بخشی از مقاله
چکیده
پارامترهای مؤثر بر مقاومت اعضای بتن آرمه، همچون مقاومت فشاری بتن، تنش تسلیم میلگرد، و ابعاد هندسی مقطع، دارای ماهیتی متغیر و طبیعتی تصادفی هستند. بدین لحاظ، پیش بینی مقادیر پارامترها به یک مطالعه آماری- احتمالاتی تبدیل می شود. برای بررسی این تغییرات برای شرایط داخلی، نتایج مطالعه میدانی بر روی بیش از ٥٣ کارگاه ساختمانی در محدوده تهران و حومه، در این مقاله ارائه می شود. این بررسی ها نشان می دهد که مصرف سیمان در اکثرکارگاهها از مقادیر استاندارد بیشتر است. همچنین، میانگین مقاومت بتن های رده متوسط و پایین تر، از مقادیر مندرج در منابع خارجی کمتر است.
اما، به ازای عیارهای بالای سیمان، مقاومت ها با مقادیر گزارش شده در کشورهای صنعتی همخوانی داشته، و گاه، فراتر می رود. در مورد انواع میلگردها، ضریب تغییرات از ضرایب تغییرات در کشورهای صنعتی کمتر بوده و کیفیت مطلوبی به چشم می خورد، اما آمار بدست آمده میانگین مقاومت کمتری در مقایسه با منابع خارجی نشان می دهد. علی رغم تفاوتهای معنی دار در مقادیر کمی، توصیف کیفی پارامترها در قالب قوانین احتمالاتی، با آنچه در سطح جهان گزارش شده هماهنگ بوده و طبیعت احتمالاتی واحدی به نمایش می گذارد.
١- مقدمه
خواص مکانیکی اعضای بتن مسلح در معرض تغییرات فراوانی قرار دارد و این تغییرات ریشه در عواملی چون عدم قطعیت در خصوصیات مصالح، تغییرات در شرایط اجرایی، تفاوت طرح و اجرا، و عوامل نیروی انسانی دارد. به دلیل اینگونه عدم قطعیت ها، پارامترهای بتن آرمه به صورت متغیرهای تصادفی تلقی گردیده و طبیعت آنها بر پایه قوانین احتمالاتی بیان می شود.اینگونه مطالعات در کشورهای صنعتی سابقه دیرینه داشته و به نتایج روشنی انجامیده است]١-٣. [ برای توصیف این عدم قطعیت هادر شرایط کارگاهی ایران، تعداد ٥٣ کارگاه ساختمانی در محدوده شهر تهران و حومه، مورد بررسی قرار گرفت.
طی این مطالعه نسبتا طولانی و تا حدی مشکل، آمار قابل اعتمادی در خصوص cu - 15×15 - پارامترهایی نظیر مقاومت فشاری بتن، حد تسلیم میلگردها، و ابعاد مقاطع بدست آمد. این مطالعات نشان دادکه شاخص های احتمالاتی پارامترها تفاوتی محسوس نسبت به مقادیر گزارش شده در منابع کشورهای صنعتی دارد. اما در عین حال، قانون حاکم بر این متغیرها، با آنچه در منابع مذکور گزارش شده هماهنگ است. یافته مهم دیگر، بالا بودن مصرف سیمان در واحد حجم بتن، نسبت به مقادیر استاندارد، بود. این واقعیت نشان داد که عیار سیمان به عنوان یک پارامترمهم در اینگونه مطالعات باید به حساب آید. در این مقاله نتایج این مطالعات مورد بحث و بررسی قرار می گیرد و توصیفی از پارامترهای نام برده ارائه می گردد.
