تاثير وجود آرماتور در مقاومت مغزه گیری بتن
تاثير وجود آرماتور در مقاومت مغزه گیری بتن
مقدمه
امروزه در همه پروژه هاي عمراني بتني که اجرا مي شوند جهت کنترل يکنواختي بتن توليدي بچنگ ها ، بتونيرها و … و نيز اطمينان از حصول حداقل مقاومت مورد نياز اقدام به تهيه نمونه هاي بتني مي شود . اين نمونه ها ، پس از عمل آوري مناسب و رسيدن به سن مقاومت مشخصه مطابق با استانداردهاي معتبر مورد آزمايش قرار مي گيرند . نتيجه اين آزمايش ملاک مناسبي براي تعيين مقاومت بالقوه بتن مي باشد و اگر مراحل آزمايش بر اساس توصيه هاي استاندارد هاي معتبر انجام شود ارزيابي قابل قبولي رادر اين زمينه مي تواند ارائه دهد .
مغزه گيري از بتن و عوامل موثر :
همانگونه که اشاره شد پس از نمونه گيري از بتن و شکستن نمونه ها در سن مورد نظر ، مقاومت فشاري بتن مشخص مي شود . حال اگر در طي انجام مراحل اين آزمايش خطاهايي وجود داشته باشد ، مثلا نمونه ها در نقل وا نتقالات اوليه ضربه بخورند و يا به نحو مناسبي عمل آوري نشوند . طبيعتا نمي توانند «مقاومت بالقوه بتن » را که هدف و منظور اصلي آزمايش مقاومت فشاري بوده است را تعيين کنند .بنابراين در چنين مواقعي جواب ها معتبر نبوده و قابل استناد نيست . در اين موارد و نيز در مواقعي که اساسا نمونه قابل اطميناني تهيه نشده باشد بايد مقاومت بتن را به طريق ديگري تعيين نمود . در اين هنگام يکي از روش هاي متداول ، تهيه مغزه (کر) از سازه بتني اجرا شده مي باشد . مغزه ها به وسيله مته دستگاه کرگير بريده شده و بصورت نمونه استوانه اي شکل بدست مي آيد . ابتدا و انتهاي اين مغزه بوسيله دستگاه مخصوص بريده شده و با توجه به آنکه ممکن است سطوح انتهايي اين استوانه ناصافي هايي داشته باشد جهت بارگذاري يکنواخت مراحل کلاهک گذاري (کپنيگ) انجام شده و در نهايت مغزه توسط جک شکسته مي شود و مقاومت بتن تعيين مي گردد مقاومتي که از اين طريق بدست مي آيد صرفا بيانگر مقاومت بالقوه بتن نيست ، چرا که نحوه عمل آوري و تراکم بتن در سازه اصلي نيز بر مقاومتي که نشان داده مي شود تاثير گذار است و اين مورد يک تفاوت اصلي ومهم بين نتايج مقاومت مغزه و نتايج مقاومت نمونه هاي آزمايشگاهي محسوب مي شود . به عبارت ديگر نمونه هاي آزمايشگاهي بواسطه آنکه بتن آنها کاملا متراکم مي شوند و در شرايط استاندارد آزمايشگاهي عمل آوري مي شوند ، مقاومت بالقوه بتن را بهتر نشان مي دهند. علاوه بر اين مورد ، عوامل ديگري نيز در مقوامت مغزه ها تاثير گذارند . يکي از مهمترين اين عوامل که قصد داريم در اين گزارش آن را مورد بررسي قرار دهيم «تاثير وجود آرماتور در مغزه» مي باشد . در اکثر استانداردها توصيه شده است مغزه گيري به نحوي انجام شود که آرماتور در داخل مغزه وجود نداشته باشد و يا در صورت وجود آرماتور در مغزه اوليه ، سعي مي شود هنگام بريدن مغزه قطعه اي از آن را که داراي آرماتور نيست تهيه کرده و آزمايش را بر روي آن انجام دهند .
