بررسی تاثیر عمل آوری بر مقاومت فشاری بتن

بررسی تاثیر عمل آوری بر مقاومت فشاری بتن

هدف از انجام آزمایش :

بررسی تاثیر عمل آوری بر مقاومت فشاری بتن و تعیین اسلامپ و ضریب تراکم یک نمونه بتن

مقدمه :

منظور از عمل آوری ، روشی است که در پی آن هیدراتاسیون سیمان انجام می گیرد و در آن دما ، رطوبت و .. کنترل می شود.

مثلا می توان بتن را درون آب سرد قرار داد ، با آب گرم آن را عمل آورد و یا روش های پیشرفته تر توسط بخار آب گرم به عمل آوردن آن کمک کرد. در کل هدف از عمل آوری رساندن آب به خمیر سیمان برای انجام هیدراتاسیون کامل می باشد.

وقتی که رطوبت نسبی در داخل منافذ به کمتر از 80 درصد کاهش یابد ، هیدراتاسیون به مقدار قابل توجهی کاهش می یابد. پس بهتر است مقدار رطوبت در بتن ، در حد 80 درصد حفظ گردد.

عمل آوری به دو صورت مصنوعی و طبیعی انجام می گیرد. عمل آوری طبیعی توسط آب خود مخلوط بتن انجام می گیرد. ولی عمل آوری مصنوعی ، ایجاد محیطی مناسب برای عمل آمدن بهتر بتن است. بهتر است که رطوبت افت نکند ، زیرا هم بر مقاومت اثر می گذارد و هم باعث ایجاد ترک در مخلوط بتن می شود.

در بتن معمولا ، فقط سطح خارجی در معرض رطوبت قرار می گیرد و درون آن از رطوبت به دور است. بتن واقع شده در یک تیر مسلح نیاز به عمل آوری دارد و لیکن به علت ضخامت پوشش بتن این عمل اتفاق نمی افتد. به همین دلیل در مورد سازه های نازک دوری از رطوبت خیلی نگران کننده نیست و با عمل آوری ، تمام قسمت های آن به خوبی به عمل می آیند.

گرچه نفوذ ناپذیری قسمت های خارجی بتن ، تاثیر زیادی بر عدم خوردگی فولاد ها در بتن مسلح دارد.

البته هیدراتاسیون کامل برای کسب مقاومت نهایی بتن مورد نیاز نیست. و در عمل هم ، چنین حالتی به سختی پیش می آید. مهم این است که تا حد امکان هیدراتاسیون را زیاد کنیم.

روش های عمل آوری :

انواع عمل آوری به دو دسته ، عمل آوری مرطوب و عمل آوری غشایی تقسیم می شوند.

در روش مرطوب ، هدف تامین آبی است که می تواند توسط بتن جذب گردد. در این روش سطح بتن باید دائما از رمانی که برای بتن مشکل ایجاد نمی کند در معرض آب قرار گیرد. برای این منظور می توان مرتبا سطح بتن را آبپاشی کرد و یا بتن را زیر لایه ای از آب یاخاک مرطوب قرار داد. روش های دیگر ، قرار دادن گونی خیس یا استفاده از لوله های آب است که به طور مداوم سطح بتن را مرطوب نگه دارند.

باید به این نکته توجه کرد که آبی که روی بتن می ریزیم حاوی موادی نباشد که به بتن صدمه بزند. همچنین دمای آب طبق پیشنهاد ACI ، 11 درجه سانتی گراد می باشد.

در روش دوم ، یا همان عمل آوری غشایی بر مبنای جلوگیری از افت رطوبت از سطح بتن قرار دارد.

بدون اینکه امکان نفوذ آب از خارج به داخل بتن وجود داشته باشد. برای این منظور از ورقه های پلی اتیلن یا کاغذهای تقویتی استفاده می کنیم.

از عوامل مهم در عمل آوری ، زمان عمل آوری می باشد . بسته به عوامل محیطی نظیر ، یخ زدگی ، مواد شیمیایی خورنده و ... زمان های متفاوتی پیشنهاد شده است. در استانداردهای متفاوت زمان های گوناگون پیش بینی و توصیه شده است. نکته قابل توجه این است که این زمان ها از آزمایشاتی که بر روی نمونه ها با عمل آوری های متفاوت انجام می گیرد بدست خواهد آمد.

نکته قابل توجه دیگر این است که اجرای عمل آوری بسیار مهم است . چراکه معمولا عمل آوری خوبی پیشنهاد می شود ولی در اجرا به مشکلات بر می خورد و معمولا چنانچه شاید و باید اجرا نمی شود.

آزمایش اسلامپ :

یکی از متداول ترین آزمایشاتی که در کارگاه بر روی بتن انجام می گیرد ، آزمایش اسلامپ است. برای این آزمایش از یک قالب مخروطی به ارتفاع 30 سانتی متر استفاده می شود. قالب را بر روی صفحه فلزی صافی قرار می دهیم و در سه لایه و هر لایه با 25 ضربه بتن را درون آن می ریزیم. ضربه ها با میله فولادی به قطر 1.6 سانتی متر زده می شود. کاهش ارتفاع سطح بتن را اندازه می گیریم.

نکات مهم در انجام آزمایش این است که سطح داخلی قالب و صفحه را در ابتدای آزمایش مرطوب کنیم تا از اصطکاک بتن با قالب جلوگیری شود. همچنین بعد از ریختن بتن در مخروط باید ذراتی از بتن را که اطراف قالب ریخته اند تمیز کنیم. اگر قالب به نحو زیر نشت کند می گویند اسلامپ برشی رخ داده است و باید بار دیگر آزمایش را تکرار کرد. اگر در دفعه بعد نیز همین اتفاق افتاد ، بتن فاقد چسبندگی است.

