برگهٔ فنی می‌گوید الیاف چیست؛ نمی‌گوید همین الیاف با ماسه، سیمان و افزودنی‌ای که بچینگ شما سال‌هاست مصرف می‌کند چه رفتاری دارد. طرح اختلاط بتن الیافی را فقط وقتی واقعاً می‌شناسید که یک‌بار آن را با مصالح خودتان ساخته و آزموده باشید، و این کار معمولاً بیشتر از یک صبح در کارخانه و چند نمونه در حوضچهٔ عمل‌آوری وقت نمی‌گیرد. مشکل اینجاست که بیشتر آزمایش‌ها نتیجه‌ای نمی‌دهند، چون کسی از قبل ننوشته دنبال چه جوابی است. این راهنما یک برنامهٔ عملی است برای اینکه از نمونهٔ رایگان الیاف، پیش از سپردن پروژه به آن، جواب روشن بگیرید.
اول روشن کنید الیاف قرار است چه چیزی را ثابت کند
آزمایش را از کاری شروع کنید که الیاف برای آن خریده می‌شود؛ همین است که تعیین می‌کند چه چیزی را اندازه بگیرید.
الیاف میکرو، یعنی نوع رشته‌ای و ظریف الیاف بتن pp که حدود یک کیلوگرم در هر متر مکعب مصرف می‌شود، برای مهار ترک جمع‌شدگی خمیری و ترک نشست در ساعت‌های اول است. آزمایش این الیاف بیشتر به بتن تازه مربوط است: آیا مخلوط هنوز پمپ می‌شود، جا می‌افتد و پرداخت می‌شود، و آیا سطحش از همان بتن بدون الیاف کمتر ترک می‌خورد؟
الیاف ماکرو خرید دیگری است. الیاف ماکرو سنتتیک برای باری تجویز می‌شود که مقطع بعد از ترک‌خوردن هنوز تحمل می‌کند، و این چیزی است که باید اندازه گرفت، نه اینکه با چشم دید. اگر نقشه یا دفترچهٔ مشخصات، مقاومت پس‌ماند یا ردهٔ جذب انرژی مشخصی خواسته، آزمایش باید به نمونه‌گیری و آزمون برسد؛ وگرنه به سؤالی که بعداً از شما می‌پرسند جواب نداده است.
پیش از اینکه چیزی داخل مخلوط‌کن برود، هدف را بنویسید. یک جملهٔ کوتاه کافی است، مثلاً «اسلامپ ۱۲۰ میلی‌متر پای پمپ بعد از ۶۰ دقیقه، بدون گلوله‌شدن الیاف، مقاومت پس‌ماند طبق مشخصات در ۲۸ روزگی». همین جمله نمی‌گذارد آزمایش به یک برداشت کلی ختم شود.
طرح اختلاط بتن الیافی را طوری بسازید که نتیجه‌اش قابل اعتماد باشد
با مصالح تولید کار کنید. سیمان همان سیلو، ماسه همان دپویی که واقعاً مصرف می‌کنید و افزودنی همان مخزن کارخانه. آزمایشی که با مصالح تازه و دست‌چین آزمایشگاه انجام شود، چیزی را ثابت می‌کند که هرگز در پروژه ریخته نمی‌شود.
یک مخلوط شاهد بسازید. همان طرح را بدون الیاف، همان روز و با همان اپراتور بسازید. تقریباً همهٔ قضاوت‌های این راهنما مقایسه‌ای‌اند، و بدون مخلوط شاهد در واقع با حافظه‌تان مقایسه می‌کنید.
دوز را آگاهانه انتخاب کنید. هر گرید یک بازهٔ دوز دارد، از ۰٫۶ تا ۱٫۲ کیلوگرم بر متر مکعب برای الیاف میکرو تا ۴ تا ۹ کیلوگرم برای الیاف شاتکریت؛ جدول کامل در صفحهٔ الیاف پلیمری بتن آمده است. همان دوزی را آزمایش کنید که طراح قصد مصرفش را دارد. اگر آن دوز نزدیک سقف بازه است، همان‌جا آزمایش کنید؛ مشکل کارایی در سقف بازه خودش را نشان می‌دهد، نه در میانه.
