تجهیزات آزمایشگاه بتن

شرکت‌های خدمات فنی آزمایشگاهی برای اخذ پروانه اشتغال به کار در امور آزمایشگاه بتن، ملزم به تهیه و تملک حداقل تعداد مشخصی از وسایل و تجهیزات آزمایشگاهی بتن هستند. این حداقل تعداد، بر اساس دستورالعمل و لیست رسمی ارائه‌شده توسط وزارت راه و شهرسازی و متناسب با پایه فعالیت (۱، ۲ یا ۳) تعیین می‌شود.

توجه به این نکته ضروری است که تمامی تجهیزات ذکرشده باید طبق استانداردهای به‌روز ساخته شده و همچنین توسط مراکز کالیبراسیون مورد تأیید اداره استاندارد، کالیبره شوند.

جدول حداقل تجهیزات مورد نیاز آزمایشگاه بتن (به تفکیک پایه)

شرکت‌های خدمات فنی آزمایشگاهی برای دریافت پروانه اشتغال در امور آزمایشگاه بتن، ملزم به تهیه حداقل تجهیزات مورد نیاز مطابق با دستورالعمل‌های وزارت راه و شهرسازی هستند. این تجهیزات باید متناسب با سطح پروانه دریافتی (پایه ۱، ۲ یا ۳) تهیه و در طول فعالیت شرکت نگهداری شوند. جدول زیر خلاصه‌ای دقیق از این الزامات، که ستون فقرات هر آزمایشگاه بتن مورد تأیید را تشکیل می‌دهد، ارائه می‌کند.

توجه:

وسایل آزمایش‌های فیزیکی و مکانیکی سیمان شامل بلین، زمان گیرش، مخلوط‌کن خمیر و ملات، قالب مقاومت فشاری و انبساط، جک ملات شکن و اتوکلاو می‌باشد.

الزام منطقه‌ای:

آزمایش‌های نفوذ آب، RCPT، مقاومت الکتریکی و نیم‌پیل صرفاً برای بتن‌های مسلح در استان‌های خوزستان، بوشهر، هرمزگان و مناطق ساحلی جنوب و جزایر الزامی یا شدیداً توصیه می‌شود.

لیست تجهیزات آزمایشگاه بتن بهرادسازان

تهیه تجهیزات آزمایشگاه بتن، اولین و اساسی‌ترین گام برای شرکت‌های خدمات فنی است که قصد دریافت و حفظ پروانه اشتغال خود از وزارت راه و شهرسازی را دارند. این لیست، نقش یک نقشه راه انطباق را ایفا می‌کند و تجهیزات مورد نیاز برای سه سطح عملکردی (پایه ۱، ۲ و ۳) را مشخص می‌سازد. در این بخش، یک لیست جامع و طبقه‌بندی شده از تمامی دستگاه‌ها، وسایل نمونه‌گیری، ابزارهای کنترلی و تجهیزات جانبی مورد نیاز برای انجام کلیه آزمایشات بتن، از جمله تست‌های بتن تازه، سخت‌شده و آزمایش‌های پیشرفته دوام را ارائه خواهیم کرد.

۱. تجهیزات بتن تازه (Fresh Concrete Equipment)

آزمایش‌های بتن تازه از اهمیت بالایی برخوردارند زیرا خواص بتن را در حالت پلاستیک بررسی می‌کنند؛ زمانی که هنوز امکان اصلاح یا کنترل کیفیت وجود دارد. روانی، محتوای هوا، دما و چگالی بتن از جمله پارامترهایی هستند که دوام و کارایی نهایی بتن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. در این بخش، به معرفی مهم‌ترین دستگاه‌هایی می‌پردازیم که تضمین می‌کنند بتن پیش از گیرش، کاملاً مطابق با استانداردهای طراحی تولید شده است.

دستگاه اسلامپ بتن

دستگاه اسلامپ بتن برای اندازه‌گیری روانی یا کارایی (جریان‌پذیری) بتن تازه استفاده می‌شود. این آزمایش ساده، مقرون‌به‌صرفه و سریع است. روش کار شامل ریختن بتن تازه در قالبی به‌شکل مخروط ناقص با قطر قاعده ۲۰ سانتی‌متر و ارتفاع ۳۰ سانتی‌متر است. میزان اسلامپ، مقدار افت و پایین آمدن بتن پس از برداشتن قالب را نشان می‌دهد. عواملی مانند نوع مواد، دانه بندی، دما و مدت‌زمان اختلاط بر نتیجه اسلامپ تأثیر می‌گذارند.

