زمانی که مجموعه ای از اهداف عملکرد و نسبت های مخلوط بر روی کاغذ آورده می شود، مرحله بعدی شناسایی مخلوط جهت تامین عملکرد موفق در طول فرآیند تولید است. دستورالعمل های موقتی مطرح شده از سوی انستیتو بتن پیش تنیده / پیش ساخته سه مرحله در فرآیند شناسایی مخلوط را معرفی می کند. نخست بچینگ های (Batch) کوچک کنترل شده در آزمایشگاه مورد آزمون قرار می گیرند، دوم مخلوط انتخاب شده در تولید، آزمایش می شود که شامل کاربرد بچینگ، مخلوط و تجهیزات بتن ریزی می شود و در نهایت یک طرح کنترل تضمین کیفیت برای ویزگی های سخت شدگی و تازه، ایجاد می شود.

همیشه تعداد معینی از آزمایش ها به دنبال توسعه یک ترکیب جدید هستند، در فرآیند شناسایی، ویژگی های سخت شدگی و تازه مهم، آزمایش می شوند. جهت تضمین بالاترین سطح کنترل، توصیه می شود در صورت امکان بچینگ های آزمایشگاهی کوچک در ابتدا مورد استفاده قرار گیرد. در این روش تاثیرات تنظیمات کنترل شده و خاص آموخته می شوند. زمان اجرای آزمایش های لابراتوری بتن، رویه های خوب و تمام استانداردهای مناسب، مانند آنچه که در ASTM وجود دارد، باید مدنظر قرار گیرند.

تصویر 1 فاز یک فرآیند شناسایی مخلوط

تصویر 1 به نمایش فلوچارت (نمودار جریان) برای بخش اول فرآیند شناسایی می پردازد. مخلوط ایجاد شده برای ویژگی های تازه هدف آزمایش می شود. اگر این ویژگی ها به دست نیایند، تنظیماتی در نسبت های مخلوط بتن اعمال می شوند. اگر اهداف تازه به دست آیند، سپس آزمون مقاومت مخلوط و ویژگی های سخت شدگی انجام می شود. این روند ادامه می یابد تا این که به ویزگی های سخت شدگی و تازه مناسب دست یابیم.

برنامه آزمون آزمایشگاهی اولیه به موقعیت وابسته بوده و می تواند به صورت محدود و گسترده باشد. در اکثر موارد، متخصصین بتن تنها به قصد تولید مخلوط که مورد استفاده قرار می گیرد به این مرحله نزدیک می شوند که گاهی منتهی به یک باریک بینی و نگرش محدود به این فرآیند می شود و در نهایت منجر به آزمایش تنها یک مخلوط خواهد شد، تنظیمات صورت می گیرد و مخلوط مجدداً آزمایش می شود. این متدولوژی اشتباه نیست اما نه کارآمد بوده و نه منجر به شناخت و یادگیری تنظیمات چندگانه و فعل و انفعالات آنها می شود. طرح آزمایشی کارآمد به خودی خود یک نظم و انضباط خاص داشته و کتاب های متعددی می توانند به بیان این موضوع بپردازند. آزمایشات طراحی شده آماری می تواند به صورت همزمان یک مخلوط بتن SCC خاص را ارائه نموده و فعل و انفعالات بین متغیرهای نسبت بندی مخلوط را شفاف کند. خلق یک مخلوط و شناخت فعل و انفعالات برای دوره بلند مدت و کوتاه مدت اهمیت دارد. نتایج موجود در زمان صرف شده برای رفع عیب در مراحل بعدی مطرح می شود. اگر متخصص دارای مهارت طراحی آزمایشی نباشد، بسته های نرم افزاری بازاری موجود یا خدمات موجود از طریق عرضه کنندگان اطلاعات می توانند به توسعه یا طراحی یک آزمایش SCC (در صورت مطلوب بودن) کمک کنند.

