اندازه گیری مقاومت بتن در مراحل اولیه تهیه آن، امری مهم در تشخیص مقاومت نهایی بتن است. اما چالش اصلی در این خصوص یافتن راهی برای بدست آوردن داده‌های مقاومتی بتن به روشی ساده و سریع است.
با استفاده از سنسورهای خاصی می‌توان مقاومت بتن که به آن بلوغ بتن نیز گفته می‌شود را اندازه‌گیری کرد. استفاده از سنسورها روشی غیر مخرب بوده و نیازی به تخریب بتن و یا نمونه‌برداری آزمایشگاهی از آن نیست. بنابراین می‌توان گفت که روشی بهینه است.
بلوغ بتن چیست؟
بلوغ بتن یک روش بدون نیاز به تخریب برای آزمایش بتن است که به کاربر امکان می‌دهد آستانه مقاومت فشاری بتن را در محل و در زمان واقعی تخمین بزند. به کارگیری این روش که در محل پروژه و بدون نیاز به استفاده از آزمایش شکست استوانه بتنی انجام می‌شود، بسیار بهینه و مقرون به صرفه خواهد بود.
به عبارت دیگر می توان اینگونه بیان کرد که برای یک مخلوط مشخص از مواد تشکیل دهنده بتن، مقاومت بتن تابعی از مدت زمان آماده شدن بتن (یا همان زمان پخت و میزان دما و یا حرارت آماده سازی بتن) است. با این توصیف بلوغ بتن مفهومی است که تاثیر دما و زمان آماده سازی بتن را بر روی فرآیند هیدراتاسیون سیمان نشان داده و موجب ایجاد خصوصیات منحصر به فرد بتن می شود.
بتن در دماهای مختلف و با سرعت های متفاوت تهیه و پخت می شود. در نتیجه بلوغ بتن به ما این امکان را می‌دهد تا بتوانیم رفتار بتن در شرایط مختلف را مقایسه کنیم. بنابراین بلوغ بتن شاخصی برای تخمین مقاومت بتن است. طی آزمایش‌های فراوان ثابت شده که این یک روش قابل اطمینان و با دقت بالا در تعیین مقاومت بتن است.
موسسه استاندارد ASTM معتقد است که روش استاندارد تعیین بلوغ بتن، روشی استاندارد برای تخمین مقاومت نهایی بتن بوده و بر اساس این فرض استوار است که نمونه های یک مخلوط بتن مشخص در صورتی که از شاخص بلوغ یکسانی برخوردار باشند، مقاومت برابری دارند. یا به عبارت دیگر اگرچه بتن های مختلف در دماهای متفاوت تهیه می شوند و مدت زمان پخت آنها متفاوت است؛ اما در صورت داشتن شاخص بلوغ یکسان دارای مقاومت برابر هستند.
بنابراین می‌توان گفت بلوغ بتن شاخصی است که پیشرفت آماده سازی بتن را نشان می دهد. مقدار این شاخص با دمای بتن و مدت زمان آماده سازی آن رابطه مستقیم دارد.
به عنوان مثال در صورتی که دو طرح اختلاط بتن متفاوت داشته باشیم که یکی در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۱۰ روز و دیگری در دمای ۳۵ درجه سانتیگراد به مدت ۵ روز پخت شوند، دارای شاخص بلوغ یکسان و در نتیجه مقاومت بتن برابر هستند. بدیهی است هرچه دمای بتن بیشتر باشد برای رسیدن به یک مقاومت خاص، زمان کمتری مورد نیاز است. زیرا دمای بالاتر روند هیدراتاسیون که همان واکنش بین سیمان و آب است را تسریع می کند.
استفاده از سنسور بلوغ بتن به کاربر امکان می دهد داده های دمایی را جمع آوری کرده و از طریق داده های کالیبراسیون و هماهنگ سازی دما و مدت آماده سازی میزان مقاومت نهایی یا بلوغ بتن را تعیین کند. هدف از کالیبراسیون، تعیین رابطه بین بلوغ و قدرت بتن برای یک ترکیب خاص است.
