لیست دستگاه های بتن و کاربرد تجهیزات آزمایشگاهی بتن
اگر شما پیمانکار و مهندس عمران هستید و به هر نحوی با ساخت و ساز سروکار دارید، باید با لیست و کاربرد تجهیزات آزمایشگاهی بتن آشنا شوید. در واقع هر یک از تجهیزات آزمایشگاهی بتن کاربردی خاصی دارد و برای ساخت بتن، تست، بررسی، تولید و حتی بتن ریزی نیاز است. یک مهندس عمران و سازه باید با تمامی تجهیزات برای آزمایش بتن آشنایی کامل داشته باشد و از آن استفاده نماید. در ادامه هر یک در مورد دستگاه های آزمایش بتن توضیحاتی داده ایم.
لیست و کاربرد ۱۳ تجهیزات آزمایشگاهی بتن
۱-دستگاه اسلامپ بتن از اصلی ترین تجهیزات آزمایشگاهی بتن
یکی از مهم ترین تجهیزات آزمایشگاهی بتن، دستگاه اسلامپ است. دستگاه اسلامپ بتن، ابزاری کلیدی در آزمایشگاه‌های بتن و کارگاه‌های ساختمانی است که برای اندازه‌گیری کارایی یا روانی (Workability/Consistency) بتن تازه به کار می‌رود. همانطور که در تصویر زیر میبینید، این دستگاه که در آزمایشگاه بتن وجود دارد، شامل یک مخروط فلزی استاندارد (به نام مخروط اسلامپ)، یک میله کوبه (رامر)، و یک سینی پایه است.
با انجام آزمایش اسلامپ، میزان افت یا ریزش بتن پس از برداشتن مخروط اندازه‌گیری میشود که نشان‌دهنده سیالیت و قابلیت کار با بتن است؛ این پارامتر برای اطمینان از کیفیت اختلاط و سهولت جایگذاری بتن در قالب‌ها اهمیت بالایی دارد. در واقع برای سنجش کیفیت بتن، این دستگاه نیاز است.
دستگاه تعیین مقاومت فشاری بتن (جک بتن شکن)
دستگاه تعیین مقاومت فشاری بتن، یکی دیگر از دستگاه های آزمایشگاهی بتن است. که عموماً با نام جک بتن شکن شناخته میشود، اصلی‌ترین ابزار برای ارزیابی مهمترین خاصیت مکانیکی بتن یعنی مقاومت فشاری آن است. این دستگاه هیدرولیکی، با اعمال نیروی فشاری کنترل‌شده و افزایشی به نمونه‌های مکعبی یا استوانه‌ای بتن (که قبلاً در قالب‌های استاندارد تهیه و عمل‌آوری شده‌اند)، تا لحظه شکست نمونه ادامه می‌دهد.
با کمک جک بتن شکن که جزو دستگاه های مهم برای آزمایش بتن است، حداکثر نیروی تحمل‌شده توسط نمونه، پس از تقسیم بر سطح مقطع آن، به عنوان مقاومت فشاری بتن گزارش میشود. جک‌های بتن شکن در انواع آنالوگ، دیجیتال، نیمه‌اتوماتیک و تمام‌اتوماتیک با ظرفیت‌های متنوع (معمولاً ۲۰۰ تن) تولید می‌شوند و نقش حیاتی در کنترل کیفیت بتن مصرفی در پروژه‌های عمرانی ایفا می‌کنند. راستی ما در پستی جداگانه در مورد نحوه آزمایش مقاومت بتن توضیح داده ایم.
قالب مکعبی نمونه‌گیری و تست بتن پلاستیکی
قالب مکعبی نمونه‌گیری و تست بتن پلاستیکی، ابزاری ضروری در آزمایشگاه‌های بتن است که برای ساخت نمونه‌های مکعبی استاندارد جهت انجام آزمایش مقاومت فشاری به کار می‌رود. بتن در قالب مکعبی بیشترین کاربرد را دارد و استاندارد است. این قالب‌ها در ابعاد مشخص (مانند ۱۵×۱۵×۱۵ سانتی‌متر) تولید شده و به دلیل جنس پلاستیکی مقاوم (مانند اولترامید)، جایگزین مناسبی برای قالب‌های فلزی سنتی محسوب می‌شوند. استفاده از این قالب‌ها به دلیل سبکی، سهولت در جداسازی نمونه و دوام بالا، فرآیند کنترل کیفیت بتن را تسهیل می‌کند.
