اسلامپ بتن

بتن از جمله مصالح پودری مهم و حساس در فرایند ساخت سازه‌های بتنی بوده که در ستون، پی‌ها، سقف‌ها، دیوارها و سایر بخش‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از آزمایش‌های مهم در بتن تست آزمایش اسلامپ می‌باشد. مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران در استاندارد 3203 به این موضوع پرداخته و هدف از تدوین آن را تعیین روانی بتن تازه معرفی کرده است.

اسلامپ بتن :

یکی از ارکان اصلی و مهم در بتن ریزی توجه به کارایی بتن می‌باشد. برای تعیین میزان کارایی بتن از آزمایش اسلامپ بتن استفاده می‌شود. اسلامپ بتن (Concrete slump test) آزمایشی است که در آن میزان روانی بتن مشخص می‌گردد. مقدار آب موجود در بتن عامل کاهش یا افزایش کارایی بتن محسوب می‌گردد.

هدف از آزمایش اسلامپ چیست؟

با توجه به تعریف استاندارد ACI منظور از روانی بتن همان قابلیت بتن یا ملات تازه به جهت پمپ کردن و کارایی می‌باشد.کارایی بتن به معنای سهولت در اجرا، قابلیت تراکم و مقاومت در برابر جداشدگی می‌باشد. لازم به ذکر است هیچ آزمایشی مبنی بر اندازه گیری کارایی مستقیم بتن بیان نشده است اما اندازه گیری کارایی بتن با بعضی از خصوصیات فیزیکی آسان تر شده است. یکی از مهمترین آزمایش‌ها، آزمایش اسلامپ بتن می‌باشد. مطابق آیین نامهASTM C 125-93  روانی بتن، تعیین کننده مدت زمان کارایی بتن تازه با حداقل کاهش می‌باشد. همچنین طبق آیین نامهACI 116R-90  کارایی بتن خاصیتی برای تعیین سهولت اجرا و یکنواختی در بتن می‌باشد.

آزمایش اسلامپ بتن

آزمایش اسلامپ بر اساس استاندارد 78-143 ASTM C بدین صورت تعریف شده است:

آزمایش اسلامپ از مخروط­ ناقص فلزی ­به ارتفاع 305 میلی متر و قطر قائده بزرگ 203 میلی متر و قطر قائده کوچک در بالا با اندازه 102 میلی متر استفاده می‌شود. مخروط فوق در 3 لایه از بتن پر شده و هر لایه توسط میله فلزی به قطر 16 میلی متر با انتهای گرد شده با 25 ضربه متراکم می‌گردد. بتن اضافی در بالا با غلط دادن میله فوق روی مخروط سطح آن صاف می‌شود. مخروط فوق که روی صفحه فلزی قرار می‌گیرد باید در سراسر آزمایش بدون حرکت بماند که این با قراردادن دو پا روی پایه‌های پایین آن تامین می‌شود. بلافاصله بعد از پر کردن مخروط به آرامی‌و بصورت قائم بالا کشیده می‌شود و بتن داخل آن افت می‌کند. افت بتن و ارتفاع کم شده با خط کش از وسط قاعده ی بالا اندازه گیری و با دقت 5 میلی متر یادداشت می‌شود. برای دقت بیشتر و کاهش اثر اصطکاک بتن، جداره مخروط قبل از انجام هر آزمایش اسلامپ جداره داخلی مخروط و صفحه زیر آن مرطوب می‌شود و قبل از بالا کشیدن مخروط، بتن ریخته شده بر روی صفحه از کناره‌های مخروط پاک می‌شود.

معمولا در آزمایش اسلامپ برای بتن‌های خشن نتیجه بصورت برش اتفاق می‌افتد که نشان دهنده چسبندگی مخلوط می‌باشد.

   اسلامپ برشی

استاندارد آمریکا:

در آیین‌نامه آمریکا، آزمایش اسلامپ در آیین‌نامه‌های ASTM و AASHTO توضیح داده شده است و در آن به سختی مخروط و ابعاد آن (ارتفاع ۳۰۰، قطر پایین ۲۰۰ و قطر بالای ۱۰۰ میلی‌متر) اشاره شده است و همچنین بیان می‌کند که در حین فرآیند، هنگام برداشتن مخروط، این کار باید عمودی انجام گیرد و نباید هیچ گونه حرکت چرخشی اتفاق بیفتد. توضیحات این آزمایش تحت عنوان “روش استاندارد آزمایش اسلامپ بتن ساخته شده با سیمان هیدرولیکی” در آیین‌نامه‌های ASTM C 143 و AASHTO T 119 آمده است.

استاندارد بریتانیا:

در استاندارد بریتانیا، ارتفاع مخروط ۳۰۰، قطر پایینی آن ۲۰۰ و قطر بالایی آن ۱۰۰ میلی‌متر در نظر گرفته شده است. در این استاندارد به صورت مستقیم اشاره نمی‌کنند که مخروط باید به صورت قائم برداشته شود. آزمایش اسلامپ در آیین‌نامه‌ی بریتانیا ابتدا در BS 1881-102  توضیح داده شده بود ولی اکنون استاندارد اروپایی BS EN 12350-2 جایگزین آن شده است. آزمایش باید با پر کردن مخروط در سه مرحله و وارد کردن ۲۵ ضربه به هر لایه انجام گیرد.

