نمونه گیری و آزمون بتن در ساختمان

هدف از تدوین مقاله اجرا، نظارت، نمونه‌گیری و آزمون بتن در ساختمان، ارائه یک روش واحد برای کنترل و انطباق فعالیت های مرتبط با عملیات بتن ریزی ساختمان اعم از خریدبتن، بارگیری، حمل، و مخصوصا نمونه گیری و آزمایش های مربوطه (برای بتن و میلگرد) با ضوابط مقررات ملی ساختمان و استانداردهای ملی است.

واژه های اختصاری به کار رفته در این آموزش به شرح زیر است:
آزمایشگاه: شرکت خدمات فنی و آزمایشگاهی دارای پروانه‌ی معتبر از اداره‌ی کل راه و شهرسازی استان.
آزمونه: یک نمونه مکعبی یا استوانه ای از بتن با ابعاد تعریف شده در مبحث نهم.
درخواست نمونه‌برداری: فرم درخواست مجری (مالک) برای انجام عملیات نمونه برداری و انجام آزمایش های مربوطه که به آزمایشگاه و یک رونوشت از آن برای ناظر فرستاده می شود.
سازمان: سازمان نظام مهندسی ساختمان استان.
کارشناس: شخص واجد صلاحیت به عنوان نماینده‌ی آزمایشگاه که مسئول انجام آزمایش ها در داخل آزمایشگاه و تدوین اولیه‌ی گزارش ها و نتایج آزمایش هاست.
فروشنده بتن: کارخانه تولیدکننده بتن که دارای پروانه از اداره کل استاندارد باشد.
کلاهک گذاری: استفاده از مصالح چسبنده مانند خمیر سیمان یا ملات گوگرد و یا غیرچسبنده مانند مواد لایه ای بر پایه مواد الاستومریک برای یکنواختی سطح نمونه های بتن سخت شده.
مبحث نهم: مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ویرایش سال 1399(استفاده شده در این مقاله)
مجری: مهندس مجری شخص دارای پروانه‌ صلاحیت حقیقی یا حقوقی دارای مسئولیت در پروژه.
ناظر: مهندس ناظر حقیقی یا حقوقی دارای مسئولیت در پروژه.
نمونه بردار: شخصی که توسط آزمایشگاه به عنوان شاغل یا عضو شرکت معرفی می گردد و دارای تاییدیه صلاحیت از سازمان نظام مهندسی ساختمان یا اداره کل راه و شهرسازی است.
نمونه برداری: عملیات اخذ نمونه از بتن که از خروجی تراک میکسر یا خروجی پمپ صورت پذیرد.
در استفاده از این مقاله، مبحث نهم به عنوان مرجع اصلی، کاربرد دارد. همچنین مراجع زیر در موضوعات مربوطه، قابل استناد می باشد:
مقررات ملی ساختمان ایران- مباحث 22 گانه- آخرین ویرایش ها؛
استانداردهای ملی ایران- مباحث مربوط به بتن و اجزای آن (آخرین ویرایش موجود)؛
آیین نامه بتن ایران (آبا) (تجدیدنظر دوم).(بند 9-1-12 مبحث نهم)

نمونه‌برداری، آزمایش و ضوابط پذیرش میلگرد

-در ساختمان های گروه «ج»، مجری (مالک) موظف است گواهی های تطابق میلگرد مصرفی را به ناظر ارائه کند. در صورت مخدوش بودن مستندات، ناظر می تواند دستور آزمایش های الزم مطابق بند 9-22-12-13 مبحث نهم را صادر کند.
-برای همه پروژه های گروه ساختمانی «د» باید دستکم به ازای هر 50 تن میلگرد مصرفی مشابه (از نظر تولیدکننده، مشخصات فنی، مشخصات ابعادی و سایر الزام های یک محموله بر اساس استانداردها) و یا کسری از آن، یک سری نمونه 5 تایی و به صورت تصادفی توسط آزمایشگاه در حضور مجری (مالک) و با هماهنگی و یا حضور ناظر، برای انجام آزمایش های ابعادی، مقاومت کششی، اندازه گیری تغییرشکل نسبی و خمش سرد، انتخاب و به آزمایشگاه مقاومت مصالح ارسال شود (بند 9-22-12-3 مبحث نهم)
-ضوابط پذیرش و نیز شرایط آزمایش ها باید بر اساس همه‌ی زیربندهای 9-22-12-3 مبحث نهم باشد.
-در صورت عدم برآورده شدن مشخصات فنی فولاد مصرفی، مجری (مالک) موظف است نسبت به خارج کردن میلگرد از کارگاه و به امضا رساندن صورتجلسه‌ی آن توسط ناظر اقدام نماید.