اگر چه وضعيت در بسياري از موارد عملي است و معمولا مي توان مغزه بدون آرماتور تهيه کرد اما در برخي موارد به دليل فشردگي آرماتوربندي سازه اين امکان فراهم نمي شود . نمونه اين موارد را در تيرهاي پروژه جم شاهد هستيم . در اين تيرها به دليل نزديک بودن آرماتورها عملا امکان تهيه مغزه بدون آرماتور فراهم نمي شود . در غالب مغزه هايي که قبلا توسط آزمايشگاه مکانيک خاک وزارت راه از اين تيرها تهيه شدند آرماتور وجود داشت . بعضا دربرخي مغزه ها چندين آرماتور افقي و يا مورب نيز مشاهده شد حتي در برخي موارد مغزه هاي گرفته شده مشاهده مي شود که وزن آرماتور موجود در مغزه بيشتر از وزن بتن موجود در مغزه مي باشد .
عکس هاي تهيه شده در هنگام کرگيري مويد اين مطلب مي باشد .
در تحقيق حاضر تلاش شد با کمک امکانات آزمايشگاهي شرايطي فراهم شود که بتوان عامل «وجود آرماتور در مغزه» را مورد ارزيابي قرارداد .جهت رسيدن به اين مقصود ابتدا بايد ساير عوامل موثر در مقاومت مغزه نظير عمل آوري و تراکم و … را حذف کرد ، به نحوي که تنها عامل تاثير گذار ، آرماتور موجود در مغزه باشد . شرح فعاليت هاي انجام شده در ادامه مطلب خواهد آمد .
شرح فعاليت هاي آزمايشگاهي:
به منظور مقايسه تاثير آرماتور در مقاومت مغزه ، دو دسته نمونه بتني در آزمايشگاه ساخته شد . در يک دسته از نمونه ها از آرماتور استفاده شد و دسته دوم بدون آنکه در آنها از آرماتور استفاده شود تهيه شدند . بتن هر دو دسته مشابه يکديگر مي باشد . شرايط تراکم ، عمل آوري ، سن آزمايش و … در مورد هر دو دسته مشابه يکديگر فراهم شد . لازم به ذکر است که جهت ساخت نمونه ها از قالب هاي آزمايش مقاومت خمشي کمک گرفته شد . ابعاد اين نمونه هاي اوليه 15*15*60 سانتيمتر مي باشد .
از مهمترين اين قالبها مي توان به ثابت بودن ارتفاع مغزه ها ذکر کرد زيرا در هنگام مغزه گيري مغزه از طرف عرض قالب خمشي گرفته مي شود اين روش باعث مي شود که نمونه نيازي به کلاهک گذاري (کپينگ )نداشته باشد .
پس از آنکه نمونه ها به سن 28 روز رسيدند هر دو دسته نمونه را از آب خارج کرده و از آنها مغزه هايي با قطر چهار اينچ تهيه گرديد . بديهي است در مغزه هاي نمونه هاي مسلح آرماتور وجود دارد ودر دسته دوم آرماتوري موجود نيست . بنابراين تنها تفاوت موجود در اين دو دسته صرفا وجود آرماتور در دسته اول مي باشد و ساير خصوصيات و شرايط کاملا شبيه به يکديگر است .
طبيعتا اگر مغزه هاي تهيه شده از اين دو دسته را بوسيله دستگاه جک بتن شکن بشکنيم مقاومت هر يک مشخص خواهد شد. حال با مقايسه نتايج مقاومت مغزه هاي مسلح (حاوي آرماتور) با مغزه هاي غير مسلح (بدون آرماتور) که از يک نوع بتن ساخته شده اند مي توان به ميزان تاثير وجود آرماتور در مغزه پي برد .
پس از تهيه بتن طبق طرح اختلاط مشخص در محل آزمايشگاه ، يک عدد قالب 15*15*60 سانتيمتر بدون آرماتور و سه عدد قالب بصورت مسلح تهيه گرديد . در قالب هاي مسلح از آرماتورهاي مختلف f10, f12, f20 , f32استفاده شد . براي نوع بتن نيز 3 حالت در نظر گرفته شد . در واقع اين تحقيق 3 مرتبه انجام شده است و در هر مرتبه از يک نوع بتن استفاده شده است . مجموعا 12 قالب با ابعاد 15*15*60 سانتيمتر تهيه شده و از اين قالب ها 23 عدد مغزه تهيه گرديد . آرماتورهاي مورد استفاده نيز کنترل شدند و از آنهايي استفاده شد که زنگ زدگي نداشته باشند .