دستگاه تعیین درصد هوای بتن به روش A
دستگاه دیگری برای آزمایش بتن، همین است. دستگاه تعیین درصد هوای بتن به روش A، که بر اساس استاندارد ASTM C231 و ISIRI 15904 عمل می‌کند، ابزاری دقیق برای اندازه‌گیری میزان هوای محبوس در بتن تازه از طریق اعمال فشار است. این دستگاه از یک ظرف اندازه‌گیری صلب (معمولاً فولادی) و یک مجموعه درپوش تشکیل شده که با اعمال فشار هوای مشخص، باعث فشرده شدن حباب‌های هوا در بتن میشود.
در آزمایشگاه بتن، با اندازه‌گیری تغییر حجم ایجاد شده در سطح آب یا نشانگر مخصوص دستگاه، میزان درصد هوای بتن به طور مستقیم از روی یک ستون مدرج (اغلب از ۰ تا ۱۰ درصد) خوانده میشود که این پارامتر برای ارزیابی دوام بتن در برابر سیکل‌های یخبندان و ذوب و همچنین کنترل کارایی بتن بسیار حائز اهمیت است.
قالب کپینگ نمونه بتن استوانه‌ای از تجهیزات آزمایشگاهی بتن
قالب کپینگ نمونه بتن استوانه‌ای، ابزاری حیاتی در آزمایشگاه‌های بتن است که برای آماده‌سازی دقیق و یکنواخت سطوح نمونه‌های بتن استوانه‌ای پیش از انجام آزمایش مقاومت فشاری استفاده میشود. برای تاسیس آزمایشگاه بتن و ساخت بتن حتما باید دستگاه قالب وجود داشته باشد.
از آنجا که سطوح بالایی و پایینی نمونه‌های استوانه‌ای بتن پس از قالب‌گیری ممکن است کاملاً صاف و موازی نباشند، استفاده از این قالب به همراه مواد کپینگ (مانند مخلوط گوگرد و ماسه یا سیمان پرآلومین) ضروری است تا با ایجاد سطوحی صاف و عمود بر محور طولی نمونه، از اعمال بارهای متمرکز و نتایج نادرست در جک بتن‌شکن جلوگیری شود و توزیع یکنواخت تنش تضمین گردد.
سلول آزمایش RCMT (Rapid Chloride Migration Test)
سلول آزمایش RCMT (Rapid Chloride Migration Test)، نام دیگری از تجهیزات آزمایشگاهی بتن است که به آن آزمایش مهاجرت سریع یون کلرید نیز گفته میشود، یک تجهیز آزمایشگاهی تخصصی است که برای ارزیابی مقاومت بتن در برابر نفوذ یون‌های کلرید به کار می‌رود.
جالب است بدانید که این آزمایش، که بر اساس استانداردهایی مانند NT-Build-492 انجام میشود، با اعمال یک میدان الکتریکی (ولتاژ DC) به نمونه بتنی، مهاجرت یون‌های کلرید را در مدت زمان کوتاهی (معمولاً ۲۴ تا ۴۸ ساعت) تسریع می‌کند. طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان پس از آزمایش، نمونه برش خورده و با پاشش محلول نیترات نقره، عمق نفوذ کلرید مشخص میشود. این اطلاعات برای تعیین ضریب مهاجرت کلرید و پیش‌بینی عمر مفید سازه‌های بتنی در محیط‌های حاوی کلرید (مانند کنار دریا یا در معرض نمک‌های یخ‌زدا) بسیار حیاتی است و به مهندسان کمک می‌کند تا طرح اختلاط بتن مناسب را برای دوام بلندمدت انتخاب کنند.
پیشنهاد ویژه به شما این است که دو کتاب خیلی مهم در حوزه بتن را تهیه کنید. ۱- کتاب آیین نامه بتن ایران و ۲- کتاب مبحث نهم مقررات ملی ساختمان. البته آیین نامه بتن ایران خودش در ۴ جلد منتشر شده است. نحوه برخورد با بتن های غیر قابل قبول، در مبحث نهم آمده است.
وسیله تعیین ضریب تراکم بتن از تجهیزات آزمایشگاهی بتن
وسیله تعیین ضریب تراکم بتن، در لیست دستگاه های ازمایش بتن قرار دارد. این دستگاه، ابزاری است که برای اندازه‌گیری درجه تراکم بتن تازه، به ویژه برای بتن‌هایی که کارایی کمتری دارند (یعنی اسلامپ پایینی دارند و برای ویبره کردن با دستگاه‌های دستی مناسب هستند)، کاربرد دارد.