اندازهٔ آزمایش را با سؤال‌تان هماهنگ کنید. مخلوط‌کن آزمایشگاهی برای مقایسهٔ اسلامپ و ساخت نمونه‌ها کافی است، اما دربارهٔ گلوله‌شدن الیاف در تراک‌میکسر، تخلیهٔ بار و رفتار پمپ چیزی نمی‌گوید. اگر کار یک کف صنعتی بزرگ یا تونل است، یک بار چندمترمکعبی را هم با تراک‌میکسر واقعی آزمایش کنید.
الیاف را همان‌طور اضافه کنید که در پروژه اضافه می‌شود
نحوهٔ ورود الیاف به مخلوط، بیش از آنچه معمولاً تصور می‌شود نتیجه را تغییر می‌دهد؛ پس آزمایش باید روش تولید را تقلید کند، نه راحت‌ترین روش را.
اگر الیاف در کارخانه و همراه شن درشت اضافه شود، بهتر از همه پخش می‌شود، چون سنگدانه خودش رشته‌ها را از هم جدا می‌کند. اگر بعد از بارگیری داخل تراک‌میکسر ریخته شود، دور بیشتری از دیگ لازم دارد. و اگر در محل کار اضافه شود، همان‌جاست که بیشتر گلوله‌ها درست می‌شوند. راهنمای بتن الیافی ادارهٔ راه ایالت تگزاس (TxDOT، راهنمای DMS-4550) افزودن الیاف در محل کار را اصلاً توصیه نمی‌کند و اگر چاره‌ای جز آن نباشد، دست‌کم ۱۰۰ دور چرخش دیگ با سرعت اختلاط را پیش از تخلیه لازم می‌داند. سه روش رایج افزودن را در راهنمای مقدار و روش مصرف الیاف مفصل‌تر توضیح داده‌ایم.
الیاف پلی‌گارد در کیسه‌های ۳ و ۵ کیلوگرمی محلول در آب بسته‌بندی می‌شود و کیسه را می‌شود دربسته داخل مخلوط‌کن انداخت. این هم کار آزمایش را راحت می‌کند و هم دوز را دقیق نگه می‌دارد، به شرطی که کسی تعداد کیسه‌ها را بنویسد.
در بتن تازه چه چیزهایی را اندازه بگیرید
اسلامپ را دو بار بگیرید. یک بار بلافاصله بعد از اختلاط و یک بار بعد از مدتی که بتن واقعاً در تراک‌میکسر می‌ماند. منتظر افت باشید. همان راهنمای تگزاس افت اسلامپ الیاف پلیمری را حدود ۲۵ میلی‌متر به ازای هر ۱٫۲ تا ۱٫۸ کیلوگرم الیاف در متر مکعب می‌داند و آن را «ظاهری» می‌نامد؛ یعنی مخلوطی که در مخروط سفت به نظر می‌رسد، زیر ویبره به‌راحتی جاری می‌شود. کارایی را همان‌طور بسنجید که بتن ریخته خواهد شد، با ویبراتور، شمشه یا پمپ، نه فقط با مخروط اسلامپ.
هرگز با آب درستش نکنید. آب اسلامپ را برمی‌گرداند و بی‌صدا مقاومت را کم و جمع‌شدگی را زیاد می‌کند؛ یعنی دقیقاً برعکس چیزی که الیاف برایش خریده شده. کارایی را با فوق‌روان‌کننده تنظیم کنید و مقداری را که لازم شد یادداشت کنید.
دنبال گلوله‌شدن الیاف بگردید. ابتدا و انتهای تخلیهٔ بار را نگاه کنید؛ گلوله‌ها معمولاً همان‌جا پیدا می‌شوند. یکی دو گلوله معمولاً به ترتیب افزودن یا زمان اختلاط برمی‌گردد، نه به خود الیاف؛ پس اول همان‌ها را عوض کنید.
