بررسی و تحلیل کیفی بتن خلاطه ای و بتن آماده ی یک ساله ی اخیر شهر اصفهان

چکیده
 

امروزه با ابداع و ترویج تکنیک های نوین تولید بتن (بتن آماده)، دیگر روش های سنتی و دستی جایگاه خود را از دست داده اند. اما از آنجا که به دلیل متعدد، جایگزینی کامل روش های سنتی در بسیاری از مناطق و شهرها (از جمله اصفهان، به علت بافت تاریخی و تنگی معابر) امری بسیار مشکل و شاید غیرممکن است، لذا به نظر می رسد در شرایط فعلی اصلاح این روش ها بسیار مفیدتر و کم هزینه تر از تلاش برای جایگزینی کامل آن ها باشد. اما قبل از هر تصمیمی در این مورد باید دیدی واقع بینانه نسبت به وضعیت اجرای بتن و دلایل ضعف بتن خلاطه ای در شهر داشت. در راستای مقایسه ی کیفیت بتن سنتی (خلاطه) و بتن مدرن (بتن آماده) اجرا شده در شهر اصفهان، مطالعه ای بر روی مستندات و مدارک یک ساله ی اخیر یکی از آزمایشگاه های بتن شهر انجام گرفت و مقاومت نمونه های 28 روزه ی استوانه ای بتن خلاطه ای و بتن آماده ی شکسته شده در این آزمایشگاه مقایسه شد.
بررسی ها نشان داد که در این مدت، 33 درصد از نمونه های بتن خلاطه ای و 5/1 درصد از نمونه های بتن آماده، مقاومتی پایین تر از 190 داشته اند. پس از آن، دلایل اصلی این مسأله مورد بررسی قرار گرفت و مشخص شد که مهم ترین عامل کیفیت پایین بتن خلاطه ای در شهر، عدم حضور ناظر در هنگام بتن ریزی است.

کلید واژه: بتن آماده، بتن خلاطه ای، مقاومت فشاری، آزمایشگاه بتن، ناظر
 

مقدمه
 

اکنون بیش از 15 سال از ورود خلاطه به ایران می گذرد. استفاده از خلاطه در ساخت و ساز های شهری جهش بزرگی در افزایش کیفیت بتن که تا آن زمان عمدتاً به صورت دستی و آخوره تولید می شد، به حساب می آمد. اما کم کم با ورود استانداردهای ساخت و ساز به عرصه ی مهندسی کشور و بحث مقاوم سازی ساختمان ها در مقابل زلزله، انتظارات از کییت بتن بیش تر شد و سخت گیری و دقت بیش تری بر فرایند تولید و اجرای بتن اعمال گردید؛ لذا خلاطه ها دیگر قادر به تهیه ی بتن (یکنواخت و با کیفیت بالای) مورد نیاز صنعت ساختمان نبودند.
در سال های اخیر، استفاده از بتن آماده در پاسخ به نیاز صنعت ساختمان به بتن با کیفیت بالا، افزایش چشم گیری داشته است. این نوع بتن به دلایل متعدد از جمله نظارت دقیق بر فرایند تولید، اختلاط کامل، به کارگیری مصالح مرغوب، همگن بودن و ... مشکلات بتن خلاطه ای را ندارد و گزینه ی مناسبی برای استفاده (به خصوص در بتن ریزی سقف ها و فنداسیون) به شمار می آید.
اما با این که امروزه بتن آماده بر هیچ کس پوشیده نیست و با وجود تمام فشارهای سازمان نظام مهندسی به مهندسان و پیمانکاران به منظور جایگزینی کامل بتن خلاطه ای با بتن آماده، باز هم بسیاری از افراد مشغول در صنعت ساختمان اقدام به استفاده از بتن خلاطه ای می نمایند. این مساله نشان دهنده ی این است که هنوز بسترهای لازم جایگزینی کامل بتن خلاطه ای با بتن آماده (حداقل در اصفهان) فراهم نشده است. این جایگزینی فرایندی زمان بر و شاید غیر ممکن است و معلوم نیست چه مدت به دراز بیانجامد؛ لذا بهتر است به جای شعارهای ایده آل گرایانه و غیر عملی در کوتاه و میان مدت، فکری موثر و عملی به منظور ارتقای کیفیت بتن خلاطه ای در حداقل زمان، اندیشیده شود.
در این پژوهش ابتدا به کمک اطلاعات یک ساله ی اخیر یکی از آزمایشگاه های بتن شهر، به بررسی کیفیت بتن های (خلاطه ای و آماده) اجرا شده خواهیم پرداخت تا بینش واقع بینانه تری نسبت به وضعیت اجرای بتن در شهر بیابیم. سپس علل اصلی کیفیت پایین بتن خلاطه ای در اصفهان را بررسی خواهیم نمود. در آخر نیز پیشنهاداتی جهت ارتقای کیفیت بتن خلاطه ای در حداقل زمان، مطرح می شود.