خریدبتن، بارگیری، حمل و تخلیه‌ی بتن آماده

-مهندس مجری (مالک) موظف است فروشنده بتن را از مشخصات فنی بتن مصرفی مندرج در نقشه ها شامل رده مقاومت بتن و رده اسلامپ مطلع کرده و متعهد کند تا بتن تولید شده برای پروژه را فقط بر اساس این مشخصات تحویل نماید. مسئولیت پیگیری عدم انطباق مقاومت با مقاومت مورد نیاز با مجری (مالک) ساختمان بوده و باید به نحو مناسبی در قرارداد خریدبتن، مسئولیت های حقوقی و مالی عدم انطباق بتن بر عهده‌ی فروشنده قرار داده شود. چنانچه پس از رسیدن کامیون حمل بتن (تراک میکسر) به محل پروژه، مسئولیت انتقال بتن از کامیون به عضو بتنی (قالب) بر عهده خریدار باشد، محل تحویل بتن آماده، نقطه خروج بتن از ناوه (شوت) کامیون حمل بتن می باشد و تولیدکننده، مسئول کیفیت بتنِ در حال تخلیه از ناوه (شوت) کامیون حمل بتن می باشد؛ اما اگر مسئولیت انتقال بتن از کامیون به عضو بتنی (قالب) بر عهده تولیدکننده باشد، محل تحویل بتن آماده، نقطه تخلیه بتن تازه به داخل عضو بتنی (قالب) است و تولیدکننده، مسئول کیفیت بتنِ در حال ریختن به داخل عضو بتنی (قالب) می باشد (بند 3-15 استاندارد ملی به شماره 6044)

-مجری (مالک) موظف به خرید بتن آماده از شرکت دارای پروانه معتبر کاربرد علامت استاندارد می باشد و به هیچ عنوان نباید از شرکت فاقد پروانه معتبر نشان استاندارد، بتن تهیه کند. مسئولیت این موضوع با مجری (مالک) و ناظر ساختمان می باشد. پیش از عقد قرارداد خرید و سفارش بتن، مجری (مالک) و ناظر باید ضمن درخواست ارائه‌ی پروانه نشان استاندارد تولیدکننده بتن و کد رهگیری ده رقمی مربوطه، نسبت به معتبر بودن پروانه نشان استاندارد تولید کننده ی بتن از راه های ارتباطی موجود (تارنمای اداره کل استاندارد یا سازمان، ارسال پیامک به سامانه دریافت استعلام  یا راه های ارتباطی دیگر اطمینان حاصل نمایند.

-مجری (مالک) باید در اسناد قرارداد خرید بتن، فروشنده را مکلف و متعهد به تولید بتن با کیفیت و مشخصات مدنظر نماید. ملاک انطباق رده بتن، مقاومت بتن در سن 28 روزه یا سن مشخص شده برای مقاومت مشخصه در محاسبات و نقشه های سازه است.
مشخصات طرح اختلاط
مستندسازی مربوط به طرح اختلاط و همچنین بتن ریزی در هوای گرم و سرد باید مطابق با مبحث نهم و آیین نامه بتن ایران (آبا) مورد توجه قرار گیرد .

