اثرات تغییرات روانی بتن بر روي مقاومت فشاری بتن

اسماعيل رستم زاده¹، فاطمه قاسمي²

  -1,2مهندس عمران وعضو باشگاه پژوهشگران جوان

 

چكيده  :

 موضوع اندازه گیری روانی یا اسلامپ  بتن در زمان بكار گيري آن در لحظات اوليه از اهمیت بالائی برخوردار است  اندازه گیری روانی بتن به  عنوان يك  شاخص ساده و مهم در تکنولوژی بتن تلقي مي شود  تعيين ارتباط و رابطه اي بين عدد اسلامپ و مقاومت فشاری بتن به دليل وابستگي مقاومت بتن به پارامترهاي زياد، مشکل به نظر می رسد به این جهت  تا كنون نیز  از اندازه گيري کمی روانی  در ارتباط با مقاومت فشاری ، به طور مستقيم تحقيقي مشاهده نشده است.

در اين تحقيق  ابتدا با انجام آزمايشات لازم ، با ساخت  60 سری 5 تائی از نمونه های مکعبی استاندارد در تيپ هاي مختلف بتن  و در 4 رده وجمعا ساخت ، عمل آوری وآزمایش 1200 نمونه مکعبی و انجام 240 آزمايش روانی  ،  مقاومت فشاري نمونه ها تعيين  وبا توجه به خصوصيات سيمانها و مصالح موجود و بررسي آماري لازم، روابط بين اسلامپ بتن و مقاومت فشاري نمونه ها كه مهمترين ويژگي بتن سخت شده محسوب مي شود حاصل و بررسی شده است بتن های آزمایش شده قسمتی از بتن های مورد استفاده در بتن ریزی سازه های  یک پروژه عمرانی  می باشد. 

سوالات تحقيق:

در اين تحقيق به دنبال بررسي روابط بين اسلامپ بتن و مقاومت فشاري نمونه مورد آزمايش هستيم.

روش تحقیق:

نمونه ها ی بتن در  عيارهاي   250،  300،  350  و 400 کیلو گرم سیمان در هر متر مکعب ساخته شده اند. از هر رده بتن ، 60 سری و هر سري شامل 5 نمونه استاندارد  با مکعب 15*15*15 سانتیمتر ساخته شد واز هر سری دو نمونه در سن 7روز وسه نمونه در سن 28 روز مورد ازمایش فشاری تک محوره قرار گرفتند. بعد از نمونه گیری، آزمایش روانی انجام گردید 

کلمات کلیدی : بتن، اسلامپ، روانی، افت، مقاومت فشاری، نمونه آزمایش  

 

1- مقدمه:

با حصول روابطی بین روانی و مقاومت فشاری، مي توان با درصد اختلاف جزئي مقاومت بتن را پیش بینی نمود با پیش بینی اين مقاومت اولا مصالح تشكيل دهنده بتن و به خصوص سيمان (كه در مواقع بحراني كمبود آن به پيشرفت کارهای توسعه ای و عمراني ضربه هاي اساسي مي زند) به صورت بهينه مصرف مي شود و ثانيا از پراكندگي نتايج مقاومت فشاری بتن  جلوگيري مي شود ثالثا براي مقاصد عملي به طور مستقيم اثر اسلامپ شناخته شده تر و مقاومت بتن تخمين زده شده و مقبولیت آن تعین می شود .

در فن آوري بتن مطلوب،  اهميت كارآئي و اندازه گيري روانی بتن  بسیارمهم است و این خاصیت از بتن،  يكي از خواص كليد ی بتن محسوب مي شود كه بايد محدوده مشخص شده برای آن ، تامين شود.  حدود متغییری از تحقيقات متعدد در ممالك مختلف برای روانی بتن  بدست آمده است  به دلیل تنوع روشهای ساخت و تاثيرات روشهاي مختلف جاي دادن و متراكم نمودن بتن، يك روش عملي و منحصر به فرد براي اندازه گيري كارآئي بتن تعريف نشده است :

