تهیه بتن نیز به کار می رود.
اگر نتایج به دست آمده از میزان پیش بینی شده کمتر، یا خود بتن اشکالی داشته باشد ـ یا خیلی آب دارد یا اینکه میزان مخلوط غلظ است ـ و یا اینکه نتایج به دست آمده درست نیست، که این می تواند مربوط به ساخت و عمل آوردن نامناسب نمونه مکعبی باشد.
از آنجا که عوامل بسیاری بستگی به نتایج آزمایش مکعب بتنی دارند، ساخت آنها باید به صورت صحیح انجام پذیرد. این فقط در موقعی امکان پذیر است که ساخت و عمل آوردن مکعب بتنی به طور صحیح انجام گیرد، و فقط همین یک راه وجود دارد.
بیش از این نمی توان تاکید کرد که اگر شما روشهای استاندارد ذکر شده در این فصل را رعایت نکنید مکعب های بتنی به احتمال زیاد دارای مقاومت کم بوده و در حقیقت بیانگر اندازه حقیقی کیفیت بتن نخواهند بود.
از میان عوامل بسیاری که منجر به نتایج گمراه کننده بسیار پایین می گردد، دو مثال زیر بخوبی نشان خواهند داد که تا چه حد ساخت و عمل آوردن صحیح مکعب بتن اهمیت دارد.
1ـ عدم تراکم
منظور از تراکم بتن خارج کرن هواست، و این موضوع در هر دو حالت ساخت مکعب بتنی و سازه ضروری است. برای هر یک درصد هوای محبوس شده در بتن به میزان 5 تا 6 درصد از مقاومت آن کاسته می شود. بنابراین، اگر به علت عدم تراکم صحیح و کامل بتن، 4 درصد هوای محبوس شده در داخل مکعب بتنی داشته باشیم، به میزان 20 درصد کاهش در مقاومت بتن خواهیم داشت.
2ــ درجه حرارت پایین در هنگام عمل آوردن
از زمان ساخت تا زمانی که مکعب های بتنی مورد آزمایش قرار می گیرد، درجه حرارت باید در حدود 20 درچه سانتیگراد ثابت باشد مکعب هایی که در درجه حرارت حدود 10 درجه سانتیگرداد نگاهداری شوند مقاومت 7 روزه آنها حدود 30 درصد و مقاومت 28 روزه آنها حدود 15 درصد کاهش خواهد داشت.
روشهای صحیح انتخاب شده برای نمونه برداری، ساخت و عمل آوردن نمونه های مکعبی بتنی در استاندارد انگلیسی 1881 B.S. تحت عنوان روشهای آزمایش بتن داده شده است. و قسمت هایی از آن که مربوط به ساخت مکعب در محل کر است به شرح زیر است:
قسمت اول ـ روشهای نمونه برداری از بتن تازه
قسمت سوم ـ روشهای ساخت و عمل آوردن نمونه های آزمایشی
این فصل بر روشها و مقررات لازم برای اجتناب از به دست آوردن نتایج گمراه کننده و شاید اشتباه تاکید می کنید.
اندازه استاندارد مکعب بتنی 150 میلیمتر1 (6 اینچ) بوده ولی، اگر بزرگترین اندازه شن های موجود در بتن از 20 میلیمتر تجاوز نکند از مکعب هایی به ابعاد 100 میلیمتر ممکن است استفاده شود.
در بعضی از مشخصات فنی بتن به جای مکعب بتنی استفاده از استوانه بتنی توصیه می گردد. استوانه بتنی سخت شده یا مانند مکعب بتنی تحت فشار مورد آزمایش قرار می گیرد. و یا به پهلو برگردانده شده و سپس در طول قطر آن، مورد آزمایش فشاری قرار می گیرد که باعث ترک یا شکاف در استوانه می گردد، روش اخیر به نام آزمایش کشش غیرمستقیم نامیده می شود.
جزییات مربوط به آزمایش استوانه بتنی در ضمیمه این فصل داده شده است.
