اهمیت کنترل کیفیت بتن خودتراکم
طبق تعریف کنترل کیفیت عملیاتی از فرایند کار است که به منظور حفظ کیفیت محصول در سطح مورد نظر انجام می شود. کنترل کیفی در طی فرایند تولید به همراه اقدامات پیشگیرانه ی اعمالی توسط افراد مسئول فرایند تولید کنترل تولید” نامیده می شود، مسائل مربوط به الزامات و کنترل کیفی مصالح مصرفی و بتن معمولی (در حالت تازه و سخت شده) در منابع مختلف موجود است.
در اینجا صرفأ مسائلی که در خصوص بتن خودتراکم از اهمیت بیشتری برخوردار هستند، مطرح می شود، همان گونه که گفته شد برخورداری توام از روانی و پایداری کافی از ویژگیهای الزامی بتن خودتراکم است. طراحی بتن خودتراکم به منظور پر کردن همهی زوایای قالب و احاطهی آرماتورهای عضو بتنی بدون اعمال لرزش می باشد، بنابراین حفظ ویژگیهای مرتبط با خاصیت خودتراکمی در طول عملیات بتن ریزی از اهمیت زیادی برخوردار است.
از آنجایی که برخی از این ویژگی ها باید به صورت کمی اندازه گیری شود، افرادی که مسئولیت کنترل کیفیت را بر عهده دارند باید از تجربه و دانش کافی برخوردار باشند. انجام عملیات تولید بتن خودتراکم (بخصوص در مقیاس وسیع) در کارخانه های پیش ساختگی و یا پروژه های عمرانی نیازمند آموزش همه ی افرادی است که مسئول بررسی و ارزیابی هستند. همچنین در برنامه کنترل کیفی مواردی چون اهداف، روشها، همسانی معیارهای ارزیابی، روند ارزیابی و ثبت نتایج و داده ها طی فرایند تولید بتن خودتراکم باید به درستی تبیین شده باشد. باید توجه داشت که این برنامه باید کنترل در سطوح مختلف مانند مواد و مصالح، بتن تازه و بتن سخت شده را مورد توجه قرار دهد. همان گونه که در قسمتهای گذشته تشریح شد.
خواص مواد و مصالح مصرفی تأثیر بسزایی بر ویژگی های بتن خودتراکم در مرحله ی تولید خواهد داشت. به عنوان مثال تغییرات در دانه بندی و رطوبت سنگدانه های مصرفی سبب بروز مشکلات جدی در بتن خودتراکم تازه خواهد شد. به همین دلیل توصیه می شود که در طول فرایند تولید بتن خودتراکم آزمایش های تعیین دانه بندی و میزان رطوبت سنگدانه ها بیشتری در مقایسه با فرایند تولید بتن معمولی) صورت گیرد. طبق برخی تو فرایند تولید بتن خود تراکم، کنترل رطوبت سنگدانه های موجود در کارگاه می بایست و زمانی حداکثر ۴ ساعته انجام شود، این در حالی است که برای بتن معمولی این ک شرایط عادی به صورت روزانه انجام می شود.
در ارتباط با بتن خود تراکم تازه نیز چندین روش به عنوان ابزار کنترل کیفی پیشنهاد شد که اکثر این روشها کارایی بتن تازه را از دیدگاه کارگاهی مورد بررسی قرار می دهند. ازماید جریان اسلامپ، (T50 حلقهى ل قیف V شکل و جعبه ی با شکل جزو این روش ها هست علاوه بر اینها، روش های پیچیده تری نیز برای ارزیابی خاصیت خودتراکمی پیشنهاد شده اند شامل اندازه گیری پارامترهای رئولوژیکی مخلوط بتنی در حالت تازه می شود.
این آزمایش ها با کمک دستگاهی به نام رئومتر انجام می گیرد که غالبا برای مقاصد تحقیقاتی بکار می رود و برای کاربرد در شرایط کارگاهی مناسب نمی باشد. هر بازرس کنترل کیفی که درگیر مسائل تولید و ارزیابی بتن خودتراکم می باشد، باید علاوه بر آگاهی از چگونگی انتخاب و استفاده از ابزار کنترل کیفی بتن خودتراکم، قادر به تحلیل نتایج به دست آمده از آزمایش ها و تصمیم گیری بر مبنای آنها باشد.
