اسلامپ بتن چیست؟ معیاری برای بررسی جریان‌پذیری یا روانی بتن تازه پیش از استفاده در محل مورد نیاز است. با کمک سنجش اسلامپ بتن می‌توان روانی و کارایی بتن تازه را در آزمایشگاه یا در محل ساخت سازه‌های بتنی مورد ارزیابی قرار داد.
در این مقاله، راهنمای آزمایش روانی بتن، مبانی، تجهیزات مورد نیاز، روند اجرا، عدد اسلامپ، عوامل موثر و استانداردهای موجود در آزمایش اسلامپ بتن را مورد بحث قرار می‌دهیم.
«سنجش اسلامپ بتن» (Concrete Slump Test) یا «سنجش مخروط اسلامپ» (Slump Cone Test)، معیاری برای ارزیابی یکنواختی کیفیت بتن از نظر روانی و کارایی در سرویس‌های مختلف میکسر یا اصطلاحا هر «بچ» (Batch) است. با استفاده از سنجش اسلامپ بتن، تاثیر تغییرات خوراک میکسر بر روی روانی بتن به صورت روزانه یا ساعتی کنترل می‌شود. به عنوان مثال، افزایش اسلامپ بتن می‌تواند بیانگر افزایش ناگهانی رطوبت سنگدانه‌ها باشد.
اسلامپ خیلی بالا یا خیلی پایین به عنوان یک زنگ خطر برای اپراتور میکسر محسوب می‌شود. با مشاهده این موارد، اپراتور باید شرایط را برای برگشت بتن به حالت عادی فراهم کند. فرآیند ساده، دسترسی آسان به تجهیزات، هزینه پایین تجهیزات، قابل حمل بودن تجهیزات و امکان اجرای آزمایش در محل پروژه، سنجش اسلامپ بتن را به محبوب‌ترین و پرکاربردترین آزمایش تعیین روانی بتن تبدیل کرده است.
?
اسلامپ بتن
تجهیزات مورد نیاز سنجش اسلامپ بتن چه هستند؟
معمولا از تجهیزات زیر برای انجام آزمایش اسلامپ بتن استفاده می‌شود:
مخروط اسلامپ: یک قالب فلزی به شکل مخروط ناقص با ارتفاع 300 میلی‌متر، قطر پایینی 200 میلی‌متر، قطر بالایی 100 میلی‌متر و ضخامت حداقل 1.5 میلی‌متر (جنس این قالب باید به گونه‌ای باشد که با خمیر سیمان واکنش ندهد و از بین نرود.)
میله کوبه (تراکم): یک میله فولادی به طول 600 میلی‌متر، قطر 15 میلی‌متر و یک یا دو انتهای گرد (مانند نیم کره)
صفحه پایه: صفحه‌ای صاف با ابعاد پیشنهادی 600*600 میلی‌متر (این صفحه که در زیر مخروط اسلامپ قرار می‌گیرد، باید جنسی سفت، سخت و غیرجاذب داشته باشد.)
خط کش فلزی
چمچه (سرتاس): یک ملاقه فلزی برای ریختن ملات در مخروط اسلامپ
برس (فرچه)
پارچه مرطوب
لوازم دیگر: با توجه به دقت مورد نیاز آزمایش و تجهیزات قابل دسترس می‌توان از لوازم بیشتری نظیر قیف، بیلچه، ظرف اختلاط، پارچه مرطوب و زمان‌سنج نیز استفاده کرد.
?
ابزار سنجش اسلامپ بتن
نکته بسیار مهم در اجرای سنجش اسلامپ بتن این است که تجهیزات آزمایش حتما باید از جنس مواد غیر جاذب باشند و هیچ واکنش شیمیایی با خمیر سیمان ندهند.