این حسگرها (سنسورهای بلوغ بتن) به صورت بی سیم در بتن تعبیه می شوند. حسگرها طی ده سال گذشته به شکل گسترده ای برای کنترل دمای بتن مورد استفاده قرار گرفته‌اند. استفاده از داده‌های به دست آمده از سنسورها به منظور تعیین شاخص بلوغ بتن رواج زیادی یافته است.
مزیت استفاده از این سنسورها، خودکار بودن و استفاده آسان از آنها به دلیل عدم نیاز به سیم است. این سنسورها به صورت بی سیم تمام اطلاعات مورد نیاز را دریافت و تحلیل می‌کنند. علاوه بر آن می‌توانند به هر دستگاه تلفن همراه هوشمند متصل شده و داده‌ها را با سرعت بالا منتقل کنند.
روش های تعیین بلوغ بتن
روش تعیین شاخص بلوغ بتن روشی برای برآورد کردن مقاومت درجای بتن با استفاده از داده های آزمایشگاهی و داده های اندازه گیری شده محیطی است. این روش بر این پایه استوار است که اگر نمونه های یک مخلوط بتن معین دارای مقادیر مساوی از شاخص بلوغ باشند در نتیجه مقاومت بتن در تمامی آن ها یکسان خواهد بود.
روش‌هایی که بیشترین استفاده را در تهیه منحنی کالیبراسیون بتن برای تعیین شاخص بلوغ بتن دارند، به شرح زیر می‌باشند:
- روش فاکتور دما و زمان (Temperature-Time factor(Nurse Saul)). این عامل مهم ترین و کارآمدترین و پر استفاده‌ترین روش در تعیین شاخص بلوغ است
- روش سن معادل (Equivalent Age (Arrheninheus or Freiesleben-Hansen and Pedersen))
- روش بلوغ وزنی هلندی (Dutch Weighted Maturity)
- روش ویور (Weaver and Sadgrove)
در روش دما و زمان که مهم ترین روش در تعیین شاخص بلوغ است، اندازه گیری دمای بتن ما را قادر می سازد بلوغ بتن را در هر زمان مشخص محاسبه نماییم. اما شاخص بلوغ بدون استفاده از منحنی کالیبراسیون هیچ چیزی را در مورد مقاومت بتن به ما نمی گوید. کالیبراسیون بتن توضیح می دهد که مقاومت بتن مربوطه برای هر سطح بلوغ بتن باید چگونه باشد. بدیهی است هر منحنی کالیبراسون برای هر طراحی مخلوط بتن منحصر به فرد است.
بلوغ بتن برای هر مخلوط بتن با استفاده از توابع مختلف بلوغ محاسبه می‌شود که این توابع براساس دما می‌باشند. بنابراین دما و سرعت عمل آوری بتن از اصول اصلی شاخص بلوغ بتن به شمار می روند.
به طور ساده می توان گفت وقتی بتن مخلوط می شود، یک واکنش شیمیایی گرمازا بین آب و سیمان اتفاق می افتد که باعث افزایش ناگهانی دما می شود. با افزایش دما، سرعت عمل آوری نیز افزایش می یابد.
تمام بتن‌ها از یک الگوی عمل آوری متداول پیروی می‌کنند، اما سرعت آن در انواع مختلف بتن متفاوت است. بلوغ بتن راهی برای تعیین و پذیرش این واریانس و اختلاف دمایی است.
در هنگام اجرای پروژه‌ها شرایط آب و هوایی و دیگر متغیرهای محیطی همیشه بر اساس انتظار ما پیش نمی‌روند. لازم است سنسورهای دمایی را داخل بتن تعبیه کنیم تا چنانچه دمای بتن به هر دلیلی به دمای مورد انتظار ما نرسید، بدانیم عمل آوری بتن کندتر از حد انتظار خواهد بود. این بدان معنی است که بتن در زمان پیش بینی شده به مقاومت مطلوب نخواهد رسید. در نتیجه این فرصت را داریم که بتن را با یک لایه عایق بپوشانیم تا دمای بتن را افزایش دهیم.
منابع:
سلام، ممنون از مطالب مربوط به بلوغ بتن. به جای پخت بتن از واژه عمل آوری استفاده شود.
ممنون از دقت نظر شما