آزمایشهای بتن

فهرست مطالب

مقدمه: 1
مراحل آزمایش 2
آزمایش ارزش ماسه ای 5
مقدمه: 5
مراحل آزمایش 6
نتایج حاصله 9
آزمایش مقاومت فشاری سنگدانه ها 10
مقدمه: 10
مراحل آزمایش 11
طرح اختلاط بتن 13
مقدمه: 13
مراحل طرح اختلاط 14
چگالی بتن تازه = mv+mc+mG+ms 17
جداول طرح اختلاط بتن 19
آزمایشات کارایی بتن تازه 22
مقدمه: 22
مراحل آزمایش 23
آزمایش مقدار هوای بتن تازه به روش فشاری 31
مقدمه: 31
آزمایش مقاومت فشاری بتن 35
مقدمه: 35
آزمایشات مقاومت کششی بتن 41
مقدمه: 41
آزمایش کشش مستقیم 42
آزمایش دو نیم شدن 42
آزمایش خمش 42
(II آزمایش خمش [ASTM-C78] 45
آزمایش مدول الاستیسیته بتن 46
مقدمه: 46
مراحل آزمایش 48
آزمایش تأثیر افزودنی ها بر خواص بتن 51
مقدمه: 51
مراحل آزمایش 54
آزمایشات خواص مکانیکی ملات ماسه سیمان 55
مقدمه: 55
uf073t : مقاومت کششی ملات 56
uf073c : مقاومت فشاری ملات 57
uf073b : مقاومت کششی ملات 57

آزمایش دانه بندی سنگدانه ها
(Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates)
[ASTM-C136]

مقدمه:
یکی از عوامل موثر در مقاومت بتن (بطور غیرمستقیم)، رعایت ضوابط دانه بندی شن و ماسه است که در طرح مخلوط بتن اهمیت زیادی دارد. از نظر تئوری، دانه بندی خوب به قسمی است که دانه های ریزتر فضای خالی بین دانه های درشت تر را پر کنند و باعث تراکم هرچه بیشتر شن و ماسه در بتن شوند. تراکم بیشتر بتن باعث افزایش وزن مخصوص و همچنین مقاومت آن نسبت به نمونه مشابه می شود. با مقاومت ثابت، بتن با دانه بندی بهتر احتیاج به سیمان کمتری دارد و چون سیمان از مصالح نسبتاً گران است، لذا دانه بندی بهتر اقتصادی تر است.
دانه بندی یعنی عمل تقسیم سنگدانه ها به بخش های مختلف ذرات هم اندازه و تعیین توزیع وزنی آنها. در عمل هر بخش حاوی ذرات بین حدود اندازه ایی معین می باشد که این حدود همان اندازه های چشمه های الک های استاندارد هستند. برای درک بهتر، این توزیع با منحنی نشان داده می شود (منحنی دانه بندی).
باید متذکر شد که هیچگونه منحنی دانه بندی ایده آل وجود ندارد ولی هدف، حصول یک حد اعتدال است. سوای الزامات فیزیکی، جنبه های اقتصادی را هم نباید فراموش نمود. بتن باید با مصالحی ساخته شود که بتوان آنها را با هزینه کم تولید نمود و بنابراین نمی توان هیچگونه محدودیت های بسیار باریکی را برای سنگدانه ها قایل شد. پیشنهاد شده است که عوامل اصلی کنترل کننده دانه بندی مطلوب سنگدانه ها عبارتند از: مساحت سطح سنگدانه ها (تعیین کننده مقدار آب لازم برای تر نمودن تمامی مواد جامد). حجم نسبی اشغال شده بوسیله سنگدانه ها، کارایی بتن و تمایل به جداشدگی مواد از یکدیگر.
مدول نرمی عدد منفردی است که از نتایج آزمایش دانه بندی ماسه بدست می آید و برابر است با مجموع درصد های تجمعی مانده روی الک No.100 و الک های بالای آن مستقیم بر صد. این عدد نشان دهنده متوسط اندازه دانه های ماسه است، بطوریکه مدول نرمی کم نشان دهنده ریز دانه بودن ماسه و مدول نرمی زیاد نشان دهنده درشت دانه بودن ماسه است. واضح است که یک عدد متوسط نمی تواند معرف یک توزیع باشد، لذا مدول نرمی نمی تواند معرف منحنی های دانه بندی مختلف باشد. از مدول نرمی در ارزیابی سنگدانه ها و بعضی روش های طرح اختلاط بتن استفاده می شود.
استاندارد ASTM-C33 تصریح کرده است که مدول نرمی ماسه مورد استفاده برای ساخت بتن باید بین 3/2 تا 1/3 باشد.