وسایل
برای آزمایش شما به وسایل زیر احتیاج دارید:
1ـ قالب مکعبی و صفحه نگاهدارنده
2ـ یک عدد آچار
3ـ روغن قالب
4ـ یک عدد کاردک مخصوص صاف کردن سطح
5ـ یک بیلچه نمونه برداری که حداقل گنجایش 5 کیلوگرم بتن را داشته باشد
6ـ یک بیلچه کوچکتر برای پر کردن قالب
7ـ یک عدد ماله
8 ـ یک میله کوبنده استاندارد به طول 380 میلیمتر (15 اینچ) با قسمت کوبنده ای به شکل مربع 25 میلیمتری (1 اینچ) وزن کل آن 8/1 کیلوگرم (4 پوند) یا d8 ـ یک چکش لرزنده یا،
c8 ـ یک میزلرزان (فقط برای کارهای بتنی بزرگ که مجهز به آزمایشگاه کاملی باشد)
9_ پارچه برای تمیز کردن
10ـ یک سطل و یا چرخ دستی برای حمل و نقل نمونه ها
11ـ پارچه مرطوب
12ـ ورق پلی تین
13ـ مدادرنگی (مدادشمعی) ضدآب
14ـ یک مخزن جهت عمل آوردن بتن که درجه حرارت آن به وسیله ترموستات قابل کنترل باشد
15ـ یک صفحه غیرقابل نفوذ آب یا صفحه کار جهت مخلوط کردن
از وسایل خود مراقبت کنید و آنها را در اطراف محل کار و در هوای آزاد رها نکنید.
قالبهای مکعبی
فقط از قالبهای فولادی و یا چدنی استفاده کنید. هرگز قالبهای چوبی را مورد استفاده قرار ندهید. یک قالب مکعبی معمولاً از دو نیمه تشکیل یافته است که به وسیله پیچ و مهره به یکدیگر متصل می شوند، تمام قالب با گیره برروی یک صفحه فلزی جداگانه که پایه را تشکیل می دهد قرار می گیرد.
سطوح داخلی قالب به وسیله ماشین تراش و با دقت زیاد زنده و صاف شده است و اگر دارای حفره و خراش بوده و مسطح نباشد مکعب بتنی از حالت خود خارج شده که منجر به دریافت مقاومت فشار غلطی در موقع آزمایش می گردد. به همین نحو، اگر زوایای داخلی قالب گونیا نباشد، نتایج آزمایش مکعب غلط خواهد بود. بنابراین، شما باید اطمینان حاصل کنید که هیچ گونه ملات سفت شده و یا کثیفی برروی سطوح لبه های بیرون آمده که دو نیمه قالب را به یکدیگر متصل می کند نمانده باشد، وگرنه احتمالاً آنها کاملاً بریکدیگر منطبق نخواهد شد. سفت بودن پیچ ها همیشه باید امتحان شوند، نه فقط برای اطمینان از اینکه مکعب از شکل خود خارج نشده، بلکه برای اینکه از نشت دوغاب بتن در موقع پر کردن مکعب نیز جلوگیری به عمل آید.
هنگام سوار کردن قالبها، سطح دو فلنج (لبه های بیرون آمده) را جهت جلوگیری از نشت در هنگام ریختن بتن با یک لایه نازک از روغن قالب بپوشانید. یک لایه نازک از روغن نیز باید بین قسمت زیرین قالب و صفحه نگاهدارنده آن در قسمت هایی که با قالب تماس دارند مالیده شود. به عنوان راه حل دیگر، مخصوصاً در مواقعی که قابلیت کارآیی بتن بالاست می توان از یک لایه نازک گریس استفاده نمود.
قسمت های داخلی قالب باید با روغن قالب کمی چرب شود تا از چسبیدن بتن به آنها جلوگیری کند، همچنین این روغنکاری باعث می گردد که از زنگ زدن قالب در مواقعی که مورد استفاده نیست جلوگیری به عمل آید.
شما باید اطمینان حاصل کنید که در تمام مواقع از قالب بخوبی نگاهداری می شود. بعد از هر بار مصرف آن را تمیز و روغنکاری نموده و هرگز آنها را در فضای باز که باعث زنگ زدن می شود رها نکنید.
نمونه برداری از بتن
اولین کاری که شما باید انجام دهید برداشت یک نمونه صحیح از بتن است که در حقیقت نماینده بتنی است که در کار مورد استفاده قرار می گیرد.