انجام آزمایشات و تحلیل آماری داده ها
 

تمامی مراحل نمونه برداری، مراقبت و شکستن نمونه ها در آزمایشگاه و مطابق با استاندارد 6044 ایران انجام پذیرفت. مقاومت فشاری طرح تمام نمونه های مورد بررسی، 210 بود. (3) اما با توجه به این که در عمل بسیاری از مهندسان ناظر و محاسب با کمی تخفیف حد مقاومت 190 را به عنوان کمینه ی مقاومت 28 روزه استوانه ای این نمونه ها می شناسند، در تحلیل های آماری انجام شده به منظور طبقه بندی و تعیین درصد بتن مشکل دار و با کیفیت پایین مقاومت 190 معیار عمل واقع گردید.

 

میانگین مقاومت	43/225
انحراف معیار	70/53
درصد نمونه های قابل قبول	5/72

جدول 1: بتن خلاطه (تابستان 87)
 

میانگین مقاومت	44/219
انحراف معیار	74/70
درصد نمونه های قابل قبول	21/65

جدول 2: بتن خلاطه (پاییز 87)
مقاومت 190 معیار عمل واقع گردید.
پس از جمع آوری اطلاعات، داده ها توسط کامپیوتر و نرم افزار Excel آنالیز، به منظور مشاهده ی مرکزیت و میزان پراکندگی داده ها، از دو شاخص آماری میانگین حسابی و انحراف معیار استفاده شد.
 

بتن خلاطه ای
 

نزدیک به 400 نمونه بتن خلاطه ای در این مدت مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل آماری داده های به دست آمده از این آزمایشات در جداول و نمودارهای شماره 1 تا 4 قابل مشاهده اند.

 

میانگین مقاومت	07/219
انحراف معیار	90/68
درصد نمونه های قابل قبول	17/66

جدول 3: بتن خلاطه (زمستان 87)
 

میانگین مقاومت	73/212
انحراف معیار	65/69
درصد نمونه های قابل قبول	71/60

جدول 4: بتن خلاطه (بهار 88)
 

بتن آماده
 

در این مدت حدود 500 نمونه بتن آماده نیز مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل آماری داده های به دست آمده از این آزمایشات در جداول و نمودارهای شماره ی 5 تا 8 ارائه شده اند.

 

میانگین مقاومت	90/247
انحراف معیار	12/38
درصد نمونه های قابل قبول	73/94

جدول 5: بتن آماده (تابستان 87)
 

میانگین مقاومت	34/274
انحراف معیار	43/38
درصد نمونه های قابل قبول	100

جدول 6: بتن آماده (پاییز 87)
 

نتایج و بحث
 

با مشاهده و مقایسه ی جداول و نمودارهای بالا، نتایج زیر حاصل می شود:
1- میانگین مقاومت فشاری نمونه های خلاطه از میانگین مقاومت فشاری نمونه های بتن آماده در مدت مشابه کم تر بوده و بیش ترین اختلاف در فصول سرد سال مشاهده می شود. به بیان دیگر، به نظر می رسد که بتن خلاطه ای در مقابل سرما بسیار آسیب پذیرتر از بتن آماده است.
2- پراکندگی نمونه های بتن خلاطه ای بسیار بیش تر از پراکندگی نمونه های بتن آماده است. این مساله در نمودارهای 1 تا 8 نیز کاملاً قابل مشاهده است.
3- تقریباً 33 درصد نمونه های خلاطه، مقاومت 28 روزه ی استوانه ای کم تر از 190 داشته اند و باعث ایجاد مشکلات متعدد از جمله عقب افتادن کار، هزینه ی کُرگیری، هزینه ی چکش و یا محاسبه ی مجدد و سبک سازی گشته اند. این مساله در حالی است که در این مدت، تنها 5/1 درصد نمونه های بتن آماده با چنین مشکلی رو به رو شده اند.
4- در یک سال اخیر تقریباً 5/15 درصد کل نمونه ها (خلاطه و آماده)، مقاومت 28 روزه ی استوانه ای کم تر از 190 داشته اند.