دستگاه تعیین درصد هوای بتن

این دستگاه برای اندازه‌گیری مقدار حباب‌های هوای موجود در بتن بر اساس تغییر حجم در اثر فشار به کار می‌رود. درصد هوای بتن مستقیماً با نفوذپذیری بتن و دوام آن مرتبط است. جنس مخزن آن معمولاً از فولاد مقاوم با رنگ الکترواستاتیک و قسمت بالایی از آلومینیوم ساخته می‌شود.

وسایل تعیین ارزش ماسه (Sand Equivalent - S.E)

ارزش ماسه یک نسبت حجمی است که میزان ریزدانه‌های ناخواسته، عمدتاً رس و گل‌ولای، موجود در ماسه را نشان می‌دهد. هدف این آزمایش، محاسبه نسبت حجم ماسه خالص به حجم کل مصالح (شامل ناخالصی‌ها) است. تجاوز از حد مجاز این ناخالصی‌ها، کیفیت و آسیب‌پذیری بتن را پایین می‌آورد.

میکسر ملات و بتن (Mortar Mixer & Concrete Mixer)

میکسر بتن یا مخبوط کن ملات سیمان برای ساخت ملات استاندارد سیمانی و همچنین تهیه خمیر سیمان جهت انجام آزمایشات فیزیکی و مکانیکی سیمان (مانند زمان گیرش و مقاومت فشاری) استفاده می‌شود. وجود یک همزن برقی مخصوص با دور استاندارد، برای اطمینان از همگن بودن مخلوط ضروری است.

میز ویبره بتن (Concrete Vibrating Table)

از میز ویبره بتن برای تولید لرزش در مواد داخل قالب به منظور متراکم و همگن کردن آن‌ها استفاده می‌شود. میز ویبره با از بین بردن فاصله بین مواد و فشرده‌سازی آن‌ها، به کاهش حباب‌های موجود در بتن کمک کرده و باعث ایجاد سطح یکنواختی در نمونه‌های آزمایشگاهی می‌شود.

دستگاه وی بی و مجموعه آزمایش‌های بتن خودتراکم (Vee-Bee Consistometer & SCC Tests)

دستگاه وی بی برای اندازه‌گیری کارایی و درجه تراکم‌پذیری بتن‌های با اسلامپ بسیار پایین (سفت) استفاده می‌شود و یک روش جایگزین برای تعیین قوام بتن است. همچنین، مجموعه آزمایش‌های بتن خودتراکم (مانند جعبه L، قیف V شکل و ...) برای ارزیابی جریان‌پذیری، قابلیت عبور و مقاومت در برابر جداشدگی بتن‌هایی که بدون نیاز به ویبره متراکم می‌شوند، ضروری هستند.

۲. تجهیزات بتن سخت‌شده و نمونه‌سازی

پس از گیرش و عمل‌آوری، بتن به حالت سخت‌شده می‌رسد و باید تحت آزمایش‌های مکانیکی قرار گیرد تا مقاومت و ویژگی‌های عملکردی آن تأیید شود. تعیین مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته از اصول اساسی این مرحله هستند که نیازمند تجهیزات قدرتمند و دقیقی همچون جک بتن شکن و دستگاه کرگیری هستند. این تجهیزات نه تنها مقاومت نهایی را می‌سنجند، بلکه امکان نمونه‌برداری و آماده‌سازی نمونه‌ها را نیز فراهم می‌کنند.

جک بتن شکن (Compressive Strength Test Machine):

از دستگاه جک بتن شکن برای اندازه‌گیری مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی و استوانه‌ای استفاده می‌شود. نمونه تحت فشار محوری قرار گرفته و پس از ایجاد اولین ترک، میزان مقاومت فشاری بتن اندازه‌گیری و ثبت می‌شود. این دستگاه‌ها اغلب به‌صورت دیجیتال و پرینتردار موجود هستند.