یک ارزیابی صحیح از کیفیت بتن تولید شده در یک زمان معین فقط موقعی امکانپذیر است که نمونه ها را به طور اتفاقی برداشت کنیم. برای حصول به این منظور، بهترین کار این است که در ابتدای شروع یک روزکاری تصمیم بگیریم که نمونه ها در یک زمان معین و یا از یک محل مشخص ( منظور بتن حمل شده به محل کار است) برداشت شوند. هر روز این زمان ها و یا محل ها باید متفاوت باشند. تعداد نمونه برداری که در زمان بتن ریزی در طول هر روز انجام می گیرد یا باید مشخص باشد و یا به وسیله مهندس مربوطه تصمیم گرفته شود. نمونه برداری از بتن هایی که آشکارا خیس و یا خشک باشد نباید انجام گیرد، مگر اینکه قبلاً چنین تصمیمی گرفته شده باشد.
تا آنجا که ممکن است، باید نمونه برداری از مخلوط کن و یا تانکر حمل بتن در موقع تخلیه بتن از آنها صورت پذیرد. نمونه برداری را در چهار قسمت متفاوت و به میزان تقریباً مساوی انجام دهید. به طوری که مخلوط این قسمت ها نمایانگر کل بتن تخلیه شده باشد، اولین قسمت باید زمانی برداشت شود که حدوداً یک پنجم از بتن تخلیه شده باشد و بقیه قسمت ها را از هر یک پنجم باقی مانده پس از خروج از مخلوط کن و یا تانکر حمل بتن برداشت کنید.
بهترین روش برداشت نمونه برداری هر قسمت این است که در هنگام ریزش بتن از خروجی مخلوط کن و یا کامیون مخلوط کن بیلچه نمونه برداری را از میان بتن عبور داده و نمونه برداری کنید. به عنوان یک روش دیگر، می توان یک سطل را در انتهای محل ریزش بتن گرفته و از بتن پر نمود. برای این منظور بیل معمولی همیشه مناسب نیست زیرا دانه های بزرگتر شن و ماسه به لبه های آن خورده و در موقع ریزش پراکنده می شوند، و بنابراین نمونه برداشت شده نمی تواند نمایانگر صحیح مخلوط بتن باشد. باتوجه به تعداد نمونه های مکعبی که می خواهید بسازید، نمونه ها را در یک سطل و یا یک چرخ دستی بریزید.
وقتی از مخلوط کن ها به صورت پیوسته استفاده می شود، مقدار تخلیه در یک دقیقه را یک اندازه مخلوط بتن در نظر می گیریم و نمونه ها به فاصله هر 12 ثانیه یک بار برداشت می شوند.
اگر مجبور هستید که از یک کامیون و یا یک توده انباشته شده بتنی که برروی زمین محل کار ریخته شده نمونه برداری کنید، حداقل نمونه را در شش قسمت و از نقاط مختلف بتن انباشته شده برداشت و باید دقت کنید که نمونه ها به وسیله بیل یا بیلچه، کاملاً از داخل بتن ها برداشت شده و توجه داشته باشید که نمونه ها از لبه های بتن ریخته شده در روی زمین برداشت نشود زیرا ممکن است که سنگ های بزرگتر در این لبه ها جمع شده باشند.
بدون در نظر گرفتن روش نمونه برداری، قسمت های مختلف نمونه باید کاملاً بایکدیگر مخلوط شوند تا یک مخلوط کاملاً یکنواخت حاصل گردد. اگر نمونه برداشت شده در چرخ دستی است می توان آن را در همان چرخ دستی و با استفاده از بیل یا بیلچه نمونه برداری مجدداً و کاملاً مخلوط نمود، به عنوان روش دیگر، و مخصوصاً در مواقعی که نمونه برداری شده در سطل است می توان آن را برروی یک صفحه غیرقابل نفوذ ریخته و کاملاً مخلوط نمود. شما می توانید برای این منظور یک صفحه مناسب با استفاده از ورق تخته چندلایی به ضخامت 20 میلیمتر که با ورق آهن نمره 18 پوشش داده شده است بسازید. صفحه را به اندازه کافی بزرگ در نظر بگیرید (مربعی به ضلع یک متر) که در موقع مخلوط کردن مجدد نمونه از روی آن به زمین نریزد.
پر کردن قالبها
بعد از مخلوط نمودن کامل مجدد نمونه ها، قالبها را هرچه سریعتر پر نموده و متراکم نمایید. همان طور که در صفات قبل تذکر داده شد هرگونه هوای محبوس شده در داخل بتن از مقاومت مکعب بتنی می کاهد و بنابراین می باید به وسیله متراکم نمودن با دست و یا لرزاننده این هوا خارج گردد. مکعب های بتنی باید کاملاً متراکم گردند.