عليرغم اين واقعيات،  متداول ترين اين آزمايشات كه در سطح جهان از آن استفاده مي شود   همان آزمايش  روانی یا اسلامپ مي باشد كه هم اكنون در تمام پروژه هاي ملي عمراني كل كشور در هر روز  به تعداد دفعات بتن ريزي،  انجام مي شود  و جزء استاندارد تثبيت شده ملي ست بنابراين مهم است که ابعاد مختلف آن تحت بررسی  قرار بگيرد.در شکل 1 انجام آزمایش اسلامپ نشان داده شده است

 

شکل1 -    انجام آزمایش اسلامپ

 

مراحل آزمایش و انتخاب مصالح

در حدود 90 سال پیش در نتيجه تحقيقات و آزمايشهاي انجام شده در دانشگاه ايلينوي امريكا، آبرام ارتباط بين آب به سيمان و مقاومت بتن را بيان نمود اين رابطه كه به قانون نسبت آب به سيمان آبرام معروف است ارتباط معكوس بين اين دو عامل را بيان مي كند.

در تحقيقات فوق و موارد مشابه فقط ارتباط بين نسبت آ ب به سيمان با مقاومت فشاري بررسي شده است در حاليكه در اين بررسی به طور مستقيم از آزمايش اسلامپ و سپس عمل آوري نمونه ها،  مقاومت فشاری بتن بررسي خواهد شد و اين حالت دقيقا بر وضعيتي كه در كارگاههاي ساخت بتن حاكم است منطبق مي باشد. شاید محدود بودن مطالعات در این زمینه به این  دلیل است که عوامل بسيار زيادي در مقاومت بتن موثر هستند  مثلا اگر سه عامل موثر بر مقاومت بتن را،  عيار سيمان، مقدار آب اختلاط و درجه توپري بدانیم  خود اين عوامل وابسته به عوامل متعدد ديگري هستند. بنابراین در این مقاله بدون پرداختن به تاثیرات عوامل متعدد ،  بررسی به تعیین رابطه بین عدد روانی یک بتن ساخته شده با مقاومت فشاری استاندارد آن خواهد بود ضمن اینکه که تناسبات طرح مخلوط الزاما در ساخت ان رعایت نشده و  متناسب با وضعیت حاکم بر کارگاههای عمرانی ،نظارت مستمری  روی ساخت بتن ا نجام نگردیده است

نمونه ها ی بتن در  عيارهاي   250،  300،  350  و 400 کیلو گرم سیمان در هر متر مکعب ساخته شده اند که  به ترتیب با B200 ، B250  ، B350  و B300  نشان داده خواهند شد از هر رده بتن ، 60 سری و هر سري شامل 5 نمونه استاندارد  با مکعب 15*15*15 سانتیمتر ساخته شد واز هر سری دو نمونه در سن 7روز وسه نمونه در سن 28 روز مورد ازمایش فشاری تک محوره قرار گرفتند. بعد از نمونه گیری، آزمایش روانی انجام گردید  انگاه نمونه ها 24 ساعت در شرايط محيطي  مشابه محل اجراي بتن حفظ شده و بعد طبق استاندارد در 21 درجه سانتيگراد به مدت 7 و 28 روز در حوض آب نگهداري و بعد مورد آزمايش مقاومت فشاری قرار گرفتند  و نتايج حاصله مورد تجربه و تحليل قرار گرفت در شکل 2  مراحل اندازه گیری  ، نحوه به عمل اوری و آزمایش نمونه ها نشان داده شده است

 

شکل 2  مراحل اندازه گیری ، نحوه به عمل اوری و آزمایش نمونه ها

 

برای ساخت نمونه ها از مصالح منطقه استفاده شده است   که مشخصات آنها در جدول 1 ارائه شده است

 جدول 1  مشخصات مصالح مصرفی

 

3- منحنی ها ونتایج آزمایشات

عدد قرائت شده  اسلامپ در هر رده از بتن ها  از 2 الی 21 سانتیمتر تغییر داشته است  هر سری از نمونه های ازمایش که دارای اسلامپ برابر با هم بودند در یک دسته قرار گرفتند و سپس فراوانی این دسته ها در ارتباط با اسلامپ همان دسته  درج گردید