مراحل آزمایش
1- از دپوی مصالح سنگی آزمایشگاه به میزان gr4000 ماسه و یا gr 10000 شن خشک نمونه برداری نمایید. نمونه سنگدانه باید نماینده کل توده سنگدانه باشد، در غیر اینصورت نتایج آزمایش قابل استناد نخواهد بود. برای اینکار سعی کنید نمونه سنگدانه ها از قسمت های مختلف دپو تهیه شده باشد.
2- نمونه را کاملاً مخلوط نموده و میزان آن را به مقدار مناسبی (در حدود gr 1000 برای ماسه و gr 2500 برای شن) برای انجام آزمایش کاهش دهید. برای اینکار از روشی موسوم به روش کوارتر یا روش چهار – دو استفاده کنید. نمونه سنگدانه ها را بر روی یک سطح صاف پخش کنید. با وسیله مناسبی آن را به چهار قسمت تقریباً مساوی تقسیم نمایید. دو قسمت از این چهار قسمت را که بصورت ضربدری مقابل یکدیگر هستند انتخاب نموده و بقیه دانه ها را کنار بگذارید. باین دو قسمت را با هم کاملاً مخلوط کرده و دوبار عمل چهار – دو را روی آن انجام دهید. سنگدانه های باقیمانده را وزن نمایید.
3- معمولاً الک های مناسب برای دانه بندی یک نمونه ماسه بشرح زیر می باشند:
No.100 No.50 No.30 No.16 No.8 No.4 3/8” شماره یا اندازه الک
0.15 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75 9.50 اندازه چشمه (mm)

و برای شن از الک های زیر استفاده می شود:
No.8 No.4 3/8” ½” ¾” 1” شماره یا اندازه الک
2.36 4.75 9.50 12.50 19.0 25.0 اندازه چشمه (mm)

هر یک از الک های فوق را پس از تمیز نمودن با برس مناسب، وزن کرده و آنها را به ترتیب اندازه روی هم سورا نمایید. یک سینی الک را نیز پس از تمیز نمودن وزن کرده در زیر مجموعه الک ها قرار دهید و سنگدانه های حاصل از روش چهار – دو را با دقت روی الک بالایی (الک 9.50mm برای ماسه و الک 25mm برای شن) بریزید. آنگاه یک درپوش روی مجموعه الک ها بگذارید.
4- مجموعه فوق باید بطریق مناسبی تکان داده شود تا دانه های سنگی فرصت عبور از چشمه های الک را بیابند و بر حسب اندازه شان روی الک های مختلف متوقف شوند. برای اینکار از دستگاه شیکر (لرزاننده یا تکان دهنده) مخصوص الک استفاده نمایید. مجموعه الک ها بهمراه درپوش و سینی را روی دستگاه قرار داده، پیچ های آن را کاملا محکوم نموده و دستگاه را روشن کنید. اجازه دهید الک ها حدود 15-10 دقیقه لرزاننده شوند. سپس دستگاه لرزاننده را خاموش کرده و مجموعه الک ها را از روی آن بردارید.
5- الک ها را با دقت (بطوری که مصالح مانده روی آنها هدر نرود) از یکدیگر جدا کرده و هریک را به مراه مصالح درونشان وزن نمایید. این کار را برای سینی نیز انجام دهید.