در این بخش، مراحل اجرای سنجش اسلامپ بتن را به صورت گام به گام شرح خواهیم داد:
در ابتدا باید سطح داخلی مخروط اسلامپ را به وسیله یک برس (برای کندن بتن‌های جامانده از آزمایش‌های قبلی) و یک پارچه مرطوب تمیز کنید.
مخروط اسلامپ را به نحوی بر روی صفحه پایه قرار دهید که قطر بزرگ آن پایین (بر روی صفحه) و قطر کوچک آن بالا باشد. پاهای خود را بر روی برجستگی‌های پایینی مخروط اسلامپ (محل مخصوص پا) قرار دهید تا قالب به صورت محکم و بدون حرکت بر روی صفحه باقی بماند.
?
آماده‌سازی و جانمایی قالب
بتن تازه را توسط چمچه درون مخروط بریزید. ریختن بتن تازه باید در سه لایه با حجم‌های برابر صورت گیرد. توجه داشته باشید که پیش از این مرحله، نمونه بایستی در ظرف اختلاط هم زده شده باشد.
?
ریختن نمونه بتن تازه
بعد از ریختن هر لایه، 25 ضربه توسط میله کوبه به آن وارد کنید. این ضربات باید به صورت یکنواخت بر روی هر لایه وارد شود و تمامی نواحی روی سطح مقطع آن را پوشش دهد. بعد از ریختن و ضربه زدن به لایه اول، تمرکز ضربه‌ها (حدود نیمی از آن‌ها) باید به سمت مرکز قالب باشد. نحوه ضربه زدن باید به گونه‌ای باشد که میله از لایه فعلی رد شده و به لایه زیرین آن نفوذ کند. اگر بعد از ضربه زدن به لایه سوم، سطح بتن از سطح بالایی مخروط پایین‌تر بود، مقداری بتن به قالب اضافه کنید و به ضربه زدن ادامه دهید. در انتها باید مقداری از بتن بالاتر از سطح مخروط وجود داشته باشد.
?
تراکم نمونه
بتن اضافی را توسط میله از روی مخروط کنار بزنید. این عمل باید با حرکت اره‌ای و غلطشی میله صورت گیرد. در آخر، مواد ریخته شده به اطراف مخروط را از روی صفحه پایه تمیز کنید.
?
تمیزکاری روی قالب و صفحه پایه
مخروط را به آرامی بالا و به صورت عمودی از روی بتن به سمت بالا بکشید. پس از خروج قالب، بتن به سمت پایین حرکت می‌کند. این حرکت ناشی از وزن بتن است.
?
بیرون کشیدن قالب
اگر نمونه به طور کامل ریزش کند یا به صورت قطری بریده شود، باید ضمن ثبت این نتیجه، آزمایش را توسط یک نمونه دیگر از همان بتن قبلی تکرار کرد. اگر دو آزمایش متوالی با ریزش کامل یا برش قطری بخشی از نمونه همراه بود، احتمالا بتن مورد آزمایش از نظر پلاستیسیته و چسبندگی برای سنجش اسلامپ مناسب نیست. در صورت رخ ندادن این موارد، به مرحله بعدی می‌رویم.
بعد از بیرون کشیدن مخروط، آن را به صورت برعکس در کنار نمونه بتن قرار دهید (به صورتی که قطر کوچک روی صفحه و قطر بزرگ به سمت بالا قرار داشته باشد). سپس، میله را بر روی قالب قرار دهید و توسط خط کش، فاصله عمودی بین میله تا مرکز نمونه را اندازه‌گیری کنید. عدد به دست آمده، با عنوان «عدد اسلامپ» (Slump Value) شناخته می‌شود.
?
اندازه‌گیری اسلامپ
در انتها، عدد اسلامپ به دست آمده را با حداقل مقدار مورد نیاز پروژه مقایسه و آن را ثبت کنید. در صورت عدم تایید کیفیت بتن، باید دلیل موضوع (طرح اختلاط، نسبت آب به سیمان، افزودنی‌های مورد استفاده و …) را یافته و اقدامات لازم برای برطرف کردن مشکل را انجام دهید. حداقل عدد اسلامپ مورد قبول برای بتن معمولی حدود 5 میلی‌متر است.