منحنی تغییرات مقاومت نمونه ها در سنین 7 و 28 روزه برای عیار های مختلف بررسی شد و چنین نتیجه گیری شد که افزایش مقاو مت  از سنین  7 روزه  تا 28 روزه  ،در رده های  مختلف بتن دارای نرخ  برابری نیست  B250  ، بعد از اسلامپ 18 سانتیمتر اتفاق می افتد  مقایسه تغییرات مقاومت ها برای کلیه رده های بتن در سنین 7 و28 روزه در نمودار های 1 و 2 نشان داده شده اند

 

 نمودار 1-  رابطه بین  اسلامپ و  متوسط مقاومت سری نمونه ها  در سن  7روزه

 

نمودار 2-  رابطه بین  اسلامپ و  متوسط مقاومت سری نمونه ها   در سن  28   روزه

 

در نمودار 3 درصد افزایش مقاومت نمونه های 28 روزه نسبت به مقاومت های 7 روزه نشان داده شده است  همانطوریکه از نمودارها مشخص است حداکثر مقدار افزایش مربوط به بتن با رده  B200  و حدود 175 درصد می باشد این مقدار افزایش در اسلامپ 11 اتفاق افتاده است و حداقل مقدار افزایش مربوط به رده B300  ودر اسلامپ 10 اتفاق افتاده است و مقدار افزایش  حدود 125  درصد می باشد

 

نمودار  3 - درصد افزایش  مقاومت دسته نمونه ها در اسلامپ متفاوت برای تمام رده های بتن

 

در نمودار شماره 4   اسلامپ های اندازه گیری شده در سه گروه   2الی 5 سانتیمتری ، 6 الی 10 سانتیمتری و 11الی 15 سانتیمتری تقسیم شدند و سپس  درصد افزایش مقاومت های تک محوره فشاری  رده های مختلف بتن در گروه های ذکرشده رسم گردید منحنی  ها نشان می دهند که با افزایش رده بتن از 200 به 300  در تمام گروه ها با اسلامپ تفکیک شده درصد افزایش مقاومتهای 28 روزه نسبت به مقاومت های 7 روزه  سیر نزولی طی می کنند واز آن به بعد تا بتن با رده 350  این درصد افزایش می یابد ولی مقدار و شیب منحنی ، کمتر و ملایم تر است

 

نمودار 4 - درصد افزایش مقاومت رده های مختلف بتن در فاصله 7 تا 28 روز برای تمام  دسته نمونه دراسلامپ متفاوت

 

در نمودار شماره 5 اثر اسلامپ متوسط تمام سری نمونه ها در عیار های مختلف مورد در مقدار افزایش مقاومت های 7 روزه تا 28  روزه  بررسی قرار گرفت چنانکه ملاحظه می گردد با افزایش عیار سیمان از 200 کیلوگرم در متر مکعب ، درصد افزایش مقاومت 28 روزه نسبت به مقاومت  7 روزه  تا عیار 300 کیلو گرم ،  کاهش می یابد و سپس با افزایش عیار سیمان تا 350 کیلو گرم بر متر مکعب ، افزایش میابد روند این تغییرات به صورت عددی از حدود 150 درصد شروع وتاحدود 135 درصد تنزل می یابد و سپس مجددا تا حدود 142 درصد افزایش می یابد

 

 نمودار 5 - درصد افزایش  مقاومت رده های مختلف بتن 7 تا 28 روز در تمام نمونه ها و در اسلامپ متوسط مطلق  

 

4- بحث و نتیجه گیری :

 مهمترین   نیازهای از پیش تعین شده بری عموم بتن ریزی ها عبارتست از : اول ، کارایی در بتن تازه که با  آزمایش  روانی یا اسلامپ اندازه گیری می شود  ودوم ،  مقاومت فشاری  در بتن سخت شده .  ارتباط این دو پارامتر در این مقاله بررسی شده و نتایج بدست آمده به شرح زیر می باشد :

1- تغییرات بیش از حد معمول در مقادیراسلامپ ها ، اکثرا در اثر تغییرات غیر قابل انتظار در نسبت های مخلوط می باشد که مهمترین و عمده ترین این تغییرات مربوط به رطوبت است بنابراین کنترل دقیق رطوبت مصالح ، اسلامپ های واقعی  یکنواختی را  نتیجه خواهد داشت