انواع آزمایش‌های ارزیابی اسلامپ:

آزمایش‌های دیگری نیز برای ارزیابی اسلامپ بتن وجود دارند. برای مثال آزمایش میز جریان،  این آزمایش اصولا در آزمایشگاه انجام می‌شود، نشان دهنده کیفیت بتن به لحاظ قوام و ثبات، چسبندگی و تمایل آن به پخش شدگی است. در این آزمایش میزان پخش شدگی که عددی مرتبط با کارایی بتن است، اندازه گیری می‌شود. این آزمایش بهترین روش برای سنجش کارایی بتن‌هایی است که در آنها از فوق روان کننده استفاده شده است.

آزمون K-Slump  به منظور اجرای سریع سنجش اسلامپ بتن، از تجهیزات جدیدی با عنوان «K Slump Tester» استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند در یک دقیقه بعد از وارد کردن آن به درون بتن تازه عدد اسلامپ را اندازه‌گیری کند. به علاوه، کارایی نسبی بتن نیز به کمک این دستگاه قابل محاسبه است که در ASTM International   C1362-09 به آن اشاره شده است.

روش دیگر مشخص کردن اسلامپ، استفاده از یک وسیله‌ی اتوماتیک برای اندازه‌گیری اسلامپ است. سنسورها و کنترل‌ها امکان اندازه‌گیری و نمایش اسلامپ را می‌دهند. قابل اطمینان بودن آن‌ها باعث پذیرش آن‌ها در آیین‌نامه‌های مختلف مانند ASTM International  شده است.

مخلوط‌های با روانی بسیار کم و سفت، معمولا اسلامپی برابر صفر دارند و لذا در مخلوط‌های نسبتا خشک تغییرات کارآیی را نمی‌توان با آزمایش اسلامپ بررسی نمود . اما در مخلوط‌های پر عیار تغییرات کارآیی با آزمایش اسلامپ قابل اندازه گیری است. به هر حال در مخلوط‌های کم عیار و نسبتا زبر، اسلامپ صحیح به آسانی به اسلامپ برشی و حتی فروریختگی تبدیل می‌شود و از یک مخلوط نتایج بسیار متفاوتی حاصل می‌شود که آزمایش اسلامپ را برای این چنین مخلوط‌هایی غیر قابل اعتماد می‌سازد.

آزمایش اسلامپ، آزمایشی است که اغلب در کارگاه مورد استفاده بوده و به آسانی تغییرات مصالح را که ممکن است ساعت به ساعت یا روز به روز در کارگاه اتفاق بیافتد نشان می‌دهد. برای مثال افزایش اسلامپ ممکن است ناشی از افزایش غیر منتظره رطوبت سنگدانه‌ها در کارگاه باشد.

طبقه بندی روانی بتن تازه، بر اساس استاندارد ملی ایران به شماره 3519

 عوامل موثر بر روانی و اسلامپ بتن

   نسبت آب به سیمان و میزان آب اختلاط،  شکل و نوع سنگدانه‌ها،  نسبت سنگدانه به سیمان، افزودنی‌ها، دما، زمان

آب بتن

 با اضافه کردن آب، میزان کارآیی بتن افزایش پیدا می‌کند.  آب باعث می‌شود که دانه‌ها و ذرات، همچون ساچمه در مخلوط عمل کنند و بین آنها اصطکاک کاهش می‌یابد. با توجه به اینکه نسبت آب به سیمان مهمترین عامل تاثیرگذار در مقاومت و سایر مسائل مربوط به دوام بتن است، لذا اضافه کردن بی رویه آب به منظور افزایش کارآیی بتن اثر نامطلوبی بر کیفیت بتن می‌گذارد.

شکل و نوع سنگدانه‌ها

دانه‌های سنگی به دو دسته دانه‌های درشت یا شن و دانه‌های ریز یا ماسه تقسیم می‌شوند. مصالح سنگی در مجموع حدود 2/3 تا 3/4 حجم بتن را اشغال می‌کنند. 60 تا 70 درصد از کل دانه‌ها شن و 30 الی 40 درصد دانه‌ها را ماسه تشکیل می‌دهد. از این رو کیفیت آن‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است. سنگدانه‌های ریز به آب بیشتری جهت تر نمودن سطح خود نیاز دارند. همچنین دانه‌های با شکل نامنظم و زاویه دار با بافت خشن، نسبت به دانه‌های نسبتاً گرد، به آب بیشتری نیاز دارند.  تخلخل و جذب آب مصالح سنگی نیز در کارآیی اهمیت دارد و می‌تواند با جذب قسمتی از آب مخلوط، کارآیی بتن را پایین آورد.