حمل و تخلیه بتن:

تحویل بتن آماده باید بر اساس بارنامه ی صادر شده با درج کلیه اطلاعات طبق استاندارد 6044 انجام شود.
-هر گونه افزایش اسلامپ در محل پروژه با آب ممنوع است و در صورت نیاز به افزایش اسلامپ از روان کننده یا فوق روان کننده استفاده شود.
-مجری، مالک، ناظر و فروشنده بتن موظفند الزامات آخرین ویرایش مبحث نهم در زمینه زمان مجاز تولید، حمل و تخلیه بتن در نظر بگیرند.
-چنانچه مخلوط بتن فاقد افزودنی هایی باشد که باعث کنترل هیدراته شدن سیمان می شوند (مثل دیرگیرکننده ها) و روانی بتن را برای مدت زمانی در حد قابل قبول حفظ می کنند (حفظ کننده اسلامپ یا کارایی بتن) یا در مدت زمان تولید تا تحویل بتن در محل پروژه از یک یا چند بار اضافه کردن فوق روان کننده جهت نگه داشتن روانی بتن در حد مطلوب استفاده نمی شود، تخلیه این بتن باید در مدت زمان 1/5 ساعت از اولین تماس آب با سیمان یا تماس سنگدانه مرطوب با سیمان انجام شود تا قبل از کاهش کارایی بتن تازه، تخلیه بتن انجام شده باشد. اگر هنگام تحویل این بتن، مدت زمان 1/5 ساعت سپری شده باشد اما روانی بتن (اسلامپ یا جریان اسلامپ) در حد مطلوب خریدار باشد به گونه ای که جهت تخلیه و انتقال آن تا محل نهایی، نیاز به اضافه کردن آب یا فوق روان کننده نباشد، مصرفکننده می تواند این محدودیت زمانی را نادیده بگیرد. در شرایط هوای گرم یا در شرایطی که منجر به سفت شدن سریع بتن می شود، چنانچه بتن دارای افزودنی های ذکر شده در بالا نباشد، مصرفکننده می تواند هنگام سفارش و خرید بتن، مدت زمان تخلیه بتن را کمتر از 1/5 ساعت مشخص کند (بند 7-11 استاندارد ملی به شماره 6044).

نمونه برداری از بتن آماده

-ناظر موظف است کارت اطلاعات پیمانه و مشخصات پروانه استاندارد فروشنده بتن آماده را قبل از تخلیه بتن بررسی نماید.
-ناظر موظف است از ابتدا تا انتهای بتن‌ریزی در محل پروژه حاضر بوده و بر روند اجرای عملیات بتن ریزی و نمونه‌برداری نظارت دقیق داشته باشد. مجری (مالک)، ناظر و آزمایشگاه باید در روز بتن ریزی، صورتجلسه‌ بتن ریزی و نمونه برداری را تایید و با امضای آن، حضور خود را اثبات نمایند.
-مهندس مجری (مالک) موظف است نقشه ها و جزئیات اجرایی مربوط به بتن ریزی که نشان دهنده همه مشخصات فنی بتن و نوع و رده بتن در هر بخش سازه و میلگرد مصرفی است را به آزمایشگاه ارائه نماید.
-برای نمونه گیری و آزمایش بتن، مجری (مالک) موظف به هماهنگی و ارائه‌ی درخواست، دستکم 24 ساعت پیش از انجام عملیات بتن ریزی به آزمایشگاه می باشد. یک نسخه از درخواست باید از طریق سامانه‌ برخط به سازمان ارسال شود. آزمایشگاه پس از آگاهی از عدم هماهنگیِ مجری (مالک) باید موارد را به ناظر و سازمان اعلام نماید.
-مجری ذیصلاح (مالک) موظف است پیش از ارائه درخواست به آزمایشگاه نسبت به فراهم کردن شرایط مناسب کیفی و ایمن نمونه برداری و تامین تجهیزات لازم از قبیل فرغون، بیل، کمربند ایمنی، نردبان به همراه یک نفر نیروی کارگر اقدام نماید.
-مجری (مالک) مکلف است شرایط نگهداری نمونه ها در 48 ساعتِ اول بعد از نمونه برداری (قبل از انتقال نمونه ها به آزمایشگاه) را به شرح زیر فراهم کند:
الف- نگهداری آزمونه ها در دمای C° 16 تا C° 27
ب- جلوگیری از افت رطوبت آزمونه ها (از طریق پوشاندن سطح آزمونه با پلاستیک)
پ- دور کردن آزمونه ها از تابش مستقیم نور خورشید(بند 10-1-2 استاندارد ملی به شماره 3205)

