مصالح ساختمانی بسیار متعددی برای اجرای پروژههای ساختمانی و حتی عمرانی مورد استفاده قرار میگیرد. تمامی این مصالح به صورت آماده تهیه میشود اما بتن باید در شرایط خاصی به عمل بیاید. لزوم انجام آزمایش تغییر طول ملات سیمانی و بتن بر اساس استاندارد ASTM C157 به منظور بررسی برخی از خواص یا ویژگیهای ملات سیمانی و بتن است. این آزمایش با نام تغییر طول ملات و بتن سختشده شناخته میشود که به روشهای خاصی نیز صورت میگیرد. برای انجام این آزمایش نیاز به شرایط و استانداردهای خاصی برای نمونهگیری از بتن است. مهیا بودن شرایط و رعایت استانداردها باعث میشود تا نمونه با رعایت استانداردها نتیجه مطلوب و دقیقی داشته باشد.
با توجه به این فرآیند میتوانید با اندازهگیری طول، پتانسیل انقباض یا انبساط حجمی ملات را مشخص و تحت تاثیر این فرایند، مواد بتنی به راحتی ارزیابی میشوند. در نتیجه کار نیز اطلاعات دقیقی به دست میآورید در واقع میتوانید متوجه شوید که این فرآوردههای بتنی در شرایط غیر استاندارد اختلاط داشتهاند. هدف اصلی انجام این آزمایش این است تا با اندازهگیری این تغییرات طول به راحتی پتانسیل انقباض و انبساط حجمی ملات را تشخیص بدهید. در نتیجه مخلوطهای ملاتی را به راحتی میتوانید با یکدیگر مقایسه و ارزیابی کنید. در واقع به دنبال عاملی هستیم که غیر از اعمال نیروهای خارجی و تغییرات حرارتی میتوانند روی قدرت مخلوط تاثیر داشته باشند.
این روش آزمایشی شامل تعیین تغییرات طول در ملات هیدرولیک سیمان سخت شده و نمونه های بتن ساخته شده در آزمایشگاه و در معرض شرایط دما و رطوبت کنترل شده، ناشی از عواملی غیر از نیروهای خارجی و تغییرات دما می باشد.
وسایل مورد نیاز برای انجام آزمایش
- قالب و دستگاه اندازه گیر تغییرات طول
- کوبه: که باید از جنس مواد غیر جاذب و ضد سایش مانند لاستیک با سختی متوسط یا چوب بلوط عمل آوری شده باشد. این کوبه باید برای 15 دقیقه در پارافین با دمای 200 درجه سلسیوس قرار داده شده باشد و ابعاد آن باید برابر با 25×13 میلیمتر در سطح مقطع و طول آن 150 میلیمتر باشد.
- میله کوبش: این میله که از جنس فولاد است، قطر 10 میلیمتری و طول 250 میلیمتری دارد که انتهای آن به شکل نیمکره با قطری برابر با قطر میله ساخته شده است.
- اتاق خشک کردن و کنترل: باید اتاقی که دارای قفسههای مختلف برای نگهداری نمونهها در هوا است، فراهم گردد. این قفسهها باید طوری طراحی شده باشند که هوا دور تا دور آن در گردش باشد. هوای این اتاق باید حدود 2±23 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 4±50 درصد باشد.
- تبخیر سنج
- کاغذ صافی: که برای تبخیر سنج استفاده میشود و باید سفید و یک سطح آن نرم باشد.
- وسایل خارج کردن نمونهها از قالب
روش آزمایش تغيير طول ملات و بتن
نمونه برداری
گام اولیه نمونه برداری است که البته نمونهها نیز بر اساس استاندارد ملی و ASTM C157، ترکیبی از ملات سیمان هیدرولیکی هستند که مقدار و درصد مصالح و نسبت آب به سیمان در استاندارد مربوطه ذکر شده است. معمولا نمونهها مقطع مربعی با ابعاد ۲۵ در ۲۵ میلیمتر و طول ۲۸۵ میلیمتر دارند. سه نمونه ملات را باید برای انجام آزمایش آماده کنید.
قالبگیری نمونهها
نمونه ملات در دو لایه داخل قالب ریخته میشود. در نتیجه پس از، مرحله لایهریزی آن را با کوبه متراکم میکنید. پس از مرحله متراکم سازی لایه بالایی باید با لبه قالب سطح ملات کاملاً تراز شود. در نتیجه با میله زنی نیز میتوانید متراکم سازی ادامه دهید، چنانچه اسلامپ کمتر از ۷.۵ میلیمتر بود از ویبراتور استفاده میکنید.
خوانش مقایسه طول در آزمایش تغییر طول ملات سیمانی
چگونگی خوانش تغییر طول بتن در آزمایش اهمیت بسیار زیادی دارد. حتی اگر این آزمایش به درستی انجام شده باشد چنانچه چگونگی خوانش آن را اشتباه انجام دهید، خطا به وجود میآید. مرحله خوانش طول پس از قرار دادن نمونه در صفحه مقایسه کننده انجام میشود.
صفحه مقایسهگر را باید در حالتی قرار دهید که میله مرجع در آن باشد. در واقع مرحله خوانش پس از قرار دادن میله مرجع در صفحه مقایسهگر صورت میگیرد. تغییر طول ملات در این مرحله به دست میآید، درست زمانی که اختلاف خوانش این دو را بررسی کنید. تغییر طول هر یک از نمونهها باید در هر سن پس از خواندن اولیه توسط یک فرمول خاصی محاسبه شود.