همانطور که در تصویر هم مشاهده میکنید، دستگاه معمولاً از دو قیف مخروطی ناقص که به صورت متوالی روی هم قرار گرفته‌اند و یک استوانه در زیر آن‌ها تشکیل شده است. بتن از قیف بالایی بدون اعمال هیچ گونه تراکم اولیه رها شده و پس از عبور از قیف پایینی وارد استوانه میشود. سپس، با مقایسه وزن بتن متراکم شده در استوانه تحت این شرایط با وزن همان حجم بتن در حالت کاملاً متراکم (که به روش‌های دیگر اندازه‌گیری میشود)، “ضریب تراکم” بتن به دست می‌آید. این آزمایش، که بر اساس استانداردهایی نظیر BS 1881-103 انجام میشود، به ارزیابی کارایی و پتانسیل تراکم‌پذیری بتن کمک می‌کند و در کنترل کیفیت بتن‌های مورد استفاده در جاده‌سازی و تولید بتن پیش‌ساخته اهمیت بالایی دارد.
دستگاه تعیین زمان گیرش بتن
یکی از معیارهای بتن خوب زمان گیرش بتن است. برای آزمایش بتن از دستگاه تعیین زمان گیرش بتن بر اساس مقاومت در برابر نفوذ، استفاده میشود. این ابزاری مهم برای کنترل کیفیت بتن تازه است که زمان‌های گیرش اولیه و نهایی بتن را اندازه‌گیری می‌کند. این آزمایش که بر اساس استاندارد ASTM C403/C403M انجام میشود، شامل استخراج بخش ملات بتن از طریق الک کردن، قرار دادن آن در یک ظرف و سپس اندازه‌گیری مقاومت ملات در برابر نفوذ سوزن‌های استاندارد با سطح مقطع مشخص، در فواصل زمانی منظم است.
طبق آیین نامه بتن ایران، با ثبت نیروی لازم برای نفوذ سوزن به عمق مشخص و رسم نمودار مقاومت نفوذ بر حسب زمان، زمان رسیدن ملات به مقاومت‌های نفوذ مشخص (مثلاً ۳.۵ مگاپاسکال برای گیرش اولیه و ۲۷.۶ مگاپاسکال برای گیرش نهایی) تعیین میشود. این اطلاعات برای برنامه‌ریزی عملیات بتن‌ریزی، پرداخت سطح و همچنین ارزیابی تأثیر افزودنی‌ها بر زمان گیرش بتن بسیار ضروری است.
هواسنج بتن در لیست تجهیزات لازم برای آزمایش بتن
هواسنج بتن، یا دقیق‌تر بگویم، دستگاه تعیین درصد هوای بتن تازه، دستگاه ازمایشگاهی برای کنترل کیفیت بتن، به خصوص بتن‌هایی است که در معرض چرخه‌های یخبندان و ذوب قرار می‌گیرند. این دستگاه، که معمولاً بر اساس روش فشاری (Method A) و مطابق با استانداردهایی مانند ASTM C231 کار می‌کند، با اندازه‌گیری حجم هوای محبوس شده در مخلوط بتن تازه، به مهندسان کمک می‌کند تا از دوام و کارایی بتن اطمینان حاصل کنند.
وجود مقدار مناسبی از حباب‌های هوای میکروسکوپی در بتن، به آن قابلیت مقاومت در برابر آسیب‌های ناشی از یخ‌زدگی آب را می‌دهد و همچنین می‌تواند بر کارایی و کاهش جداشدگی دانه بندی نیز تأثیرگذار باشد، به همین دلیل اندازه‌گیری دقیق آن در طول فرآیند ساخت بتن بسیار مهم است.
میز ویبره بتن آزمایشگاهی
میز ویبره بتن آزمایشگاهی، ابزاری ضروری در هر آزمایشگاه بتن است که برای متراکم کردن و حذف حباب‌های هوای محبوس از نمونه‌های بتنی تازه در قالب‌های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این میز با ایجاد ارتعاشات با فرکانس و دامنه کنترل‌شده، به ذرات بتن کمک می‌کند تا به طور یکنواخت در کنار هم قرار گیرند و فضای خالی بین آن‌ها به حداقل برسد، در نتیجه چگالی و مقاومت نمونه افزایش می‌یابد.
دقت داشته باشید که استفاده از میز ویبره، به ویژه برای تهیه نمونه‌های استاندارد جهت آزمایش‌هایی نظیر مقاومت فشاری یا خمشی، از اهمیت بالایی برخوردار است، چرا که بتن متراکم نشده نتایج آزمایشگاهی غیردقیقی را به همراه خواهد داشت و بیانگر عملکرد واقعی بتن در سازه نیست.