شرایط نمونه برداری

+ آزمایشگاه باید دارای دفتر بتن پلمپ شده برای همه نمونه برداری های انجام گرفته باشد. دفتر بتن دارای شماره شناسایی قابل ردیابی برای هر آزمونه است.
+ نمونه بردار باید دارای کارت شناسایی معتبر با مهر و امضای آزمایشگاه باشد.
+ نمونه بردار باید مشخصات کامل ارائه شده در کارت پیمانه را در گزارش نمونه برداری قید نماید و صورت جلسه نمونه برداری را تکمیل نموده و تایید ناظر، مجری (مالک) و نماینده شرکت فروشنده بتن را اخذ نماید.
+ در هر نوبت بتن ریزی با مشخصات محموله ای یکسان، باید دستکم سه سری نمونه برداری انجام شود. تعداد آزمونه برای هر سری نمونه برداری، چهار آزمونه (قالب) می باشد که دو آزمونه در سن 28 روزه و دو آزمونه به عنوان آزمون شاهد، آزمایش می گردد.
آزمایش آزمونه های شاهد با اطلاع رسمی و حضور ذینفعان پروژه (ناظر، مجری، مالک، تولیدکننده بتن) خواهد بود. در صورتی که بتن بر رده مورد نظر در سن 28 روز منطبق باشد، آزمونه های شاهد تا یک هفته بعد از سن 28 روزگی نگهداری می شوند و در غیر اینصورت تا سن 90 روزگی نگهداری می شوند.
سن شکستن آزمونه های شاهد توسط ناظر تعیین می شود (حداکثر این سن، 90 روز می تواند باشد). بررسی انطباق نتایج آزمونه های شاهد، مطابق ضوابط پذیرش بتن در سن 28 روزگی انجام می شود.

بتن با مشخصات محموله ای یکسان عبارت است از بتن ریزی در یک روز، از یک تولیدکننده، با یک رده‌ی مقاومتی و از یک طرح اختلاط یکسان. در صورتی که حجم بتن ریزی زیاد باشد و بتن ریزی در فاصله‌ی زمانی حداکثر سه روز انجام گیرد، به شرط پابرجا بودن بقیه‌ی شرایط، می توان محموله بتن را یکسان در نظر گرفت.

تواتر نمونه برداری برای هر نوع و رده بتن باید حداقل برابر با بیشترین مقادیر الف تا ث زیر باشد:

الف- یک نمونه در هر نوبت کاری روزانه
ب- یک نمونه برای هر 30 متر مکعب بتن
پ- یک نمونه برای هر 150 متر مربع سطح دیوار و دال
ت- یک نمونه برای هر 100 متر طول تیر و کلاف، در مواردی که جدا از سایر قطعات بتن ریزی می شوند
ث- یک نمونه برای هر 50 متر طول ستون (بند 9-22-11-2-2 مبحث نهم)

+ نمونه برداری از بتن باید طبق استاندارد ملی به شماره 1-3201 انجام شود، نحوه نگهداری و عمل آوری آزمونه های بتنی باید مطابق با استاندارد ملی به شماره های 3205 یا 2-1608 باشد و آزمایش آنها مطابق استانداردهای ملی به شماره های 3-1608 یا 6048 باشد (بند 9-22-11-3 بخش الف مبحث نهم).
+ مشخصات قالبهای نمونه برداری باید بر اساس استاندارد ملی به شماره 1-1608 باشد.
+ استفاده از قالبهای پلاستیکیِ زیر 2000 گرم (دوهزار گرم) و قالبهای کائوچوییِ زیر 1300 گرم (هزار و سیصد گرم) ممنوع است. همچنین آزمایشگاهها موظفند در بازه های زمانیِ حداکثر 6 ماهه نسبت به صحت‌سنجی قالبها مطابق استاندارد ملی شماره 1-1608 اقدام نموده و مستندسازیهای مربوطه را در بایگانی نگهداری کنند تا امکان پایش وجود داشته باشد.
+ آزمایشگاه باید شرایط زیر را برای حمل و نقل آزمونه ها رعایت کند:
آزمایشگاه باید آزمونه ها را به گونه‌ای جابجا کند که رطوبت آزمونه ها حفظ شود (با پوشاندن سطح نمونه با پلاستیک یا روش های دیگر). همچنین برای جلوگیری از وارد شدن ضربه و آسیب های مکانیکی به آزمونه ها حین جابجایی، باید تمهیداتی اندیشیده شود (استفاده از یک لایه ضربه گیر از جنس فوم سبک یا پلی استایرن
مناسب است).
+ در زمان تعیین مقاومت فشاری آزمونه های بتن، حضور هر یک از ذینفعان پروژه (کارفرما، مجری، ناظر، تولید کننده بتن) با اطلاع قبلی به آزمایشگاه بلامانع است (اختیاری).
+ گزارش نتایج آزمون باید حداکثر ظرف مدت یک هفته از تاریخ تعیین مقاومت فشاری به مالک (مجری) و ناظر و در صورت درخواست تولیدکننده، به تولیدکننده بتن ارائه شود.
+ مدت نگهداری از نتایج مربوط به نمونه برداری برای ساختمان های شهری به شرح زیر است:
ساختمان های گروه الف و ب- نتایج باید دو سال نگهداری شود.
ساختمان های گروه ج- نتایج باید سه سال نگهداری شود.
ساختمان های گروه د- نتایج باید چهار سال نگهداری شود.