متراکم نمودن با دست
برای متراکم کردن فقط از میله کوبنده استاندارد استفاده نمایید. شما باید مکعب های به ابعاد 150 میلیمتری را در سه لایه تقریباً مساوی پرنموده و پس از ریختن هر لایه و قبل از ریختن لایه بعدی آن را کاملاً متراکم نمایید. تعداد ضربه های مورد لزوم به منظور حصول تراکم کامل تا اندازه ایت بستگی به نوع مخلوط دارد اما شما باید به هر لایه حداقل 35 ضربه بزنید. وقتی که اسلامپ کمتر از 25 میلیمتر باشد، شما احتیاج به تعداد ضربه های بیشتری در هر لایه را دارید. وقتی که به آخرین لایه ضربه زدید، به وسیله ماله بالای آن را با لبه بالایی قالب هم سطح نمایید.
قالبهای مکعبی به ابعاد 100 میلیمتری نیز به همین روش ساخته می شوند اما این قالبها فقط در دولایه پر می شوند و به هر لایه حداقل باید 25 ضربه زده شود.
متراکم نموده بالرزاننده
شما باید از یک چکش الکتریکی و یا بادی استفاده کنید و یا قالبها را برروی یک میز لرزاننده قرار دهید. هرگز سعی نکنید که برای متراکم کردن مکعب های بتنی از لرزاننده میله ای (شیلنگی) استفاده کنید. از آنجا که در هنگام لرزاندن، قالبها تمایل زیادی دارند که برروی صفحه نگاهدارنده به اطراف حرکت کنند بنابراین ترجیح داده می شود از قالبی استفاده شود که به طور محکم برصفحه نگهدارنده پیچ شده باشد.
قالب ها را با همان تعداد لایه هایی که برای متراکم کردن با دست پرکرده بودید پر نمایید. وقتی که از یک چکش الکتریکی استفاده می کنید، بهترین کار این است که قالب را به جای قرار دادن برروی یک صفحه سخت برروی یک صفحه چوبی سخت قرار دهید و در حالی که پایه چکش را برروی یک صفحه چوبی دیگر که در بالای قالب تکیه داده اند عمل لرزاندن را انجام دهید.
اگر می خواهید بتن تازه یک شماره یا علامت مشخصه ای داشته باشد در موقع نصب علامت یا شماره مشخصه سعی کنید که فشار زیادی وارد نمایید، به آهستگی و با استفاده از یک چوب کبریت این کار را انجام دهید.
رعایت احتیاط های لازم در موقع ساخت مکعب
1ـ اگر بعد از متراکم کردن، قالب بیش از اندازه پر باشد با استفاده از ماله بتن را از لبه به طرف مرکز سطح قالب فشار داده و به اندازه کافی از بتن آن بردارید به طوری که قالب به طور هم سطح پر باشد. سپس سطح بالایی آن را صاف کنید. سعی نکنید که بتن های اضافی را با تراشیدن سطح آن بردارید.
2ـ اگر مخلوط زیاده از حد تر باشد، بعد از مدتی آب تمایل دارد که برروی سطح بالایی قالب جمع شود در حالی که مواد جامد کمی به پایین قالب فروکش می کند. برای این منظور یک مخلوط خیس باید حدود یک یا دو میلیمتر بالاتر از سطح قالب باشد.
3ـ وقتی که یک بتن خشک کم عیار را متراکم می کنید و پایه مستقیماً برروی بتن قرار دارد، مواظب باشید که قالب از آسیب دیدن به دور باشد.
4ـ بعد از اینکه نمونه ها ساخته شدند، آنها را باید بلافاصله به محلی که برای مدت 24 ساعت اولیه انبار می شوند نقل مکان داد.
عمل آوردن اولیه
قبل از آزمایش مکعب ها تمامی آنها باید طبق یک روش استاندارد عمل آورده شوند، وگرنه در نتایج آزمایش تاثیر خواهد داشت. این بدان معنی است که شما باید آنها را در طی مدتی که سخت می شوند دریک درجه حرارت ورطوبت ثابت قرار دهید. آنها دریک مکان به دور از هرگونه حرکت انبار کنید. سطح بتن را با یک گونی خیس یا شبیه آن پوشانده وروی آن را با یک تکه لایه غیر قابل نفوذ آب، مانند پلاستیک بپوشانید.