آزمون و ارائه داده ها اغلب بخش آسان فعالیت ما را شکل می دهد. بخش اصلی این فرآیند تفسیر داده ها و ایجاد تنظیمات می باشد. زمانی که تنظیم نسبت های مخلوط SCC مطرح می شود، یک ارزیابی کیفی از مخلوط، اغلب به اندازه هر ارزیابی آزمون دیگری اهمیت دارد. این به خصوص در مورد ناپایداری و تفکیک مصداق دارد. زیر مجموعه های ذیل دستورالعمل مهمی را برای تنظیم نسبت ها ارائه داده تا قابلیت پر کردن و سیالیت، توانایی عبور، پایداری و مقاومت براساس آزمون آزمایشگاهی را بهبود بخشند. لازم به ذکر است که در بعضی موارد تنظیمات نسبت بندی ممکن است بر بیش از یک ویزگی تاثیر بگذارند.

در کل این ویژگی از طریق آزمون جریان اسلامپ اندازه گیری می شود.

افزایش مقدار HRWR: در صورتی که جریان اسلامپ به صورت نظام مند با افزایش مقدار HRWR و بدون تفکیک افزایش یابد، نسبت های مخلوط به صورت منطقی متعادل می شود. اگر در طول فرآیند، جریان اسلامپ افزایش نیابد، می تواند ناشی از یک یا چند مورد زیر باشد:

افزایش کل حجم خمیر: اگر حجم خمیر بسیار پایین باشد و HRWR را اضافه نماییم، می تواند به صورت نظام مند باعث تفکیک شود که از طریق آب دهی و بی رنگ شدن سطح بتن قابل تشخیص است. زمانی که حجم خمیر ناکافی باشد، از طریق وجود غلظت در سنگدانه ها در مرکز لایه ای جریان اسلامپ (در انجام آزمون جریان اسلامپ) مشخص می شود.

ASTM C 1621 به ارزیابی توانایی عبور SCC از طریق تعیین تفاوت بی جریان اسلامپ با حلقه و یا بدون حلقه J می پردازد. بعضی از استانداردهای اروپایی تفاوت ارتفاع لایه ای درون حلقه در برابر بیرون حلقه را اندازه گیری می کنند.

این تفاوت یا اختلاف ارتفاع ارزیابی می کند که آیا اتصال معنادار سنگدانه ای وجود دارد یا خیر و آیا در داخل حلقه ساخته می شود؟ با استفاده از متدولوژی پیشنهادی از سوی ASTM C 1621، اگر توانایی عبور کافی نباشد با توجه به این که جریان اسلامپ بدون حلقه 50 میلی متر یا بیشتر (2 اینچ) است، بیشتر از جریان اسلامپ حلقه J، باید مجدداً ارزیابی در خصوص چگونگی انسداد سنگدانه ها صورت گیرد.

موارد ذیل مربوط به مراحل تنظیم پایداری براساس آزمون آب دهی و آزمون تفکیک ستون ارائه شده است:

زمانی که یک مخلوط یا مجموعه ای از مخلوط ها حاوی ویژگی های سخت شدگی و تازه مناسب، ساخته شده باشند، باید قدرتمندی این مخلوط ها مشخص شود. قدرتمندی مخلوط SCC به معنی عدم حساسیت این مخلوط در مقابل نوسان سیالیت، بچینگ درست و یا ویژگی های مواد خام از قبیل میزان رطوبت و توزیع اندازه ذرات می باشد که می تواند منجر به تغییراتی در ویژگی تازگی ترکیب SCC گردد. یک ترکیب قوی ترکیبی است که می تواند به راحتی تولید شود و پیوسته به ویژگی مورد نظر (به لحاظ تازگی) بدون حضور مستمر تولید کننده یا پیمانکار در محل پروژه دست یابد.

بدین ترتیب مشخص شد که با هر افزایش سطح جریان اسلامپ، ترکیبات به تغییرات حساس بوده و مقاومت بتن کاهش می یابد. هدف در آزمون قدرتمندی، یافتن نقطه ای است که در آن یک مخلوط برای مدت طولانی عملکرد قابل قبول را برحسب پایداری و سیالیت و توانایی عبور به نمایش نمی گذارد. بنابراین باید این مرحله را با هدف خرد کردن ترکیب شروع کرد، طوری که بدانیم تا چه حد می تواند در مقابل فشار پایداری خود را حفظ کند.