نسبت سنگدانه‌ها

          برای یک نسبت آب به سیمان ثابت، کارآیی با کاهش نسبت سنگدانه به سیمان افزایش می‌یابد و این به دلیل افزایش میزان آب نسبت به کل سطح ذرات جامد مخلوط می‌باشد.  نسبت حجمی‌سنگدانه‌های درشت به ریز، باعث جدایی دانه‌ها و کاهش کارآیی شده و مخلوط به دست آمده خشن، و پرداخت آن مشکل می‌باشد.  برعکس، زیاد شدن مصالح ریزدانه در مخلوط، سبب افزایش کارآیی می‌شود.

افزودنی بتن:

با افزودن ماده کاهنده آب و ثابت نگهداشتن مقدار آب، می‌توان روانی بتن را افزایش داد. مواد هوازا، میزان آب لازم  برای رسیدن به کارآیی معینی را کاهش می‌دهند و درصورت ثابت بودن مقدار آب، با افزودن ماده حباب هوازا می‌توان روانی را افزایش داد.  مخلوط‌های پوزولانی تمایل به بهبود چسبندگی بتن دارند و کاربرد نوع خاص خاکستر بادی با ذرات گردگوشه، سبب افزایش کارآیی مخلوط‌های بتنی شده است.

زمان و دما

   بتن تازه با گذشت زمان سخت و سفت می‌شود، بنابراین این امر می‌بایست از گیرش سیمان متمایز گردد.  مقداری از آب مخلوط توسط دانه‌ها جذب می‌شود، مقداری دیگر بخار می‌شود (به خصوص اگر بتن در معرض باد و اشعه خورشید قرار گیرد) و مقداری نیز دراثر فعل و انفعالات شیمیایی اولیه خارج می‌گردد. سفت شدن بتن درحقیقت با کم شدن کارآیی در طی زمان، اندازه گیری و ارزیابی می‌شود. افزایش درجه حرارت با کاهش کارآیی اسلامپ همراه است.

تاثیرات افزودنی بر روی اسلامپ

آزمایش اسلامپ بتن یک روش ساده و کلیدی برای ارزیابی یکنواختی کیفیت بتن از نظر روانی و کارایی بتن می‌باشد. این معیار نشان می‌دهد که بتن در صورت شناور شدن در فضای ساخت و ساز شما تا چه اندازه قابلیت هموار شدن دارد و برای آنکه بتوان یک شرایط ایده آل برای سطح قوام بتن مطرح ساخت، عدد اسلامپ بتن می‌تواند به ما کمک کند.

عدد اسلامپ بتن بطور کلی معرف سطح روان بودن بتن می‌باشد. عدد اسلامپ بتن بزرگ خبر از یک بتن روان دارد (عدد زیاد نشان دهنده یک بتن با درصد آب بالا است.) بدین ترتیب با استفاده از افزودنی باعث افزایش قوام بتن می‌شویم.

بطور کل حدود 0.2 تا 2 درصد از وزن سیمان به کار رفته در ساخت بتن برای انتخاب مقدار وزن روان کننده بتن کفایت خواهد کرد. در این بین موارد دیگر از قبیل مصرف بتن، دمای محیط کار، فاصله حمل از محل ساخت تا پروژه و اندازه سنگدانه نیز در انتخاب مقدار روان کننده بتن تاثیر بسزایی دارند.

تاثیرات دما و محیط بر روی بتن و اسلامپ

شرایط محیطی تاثیرات بسزایی بر روی اسلامپ و در نتیجه بر روی بتن دارد. بتن ریزی در شرایط آب و هوای گرم می‌تواند به بروز مشکلاتی در بتن تازه کمک نماید و معمولا به کاهش کیفیت بتن تازه منجر می‌شود. در چنین شرایطی باید بتن ریزی متوقف گردد و در صورت نیاز به انجام عملیات بتن ریزی باید تدابیر خاصی اندیشیده شود تا خسارت‌های وارده به حداقل برسد. شناخت شرایط هوای گرم، اثر خسارت بار این شرایط، اثر عوامل تشدید کننده این خسارت‌ها، راه حل‌های فرار از حصول این شرایط با توجه به نوع مصالح مصرفی، نسبت آب به سیمان و کاهش دمای بتن، سعی در کنترل کاهش اسلامپ دارد.

برای آگاهی بیشتر پیرامون افزودنی های بتن میتوانید به مقالات ذیل رجوع نمایید:

خواص افزودنی‌های شیمیایی و تاثیرات آن بر روی بتن
میکروسیلیس و ژل میکروسیلیس چیست و نحوه اثرگذاری آن در بتن چگونه است؟

منابع: تکنولوژی بتن دکتر علی اکبر رمضانپور/ دستنامه ی اجرای بتن دکتر علی اکبر رمضانپور/ ISIRI 3203-2 / مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ایران/ ASTM C143/ AASHTO T 119/  ASTM C94/C94M/  BS EN 12350-2