قالب خمشی تیر بتنی دستگاه برای آزمایش بتن
قالب خمشی تیر بتنی، ابزاری است که برای ساخت نمونه‌های بتنی به شکل تیر، جهت انجام آزمایش مقاومت خمشی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قالب‌ها معمولاً از جنس فلز با سطوح صاف و مقاوم ساخته می‌شوند و در ابعاد استاندارد مختلفی عرضه می‌گردند، از جمله ۱۰۰×۱۰۰×۴۰۰ میلی‌متر، ۱۰۰×۱۰۰×۵۰۰ میلی‌متر، ۱۵۰×۱۵۰×۶۰۰ میلی‌متر و ۱۵۰×۱۵۰×۷۵۰ میلی‌متر. هدف از تهیه این نمونه‌ها، ارزیابی توانایی بتن غیرمسلح در تحمل بارهای خمشی و مقاومت آن در برابر شکست ناشی از این بارها است که نتیجه آن به صورت مدول گسیختگی (Modulus of Rupture) بیان میشود. این آزمایش برای کنترل کیفیت بتن در کاربردهایی مانند دال‌ها، روسازی‌ها و سایر اعضای سازه‌ای تحت خمش، بسیار حیاتی است.
دستگاه جعبه L (L-Box) بتن
دستگاه جعبه L (L-Box)، ابزاری تخصصی برای ارزیابی کارایی و قابلیت عبور (Passing Ability) بتن خودتراکم (SCC) است. این دستگاه از یک محفظه عمودی (شبیه به یک “L” انگلیسی) تشکیل شده که با یک دریچه متحرک در پایین آن، از یک محفظه افقی کوتاه‌تر جدا میشود. با پر کردن محفظه عمودی با بتن خودتراکم و سپس برداشتن دریچه، بتن تحت نیروی ثقل جاری شده و وارد محفظه افقی میشود.
ارزیابی کارایی بتن با اندازه‌گیری نسبت ارتفاع بتن در انتهای بخش افقی (H2) به ارتفاع بتن در بخش عمودی (H1) پس از رسیدن به حالت پایدار (معمولاً نسبت H2/H1)، و همچنین مشاهده توانایی بتن برای عبور از موانع شبیه‌سازی شده میلگرد در بخش افقی انجام میشود. این آزمایش معیاری مهم برای تعیین قابلیت بتن خودتراکم برای پر کردن کامل قالب‌ها بدون نیاز به ویبره و عبور از میان آرماتورهای متراکم است.
دستگاه تست ذوب و یخبندان (انکوباتور) بتن
دستگاه تست ذوب و یخبندان (انکوباتور) بتن، ابزاری حیاتی در آزمایشگاه‌های بتن است که برای ارزیابی دوام بتن در برابر چرخه‌های مکرر یخ‌زدگی و آب‌شدگی طراحی شده است. این دستگاه با شبیه‌سازی شرایط محیطی شدید، نمونه‌های بتنی را به طور متناوب در معرض دمای زیر صفر و بالای صفر درجه سلسیوس قرار می‌دهد. در ضمن باید بگوییم که قبل از تست بتن در آزمایشگاه از مواد افزودنی بتن نیز استفاده میشود.
در طول این فرآیند، تغییرات در خواص مکانیکی بتن، مانند کاهش مدول الاستیسیته دینامیکی و از دست دادن وزن نمونه، اندازه‌گیری و ثبت می‌شوند. این آزمایش برای ارزیابی کیفیت بتن مورد استفاده در مناطق سردسیر و سازه‌هایی که در معرض سیکل‌های یخبندان و ذوب قرار دارند (مانند روسازی‌ها، سدها، و پل‌ها) بسیار ضروری است و به مهندسان کمک می‌کند تا بتنی با مقاومت کافی در برابر این عوامل مخرب طراحی کنند.
دستگاه برش بتن در لیست تجهیزات آزمایشی بتن
دستگاه برش بتن، ابزاری قدرتمند و تخصصی است که برای ایجاد برش‌های دقیق و تمیز در بتن سخت‌شده، آسفالت، سنگ و سایر مصالح ساختمانی سخت به کار می‌رود. این دستگاه‌ها معمولاً از یک تیغه دایره‌ای الماسه با سرعت چرخش بالا بهره می‌برند که می‌تواند به صورت دستی (مانند کاتر دستی)، روی چرخ (مانند کاتر آسفالت‌بر) یا به صورت برقی/هیدرولیکی (مانند اره دیواری) کار کند. دستگاه برش بتن در طیف وسیعی از کاربردها، از نمونه‌برداری (کرگیری)، ایجاد شیار برای لوله‌کشی و کابل‌کشی، تا برش دال‌ها و دیوارهای بتنی در عملیات تخریب و بازسازی، نقش حیاتی ایفا می‌کند و سرعت و دقت بالایی را در مقایسه با روش‌های سنتی تخریب ارائه می‌دهد.