اولین مرحله در آزمون قدرتمندی، تعیین رابطه بین سیالیت و پایداری برای مصالح و ویژگی های انتخاب شده است. هدف این آزمون، اشاره به سطح ناپایداری مخلوط است. طرح زیر به ارائه مراحل پیشنهادی برای ارزیابی این رابطه می پردازد. جریان اسلامپ می تواند بنابر صلاحدید متخصص تنظیم شود. به خاطر این که رابطه بین جریان اسلامپ و سایر داده های آزمون همیشه خطی نیست، مینیمم سه سطح جریان اسلامپ توصیه می شود. هر مخلوط ترسیم شده از نسبت های برابر (هنگام تنظیم مقدار HRWR) استفاده می کند.

ترکیبات:

جریان اسلامپ                            زمان T50

تفکیک ستون                             آب دهی

شاخص پایداری چشمی (VSI)        میزان آب

توانایی عبور از حلقه J، این آزمون صرفاً زمانی ضروری است که توانایی عبور یک ویژگی ضروری باشد.

زمان تکمیل این آزمون، تعدادی از طرح های اسکاتر (در نمایش رابطه بین جریان اسلامپ، T50 و سایر داده های آزمون) می توانند جهت استفاده ترسیم شوند. مانند آنچه که در تصویر  2نشان داده شده است، هر نقطه از داده ها می تواند با نتیجه آزمون (که شامل هر آزمون دیگری مانند درصد تفکیک ستون، VSI، جریان حلقه J با سایر موارد می باشد) علامت گذاری شود. این تصور به ترسیم داده های فرضی برای زمان T50 در برابر جریان اسلامپ و درصد تفکیک ستون برای مجموعه ترکیبات فوق می پردازد.

تصویر 2 طرح داده ای برای آزمون قدرتمندی

در این مثال متخصص می تواند رابطه T50 جریان اسلامپ و محدوده های کنترل کیفیت را براساس محدوده تفکیک مشخص شده معرفی کند، اگر محدوده تفکیک 10 یا 15 درصد باشد، پارامترهای متفاوت برای دو آزمون دیگر در نظر گرفته می شود.

جنبه دیگر قدرتمندی، واکنش یک مخلوط به خطاهای بچینگ است. این بخش از طریق ایجاد تغییرات هدفمند در اوزان پیمانه یک ترکیب مشخص و نیز اندازه گیری واکنش، ارزیابی می شود. ASTM C 94 شاخص استاندارد بتن آماده است که می تواند برای اعمال تغییرات مناسب در وزن بچینگ ها استفاده شود. این استاندارد دستورالعمل مربوط به دقت بچینگ مصالح برای کارخانجات و تولید بتن آماده را ارائه می دهد. برای مثال، بخش 9 از ASTM C 94 اصول زیر در خصوص بچینگ دقیق با اندازه نرمال هر پیمانه را ارائه می کند: پودرها (ترکیبات سیمان و مواد معدنی) ±1% مصالح ±2% و کل آب ±3% بالا و پایین کردن پودر و یا محتویات آب می تواند تاثیر قابل توجهی را بر سیالیت و پایداری مخلوط داشته باشد. با هدف یافتن نقطه شکست یک مخلوط توصیه شده که قدرتمندی در نقاطی بیرون از این محدوده دقت ارزیابی شود. حداقل توصیه مولف، کاهش بیشتر در نقطه مینیمم پودر (%2- بیشتر از %1) همچنین افزایش ماکزیمم نقاط آب (%6+ بیشتر از %3+) می باشد. نتایج آزمون براساس این محدوده های افزایش یافته، کاملاً فضای عملکرد قدرتمندی را مشخص کرده و شناخت بیشتر محدوده های ترکیب، مدنظر قرار می گیرد. جدول1 به ارائه گروهی از نسبت ها و مینیمم و ماکزیمم محدوده های هر ماده (مصالح) می پردازد.

کنترل رطوبت آزاد سنگدانه ها اغلب به عنوان یکی از حوزه های اساسی و مهم برای کنترل در طی تولید SCC مطرح بوده است. آب پیش بینی نشده می تواند در سطح قابل توجهی برای تمامی این ویژگی های SCC تازه تاثیر بگذارد.