دوز واقعی را با آزمون شست‌وشو بسنجید. ظرفی با حجم معلوم، دست‌کم ۷ لیتر، پر کنید (ظرف وزن مخصوص مناسب است) و همان‌طور که برای آزمایش وزن مخصوص متراکم می‌کنید، متراکمش کنید. بتن را روی الک نمرهٔ ۸ (۲٫۳۶ میلی‌متر) بشویید، الیاف را جدا کنید، خشک کنید و وزن کنید. حسابش ساده است: گرم الیاف خشک تقسیم بر لیتر حجم ظرف، می‌شود کیلوگرم بر متر مکعب. از یک ظرف ۱۰ لیتری بتنی که با دوز ۴ کیلوگرم ساخته شده، باید نزدیک ۴۰ گرم الیاف جمع کنید. الیاف میکرو روی آب می‌آید و راحت‌تر از دست می‌رود؛ پس این آزمون را بیشتر برای کنترل دوز الیاف ماکرو به کار ببرید.
هوا و وزن مخصوص را ثبت کنید، اگر مشخصات فنی کنترلشان را خواسته. الیاف معمولاً تغییر زیادی در آن‌ها نمی‌دهد، و اگر داد، بهتر است در آزمایش بفهمید نه روز بتن‌ریزی.
بعد از سخت‌شدن چه چیزهایی را بسنجید
مقاومت فشاری هر دو مخلوط. الیاف مصنوعی با دوز معمول نباید مقاومت فشاری را چندان تغییر دهد. اگر نمونه‌های مکعبی مخلوط الیافی به‌وضوح ضعیف‌تر شدند، تقریباً همیشه یعنی برای جبران اسلامپ آب اضافه شده است.
کنترل ترک برای الیاف میکرو. روش آزمایشگاهی مقایسهٔ ترک جمع‌شدگی خمیری، استاندارد ASTM C1579 است که پانل‌های مقید را با و بدون الیاف در شرایط خشک‌شدن سریع می‌سازد. روش کارگاهی ساده‌تر است ولی همچنان به کار می‌آید: در یک بعدازظهر گرم و بادی، دو دال کوچک کنار هم بریزید و صبح روز بعد مقایسه‌شان کنید.
مقاومت پس‌ماند برای الیاف ماکرو. نمونهٔ منشوری (تیرچه) را برای همان آزمونی بسازید که مشخصات فنی نام برده؛ معمولاً ASTM C1609 (تیرچهٔ ۱۵۰ × ۱۵۰ × ۵۰۰ میلی‌متر با بارگذاری چهارنقطه‌ای) یا EN 14651 (تیرچهٔ شکاف‌دار با بارگذاری سه‌نقطه‌ای)، و در ۲۸ روزگی آزمایش کنید. برای شاتکریت، مرجع آزمون پانل است: پانل گرد ASTM C1550 یا پانل مربعی EN 14488-5. یک سری نمونه بسازید، نه یک نمونه؛ پراکندگی نتایج بتن الیافی از بتن معمولی بیشتر است و یک تیرچه چیز زیادی را ثابت نمی‌کند.
یک پانل را پرداخت کنید. اگر کار کف است، یک پانل آزمایشی را با همان اکیپی که کار اصلی را انجام می‌دهد با ماله‌پروانه‌ای پرداخت کنید. اگر پرداخت در لحظهٔ نامناسب شروع شود، الیاف ماکرو ممکن است روی سطح بیاید؛ یاد گرفتن زمان درست روی یک پانل آزمایشی خیلی ارزان‌تر است تا روی ۵٬۰۰۰ متر مربع کف انبار.