2- ماهیت مرکب بتن و تبعیت مقاومت از روش ساخت، جای دادن ، تراکم و عمل اوری ،ارزش و اعتبار نتیجه آزمایش اسلامپ را ، که متداولترین آزمایش در سطح جهان است کاهش می دهد و می توان گفت این آزمایش روشی ساده ومناسب برای کنترل یکنواختی پیمانه های مختلف مخلوط بتن آماده است   بر خلاف تصور قبلی مشاهده می شود که با افزایش عدد اسلامپ ،  وبه شرط ثابت ماندن سایر ترکیبات مخلوط بتن  مقاومت فشاری تک محوره بتن ، در تمام رده های بتن  کاهش نمی یابد   

 3-  درصد افزایش مقاومت های 28 روزه نمونه ها  نسبت به مقاومت های 7 روزه در رده های  مختلف بتن  ودر اسلامپ های متفاوت به صورت غیر خطی تغییر میکند  و از 120 الی 180 درصد متغییر است کمترین در صد افزایش برای بتن با رده 300 وبا دامنه تغییرات اندک (از 120 تا 135 درصد ) وبیشترین در صد افزایش برای بتن با رده  200 وبا دامنه تغییرات بیشتر (از 140 تا 180 درصد )بوده است

 

5- مراجع :

1- ACI  201.2r-92  Guide to Durable  Concrete Repotted by ACI Committee 201 " 2000 ,  American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.,26pp.

2 - ACI  318.R-95  BuLding    Cods  Requirements For Reinforced Concrete by ACI Committee 318 " 1998 ,  American Concrete Institute, Farmington Hills, Mich.,369 pp.

3- ACI  201.2r-92  Guide to Durable  Concrete   ACI Materials  Jour.,Vol.88, No. 5,p.553,1999

ABSTRACT

 In this study first tests, required the construction of 60 series each with five standard cubic samples in different types of concrete and 4 categories Vjma manufacturing, processing Vazmaysh 1200 cubic samples and conducted 240 psychological tests, Samples to determine compressive strength characteristics of cement and cholera according to the existing materials and statistical analysis necessary, the relationship between concrete slump and compressive strength of concrete examples that the most important feature is the result of hard study and has been tested concrete part of the concretes used in concrete structures is a development project.

RESEARCH INQUERIES

This study investigated the relationship between looking for concrete slump and compressive strength specimens are tested.

RESEARCH METHOD

Yarhay the concrete samples at 250, 300, 350 and 400 kilograms of cement per cubic meter are made. Each category of concrete, 60 series and each series consists of five standard cubic specimens 15 x 15 x 15 cm was made and from two samples of each series at age 7 days 28 days old and three samples tested in compression were single axis. After sampling, psychological testing was performed.

CONCLUSION

The most important needs fixed before you go public is concrete is the following: First, performance in the fresh concrete or psychological testing is measured Vdvm slump, compressive strength in hardened concrete. Relationship of these two parameters and this paper reviews the results are as follows:

1- Changes in Mqadyraslamp than usual, the majority of unexpected changes in mixing ratios are the most important and these changes are related to moisture, so precise control of moisture content of materials, real slump will result in uniformity.

2- The nature and adherence strength concrete composite construction methods, rather than giving, density and production, value and credibility of the slump test results, which is common worldwide testing reduces testing and can say this simple and appropriate measure to control the uniformity different concrete mixture is ready Contrary to previous thought can be seen that the slump with increasing numbers and in stable condition other compounds single axis compressive strength of concrete mix concrete, concrete in all categories will not decrease.

3- Percent increase in resistance to 28-day sample 7-day resistance of concrete in various categories and in different slump as non-linear and changes from 120 to 180 percent is the lowest percentage increase in variable for concrete changes to Category 300 cholera Domain small (from 120 to 135 percent) Vbyshtryn percent increase for concrete changes in the domain of cholera by Category 200 (from 140 to 180 percent) was.

Key Words:

 Retrofitting, Seismic upgrading, Structures, Earthquake