جدول 1 مینیمم مصالح نمونه و ماکزیمم محدوده آزمون قدرتمندی

بنابراین برخورداری از درک روشن در رابطه با قدرتمندی آب مخلوط برای تولید کننده بتن اهمیت فراوانی دارد. جدول 2 به نمایش طرح آزمون قدرتمندی نمونه جهت ارزیابی کاهش پودر و کاهش و افزایش آب می پردازد. میزان تنظیم در بخش های سایه دار ارائه می شوند. در این برنامه تمام آزمون های ویژگی تازه و استاندارد اجرا شده و قدرتمندی مخلوط اندازه گیری می شود. کل مقادیر افزودنی ها براساس ترکیب مرجع (به جز HRWR) ثابت هستند که برای دستیابی به جریان اسلامپ هدف تنظیم می شوند. یک مخلوط در صورتی قدرتمند است که تغییرات وزن بچینگ منجر به تغییرات کوچک اما قابل قبول در عملکرد (اندازه گیری شده از طریق روش های آزمون انتخاب شده) شود.

با این وجود، متدولوزی فوق صرفاً تاثیر یک فاکتور را در یک زمان نشان می دهد. باید پذیرفت که تولید بتن واقعی دینامیک تر از این تولید است. در طول تولید یک بچینگ واحد بتن، این امکان وجود دارد که میزان توزین شده بیش از یک ماده می تواند باعث نوسان بالاتر یا پایین تری از نسبت های هدف شود، درحالی که هنوز درون بازه های بچینگ مشخص شده قرار دارد. این امکان وجود دارد که به ارزیابی و مدل سازی این حالت پیچیده تر بپردازیم.

جدول 2 برنامه آزمون نمونه برای ارزیابی قدرتمندی براساس دقت بچینگ

چنانچه این روند انجام شود، باید یک طرح آزمایشی بهتر و مجموعه ای از ابزارهای تجزیه و تحلیل را به کار برد. در مطالعات قبلی، این نوع تجزیه و تحلیل قدرتمندی جایی اجرا شد که مصالح چندگانه به صورت همزمان با هم تفاوت هایی داشته اند. با نسبت مصالح و ترکیبات مورد استفاده، نوسانات موجود در وزن های ماسه و سنگدانه های درشت، تاثیر کمی بر عملکرد SCC داشته اند. بیشترین تاثیر، زمانی رخ داد که وزن آب و کل وزن پودر تفاوت داشتند. بنابراین لازم است اینها به دقت و از نزدیک نظارت شوند. بعلاوه اگر این فاکتورها به صورت همزمان تغییر کنند، نوسانات عملکرد متفاوت می شوند.

برای مثال اگر مقدار آب کمتر از میزان هدف بچینگ باشد و کل پودر بیشتر، ویسکوزیته مخلوط می تواند به صورت چشمگیری افزایش یابد. از سوی دیگر اگر آب بیشتر از میزان هدف و کل پودر، کمتر از آن باشد، یک ظرفیت بالا برای ناپایداری مخلوط و تفکیک ایجاد می شود. همچنین دامنه تغییرات وزن بچینگ ها نیز بستگی به این دارد که اهداف نسبت مخلوط اولیه کجا تعیین می شوند. اگر محتوی آب مورد نظر بسیار پایین باشد پس در اولین حالت فوق الذکر تغییر ویسکوزیته ممکن است بسیار زیاد باشد.

قدرتمندی کلی اساساً با سیالیت، تفکیک و معیار آب دهی مرتبط است. با این وجود در بعضی از شرایط، ارزیابی قدرتمندی توانایی عبور از طریق افزایش وزن بچینگ سنگدانه های درشت تا حد ماکزیمم (نشان داده شده در جدول 1) مناسب و به جا است، اما در حد مینیمم، محدوده پودر و آب باید آزمایش شود. آزمون محدوده های سنگدانه ها مفید است اما این کار به صلاحدید متخصص موکول شده است. اگر احراز شود که قدرتمندی یک ترکیب ناکافی است، می توان موارد زیر را انجام داد:

زمانی که یک ترکیب مناسب ایجاد می شود، مرحله بعدی تولید ترکیب از طریق کارخانه تولید بتن است و در صورت امکان استفاده از روش ها و اشکال پیشنهادی برای پروژه صورت می گیرد.