ملاحظات: در هنگام اجرای سنجش اسلامپ بتن حتما موارد زیر را در نظر بگیرید:
سطح داخلی قالب باید تمیز و عاری از رطوبت اضافی باشد.
هیچ گونه لرزشی در صفحه پایه وجود نداشته باشد.
آزمایش باید حدود 2 تا 5 دقیقه بعد از نمونه‌برداری انجام شود.
بعد از اجرای سنجش اسلامپ بتن، چهار حالت مختلف برای شکل نمونه مورد آزمایش وجود خواهد داشت. این شکل‌ها عبارت هستند از:
این حالتی است که در آن، بتن به طور کامل وا رفته و به روی صفحه می‌ریزد. این اسلامپ نشان‌دهنده نسبت آب به سیمان بالا یا طرح اختلاطی با کارایی بالا است. در صورت بالا بودن نسبت آب به سیمان باید بر روی این موضوع بازنگری‌های لازم صورت گیرد اما در صورت نیاز به بتنی با کارایی بالا، استفاده از سنجش اسلامپ بتن به هیچ عنوان پیشنهاد نمی‌شود.
?
حالتی است که در آن، بخش بالایی نمونه روی یک سطح برش می‌لغزد. این اسلامپ نشان‌هنده مناسب نبودن بتن و نیاز به آزمایش مجدد است. اگر اسلامپ نمونه‌های بعدی نیز از نوع برشی باشد، به این نتیجه می‌رسیم که مخلوط بتن چسبندگی کافی را ندارد. اسلامپ برشی معمولا در طرح اختلاط‌هایی با سنگدانه‌های زبر و خشن رخ می‌دهد.
?
حالتی است که نمونه بتن بدون هیچ نشستی در جای خود باقی می‌ماند. این اسلامپ، نشان دهنده نسبت آب به سیمان بسیار پایین (اختلاط خشک) است.
?
تنها حالتی است که در سنجش اسلامپ بتن مورد قبول واقع می‌شود. در یک اسلامپ واقعی، بتن مورد آزمایش تنها با نشست همراه بوده و شکل آن کم و بیش مشابه قالب مخروطی است. اگر طرح اختلاط بتن دارای نسبت آب به سیمان پایین باشد (مانند بتن مگر)، نتایج سنجش اسلامپ بتن معتبر نخواهد بود. در این موارد، با یک تغییر کوچک در طرح اختلاط، امکان تغییر اسلامپ واقعی به اسلامپ صفر یا حتی اسلامپ ریزشی وجود دارد.
?
اسلامپ واقعی
عدد اسلامپ (نشست عمودی)، معیاری برای ارزیابی روانی بتن بر حسب میلی‌متر یا اینچ است. هر عدد اسلامپ یک کاربری مخصوص دارد. در جدول زیر، عدد اسلامپ بر حسب کارایی و کاربرد مورد نظر مشخص شده است.