برای دستیابی به ویژگی های دلخواه در بتن خودتراکم، مسئولین کنترل کیفی باید آگاهی کافی نسبت به خواص مهنده می روش های بتن ریزی و مسائل مربوط به مواد و مصالح مصرفی داشته باشند علاوه بر این، عملکرد افراد مجموعه ی تولید بتن (گروه تولید) نیز تاثیر مستقیمی بر کیفیت محصول نهایی و ثبات در عملیات تولید بتن خواهد داشت. برای دست یابی به بتن خود تراکم با کیفیت، افراد بخش تولید بتن باید تحت آموزش قرار گرفته و از تأثیرات پارامترهای دخیل در فرایند تولید بر خواص بتن خودتراکم آگاه شوند. این افراد باید بدانند که هر مخلوط بتن خودتراکم با در نظر گرفتن جنبه های مختلف و مسائلی نظیر ویژگی های مواد و مصالح، شرایط قالب، روش بتن ریزی و خواص مهندسی طراحی شده است. اعضای گروه تولید در صورتی که به خوبی آموزش دیده باشند، می توانند در ارائه و اجرای تدابیر اصلاحی در مواقعی که ویژگی۔ های مورد انتظار در بتن خود تراکم حاصل نشده است، مؤثر باشند.
مسائل اجرایی تولید بتن خود تراکم
در مرحله ی تولید بتن خودتراکم علاوه بر مشکلات و چالش های متداول، مسائل جدیدی مختص این نوع بتن پدید می آید. دلیل پیدایش این مسائل ویژگی های منحصربه فرد بتن خودتراکم، افزایش سرعت بتن ریزی و حساسیت زیاد بتن خود تراکم به تغییرات می باشد. این چالش های اجرایی را می توان با آینده نگری و اتخاذ راهکارهایی به حداقل رساند. تهیه ی ادوات و ماشین آلات منطبق با خواسته ها و نیز تعیین اصولی طرح مخلوط بتن خود تراکم با یک مواد و مصالح موجود و با در نظر گرفتن نیاز های پروژه از جمله این راهکارها هستند. برای نمونه در مرحله ی تعیین طرح مخلوط می توان با اتخاذ تدابیری میزان حساسیت مخلوط خودتراکم تازه را نسبت به تغییرات در ویژگی های مصالح مصرفی و یا میزان رطوبت سنگدانه ها کاهش داد.
مواد و مصالح
تغییرات در ویژگی های مواد و مصالح مصرفی برای تولید بتن خود تراکم تأثیر زیادی بر عملکرد آن خواهد داشت. به همین دلیل باید تا حد امکان منبع ثابت و کنترل شده ای برای تأمین مصالح انتخاب شده و پیش از شروع پروژه توافقات اولیه بین طرفین در ارتباط با نحوه ی کنترل کیفی مصالح حاصل شود. این کنترل سخت گیرانه ی مواد و مصالح باید با توجه به مواردی که در این فصل به آنها اشاره شد، صورت پذیرد. نحوه ی نگهداری و انبار مواد و مصالح نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. به عنوان مثال سنگدانه ها حتی الامکان نباید در محیط روباز قرار داشته باشند تا تغییرات در میزان رطوبت مصالح به کمترین مقدار برسد.
همچنین محل نگهداری مصالح سنگی (مخصوصا ماسه) باید دارای زهکشی مناسب باشد تا مقادیر زیاد آب اولیه که گاهی در محموله های سنگدانه های ورودی به کارگاه وجود دارد، در کمترین زمان ممکن خارج شود. انباشته های بزرگ سنگدانه باید حداقل ۱۶ ساعت در جای خود دست نخورده باقی بمانند تا آبهای اضافی زهکشی و یا تبخیر شوند، نگهداری افزودنی های شیمیایی نیز باید مطابق توصیه های تولید کننده انجام گیرد و به صورت دوره ای از صحت عملکرد آنها اطمینان حاصل شود.
طراحی باغ ویلا که همیشه شامل فضاهای باز نظیر استخر ویلاهای مجلل و سطوح فضای سبز است، استفاده از بتن خود تراکم مناسبی که فرایند اجرایی آن به صورت کامل رعایت شده باشدو به اجرای سازه های باز و فرم دهی به طراحی های خاص موثر است.