دستگاه کرگیری (مغزه‌گیری) بتن

دستگاه کرگیری برای استخراج و برش مغزه‌های استوانه‌ای از سازه بتنی (در قطر ۲ تا ۶ اینچ) به صورت افقی یا عمودی به کار می‌رود. از مغزه‌های حاصله می‌توان برای انواع آزمایش‌ها شامل مقاومت فشاری، خمشی، نفوذ یون کلر و تعیین عمق کربناسیون استفاده کرد. همچنین برای عبور تأسیسات ساختمانی (کابل، لوله) کاربرد دارد. استفاده از آرماتوریاب قبل از عملیات کرگیری الزامی است.

تعیین مدول الاستیسیته و ضریب پواسون

این دستگاه به‌منظور سنجش تغییر شکل عمودی و افقی در نمونه‌های استوانه‌ای تحت بارگذاری به کار می‌رود. پس از بارگذاری نمونه و شکست آن، مقدار کرنش از روی گیج تعیین می‌شود.

وسایل تعیین تطویل و تورق (Flakiness and Elongation Index)

سنگدانه‌هایی که درازای آن‌ها نسبت به پهنا و ضخامت‌شان زیاد باشد (سنگ‌های سوزنی‌شکل) یا درازا و پهنای زیادی نسبت به ضخامت داشته باشند (سنگ‌های پولکی‌شکل)، باید در مصالح سنگی به حداقل برسند. وسایل تطویل و تورق برای اندازه‌گیری این ویژگی‌ها به کار می‌روند و مقدار سنگدانه‌های پولکی و سوزنی در شن باید در حد ۱۵ درصد وزنی کل دانه‌ها محدود گردد.

میز و سطل ارشمیدس (Archimedes' Table and Basket)

میز و سطل ارشمیدس یک وسیله فیزیکی است که برای اندازه‌گیری جرم و چگالی اشیا (مانند سنگدانه‌ها) با استفاده از اصل ارشمیدس در زمینه وزن‌سنجی به کار می‌رود. این دستگاه به دلیل ساختار مکانیکی خاص خود، ابزاری مهم در اندازه‌گیری دقیق وزن‌های مرطوب و اشباع در آزمایشگاه است.

کپینگ نمونه بتن استوانه‌ای و دستگاه ذوب کپینگ

برای تعیین مقاومت فشاری نمونه‌های استوانه‌ای (مغزه یا قالب‌گیری شده)، لازم است دو سطح موازی نمونه کاملاً بدون پستی و بلندی یا اعوجاج باشند. بدین منظور، از دستگاه کپینگ و گوگرد برای کلاهک‌گذاری سطوح استفاده می‌شود. دستگاه ذوب کپینگ نیز برای آماده‌سازی سریع و ایمن مواد کپینگ (مانند ترکیب گوگرد) مورد نیاز است.

حوضچه نگهداری بتن (Curing Tank)

از حوضچه‌های پلاستیکی یا مخازن با ظرفیت مشخص (مانند ۸۰، ۱۴۰ یا ۲۰۰ لیتر متناسب با پایه) برای عمل‌آوری (Curing) نمونه‌های بتن در شرایط دمایی و رطوبتی استاندارد استفاده می‌شود. این فرآیند برای دستیابی نمونه به حداکثر مقاومت مورد انتظار در سنین مختلف ضروری است.

۳. آزمایش‌های غیرمخرب (NDT) و دوام

آزمایش‌های غیرمخرب (Non-Destructive Testing) نقش حیاتی در ارزیابی کیفیت و دوام سازه بتنی بدون آسیب رساندن به آن ایفا می‌کنند. همچنین، با توجه به افزایش اهمیت دوام بتن به‌ویژه در مناطق دارای شرایط محیطی خورنده (مانند سواحل جنوبی)، تجهیزات مربوط به اندازه‌گیری نفوذپذیری آب و مقاومت الکتریکی بتن ، جزو الزامات حیاتی آزمایشگاه‌های پایه ۱ و مناطق خاص جغرافیایی محسوب می‌شوند. در ادامه، ابزارهای کلیدی این حوزه را بررسی می‌کنیم.