آزمایش ارزش ماسه ای
(Sand Equivalent Value)
[ASTM – D2418]

مقدمه:
سه گروه کلی از مواد زیان آور وجود دارند که ممکن است در سنگدانه ها یافت شوند: ناخالصی ها، دانه های ضعیف یا ناسالم، و قشرهای پوششی (ریزدانه های ناخواسته) ناخالصی ها در فرآیند هیدراتاسیون سیمان دخالت می کنند و می توانند در واکنش ها اختلال بوجود آورند؛ دانه های ضعیف و ناسالم و پوسیده دلیل نداشتن مقاومت کافی خواص مکانیکی بتن را تحت تاثیر قرار می دهند؛ قشرهای پوششی (ریزدانه های ناخواسته) از توسعه پیوستگی کامل بین سنگ دانه و خمیر سیمان جلوگیری بعمل می آورند. این آزمایش به منظور تعیین مقدار نسبی مواد ریزدانه مانند رس، سیلت، لای و یا گرد و غبار که ممکن است بصورت قشری از لایه های سطحی بر روی ماسه وجود داشته باشند بکار می رود. اندازه این ذرات ریز دانه، کوچکتر از 0.075 mm (زیر الک No.200) می باشد.
اگر ریزدانه ها بیش از حد معینی در ماسه وجود داشته باشند، موجب معایب زیر می گردند:
اولاً مانند فیلم نازکی دور سنگدانه را گرفته و مانع از چسبیدن کامل خمیر سیمان به آنها می شوند. ثانیاً بعلت دارا بودن سطح جانبی زیاد، آب زیادی از مخلوط جذب کرده و میزان آب لازم برای تر نمودن کلیه سنگدانه ها را افزایش می دهند. ثالثاً اگر از جنس رس باشند، با مکیدن آب متورم شده و پس از خشک شدن وانقباض، باعث ایجاد ترک در بتن می شوند.
ارزش ماسه ای یک نسبت حجمی است که برابر است با حجم ماسه بخش بر حجم کل مصالح (شامل ماسه و ریزدانه های ناخواسته) ضربدر صد.
توجه داشته باشید که ارزش ماسه ای مناسب برای کاربردهای مختلف، متفاوت است. برای ساخت بتن حد پایین آن بین 75% تا 85% و حد بالای آن کمتر از 100% توصیه می شود. علت توصیه این حد بالا برای ارزش ماسه ای این است که اگر ماسه حاوی مقدار کمی ذرات ریزدانه (زیر الک No.200) باشد، برای پر کردن قدری از تخلخل خمیر سیمان مناسب خواهد بود.