شکل پذیری بتن خود تراکم همچنین در ایجاد اشکال مختلف در فضاهای باز نظیر مسیرها، پله ها و سازه های زینتی، زیبایی خاص را به طراحی باغ ویلا بدهد و اگر این باغ ویلا شامل استخر و فضاهای آبی نظیر برکه های خاص باشد این موارد در طراحی باغ ویلا و ایجاد فضاهای زیبا موثر است.
در نهایت عایق حرارتی و صوتی بتن خود تراکم که به صورت اصولی اجرا شود. میتواند در ساخت ویلا به بهبود راحتی ساکنین در این فضاها کمک کند.
اختلاط و تولید
پیمانه کردن (بچینگ) به مجموعه عملیاتی اطلاق می شود که برای تولید بتن لازم است، این عملیات شامل توزین و اندازه گیری اجزای مخلوط بتنی توسط روش های وزنی یا حجمی و سپس بارگیری مخلوط کن می باشد. برای تولید بتن با کیفیت یکنواخت، مصالح اولیه ی بتن باید به دقت برای هر پیمانه اندازه گیری شود. اغلب این کار به روش وزنی انجام می شود و روش حجمی کمتر به کار گرفته می شود، البته آب و افزودنی های مایع را می توان توسط هر یک از روش های وزنی یا حجمی با دقت کافی اندازه گیری نمود. برای نمونه الزامات تولید بتن آماده دقت مورد نیاز برای توزین مصالح مصرفی در هر پیمانه را به صورت زیر مشخص می کنند.
سیمان و مواد مکمل سیمان: 1% +-.
سنگدانه ها و مصالح سنگی پر کننده: 2% +-.
آب: 1% +-.
مواد افزودنی: ۱% +-.
تجهیزات مورد استفاده در فرایند توزین مصالح
باید قادر باشد که کمترین پیمانه ی روزانه را با همان رواداری های مقرر برای پیمانه های بزرگتر توزین نماید. دقت وزنه ها و تجهیزات پیمانه زنی باید به طور منظم کنترل شده و در صورت نیاز عملیات کالیبراسیون مجددا انجام شود.
قابل ذکر آنکه یکی از اصلی ترین چالش ها در فرایند تولید صنعتی بتن، تعیین دقیق میزان رطوبت سنگدانه ها و متعاقبا میزان آب مورد نیاز برای اختلاط میباشد. در برخی کارخانه های تولید بتن آماده از میزان توان مصرفی مخلوط کن در حین اختلاط به منظور کنترل میزان آب مخلوط بتن استفاده می شود. اگرچه این روش ممکن است برای تولید مخلوطهای بتن معمولی پاسخگو باشد، ولی در مورد تولید صنعتی بتن خود تراکم با توجه به حساسیت زیاد این متن به تغییرات از دقت کافی برخوردار نمی باشد.
از دلایل دقت ناکافی این روش اندازه گیری حساسیت آن به فرسودگی مخلوط کن و دمای موتورهای مخلوط کن و نیز وابستگی آن به میزان مهارت اپراتور است. در حالی به ندرت عملیات کالیبره کردن برای آن انجام می شود. Ngo و همکارانش (۲۰۱۶) فرایندی را برای کالیبره کردن این روش و کاربرد توان مصرفی مخلوط کن به عنوان معیاری برای کنترل میزان آب مخلوط بتنی ارائه کرده اند. این محققین همچنین مشخصه ای را با عنوان زمان تثبیت سیگنال تعریف کرده و از آن برای تعیین زمان مورد نیاز برای اختلاط هر مخلوط بتن خود تراکم استفاده کرده اند. نمونه ای از تغییرات توان مصرفی بر حسب زمان که در حین فرایند بارگیری و اختلاط مخلوط خودتراکم در مخلوط کن با ظرفیت ۲ مترمکعب و توان اسمی ۳۷ کیلووات اندازه گیری شده است. در این پروژه تحقیقانی توالی بارگیری مصالح برای همه ی مخلوط ها یکسان بوده است.