سطح کاراییاسلامپ (بر حسب میلی‌متر)محل مورد استفادهخیلی کم0-25جاده‌سازی و ساخت پیاده‌روکم25-50پی، تیر، دیوار، ستون و لاینیگ با تقویت‌کننده کممتوسط50-100لارده، تیر، دیوار و ستون با تقویت‌کننده زیاد؛ بتن قابل پمپزیاد100-175بتن ریزی با ترمی (قیف و لوله)
از عوامل موثر بر میزان اسلامپ بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
خواص مواد تشکیل‌دهنده: خواص شیمیایی، میزان درشتی، توزیع دانه‌بندی ذرات، رطوبت و دمای مواد سیمانی به همراه اندازه، بافت، دانه‌بندی، تمیزی و رطوبت سنگدانه‌ها (شن وماسه)
افزودنی‌های شیمیایی: مقدار، نوع، ترکیب، واکنش، ترتیب اضافه کردن و اثرگذاری افزودنی‌های شیمیایی
حفره‌های موجود: نسبت فضای خالی در مخلوط بتن
روش و تجهیزات بچینگ، اختلاط و انتقال بتن
شرایط آزمایش: نحوه نمونه‌برداری، روش اجرای سنجش اسلامپ و وضعیت تجهیزات آزمایش
زمان: اختلاف زمانی بین اختلاط بتن و انجام آزمایش
نحوه اجرای سنجش اسلامپ بتن در استانداردها و دستورالعمل‌های مختلفی آورده شده است که معمولا اختلاف زیادی بین آن‌ها وجود ندارد. از بین این استانداردها و دستورالعمل‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
در آمریکا از استانداردهای ASTM و دستورالعمل‌های AASHTO برای اجرای سنجش اسلامپ بتن استفاده می‌شود. در استانداردهای آمریکا صراحتا ذکر شده است که مخروط اسلامپ باید دارای ارتفاعی معادل 12 اینچ (حدود 30 سانتی‌متر)، قطر پایینی 8 اینچ (حدود 20 سانتی‌متر) و قطر بالایی 4 اینچ (حدود 10 سانتی‌متر) باشد. به علاوه، طبق استاندارد ASTM، مرحله بالا کشیدن مخروط باید به صورت عمودی و بدون هیچ چرخش دایره‌ای صورت گیرد. سنجش اسلامپ بتن با عنوان «روش استاندارد آزمایش اسلامپ بتن سیمانی آب‌بند» (Standard Test Method for Slump of Hydraulic-Cement Concrete) و با کدهای «ASTM C 143» و «AASHTO T 119» شناخته می‌شود.
استانداردهای اجرای سنجش اسلامپ بتن در انگلیس، ارتفاع 300 میلی‌متر، قطر پایینی 200 میلی‌متر و قطر بالایی 100 میلی‌متر را برای ابعاد مخروط اسلامپ استاندارد در نظر می‌گیرند. در استانداردهای انگلیس، الزامی به بالا کشیدن عمودی مخروط از روی بتن (موجود در استاندارد آمریکا) وجود ندارد. سنجش اسلامپ بتن در استانداردهای انگلیس با کد «BS 1881-102» و در استاندارد اروپایی با کد «BS EN 12350-2» مشخص شده است.
در ایران از استاندارد «بتن تازه- قسمت دوم: تعیین روانی به روش اسلامپ – روش آزمون» برای سنجش اسلامپ بتن استفاده می‌شود. ابعاد پیشنهادی مخروط اسلامپ در این استاندارد مشابه استاندارد اروپا است (با تلرانس 2 میلی‌متر). از طرف دیگر، استاندارد ایران نیز مشابه استاندارد آمریکا پیشنهاد می‌کند که قالب به صورت یکنواخت و بدون هیچ حرکت جانبی (در مدت 5 تا 10 ثانیه) از روی بتن به سمت بالا کشیده شود. سنجش اسلامپ بتن در استاندارد ایران با کد «ISIRI 3203-2» مشخص شده است.
به منظور اجرای سریع سنجش اسلامپ بتن، از تجهیزات جدیدی با عنوان «K Slump Tester» استفاده می‌شود. این دستگاه می‌تواند در یک دقیقه بعد از وارد کردن آن به درون بتن تازه عدد اسلامپ را اندازه‌گیری کند. به علاوه، کارایی نسبی بتن نیز به کمک این دستگاه قابل محاسبه است. البته برای مواردی که کارایی بتن بالا (اصطلاحا شل) باشد، سنجش اسلامپ بتن پیشنهاد نمی‌شود. در این مورد، «آزمون میز جریان» (Flow Table Test) به منظور تعیین روانی و کارایی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