زمانی که یک ترکیب SCC برای رسیدن به ویژگی های مورد نظر (سخت شدگی و تازه) ارائه می شود. آزمایش بتن ریزی با آزمایش مدل توصیه می شود. اگر چه این آزمون ها دیگر در آزمایشگاه ها انجام 

نمی شود، این مرحله هنوز بخشی از فرآیند توسعه بتن است. و با حوزه گسترده تری از آزمون به ارزیابی مخلوط از تولید تا تحویل و بتن ریزی می پردازد.

در حال حاضر تمرکز بر روی ویژگی های ترکیب SCC است، اما باید مفاهیم زیر مورد بررسی قرار گیرند:

علاوه بر آزمون توانایی فرد برای تولید، تحویل و یا بتن ریزی، مزایای واقعی SCC در برابر بتن معمولی را می توان در این زمان ارزیابی کرد. زمان مورد نیاز برای بچینگ، ترکیب، بتن ریزی و پرداخت تماماً می تواند اندازه گیری شود. زمانی که الزامات منابع انسانی برای بتن ریزی و پرداخت محسوس می باشد، سایر مزایا از قبیل زیبایی شناسی مطلوب که منجر به کاهش وصله کاری و مصالح می شود می تواند تعیین گردد. بنابر توصیه مولف، تولید کننده یا پیمانکار، آنالیز مزایا را در طول مرحله مدل آزمایشی (آزمایش ماکت برابر) اجرا کند و سپس به بررسی مجدد آن در طی تولید واقعی بپردازد تا تعیین کند که آیا بازدهی وجود داشته و میزان آن چقدر بوده است.

باید تفکر دقیق و توجهات بیشتری در مورد فرآیند مدل آزمایشی اعمال گردد. پیش از آزمایش، جلسه ای با مسئولان کنترل کیفیت، تولید و بتن ریزی سازماندهی شود. هر عملکرد باید از وظایف ارزیابی خاص جهت اجرا برخوردار باشد و وردی حاصل از تمام طرفین بررسی گردد. فرآیند عملیات از آزمون آزمایشگاهی تا محیط تولید باید طی شود و مسئولان بتن ریزی وحدت نظر ایجاد کنند. اگر یک کارگر بتن ریزی اطلاعات کافی در این زمینه نداشته باشد و آموزش حداقلی در بتن ریزی با SCC را کسب نکرده باشند، چگونه می توان تعیین کرد که آیا یک پرداخت سطح غیرقابل قبول ناشی از ترکیب ضعیف، تکنیک بتن ریزی ضعیف یا هر دو بوده است؟ متخصص باید در موقعیتی قرار داشته باشد که به وضوح متغیرها را برای پاسخ به این سوال تفکیک کند.

شناسایی یک ترکیب SCC شامل تست آزمایشگاهی ویزگی های سخت شدگی و ، آزمون قدرتمندی و آزمایش های مدل آزمایش تولید یا آزمایش بتن ریزی می گردد. این فرآیند ارتباطی میان تئوری و عمل بوده و یک متخصص می تواند مطالب بیشتری در رابطه با ترکیبات SCC و کاربرد آن بیاموزد. ساماندهی زمان سرمایه گذاری منابع تا جایی افزایش می یابد که متخصص به ساخت مدل های آزمایشی و تست بتن ریزی می پردازد زیرا در حال حاضر حجم بتن و تعداد افراد دخیل رو به افزایش است. همان طور که در اکثر فعالیت ها می بینیم، موفقیت فرآیند شناسایی به سرمایه گذاری های زمانی و آماده سازی قبل از اجرا بستگی دارد.

جهت اطلاعات بیشتر در زمینه تولید و فروش بتن و محصولات مرتبط و همچنین اطلاع از قیمت روز بتن می توانید با شرکت مهندسین مشاور مهرازان پایدار با نام نشان تجاری ثبت شده کلینیک بتن ایران با شماره 02145872 واحد مهندسی تماس حاصل نموده و یا جهت اطلاعات بیشتر در این زمینه به وب سایت رسمی شرکت WWW.CLINICBETON.IR مراجعه فرمایید.