دستگاه التراسونیک بتن (UPV)

از دستگاه التراسونیک برای تعیین همگنی و مقاومت نسبی بتن استفاده می‌شود. این دستگاه با ارسال پالس‌های التراسونیک با سرعت بالا (۳ تا ۵ کیلومتر بر ثانیه) از داخل بتن، ناپیوستگی‌های ریز ساختار را نشان می‌دهد.

چکش اشمیت (Schmidt Hammer)

چکش اشمیت یک ابزار غیرمخرب است که برای سنجش ویژگی‌های کشسان مواد و به‌ویژه تخمین مقاومت فشاری بتن به کار می‌رود. این چکش از قابلیت برگشت‌پذیری برخوردار است.

آزمایش مقاومت الکتریکی بتن

بر اساس مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، برای بتن‌های مسلح سازه‌ای واقع در فاصله ۵۰۰ متری حاشیه سواحل خلیج فارس و دریای عمان، انجام این آزمایش (همراه با نفوذ یون کلراید) برای کنترل دوام بتن اکیداً توصیه می‌گردد. حداکثر میزان مجاز شار عبوری در این مناطق برابر با ۲۰۰۰ کولن می‌باشد.

دستگاه تعیین عمق نفوذ آب در بتن

با استفاده از این دستگاه، مقدار نفوذ آب در نمونه بتن بر اساس زمان و فشار مشخص می‌شود. نفوذ آب عامل مخربی است که منجر به یخ‌زدگی و زنگ‌زدگی میلگردها می‌شود. نمونه بتن داخل دستگاه قرار گرفته و تحت فشار حداکثر ۱۰ بار توسط کمپرسور هوا قرار می‌گیرد.

آرماتور یاب (Rebar Locator)

آرماتور یاب به‌عنوان یک تجهیزات غیرمخرب، برای مشخص کردن موقعیت میلگردهای سازه‌های بتنی و میلگرد در اعماق استفاده می‌شود. استفاده از آن قبل از هرگونه عملیات مغزه‌گیری یا ایجاد منفذ در بتن الزامی است.

آزمایش نیم پیل (Half-Cell Potential Test)

آزمایش نیم پیل به‌طور مستقیم کیفیت بتن را از نظر دوام نمایش نمی‌دهد، اما می‌تواند پتانسیل خوردگی میلگردها را با ساخت آزمونه‌های بتنی متفاوت و نگهداری آن‌ها در شرایط مشابه، به صورت مقایسه‌ای مشخص کند. این آزمایش برای کنترل وضعیت آرماتورها در بتن‌های مسلح کاربرد دارد.

دیتالاگر (Data Logger)

دیتالاگرها ابزارهایی الکترونیکی هستند که برای ثبت و ذخیره‌سازی داده‌های حاصل از اندازه‌گیری‌ها (مانند دما، رطوبت، فشار و ...) در یک بازه زمانی مشخص استفاده می‌شوند. در آزمایشگاه بتن، این دستگاه‌ها برای پایش شرایط عمل‌آوری نمونه‌ها (حوضچه‌ها و اتاق‌های عمل‌آوری) و یا ثبت تغییرات محیطی در آزمایش‌های طولانی مدت، از جمله آزمایش‌های دوام و خزش، اهمیت دارند.

سایر تجهیزات مهم آزمایشگاهی بتن

• شیکر الک: برای سهولت و تسریع در عمل الک کردن مصالح به‌منظور دانه بندی و تعیین توزیع اندازه دانه‌ها استفاده می‌شود.
• آون (Oven): یک محفظه حرارتی است که برای گرم کردن یا خشک کردن مواد مرطوب (مانند نمونه‌های خاک یا سنگدانه) تا حرارت ۲۵۰ تا ۳۲۰ درجه سانتی‌گراد استفاده می‌شود.
• مقسم (Quarter): هدف از این دستگاه، دانه بندی اولیه دقیق و تقسیم مصالحی مانند سنگدانه و شن به ۴ گروه دانه بندی برای انجام آزمایشات است.
• میز ویبره: این دستگاه برای تولید لرزش در مواد داخل قالب، به‌منظور متراکم و همگن کردن بتن یا ملات و از بین بردن حباب‌های هوا به کار می‌رود.