مکعب ها باید برای 16 تا 24 ساعت در این شرایط مرطوب انبار ودر مدتی که نگاهداری می شوند درجه حرارت بین 15 تا 25 درجه سانتیگراد باشد. ضرورت این درجه حرارت به معنی این است که مکعب ها باید در یک محل سرپوشیده ساخته ونگاهداری شوند، ودر طی ماههای زمستان ممکن است حتی احتیاج به گرم کردن محل نگاهداری با وسایل گرم کننده باشد. توصیه می شود که حداقل و حداکثر درجه حرارت محل نگاهداری مکعب ها را درهر24 ساعت یادداشت نمایید.
درآوردن قالب ها
بعد از 16 تا 24 ساعت، مکعب ها را از قالبها خارج کنید. از آنجا که بتن هنوز ضعیف است مواظب باشید که مکعب ها در هنگام خارج کردن آسیبی نرسد. گوشه های زده شده ویا ترک های کوچک بر روی بتن بر نتایج به دست آمده برای نمونه آزمایش شده اثر خواهد گذاشت.
روش صحیح خارج کردن مکعب ها از قالب بدین ترتیب است که اول مهره پیچ های روی صفحه نگاهدارنده قالب مکعبی را شل نموده وکشویی مربوطه را خارج کنید، سپس مهره پیچ های روی بدنه قالب را شل کرده وبالاخره به وسیله یک ضربه آهسته مکعب را آزاد نمایید.
بعد از خارج کردن مکعب ها، با استفاده از مواد شمعی ضد آب ویا جوهر هرکدام با شماره مخصوص مشخص کنید که بعدها بتوانید آنها را از یکدیگر تشخیص دهید سپس مستقیما آنها را در داخل آب تمیز قرار دهید تا زمانی که برای آزمایش مورد استفاده قرار گیرند.
علامت گذاری دقیق و کاملا روشن برای هر مکعب ضروری است تا از هرگونه سردرگمی ودر نتیجه اشتباهکاری جلوگیری شود.
قالبهارا به صورت کثیف کنار نگذارید.تمام تکه های ملات را با استفاده از یک ماله پاک کرده وقالب را همان طور که قبلا توضیح داده شده، روغنکاری کرده وبا دقت به هم سوار کنید، وسپس آنها را برای استفاده بعدی کنار بگذارید.
عمل آوردن در آب
بعد از خارج کردن مکعب ها از قالبها، آنها را دریک مخزن آب تمیز قرار دهید، درجه حرارت این آب باید بین 2 الی 20 درجه سانتیگراد محفوظ نگاهداشته شود. درجه حرارت را می توان با یک المان حرارتی ترموستاتیکی کنترل نمود. هرروزه درجه حرارت آب را کنترل ویا یادداشت کنید.
آب داخل مخزن را حداقل ماهی یک بار تعویض نمایید.
بسته بندی وحمل مکعب ها به آزمایشگاه
اگر مکعب ها به جای دیگری برای آزمایش فرستاده می شوند شما باید اطمینان حاصل کنید که در مدت حمل آنها مرطوب نگاهداشته شوند. برای یک مسیر کوتاه، می توان آنها را بدون بسته بندی فرستاد. فقط یک پوشش از یک گونی خیس مورد احتیاج است ویا می توان آنها در داخل یک پلی تین قرار داد وچند قطره آب به داخل آن ریخته ودر پلاستیک را محکم بست.
اگر احتمالا مکعب ها برای مدت طولانی در مسیری حمل می شوند، آنها را بایستی کاملا مرطوب در بسته بندیهای مخصوصی بسته بندی کرد، به طوری که هربسته با نمد مرطوب پوشیده شده باشد، ویا ازکیسه های پلی تین مطابق روش بالا، استفاده کرد، ویا از هر روش دیگری به شرط اینکه انها مرطوب نگاهداشته شده و با دقت جابجا شوند که آسیبی نبینند.
مکعب ها را باید موقعی که حدود 3تا7 روز از ساخت آنها می گذرد برای آزمایش به آزمایشگاه فرستاد وحداقل 24 ساعت قبل از اینکه مورد آزمایش قرار بگیرند باید به محل آزمایشگاه حمل شده باشند.
1 ـ قالبهای موجود 6 اینچی (4/152 میلیمتر) و 14 اینچی (6/101 میلیمتر) را می توان سالها مورد استفاده قرار داد به شرط اینکه به طور دقیق علامت گذاری شوند.
—————
————————————————————
—————
————————————————————
15