 

میانگین مقاومت	03/307
انحراف معیار	73/36
درصد نمونه های قابل قبول	100

جدول 7: بتن آماده (زمستان 87)
 

میانگین مقاومت	23/259
انحراف معیار	62/36
درصد نمونه های قابل قبول	100

جدول 8: بتن آماده (بهار 88)
 

علل اصلی کیفیت پایین بتن خلاطه ای
 

به کارگیری مصالح نامرغوب
 

به کارگیری مصالح نامرغوب از علل شایع پایین بودن کیفیت بتن خلاصه ای است . خرید و استفاده از شن گل آلود، ماسه ی نامناسب و سیمان مانده می تواند مقاومت بتن تولیدی را تا حد بسیار زیادی کاهش دهد.
بارها نیز دیده شده است مصالح مرغوبی که مدت ها قبل از بتن ریزی خریداری گشته و در کارگاه دپو شده اند، کیفیت خود را از دست داده و منجر به تولید بتن با کیفیت پایین گردیده اند.

عدم آگاهی و یا عدم احساس مسئولیت مالک خلاطه و کارگران به کارگرفته شده
 

بارها دیده شده که کارگران خلاطه قبل از حضور آزمایشگاه در محل و یا بلافاصله پس از انجام نمونه گیری (با اطمینان خاطر) اقدام به ساخت بتن شُل و با کیفیت پایین نموده و در مقابل اعتراض ناظر و آزمایشگاه بی تفاوت عمل کرده و کار خود را از پیش برده اند. این بی تفاوتی یا ناشی از اعتماد و اطمینان به روش غلط خویش و یا از روی سودجویی و عدم احساس مسئولیت در قبال کیفیت بتن تولیدی است. بارها شاهد برخورد لفظی و یا حتی فیزیکی این افراد با ناظر و یا نماینده ی آزمایشگاه بوده ایم.

مشکلات مکانیکی دستگاه ها
 

در بسیاری از بتن ریزی ها به دلیل از کار افتادن دستگاه خلاطه و یا بالابر (به دلایل مختلف) بتن ریزی متوقف می شود و تا شروع مجدد آن مدت زمانی طول می کشد. این مساله باعث ایجاد اتصال سرد در بتن ریخته شده می گردد و بتن کیفیت خود را از دست می دهد.

تعویض مصالح در حین کار
 

در هنگام بسیاری از بتن ریزی ها پیمانکار و یا کارفرما متوجه کم بودن مصالح پای کار شده و سریعاً اقدام به خرید مصالحی می نماید که ممکن است کیفیت و خصوصیات مصالح اولیه را نداشته باشند. این مساله همگنی بتن ریخته شده را دچار مشکل می نماید.

طرح اختلاط نامناسب
 

با توجه به پیمانه ی حجمی مصالح در هنگام بتن ریزی با خلاطه (فرغون، بیل و سطل) و تغییر دانه بندی و رطوبت مصالح در پروژه ها و فصول مختلف، استفاده از یک اختلاط (با فرمول مشخص) با بتن ریزی های متفاوت مناسب نیست.