شرایط آزمایش های بتن آماده

تعیین رده روانی بتن: روانی بتن تازه بر اساس استاندارد ملی شماره :2-3203 «بتن تازه- قسمت دوم. تعیین روانی به روش اسلامپ» تعیین می شود.

تعیین مقاومت فشاری و بررسی نتایج آن در آزمایش آزمونه های تهیه شده از بتن آماده:

تعیین مقاومت فشاری آزمونه های بتن باید بر اساس استاندارد ملی به شماره 3-1608 با عنوان«بتن سخت شده- قسمت :3 تعیین مقاومت فشاری آزمونه ها» صورت پذیرد.
قبل از شکستن آزمونه ها و بر اساس استاندارد ،1-1608 باید رواداری ابعاد و تخت بودن سطح آزمونه ها بررسی شود. در صورتی که آزمونه، رواداری های مربوطه را بر اساس ضوابط استاندارد 1-1608 تایید نکند، می بایست اصلاح گردد. این اصلاح را می توان از طریق ساب زدن یا عملیات کلاهک گذاری (کپینگ) یا هر روش دیگری که بدون وارد آوردن آسیب باعث اصلاح شرایط نمونه مطابق استاندارد می گردد انجام داد. در صورت ممکن نبودن اصلاح آزمونه طبق مشخصات استاندارد، آزمونه مردود می گردد و برای تعیین نتیجه مقاومتی بتن، قابل استناد نمی باشد.

نتایج مقاومت فشاری آزمونه های مربوط به یک نمونه برداری نباید اختلاف زیادی با هم داشته باشند. اختلاف زیاد در نتایج آزمایش مقاومت فشاری آزمونه های مربوط به یک نمونه برداری ممکن است ناشی از وجود خطا در فرایند نمونه برداری، نگهداری، حمل و … آزمونه ها باشد. بنابراین برای تعیین نتیجه یک نمونه برداری حاصل از آزمایش مقاومت فشاری چند آزمونه، بر اساس استاندارد ملی به شماره 6044 به شرح زیر باید اقدام گردد:
– برای تعیین مقاومت فشاری هر سری نمونه برداری، ابتدا دو آزمونه‌ی اول از چهار آزمونه، شکسته و مقاومت فشاری آن به دست می آید. در صورتی که تفاوت مقاومت دو آزمونه برابر یا کمتر از 15 درصد میانگین آن دو آزمونه باشد، میانگین مقاومت آن دو آزمونه به عنوان مقدار مقاومت به دست آمده برای نمونه برداری در نظر گرفته می شود؛ در غیر اینصورت، آزمونه سوم شکسته می شود و اختلاف مقاومت هر سه آزمونه از میانگین مقاومت آن سه آزمونه محاسبه می گردد. اگر این اختلاف بیش از 7/5 درصد باشد آزمونه مربوطه حذف می گردد. میانگین آزمونه های باقیمانده به عنوان نتیجه نمونه برداری گزارش می شود.