نتايج آزمايش ها
پس از آنکه سن نمونه ها به 28 روز رسيد اقدام به مغزه گيري از آنها نموده و مغزه ها توسط جک شکسته شد . نتايج مقاومت فشاري بدست آمده در ادامه مطلب آمده است . ضمنا همه مغزه هاي تهيه شده داراي قطر 10 سانتيمتر و ارتفاع 15 سانتيمتر مي باشند و لذا ضريب تصحيح نسبت طول به قطر براي همه مغزه ها يکسان مي باشد .
شکست نامنظم مغزه از محل اتصال آرماتور و بتن در شکل زير مشاهده مي شود .
حضور آرماتورهاي بيشتر به شدت بر مقاومت مغزه ها اثر مي گذارد .
در بسياري از پروژه ها پس از ريختن بتن معمولا آب انداختن آن نيز مشاهده مي شود . اين آب به سطح بتن آمده و نهايتا تبخير مي شود . در بتن هاي مسلح در مسير بالا آمدن آب ، مقداري از آن در زير آرماتورهاي افقي محبوس مي شود . در نتيجه اتصال قسمت زيرين آرماتورهاي افقي به بتن ضعيف تر از قسمت بالايي است و اين محل يک موضع ضعف محسوب مي شود .
بررسي نتايج
از بررسي نتايج آزمايش مي توان موارد زير را استنباط نمود :
1- مقاومت کليه مغزه هاي حاوي آرماتور از مغزه هاي بدون آرماتور مشابه کمتر مي باشد .
2- مقاومت مغزه هاي مسلح در بهترين حالت 24% و در بدترين وضعيت 63% نسبت به مغزه هاي غير مسلح با بتن يکسان کاهش نشان مي دهد .
3- به نظر مي رسد اساسا حضور هر گونه آرماتور در مغزه باعث تضعيف آن شده و يکپارچگي بتن را بر هم مي زند .
4- محل اتصال آرماتور و بتن جزء ضعيف ترين قسمت هاي مغزه محسوب مي شود به نحوي که شکست مغزه ها عمدتا در اين قسمت اتفاق مي افتد .
5- پراکندگي نتايج مقاومت مغزه هاي حاوي آرماتور بسيار زياد است .
نتيجه گيري :
همانگونه که مشاهده مي شود عليرغم آنکه در آزمايش هاي فوق از بتن هاي با مقاومت نسبتا بالا ومناسبي استفاده شده بود و شرايط تحت کنترل و کاملا شناخته شده اي را فراهم کرديم ، نتايج مقاومتي که از کرهاي داراي آرماتور گرفته شد اعداد پائين و نامناسبي را نشان مي دهد . بنابراين طبيعي است هيچگاه نمي توان به اين نتايج به عنوان مقاومت بتن استناد نمود . در پروژه جم نيز همين وضعيت اتفاق افتاده است ، مغزه هايي که از تيرها گرفته شد حاوي تعداد زيادي آرماتور بود و در نتيجه مقاومت هاي بدست آمده در ظاهر اعداد پائيني را نشان داد . اين در حالي است که بر روي همين تيرهايي که به ظاهر تصور مي شود ضعيف است باري را که در طراحي در نظر گرفته شده بود اعمال نموديم و اين تيرها توانست به راحتي آنها را تحمل نمايد .
از تيرهاي جديدي که در محل کارگاه جم توليد مي شود ونمونه هاي آزمايشگاهي بتن آنها قابل قبول بوده است نيز مقداري مغزه تهيه کرديم . همانگونه که پيش بيني مي شد مقاومت مغزه ها به مراتب کمتر از نمونه آزمايشگاهي آنها بدست آمد . اين مطلب به روشني مويد آن است که مغزه گيري از تيرهاي جم بواسطه فشردگي بيش از حد آرماتورها به هيچ وجه روش مناسبي جهت تعيين مقاومت بتن آنها نيست و نمي توان از مغزه گيري اين تيرها نتيجه معتبر و قابل استنادي تهيه نمود .
پيشنهاد نهايي
با توجه به موارد فوق و تحقيقات فراواني که به بخشی از آنها در اين گزارش اشاره شد مي توان با اطمينان گفت مقاومت بتن تيرهاي توليد شده قبلي به مراتب بيشتر از حدودي است که تصور مي شود . اين تيرها به سهولت مي توانند بارهاي وارده را تحمل نمايند . لذا پيشنهاد مي شود گزينه استفاده از تيرهاي قبلي تهيه شده مجددا مورد بررسي قرار گرفته و در صورت امکان از آنها استفاده شود .
[nggallery id=18]