مراحل آزمایش
1- مقدار 4±0.1in محلول استوک را داخل استوانه مدرج مخصوص آزمایش بریزید. (علت استفاده از محلول استوک، تسریع در زمان ته نشینی ذرات درشت تر ماسه، و معلق نگه داشتن ذرات ریزدانه است. برای تهیه محلول استوک پایه، gr454 کلرور کلسیم بی آب را در lit 89/1 آب مقطر حل کرده، بعد از سرد شدن و عبور از کاغذ صافی، gr 2050 گلیسیرین و gr47 فرم آلدئید (40% حجمی) به آن اضافه نموده خوب بهم می زنند و سپس با آب آن را تا حجم lit 80/3 رقیق می نمایند. اکنون cc 5 ± 85 از این محلول پایه را مجدداً در lit 80/3 آب رقیق نموده تا محلول استوک کاری بدست آید)
2- به اندازه cc 80 یا gr 110 ماسه رد شده از الک No.4 (که ترجیحاً کمی مرطوب بوده و به روش کوارتر تهیه شده باشد) را با دقت داخل استوانه مدرج محتوی محلول استوک، اضافه نمایید.
3- چند بار با کف دست، به پایین استوانه مدرج ضربه بزنید تا حباب های هوای محبوس خارج شده و نمونه بتواند به طور کامل به محلول آغشته شود.
4- اجازه دهید تا استوانه مدرج بهمراه محتویات آن برای مدت min 1 ± 10 ساکن بمانند تا محلول استوک دانه های ماسه را کاملا تر کند.
5- در پایان فاصله زمانی ده دقیقه، با یک چوب پنبه مناسب سر استوانه را ببندید و ماسه چسبیده به پایین استوانه مدرج را از طریق معکوس کردن نسبی استوانه و تکان دادن همزمان آن) آزاد کنید.
6- بمنظور جداسازی ذرات ریزدانه از سطح دانه های ماسه و باز کردن کلوخه های رسی موجود در مخلوط استوانه مدرج و محتویات آن را به یکی از روش های زیر تکان دهید:
روش شیکر مکانیکی: استوانه مدرج – که سر آن توسط چوب پنبه بسته شده است – را روی لرزاننده مخصوص آزمایش ارزش ماسه ای قرار داده، پیچ آن را محکم کنید و با تنظیم تایمر آن sec 1 ± 4 استوانه و محتویات آن را تکان دهید.
روش دستی: استوانه مدرج را در وضعیت افقی نگاه دارید و در امتداد طول استوانه بشدت تکان دهدی، اینکار را 90 بار، در مدت حدوداً سی ثانیه، بطوری که استوانه در خط افق بمیزان mm3±23 حرکت کند، تکرار کنید (هر بار شامل یک رفت و برگشت می باشد). برای تکان دادن بطور صحیح با این سرعت، لازم است بدن و شانه ها در وضعیت راحتی بوده و تکان دادن فقط توسط ساعد انجام گیرد.
پس از اتمام عمل لرزاندن، استوانه را بصورت ایستاده روی میز قرار دهید و چوب پنبه را از سر استوانه بردارید.
7- اکنون باید ماسه شستشو گردد تا ریز دانه ها از لابلای دانه های ماسه خارج شوند. در حین عمل شستشو، استوانه را بصورت عمودی و کف آن را در تماس با میز کار نگه دارید. لوله شستشو دهنده متصل به مخزن محلول استوک را از بالای استوانه وارد کرده، گیره فنری عبور محلول را آزاد کرده تا محلول استوک با فشار از انتهای آن خارج شود و در حالیکه لوله شستشو به پایین استوانه هدایت می شود، مصالح چسبیده به دیواره داخلی استوانه را آبکشی نمایید. وقتی انتهای لوله به سطح ماسه رسید، در حالیکه محلول از آن خارج می شود، با اعمال کمی نیرو و چرخاندن و تکان دادن، آن را تا پایین استوانه و زیر ماسه هدایت کنید. این عمل باعث خروج ریز دانه ها از لابلای ماسه بطرف بالا و تعلیق آنها در بالای دانه های درشتر ماسه می شود.
8- در حالیکه ریزدانه ها به طرف بالا رانده می شوند، عمل چرخاندن و تکان دادن را ادامه دهید تا استوانه تا درجه in 15 از محلول پر شود. سپس لوله شستشو دهنده را بدون قطع جریان محلول، به آرامی بالا آورده و خارج کنید تا سطح محلول در حدود in 115 نگه داشته شود.
9- اجازه دهید استوانه و محتویات آن برای مدت Sec 15 ± min 20 ساکن بمانند. شروع این زمان را درست پس از خارج کردن لوله شستشو دهنده از استوانه در نظر بگیرید.
10- در پایان بیست دقیقه زمان ته نشینی، سطح بالای ریزدانه های معلق مانده را قرائت و یادداشت کنید. این سطح «قرائت ریزدانه» خوانده می شود. اگر در این فاصله زمانی، سطح مشخصی از ریزدانه ها تشکیل نشد، اجازه دهید استوانه تا زمانی که مرز مشخصی از ریزدانه ها تشکیل شود، ساکن بماند. اگر این زمان بیش از سی دقیقه شد، آزمایش باید با سه نمونه تکرار گردد و قرائت ریزدانه مربوط به نمونه ایی که کمترین زمان تشکیل سطح مشخص ریزدانه ها را داشت، ملاک قرار گیرد.
11—بعد از قرائت سطح ریزدانه های معلق مانده، سنبه مخصوص آزمایش را از بالا وارد استوانه کنید و به آرامی پایین آورده تا نشیمن گاه پایینی آن روی سطح ماسه بنشیند (سنبه را روی ماسه فشار ندهید). بر روی سنبه، یک زائده پلاستیکی وجود دارد که فاصله آن تا نشیمن گاه سنبه in 10 است. عدد منطبق بر این زائده را روی استوانه قرائت و یادداشت کنید. واضح است که اگر از این عدد، ده واحد کم کنید، سطح بالای ماسه ته نشین شده بدست می آید. این سطح «قرائت ماسه» خوانده می شود.
نتایج حاصله
ارزش ماسه ای برابر است با
حجم ماسه بخش بر حجم کل مصالح ضربدر صد
100 uf0b4 (قرائت ریزدانه / قرائت ماسه) = S....