علت انحراف معیار بالای داده های بتن خلاطه ای
 

عدم یکنواختی در طرح اختلاط مهم ترین عاملی است که باعث پراکندگی بالای نمونه های بتن خلاطه ای می گردد.
از آن جا که در اغلب موارد، به علت عدم حضور مهندس ناظر در هنگام بتن ریزی، نمونه گیری بر عهده ی آزمایشگاه قرار می گیرد، لذا نمونه های گرفته شده در اکثر اوقات (علی رغم تلاش آزمایشگاه) معرف بتن ریخته شده نیستند، چرا که کارگران خلاطه به محض مراجعه به رؤیت بالا می نمایند. در بعضی از موارد اندک نیز آزمایشگاه موفق به غافلگیری کارگران خلاطه و نمونه گیری از بتن واقعی می گردد. در نتیجه این که نمودارهای 1 تا 4 حاصل می شوند که در آن ها پراکندگی داده ها بالاست، و نمونه ها یا بسیار ضعیف و یا بسیار قوی هستند.
اما مهم ترین عامل ضعف بتن خلاطه ای در شهر اصفهان که شاید به نوعی تمام عوامل قبلی را تحت تأثیر قرار دهد، عدم نظارت دقیق ناظر بر فرایند بتن ریزی است که البته با وجود تمام سخت گیری های سازمان نظام مهندسی، باز هم متأسفانه این مساله مورد غفلت بسیاری از مهندسان واقع می شود.

پیشنهادات
 

همان گونه که گفته شد، جایگزینی کامل بتن خلاطه ای با بتن آماده به دلایل مختلف از جمله بافت قدیمی و تاریخی شهر و عدم امکان تردد کامیون ها و تراک میکسرها در بعضی از خیابان ها و کوچه های تنگ، فرایندی زمان بر و چه بسا غیرممکن است و بنابراین، نیاز به راه حلی کوتاه مدت احساس می شود. در ادامه برخی از راه حل های کوتاه مدت این مساله را بررسی می نماییم.
1- تمامی مالکان خلاطه های مشغول به کار در شهر و کارگران ثابت ایشان شناسایی، و پس از دادن آموزش های لازم، به آن ها گواهی و اجازه ی کار داده شود.
2- به هر دستگاه خلاطه یک پلاک تعلق گیرد و این پلاک بر روی دستگاه به صورت خوانا نصب گردد. این پلاک باید شخصی باشد و در صورت فروش و یا تغییر مسؤول خلاطه، شماره ی آن تعویض گردد.
3- تمامی دستگاه ها به صورت منظم مورد معاینه ی فنی قرار گیرند.
4- به هر مالک خلاطه یک برگه ی سابقه تعلق گیرد که درآن مشخصات کارفرماهای قبلی و گزارش های آزمایشگاه از نحوه ی کار خلاطه و یا تخلفات احتمالی درج گردد و در صورت تکرار تخلف، گواهی کار باطل شود.
5- قبل از شروع کار پروه از کارفرما تعهدنامه ای مبنی بر به کارگیری خلاطه کارهای مجاز گرفته شود و در صورت به کارگیری نیروهای غیرمتعهد، پروژه تحت بررسی های مجدد (آزمایشات بتن سخت شده) قرار گیرد.
6- فشار سازمان نظام مهندسی به مهندسان ناظر به منظور نظارت دقیق تر بر پروژه ها (مخصوصاً بتن ریزی ها) بیش تر گردد.
امید است با به کارگیری روش ها و طرح های مفید از طرف صاحب نظران و متخصصان در صنعت اجرای ساختمان های شهری، گامی موثر در جهت ارتقای کیفیت و افزایش مقاومت ساختمان ها در برابر خطرات احتمالی طبیعی برداشته شود.

پي نوشت ها :
 

1- دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی اصفهان
Email: pooya_paydary@Yahoo.com
2- کارشناس ارشد سازه از دانشگاه یزد – مدیر مسول آزمایشگاه بتن و سنگدانه شرکت مهندسی ساختمانی اصفهان پارس
Email: mr.ghasemian@Gmail.com
3- اعداد گزارش شده همگی بیان گر مقاومت فشاری استوانه ای نمونه های 28 روزه هستند.
4- منظور از درصد نمونه های قابل قبول، درصد نمونه با مقاومت بالاتر از 190 است.
 

منابع:
1- مستندات آزمایشگاه بتن و سنگدانه ی شرکت مهندسی ساختمانی اصفهان پارس
2- مستوفی نژاد، داوود، تکنولوژی و طرح اختلاط بتن، انتشارات ارکان، 1379.
منبع: نشريه دانش نما، شماره 176-178