نکته
یکی از مهمترین تجهیزات یا شرایطی که برای انجام آزمایش تغییرات طولی بتنی به آن نیاز داریم، اتاق خشک و کنترل است. این اتاق قفسههای متعددی برای نگهداری نمونهها در هوا دارد. البته قفسهها نیز باید به صورتی طراحی شوند که هوا به راحتی در تمام محیط گردش داشته باشد. معمولا هم این هوا در بازه ۲ ± ۲۳ درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی ۴ ±۵۰ درصد است. چنانچه دما و رطوبت خارج از محدوده استاندارد تنظیم شود، در این صورت آزمایش به درستی و با نتیجه مطلوبی همراه نخواهد بود.
نمونه برداری و انواع نمونهها
در این آزمایش باید نمونهها را طبق استاندارد ملی بند 2-3 از مخلوط های ملات سیمان هیدرولیکی یا بتن ساخته شده در آزمایشگاه تهیه کنید. برای ملات، نمونهها باید دارای مقطع مربعی شکل به ابعاد 25×25 میلیمتر و طول حدود 285 میلیمتر باشد و برای هر حالت باید سه نمونه آماده گردد.
برای بتن نیز مانند ملات باید سه نمونه آماده شود. اگر سنگدانههای بتن از الک 50 میلی متر عبور کنند باید نمونه به شکل یک منشور با مقطع 100×100 میلی متر و طول 285 میلی متر باشد و اگر سنگدانهها از الک 25 میلی متر عبور کند، منشور باید مقطع 75×75 میلی متری داشته باشد.
نحوه قالب گیری نمونهها
در این قسمت از آزمایش تغيير طول ملات و بتن سیمان هيدروليكی سخت شده باید سراغ چگونگی قالب گیری آنها برویم. برای ملات، باید آن را در دو لایه داخل قالب ریخت و هر لایه را با کوبه متراکم نمود. بعد از تراکم لایه بالایی سطح ملات را با لبه قالب به روش تراشیدن هم تراز کنید و با عبور دادن ماله بر روی آن، سطحش را صاف نمایید.
برای بتن نیز باید در ابتدا دو لایه تقریبا برابر را داخل قالب بریزید و سپس با میله زنی، آن را متراکم سازید. در صورتی که اسلامپ کمتر از 75 میلی متر است باید از ویبراتور استفاده نمایید. بعد از تکمیل قالب گیری، مواد اضافی را با یک ابزار لبه صاف بتراشید و تمیز کنید.
روش عمل آوری نمونهها
نمونهها را در قالب اطاقک رطوبت استاندارد باید قرار داد و از چکیدن آب بر روی آنها نیز باید جلوگیری نمود. نمونهها را در سن 23.5 ±0.5 ساعت بعد از اضافه شدن آب به سیمان باید از قالب خارج نمود. بیشتر از 24 ساعت نباید نمونهها را در قالب نگهداشت.
به محض خارج کردن نمونهها از قالب آنها را در آب آهک اشباع با دمای 0.5±23 درجه به مدت حداقل 15 دقیقه برای نمونه های 25×25 و 30 دقیقه برای نمونههای 75×75 قبل از اندازه گیری طول قرار دهید. این کار همانطور هم که در ابتدای آزمایش گفته شد برای به حداقل رساندن پراکندگی طول در اثر تغییرات دما میباشد.
در سن 0.5±24 ساعت بعد از اضافه شدن آب به سیمان در طی اختلاط، نمونه ها را باید همزمان از مخزن آب خارج کرد و با پارچه جاذب خشک نمود و به سرعت اندازه طول آن گرفته شود.
بعد از خوانش اولیه مقایسه کننده طولها، نمونه ها را باید در آب آهک اشباع در دمای 2±23 درجه نگهداری کرد تا به سن 28 روزه (با احتساب دوره ماندن در قالبها) برسند. در پایان دوره هم عمل آوری هم خوانش ثانویه مقایسه کننده طول را باید انجام داد.
روش نگهداری نمونهها
در آب:
باید داخل آب آهک اشباع استاندارد قرار داد و هر نمونه را بوسیله مقایسه کننده طول در طول دورههای عمل آوری 8، 16، 32 و 64 هفته ثبت کرد.
در هوا:
باید نمونهها در اتاق خشک طوری قرار داد که از هر طرف حداقل 25 میلی متر با جوانب فاصله داشته باشد. خوانش های هر نمونه را بوسیله مقایسه کننده طول در دوره های عمل آوری در هوا در سنین 4، 7، 14 و 28 روز و 8، 16 و 32 هفته ثبت کنید.
روش خوانش مقایسه طول
صفحه مقایسه کننده طول را پس از قرار دادن نمونه در آن خوانش کنید. سپس صفحه مقایسه گر را با قرار دادن میله مرجع در آن خوانش کنید. سپس اختلاف خوانش این دو را بدست بیاورید و در نهایت تغییر طول هر نمونه را در هر سن بعد از قرائت اولیه با فرمول زیر محاسبه نمایید:
که در این فرمول داریم:
ΔLx تغییر طول نمونه در هر سن بر حسب درصد
CRD اختلاف بین خوانش مقایسه گر با میله مرجع و نمونه در هر سن
G طول اندازه گیر (250 میلی متر)
Initial CRD اختلاف اولیه بین خوانش مقایسه گر با میله مرجع و نمونه
به این ترتیب ما توانستهایم که آزمایش تغيير طول ملات و بتن سیمان هيدروليكی سخت شده را انجام دهیم و به مقادیر مورد نظر دست پیدا نماییم.
استاندارد:
INSO17039, ASTM C157