با انجام آزمایش اسلامپ ، می توان رطوبت بتن را در مخلوط بتن کنترل کرد.

آزمایش ضریب تراکم :

در این آزمایش مقدار کارایی بتن توسط کار مشخصی که بر روی بتن انجام می گیرد ، اندازه گیری می شود.

درجه تراکم که از روی همین آزمایش بدست می آید ، نسبت چگالی واقعی به دست آمده در آزمایش به چگالی بتنی که کاملا متراکم شده است به دست می آید.

دستگاه آزمایش از دو ظرف تخلیه که هر کدام به شکل مخروط ناقص می باشد و نیز یک ظرف استوانه ای تشکیل شده است. این 3 ظرف در بالای یکدیگر قرار گرفته اند. در زیر مخروط ها درب هایی جهت تخلیه بتن در نظر گرفته شده است.

ظرف تخلیه فوقانی را از بتن پر می کنند و این عمل به آرامی صورت می پذیرد که در این مرحله کاری روی بتن انجام نشود. سپس درب زیر ظرف را باز می کنند تا بتن در ظرف دوم بریزد . سپس درب ظرف دوم را باز می کنند تا بتن درون استوانه بریزد. سطح استوانه را صاف کرده و آن را دوزن می کنیم و چگالی بتن را در این قسمت بدست می آوریم. سپس استوانه را از همان بتن پر کرده و بر روی میز لرزاننده قرار می دهیم تا خوب متراکم شود و چگالی را در این حالت نیز بدست می آوریم.

طریقه انجام آزمایش :

برای انجام آزمایش در ابتدا باید بتن را آماده کنیم. نسبت های بتن بدین ترتیب داده شده اند : 2.5 : 2 : 1 و 0.48 . پس ابتدا مقدار مواد را تعیین می کنیم. ( برای 20 کیلوگرم بتن )

مخلوط کن را تمیز و آماده کار می کنیم. نحوه ی میکس به طریقه زیر است : ابتدا درشت دانه ها و سپس ریزدانه ها را می ریزیم و 3/2 آب را داخل مخروط می ریزیم و به مدت 2 دقیقه آن را مخلوط می کنیم. سپس سیمان و باقی آب را اضافه می کنیم و 3 دقیقه مخلوط می کنیم. پس از مخلوط شدن ، 3 دقیقه دستگاه را خاموش می کنیم و با دست مصالحی که به کناره های ظرف چسبیده اند را مخلوط می کنیم. سپس مجددا میکسر را به مدت 3 دقیقه روشن می کنیم. هم اکنون بتن آماده انجام آزمایشات بعدی است.

انجام آزمایش اسلامپ :

نتیجه بدست آمده از آزمایش اسلامپ بدین شرح است  :

مقدار اسلامپ = 2.25 = 2.5 سانتی متر

آزمایش ضریب تراکم :

آزمایش های فشاری :

دو نمونه مکعبی تهیه می کنیم . یکی در حوضچه و دیگری در هوای آزاد قرار می دهیم. برای اینکه بفهمیم عمل آوری چه تاثیری بر مقاومت خواهد داشت !

نمونه در آب :

نمونه در هوا :

سئوالات :

1-    عوامل موثر بر مقاومت فشاری را بنویسید .

-        جنس سنگدانه ها ، مقاومت سنگدانه ها ، مقاومت خمیر سیمان ، تخلخل سیمان ، نسبت آب به سیمان ، تراکم ، نحوه ی عمل آوری ، هیدراتاسیون ، مواد افزودنی ، آزمایش بارگذاری ، نوع نمونه ، عمر نمونه ، نوع آزمایش ( مرطوب ، خشک ) ، ابعاد نمونه ، سرعت بارگذاری

2-    در خصوص سرعت بارگذاری و تاثیر آن در مقاومت توضیح دهید.

-        با توجه به وجود پدیده ای به نام خزش ، هرچه سرعت بارگذاری کمتر باشد ، مقاومت کمتری از نمونه را مشاهده می کنیم و هرچه سرعت بالاتر رود ، مقاومت بیشتر خواهد شد. البته خزش مربوط به عمری تا حدود 5 سال است و بعد از آن سرعت تاثیر خیلی زیادی بر مقاومت نمونه ندارد. خزش بدین صورت تعریف می شود : " افزایش تغییر شکل بتن تحت اثر فشار ثابت وارد بر آن و در طول زمان " .

3-    انتظاری که از نمونه ها در هوا و آب داریم چیست ؟

-        مطمئنا انتظار داریم که نمونه ای که در آب عمل آوری شده به علت هیدراتاسیون بیشتر مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد . و این به خاطر چسبندگی سیمان به سنگدانه ها بر اثر هیدراتاسیون می باشد.

4-    انتظار شما از خطوط ترک در نمونه ها چگونه است ؟

-        به علت تخلخل نمونه های بتنی ، بر اثر اعمال بار نمونه ها ترک می خورند.

ترک ها معمولا با زوایای حدود 20 الی 30 درجه اتفاق می افتد . انتظار داریم ترک ها بدین صورت در نمونه ها ایجاد شوند . اگر اصطکاک رکاب بارگذاری با نمونه ها زیاد باشد ، ترک ها بیشتر بر روی سطح بتن خواهند بود و نواحی بالا و پایین کمتر ترک بخورند.