کم شدن مقاومت بتن در آزمایشگاه | علل و اقدامات لازم

یکی از چالش ها در پروژه‌های ساختمانی، کم بودن مقاومت بتن حاصل از نتایج آزمایشگاه بتن نسبت به مقاومت مشخصه طراحی است. این موضوع می‌تواند دغدغه‌ای جدی برای مهندس ناظر، طراح سازه و مالک پروژه ایجاد نماید. این مسئله اگر به درستی بررسی و مدیریت نشود، می‌تواند موجب تأخیر، هزینه‌های اضافه و مشکلات حقوقی گردد. در این مقاله از آزمایشگاه بتن در کرج (کاوش مهار البرز)، علل کمتر شدن نتایج آزمایشگاه نسبت به مقاومت مشخصه بتن و اقدامات لازم در این شرایط بررسی می شود. این مقاله بیشتر بر اقدامات لازم در صورت کم بودن نتایج ارسال شده از آزمایشگاه بتن متمرکز شده است.

علل کم بودن مقاومت بتن

علت کم بودن مقاومت بتن می‌تواند به دلایل متعددی باشد که به سه بخش اصلی تقسیم می‌شود:

مشکلات مربوط به مصالح و طرح اختلاط

• کیفیت پایین سیمان مصرفی یا کهنگی آن
• مصرف شن و ماسه با کیفیت نامناسب (وجود خاک، دانه‌بندی نامناسب)
• عدم رعایت نسبت آب به سیمان (W/C)
• اختلاط ناکافی و یکنواخت نشدن بتن
• فاسد شدن بتن به دلیل تاخیر در ارسال به کارگاه

مشکلات اجرایی در کارگاه

• اضافه کردن آب در کارگاه به‌منظور روان‌تر شدن بتن
• ویبره ناکافی یا ویبره بیش از حد حین بتن‌ریزی
• بتن‌ریزی در دمای بالا بدون کنترل دما و رعایت تمهیدات لازم
• استفاده از تجهیزات نامناسب یا فرسوده هنگام حمل و ریختن بتن
  
• استفاده نادرست از مواد افزودنی یا استفاده از مواد افزودنی نامناسب

مشکلات مربوط به نمونه‌گیری و عمل‌آوری نمونه‌ها

• عدم نمونه‌گیری صحیح و به‌موقع از تراک میکسر
• حمل نامناسب نمونه‌ها به آزمایشگاه و وارد شدن ضربه یا ترک خوردگی
• عدم نگهداری نمونه‌ها در شرایط دمایی و رطوبتی استاندارد
• تجهیزات آزمایشگاهی نامناسب یا کالیبره نشده

اگر بتن جواب نداد، چه اقداماتی باید انجام شود؟

در برخی موارد ممکن است نتایج بدست آمده از آزمایشگاه کمتر از فرضیات در نظر گرفته شده برای مقاومت بتن در طراحی باشد. اگر بر اساس نتایج آزمایشگاه بتن در کرج، ضوابط طراحی برآورده نگردد،  انجام مراحل زیر در دستور کار قرار می گیرد:

کنترل مجدد نتایج توسط آزمایشگاه و تست نمونه شاهد 90 روزه جهت اطمینان از نتایج آزمایشگاه 

در برخی موارد، عدم دستیابی به مقاومت مشخصه در آزمایشگاه، بواسه خطای آزمایشگاه در زمان نمونه برداری، نگهداری نمونه و یا کالیبره نبودن دستگاه ها و یا استفاه از نوع خاصی از سیمان (به عنوان مثال: سیمان های پوزلانی، تیپ 2 و تیپ 4) می باشد. ازینرو این موارد بایستی مجدد توسط کارشناس ارشد بخش آزمایشگاه بتن کنترل شود. در این موارد شکستن نمونه شاهد 90 روزه نیز می تواند به قضاوت در خصوص کیفیت بتن کمک کند. 

تحلیل مجدد سازه توسط طراح بر اساس مقاومت بتن حاصل از نتایج آزمایشگاه

در طول طراحی سازه، مهندس طراح به منظور تیپ بندی سازه و همچنین ملاحظات اجرایی و یا ایجاد ضرایب اطمینان بالاتر، ابعاد مقاطع تیرها، ستون ها و ... را بیشتر از نیاز های طراحی در نظر می گیرد. لذا چنانچه اختلاف بین نتایج آزمایشگاه و مقاومت مشخصه بتن زیاد نباشد، سازه بر اساس مقاومت بتن حاصل از نتایج آزمایشگاه مجدد کنترل می گردد. به عبارت دیگر طراح مقادیر جدید مقاومت بتن را در نرم افزار وارد نموده و نسبت های مربوط به باربری سازه را چک می نماید. چنانچه بر اساس مقاومت های بتن حاصل از آزمایشگاه، نسبت های باربری سازه جوابگو باشد، ادامه اجرا بلامانع است. در غیر این صورت، مراحل بعدی دنبال می گردد.