برای تبدیل نتایج مقاومت فشاری آزمونه های مکعبی 150 و 200 میلیمتری به مقاومت معادل آزمونه های استوانه ای استاندارد از روابط زیر استفاده می شود:

الف- اگر مقاومت آزمونه مکعبی کمتر از 25 مگاپاسکال باشد:
مقاومت آزمونه مکعبی را تقسیم بر عدد 1.25 می شود تا مقاومت آزمونه استوانه استاندارد بدست آید.

ب- اگر مقاومت آزمونه مکعبی برابر یا بیشتر از 25 مگاپاسکال باشد:
5مگاپاسکال − مقاومت آزمونه مکعب = مقاومت آزمونه استوانه استاندارد
* دقت شود ملاک انتخاب رابطه الف یا ب، مقاومت آزمونه مکعبی شکسته شده است و نه رده مقاومتی بتن.

ضوابط پذیرش بتن و نحوه برخورد با بتن های با مقاومت کم

ضوابط پذیرش بتن:
در صورتی که میانگین مقاومت سه نمونه متوالی (دقت شود که مقاومت هر نمونه، حاصل میانگین دو یا سه آزمونه است که طبق بند 7-2-2 تعیین می گردد) بیشتر از مقاومت مشخصه (fc)و مقاومت هیچیک از نمونه ها کمتر از f’c 0.9 نباشد، بتن قابل قبول است.
در صورتی که میانگین مقاومت سه نمونه متوالی کمتر از f’c باشد ولی مقاومت هیچیک از نمونه ها کمتر از f’c 0.9 نباشد، باز هم بتن قابل قبول است ولی برای بتن ریزی های بعدی باید اقداماتی انجام شود تا میانگین نتایج آزمایش های بعدی افزایش یابد.

نحوه برخورد با بتن های کم مقاومت
در صورتی که بتن غیرقابل قبول شود، باید اقداماتی به شرح زیر انجام گیرد:
در صورتی که بازبینی طراحی با تحلیل سازه ی موجود نشان دهد که ظرفیت باربری سازه به ازای مقاومت بتنِ کمتر از مقدار پیش بینی شده، قابل قبول است، بتن قابل قبول خواهد بود (بند 9-22-11-4-الف مبحث نهم).
در صورت برآورده نشدن بند قبل، از محل های مربوطه مغزه گیری انجام خواهد شد. لازم است حداقل 3 مغزه از محل های مشکوک اخذ گردد. بتن ناحیه ای که از آن مغزه گیری شده، هنگامی قابل قبول تلقی می شود که شرایط (الف) و (ب) زیر به طور همزمان تامین گردد:
الف- میانگین مقاومت سه مغزه حداقل f’c 0.85 باشد.
ب- مقاومت هیچیک از مغزه ها از f’c 0.75 کمتر نباشد.
(بند -9-22-11-4-ت مبحث نهم)
آزمایش مقاومت فشاری بر روی مغزه ها باید طبق استاندارد ملی به شماره 12306 «تهیه و آزمون نمونه های مغزه گیری شده و تیرهای اره شده بتنی» انجام شود.
توصیه می گردد قبل از انجام آزمایش مغزه گیری، محل مغزه گیری با نظر مهندس محاسب تعیین شود و با استفاده از دستگاه آرماتوریاب، برش آرماتورها به حداقل ممکن تقلیل یابد. همچنین بعد از مغزه گیری محل حفره ایجاد شده، ترمیم گردد.
در صورتی که بتن، غیرقابل قبول تشخیص داده شود ارزیابی مقاومت سازه طبق فصل 9-23 مبحث نهم انجام خواهد گرفت.

گزارش دهی آزمایشگاه
1- گزارش نمونه برداری به گونه ای باشد که همه‌ی مراحل خواسته شده به تفکیک قابل ردیابی باشد.
2- در هر مرحله‌ی نمونه برداری، گزارش نمونه برداری تهیه و نیز در دفتر بتن ثبت گردد. شماره‌ ردیابی برای آزمونه ها به صورت قابل شناسایی درج شود.
3- عملیات نمونه برداری و آزمایش در برگه بازرسی روزانه درج شده و گزارش آزمایشها به صورت تایپ شده و بر اساس مشخصات استاندارد ارایه شود.

مطلب قبلی

حدود صلاحیت و شرح وظایف مهندسان نقشه برداری