دستگاه نفوذناپذیری آب در بتن
دستگاه نفوذناپذیری آب در بتن، دستگاه آزمایشگاهی بتن است که برای ارزیابی مقاومت بتن در برابر نفوذ آب تحت فشار طراحی شده است. این دستگاه معمولاً شامل یک یا چند محفظه آب‌بندی شده است که نمونه‌های دیسکی شکل بتن در آن قرار می‌گیرند. آب با فشار مشخص و کنترل‌شده‌ای (اغلب تا چند بار) برای مدت زمان معینی (مثلاً ۷۲ ساعت) به یک سطح نمونه اعمال میشود. پس از پایان آزمایش، عمق نفوذ آب به داخل نمونه، که با شکستن نمونه به دست می‌آید، اندازه‌گیری میشود.
این آزمایش برای ارزیابی دوام و عملکرد بتن در سازه‌هایی مانند مخازن آب، سدها، تونل‌ها، و زیرزمین‌ها که در تماس مداوم با آب هستند، حیاتی است و به مهندسان کمک می‌کند تا بتنی با تخلخل کم و مقاومت بالا در برابر نفوذ رطوبت طراحی کنند.
چرا به دستگاه هایی برای آزمایش بتن نیاز داریم؟
مهندسین عمران و سازه و پیمانکاران و به ویژه مهندسین ناظر سازمان نظام مهندسی، به دستگاه‌هایی برای آزمایش بتن نیاز دارند. چرا که کیفیت بتن حرف اول را در سازه میسزند. بتن، ستون فقرات هر سازه‌ای است و کیفیت آن مستقیماً بر ایمنی، پایداری و طول عمر ساختمان‌ها و زیرساخت‌ها تأثیر می‌گذارد. بدون آزمایش‌های دقیق و منظم، نمی‌توانیم از اینکه بتنِ استفاده شده دارای مقاومت کافی، کارایی مناسب و دوام لازم در برابر شرایط محیطی مختلف (مثل یخبندان و ذوب، نفوذ آب، یا مواد شیمیایی خورنده) است، مطمئن شویم.
این آزمایش‌ها در مراحل مختلف تولید و استفاده از بتن ضروری هستند:
قبل از بتن ریزی: برای کنترل کیفیت مصالح اولیه (سیمان، شن، ماسه، آب) و اطمینان از صحت طرح اختلاط.
هنگام بتن‌ریزی (بتن تازه): برای بررسی خواصی مانند روانی (اسلامپ)، دمای بتن، و میزان هوای محبوس که مستقیماً بر قابلیت کار با بتن و کیفیت نهایی آن مؤثر است.
پس از بتن‌ریزی (بتن سخت‌شده): برای تعیین مهمترین خاصیت بتن یعنی مقاومت فشاری، و همچنین ارزیابی دوام، نفوذپذیری، و سایر ویژگی‌های مکانیکی که نشان‌دهنده عملکرد بلندمدت سازه است.
در نهایت، آزمایش بتن به جلوگیری از حوادث ناگوار، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، و تضمین یک سرمایه‌گذاری پایدار و ایمن در صنعت ساخت‌وساز کمک می‌کند. این فرآیند بخشی جدایی‌ناپذیر از کنترل کیفیت و رعایت استانداردهای ملی و بین‌المللی در پروژه‌های عمرانی است.
مطلب مرتبط را حتما بخوانید: نحوه محاسبه بتن مصرفی در ساختمان
کدام آزمایشگاه بتن برویم؟
اگر به صورت موقت به دستگاه های آزمایش بتن نیاز دارید، باید به سراغ آزمایشگاه های مورد تایید سازمان مراجعه کنید و خدمات بگیرید یا دستگاه ها را اجاره کنید. برای پروژه‌های ساختمانی که نیاز به تأییدیه و برگه آزمایش دارند، حتماً باید به آزمایشگاه‌هایی مراجعه کنید که دارای پروانه و صلاحیت از سازمان نظام مهندسی کشور (و یا وزارت راه و شهرسازی) باشند. این آزمایشگاه‌ها بر اساس پایه (پایه ۱، ۲، ۳) دسته‌بندی می‌شوند که هر پایه مجاز به انجام پروژه‌های با متراژ و تعداد طبقات مشخصی است. اکنون اگر در مورد دستگاه ها و تجهیزات آزمایشگاهی بتن سوالی دارید در زیر بنویسید.