مغزه گیری از بتن سخت شده (کرگیری بتن در کرج)

پس از کنترل دو مورد بالا، می توان از مغزه گیری از بتن سخت شده استفاده نمود. بر اساس آیین نامه آبا، برای قضاوت درباره کیفیت بتن سازه در حال احداث (پذیرش یا عدم پذیرش و انطباق با رده)، به هیچ وجه نباید از آزمایش های غیر مخرب یا نیمه مخرب دیگر (مانند چکش اشمیت، التراسونیک و ...) استفاده نمود. مگر آنکه در مشخصات فنی پروژه ذکر شده باشد. در این حالت نیز ارزیابی بتن از نظر مقاومتی زمانی امکان پذیر است که همبستگی نتایج آن از قبل با نتایج مقاومتی مغزه ها یا آزمونه های قالب گیری شده همان پروژه مشخص بوده و بدین ترتیب نتایج حاصله واسنجی شده باشد.  بر اساس آیین نامه بتن ایران، چنانچه نتایج حاصل از مقاومت فشاری روی مغزه ها میانگین 85 درصد مقاومت مشخصه بتن را پاس نماید و هیچ مغزه ای مقاومتی کمتر از 75 درصد مقاومت مشخصه را نداشته باشد، می توان بتن را از نظر سازه ای پذیرفت و به سازه جهت ادامه اجرا اعتماد نمود. 

تحلیل مجدد سازه بر اساس نتایج مقاومت حاصل از مغزه ها

مقاومت فشاری به دست آمده از مغزه ها معیار دقیق تری از وضعیت بتن موجود در سازه به دست می دهد. چنانچه این مقاومت ضوابط بند قبل را رعایت نکرد(میانگین کمتر از 85 درصد مقاومت مشخصه و ...)، می توان تحلیل مجددی بر اساس مقاومت مغزه ها انجام داد. در این حالت طراح سازه مقاومت متوسط مغزه ها را تقسیم بر 0/85 و یا کمترین مقاومت مغزه را تقسیم بر 0/75 (هر کدام کوچکتر باشد)به جای مقاومت مشخصه جدید در نرم افزار وارد نموده و مجدداً ظرفیت باربری سازه را کنترل می نماید. در این حالت نیز چنانچه ظرفیت باربری بر اساس مقادیر جدید پذیرفته باشد، می توان به سازه جهت ادامه مراحل ساخت اعتماد نمود. 

آزمایش بارگذاری سازه

در مواردی که ظرفیت باربری سازه همچنان مورد تردید باقی بماند و نتوان مقاومت بتن را از نظر سازه ای پذیرفت، می توان آزمایش بارگذاری را بر روی اعضای خمشی مشکوک انجام داد. بر اساس این آزمایش نمی توان کیفیت بتن را از نظر مقامتی مشخص نمود، بلکه تنها می توان مشخص نمود که آیا اعضای خمشی با توجه به ابعاد آن ها، کیفیت بتن موجود، قطر، نوع و محل قرار گیری میلگرد های درون بتن می تواند باربری لازم را داشته باشد یا خیر؟

سبک کردن سازه

در شرایط سرویس سازه و در حالت استاتیکی، هر چه وزن سازه کمتر شود، نیروهای وارد بر اعضای سازه ای کمتر شده و لذا نسبت بار به ظرفیت عضو سازه ای کاهش می یابد. در شرایط زلزله نیز، سبک کردن سازه سبب کاهش نیروهای وارد بر سازه می گردد. زلزله بصورت شتاب به سازه وارد شده و مطابق قانون دوم نیوتن (F=ma)، هر چه جرم ساختمان کمتر شود، نیروی وارد بر سازه در طول زلزله کمتر می شود. لذا می توان با سبک کردن سازه و تحلیل مجدد سازه، در خصوص سلامت سازه بر اساس نتایج آزمایشگاه بتن اظهار نظر نمود. سبک کردن سازه با کاهش بارهای مرده و زنده، با تغییر کاربری سازه، تغییر در نقشه های تیغه بندی و تغییر مصالح مصرفی امکان پذیر است. با این وجود سبک کردن سازه تا اندازه ای میسر بوده و در برخی موارد هزینه های بیشتری به سازه تحمیل می نماید.

مقاوم سازی

تقویت عضو سازه ای از دیگر راهکارهای تامین سلامت سازه می باشد.  اجرای FRP، مهاربندی، اجرای جداسازهای لرزه ای، کاشت آرماتور و اجرای ژاکت بتنی و یا اجرای ژاکت فولادی از جمله روش های مقاوم سازی اعضای سازه ای درصورت کاهش مقاومت بتن است.

تخریب عضو سازه ای

چنانچه با اتکا به هیچکدام از روش های فوق، نتوان از سلامت و کارایی سازه اطمینان حاصل کرد، تخریب عضو سازه ای به عنوان آخرین راه حل مطرح می گردد. 

جمع‌بندی

کم بودن مقاومت بتن به معنای شکست پروژه نیست اما نیازمند پیگیری فوری و اصولی است. با بررسی علل کاهش مقاومت، انجام آزمایش‌های تکمیلی و مشورت با طراح سازه، بهترین تصمیم برای ایمنی و صرفه‌جویی در هزینه اتخاذ می‌شود. آزمایشگاه بتن در کرج (کاوش مهار البرز) با تجهیزات دقیق و کارشناسان مجرب، آماده انجام آزمایش‌های کرگیری بتن، مقاومت فشاری بتن در کرج، و تست‌های غیرمخرب برای پروژه‌های استان البرز می‌باشد.