این محققین در نهایت با توجه به داده های به دست آمده از بررسی ۴۰ مخلوط بتن خودتراکم چهار طرح مخلوط مختلف تولید شده در کارخانه ی تولید بتن آماده، نشان داده اند که با استفاده از روش پیشنهادی برای کالیبره کردن، توان مصرفی مخلوط کن را می توان به عنوان یک معیار قابل اعتماد برای کنترل میزان آب مخلوط خودتراکم (با دقت 8/3 لیتر آب در مترمکعب بتن) بکار برد. همچنین این محققین عنوان کرده اند که در صورتی که انحراف معیار توان مصرفی در بازه ی زمانی ۱۰ ثانیه کمتر از 0.15درصد مقدار مطلق باشد، این زمان می تواند به عنوان زمان تثبیت سیگنال و حداقل زمان مورد نیاز برای اختلاط مورد استفاده قرار گیرد.
توالی بارگیری و اختلاط مصالح
از موارد قابل توجه دیگر در فرایند تولید بتن خودتراکم توالی بارگیری و اختلاط مصالح است، زیرا معمولا مقادیر زیاد مواد پودری و ریزدانه در این بتن وجود دارد که نیازمند پخش همگن در مخلوط است. بنابر این فرایند اختلاط و تهیه ی مخلوط بتنی از حساسیت بیشتری برخوردار است و در صورت نیاز تجهیزات اختلاط بتن نیز باید مطابق با خواسته ها تهیه و یا اصلاح شود تا محصول نهایی از کیفیت و همگنی کافی برخوردار باشد.
برای مثال تولید کنندگان افزودنی های شیمیایی معمولا کاربرد این مواد را به صورت محلول در آب توصیه می کنند تا از این طریق مقدار کم افزودنی توزیع بهتری در مخلوط بتنی پیدا کند. تجربیات کارگاهی نیز این ادعا را تأیید کرده است؛ بنابراین در صورت امکان می توان تجهیزاتی برای این منظور در دستگاه تولید بتن تعبیه نمود.
پیش از شروع مرحله ی اجرا، بهتر است مخلوطهای آزمون توسط تجهیزات موجود ساخته شده و مورد ارزیابی قرار گیرد تا در صورت نیاز تغییراتی در نسبت های اختلاط بتن خودتراکم به وجود آید. در برخی موارد مشاهده شده است که برای اطمینان از یکنواختی مخلوط های بتن خودتراکم، نیاز به افزایش زمان اختلاط به میزان ۳۰ تا ۹۰ ثانیه (در مقایسه با بتن معمولی) می باشد. نکته ی دیگر اینکه هنگامی که طبق برنامه ریزی عملیات اختلاط و یا بخشی از آن در ماشین مخصوص حمل بتن صورت می گیرد، سرعت چرخش محفظه ی بتن باید متناسب با وضعیت (معمولا ۱۵ تا ۳۵ دور در دقیقه) باشد. باید توجه داشت که معمولا در ابتدای عملیات بتن ریزی نوسانات در کارایی بتن قابل انتظار است. این مسئله معمولا به دلیل مسائل مربوط به آغاز به کار تجهیزاتی مانند دستگاه تولید بتن، پمپ و ماشین های حمل بتن می باشد. بنابراین در این مرحله باید حساسیت و سرعت عمل بیشتری در عملیات کنترل کیفیت و اصلاح مخلوطها وجود داشته باشد.
حمل و انتقال بتن
بسته به شرایط خاص هر پروژه، مواردی چون ظرفیت تولید، مدت زمان حمل بتن و سرعت بتن ریزی باید متناسب با هم تنظیم و مطابق واقعیات موجود (تجهیزات، نیروی انسانی و عوامل خارجی) برنامه ریزی شود. باید توجه داشت که به وجود آمدن توقف اجباری در روند تولید می تواند سبب تغییرات در ویژگی های بتن خودتراکم تازه شده و متعاقبا کیفیت نهایی عضو بتنی مورد نظر را به شدت تحت تاثیر قرار دهد. ماشین های حمل بتن مورد استفاده برای مخلوط خودتراکم باید مطابق با موارد ذکر شده در استاندارد ASTM C94/C94M باشند. همچنین مخلوط بتن خودتراکم باید ظرف مدت ۹۰ دقیقه پس از افزودن آب به سیمان پرتلند کاملا تخلیه شود.