نتیجه را چطور بخوانید و از تأمین‌کننده چه بخواهید
آنچه دیدید | معمولاً یعنی | چه بخواهید |
افت اسلامپ بیش از تحمل مخلوط | دوز نزدیک سقف بازه، یا هندسه‌ای از الیاف که همین مخلوط را سفت می‌کند | بازبینی دوز و توصیه دربارهٔ فوق‌روان‌کننده |
گلوله‌شدن الیاف هنگام تخلیه | ترتیب افزودن یا دور کم دیگ | نقطهٔ افزودن مناسب برای نوع بچینگ شما |
شست‌وشو خیلی کمتر از دوز هدف | شمارش اشتباه کیسه‌ها یا افزودن دیرهنگام | فعلاً هیچ؛ بچینگ را درست کنید و تکرار کنید |
مقاومت پس‌ماند کمتر از مشخصات | دوز برای این بتن کم است | گزارش آزمون در دوز بالاتری که حالا لازم دارید |
همه‌چیز در محدودهٔ هدف | دوز برای مصالح شما اثبات شده | مدارک زیر، به‌صورت کتبی |
یک طرح اختلاط بتن الیافی موفق فقط نیمی از کار است. نیمهٔ دیگر مدارکی است که آزمایش را به جنس تحویلی گره می‌زند. پیش از خرید الیاف بتن، از تأمین‌کننده این‌ها را بخواهید: گرید و دوز تأییدشده به‌صورت کتبی، برگهٔ فنی، گزارش آزمون همان روشی که مشخصات فنی نام برده در همان دوزی که آزمایش کردید، و گواهی کنترل کیفیت همان بچ تولیدی که تحویل می‌گیرید، نه یک گواهی عمومی. در صفحهٔ استانداردها نوشته‌ایم هر کدام از این مدارک باید چه چیزی داشته باشد. وقتی دوز قطعی شد، هزینهٔ هر متر مکعب هم با یک ضرب ساده به دست می‌آید.
برگهٔ ثبت یک‌صفحه‌ای آزمایش
برای هر طرح اختلاط بتن الیافی که آزمایش می‌کنید، و برای مخلوط شاهد، یک برگهٔ جدا پر کنید. این همان سابقه‌ای است که مهندس ناظر از شما می‌خواهد، و همان مرجعی که روزی که یک بار تولیدی با آزمایش فرق داشت، به آن نیاز پیدا می‌کنید.
تاریخ، کارخانه، نوع مخلوط‌کن و حجم بچ
سیمان، سنگدانه‌ها و افزودنی، با منبع هر کدام
گرید الیاف، دوز بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب، تعداد کیسه‌ها و زمان افزودن
تعداد دور دیگ یا زمان اختلاط بعد از افزودن الیاف
اسلامپ یا جریان در دقیقهٔ صفر و ۶۰، و مقدار فوق‌روان‌کنندهٔ مصرفی
درصد هوا و وزن مخصوص، اگر در مشخصات آمده
آزمون شست‌وشو: گرم الیاف جمع‌شده، حجم ظرف، دوز محاسبه‌شده
گلوله‌شدن الیاف: بله یا خیر، و در کدام بخش تخلیه
یادداشت پرداخت سطح، اگر پانلی پرداخت شد
نمونه‌های ساخته‌شده، روش آزمون و نتایج ۲۸ روزه
پرسش‌های رایج دربارهٔ طرح اختلاط بتن الیافی
مخلوط‌کن آزمایشگاهی کافی است؟
برای مقایسهٔ اسلامپ و ساخت نمونه‌ها بله؛ برای گلوله‌شدن الیاف، تخلیه و پمپ نه. کف صنعتی یا پوشش تونل دست‌کم یک بار کامل تراک‌میکسر پیش از اولین بتن‌ریزی اصلی می‌خواهد.
برای الیاف میکرو پلی‌پروپیلن هم آزمون تیرچه لازم است؟
معمولاً نه. الیاف میکرو برای ظرفیت پس از ترک تجویز نمی‌شود؛ مقایسهٔ بتن تازه و، اگر مشخصات خواسته باشد، آزمون جمع‌شدگی خمیری کافی است.
برای آزمایش چقدر الیاف لازم است؟
دوز ضرب در حجم آزمایش، به‌علاوهٔ کمی اضافه. یک تراک‌میکسر ۳ مترمکعبی با دوز ۴ کیلوگرم، ۱۲ کیلوگرم الیاف می‌خواهد، یعنی چهار کیسهٔ ۳ کیلوگرمی. برای یک بچ آزمایشگاهی چند صد گرم کافی است.
تأمین‌کننده می‌تواند در طراحی آزمایش کمک کند؟
یک تأمین‌کنندهٔ جدی باید کمک کند. پلی‌گارد دوز را از روی ضخامت مقطع، بارگذاری و شرایط محیطی تعیین می‌کند، برگهٔ فنی را می‌فرستد و نمونهٔ رایگان را دقیقاً برای همین آزمایش ارسال می‌کند.