البته در صورتی که از افزودنی های کنترل گیرش استفاده شده باشد، می توان این مدت زمان را تا هنگامی که اهداف عملکردی بتن خودتراکم تازه ارضا شود، افزایش داد. به طور کلی برای انتقال بتن خودتراکم می توان از هریک از وسایلی که برای انتقال بتن معمولی بکار می روند، استفاده کرد.
عملیات انتقال برای بتن خودتراکم ساده تر از بتن معمولی به نظر می رسد. با این حال برای جلوگیری از وقوع جداشدگی در بتن تازه دو مورد باید رعایت شود: ۱. محدود کردن ارتفاع سقوط آزاد پتن ۲, محدود کردن مسافت جریان (افقی) بتن خودتراکم از نقطه ی تخلیه ی بتن به ۱۰ متر، همچنین مسئلهی افت کارایی بتن خودتراکم در مرحله ی حمل بتن و یا در اثر تأخیر در بتن ریزی باید همواره مورد توجه قرار داشته و پیش از انتقال بتن، کارایی مخلوط بتنی به سطح مورد نظر بازگردانده شود.
این مسئله با انجام آزمایش بلافاصله پیش از بتن ریزی تأیید شود. “پمپ کردن” و “بتن ریزی با جام و شوت” از متداول ترین روش های انتقال بتن خودتراکم هستند. طبق توصیه های انجمن بتن کانادا (۲۰۰۹) در صورت استفاده از روش پمپ کردن بهتر است بتن خودتراکم از پایین قالب پمپ شود. برای این منظور در مرحلهی ساخت قالبهاء تعبیهی مجرای تزریق همراه با شیر در پایین قالب ها باید در نظر گرفته شود.
مزایای روش پمپ کردن بتن خودتراکم در مقایسه با بتن معمولی
کاهش قابل توجه فشار پمپ .
پایدار باقی ماندن حباب های هوای ناشی از کاربرد افزودنی حباب هوازا .
ضروری نبودن پمپ کردن اولیه دوغاب سیمان برای کاهش اصطکاک سطح داخلی شیلنگ .
شروع عملیات پمپ کردن با فشار خیلی کم فشار اولیه ی زیاد سبب جدا شدن سنگدانه های درشت و احتمالا مسدود شدن لوله می شود.
مطابق توصیه های راهنمای اروپایی بتن
هنگامی که از شوت استفاده می شود، خروجی آن باید به سمت دورترین نقطه ی قالب هدایت شده و با ادامهی بتن ریزی، شوت حرکت داده شود. در صورت استفاده از جام برای بتن ریزی، باید توجه داشت که جام نباید در معرض تکانهای شدید باشد، در غیر این صورت احتمال جدا شدن ذرات وجود دارد. علاوه بر این برای بتن ریزی دیوارهای نازک یا دارای ارتفاع زیاد، توصیه می شود که از لوله های ترمی برای بتن ریزی با جام استفاده شود. در چنین شرایطی انتهای ترمی باید پایین تر از سطح بتن قرار داده شده و از وارد نشدن هوا به بتن اطمینان حاصل شود. به طور کلی، روش بتن ریزی با جام برای حجم کم بتن ریزی (معمولا ۱۲ تا ۲۰ مترمکعب بر ساعت) توصیه می شود.
نسبت اختلاط و تولید بتن
ساخت ویلا با استفاده از بتن خود تراکم میتواند یک ویژگی مهم و تاثیر گذار باشد. کاهش نیاز به فرآیند ارتعاش که بتن خود تراکم نسبت به بتن معمولی، هزینه و زمان ساخت ویلا را کاهش میدهد و سازگاری آن با شکل های گاها پیچیده در استخرها و ویلاهای ساحلی این امکان را برای طراح فراهم میکند که بتواند از طراحی های خاص در پلان و نمای ویلا استفاده کند. در حالت کلی اگر چه بتن خود تراکم از نظر شکل پذیری در طراحی ویلاهای مدرن و غیر معمول باغ ویلاها کاربرد دارد ولی از نظر هزینه و دقت در نحوه ساخت ویلا باید حساسیت بیشتری به کار برده شود.