٢- آمار گیری از کارگاهها
با توجه به خواص مکانیکی بتن مسلح، پارامترهای اصلی مورد مطالعه عبارت بودند ازمقاومت فشاری بتن، مقاومت تسلیم میلگرد، وابعاد هندسی مقاطع. برای جمع آوری آمار در مورد بتن، به ٥٣ کارگاه ساختمانی واقع در تهران و حومه مراجعه گردید. اطلاعات بدست آمده ١٦٣٦ نمونه بتنی را در بر گرفت. برای یکسان سازی آمار بدست آمده ازنمونه های مکعبی و استوانه ای، مقاومت نمونه های مکعبی با استفاده از رابطه - ١ - به مقاومت معادل استوانه ای تبدیل شد ]١:[
از آنجا که اطلاعات موجود دربرخی کارگاهها ناقص یا غیر دقیق بود، تنها اطلاعاتی مورد استفاده قرار گرفت که تمامی مشخصات نمونه، تاریخ آزمایش، و شیوه آزمایش به شکل قابل اعتمادی ارائه گردیده بود. در مورد میلگرد، مهمترین پارامتر عبارت است از تنش تسلیم. در این خصوص نتایج آزمایشگاهی روی میلگردهایی با قطرهای مختلف جمع آوری شد. انواع میلگردها شامل A2 وA3 با مقاومت اسمی تنش تسلیم به ترتیب برابر ٣٠٠ و٤٠٠ MPa دسته بندی گردید. در این مورد نیز تنها اطلاعات دقیق و مستند به کار گرفته شد. تعدادکارگاههای تحت بررسی برای میلگردهابه ١٠٦ کارگاه رسید.
٣- ضوابط درجه بندی کارگاهها و مساله عیار سیمان
در یک دسته بندی کلی، کارگاهها را می توان به سه گروه عالی، متوسط، و ضعیف تقسیم کرد. مساله مهم در این خصوص، ضوابط این درجه بندی است. با مراجعه به منابع بین المللی، دیده می شود که این دسته بندی بر پایه یک معیار اساسی انجام می گیرد، که عبارتست ازضریب پراکندگی مقاومت فشاری بتن، یعنی نسبت انحراف معیار به میانگین مقاومت فشاری. هرچه ضریب پراکندگی کوچکتر باشد، کیفیت تولید بهتر بوده و کارگاه دارای درجه بندی مناسبتری است. بر پایه این معیار، کارگاههایی با ضرایب پراکندگی به ترتیب کوچک تر از ١٠، ١٥، و ٢٠ درصد، به ترتیب، دارای کیفیت عالی، متوسط، و ضعیف رده بندی می شوند.
بررسی های به عمل آمده در این پروﮊه نشان داد که ضریب پراکندگی مقاومت فشاری بتن نمی تواند معیار جامعی برای در جه بندی باشد. بررسی ٥٣ کارگاه ساختمانی بزرگ، متوسط، و کوچک در سطح تهران و حومه نشان داد که برخی از تولید کنندگان از محصولات نسبتا همگون و مقاومت های نسبتا یکنواخت بهره مند هستند، اما مصرف سیمان بر واحد حجم بتن آنها نسبتا بالا است. مصرف بالای سیمان در این نوع کارگاهها به دلائلی نظیرتمیز نبودن وفقدان دانه بندی مناسب ماسه و شن، کیفیت سیمان، و استفاده از آب زیاد برای تامین روانی و اسلامپ بالا، و نیز عوامل انسانی مربوط می گردد.
در صورت اکتفا به ضابطه ضریب پراکندگی، بسیاری از اینگونه تولید کنندگان در زمره کارگاههای عالی و یا متوسط قرار می گرفتند. این در حالی بود که مصرف سیمان آنها گاه تا دو برابر مقادیر استاندارد و توصیه شده در مراجع معتبر، و مشاهده شده در کارگاههای خوب در داخل کشور، می رسید. از سوی دیگر ملاحظه شد که برخی کارگاهها از مشخصات قابل قبولی برخوردارند یعنی از سنگدانه های نسبتا تمیز و دانه بندی کنترل شده استفاده می کنند، کیفیت سیمان، مقدار آب مصرفی، و نیز عوامل انسانی در حد قابل قبول می باشد، و اینگونه عوامل به آنها امکان داده است تا مصرف سیمان را تا حد مقادیر استاندارد کا هش دهند و مقاومت های لازم را به دست آورند.
اما، شاید عمدتا به دلیل کاهش مصرف سیمان، تغییرات مقاومت در بتن به گو نه ای است که این کارگاهها را در دسته کارگاههای ضعیف یا متوسط قرار می دهد. لازم به ذکر است که، جدای از این موارد، شرایط حاکم بر تعدادی از کارگاهها، با عرف موجود در منابع معتبر هماهنگی داشت. بدین معنی، که هم از نظر مصرف سیمان و هم از نظر ضریب پراکندگی هماهنگی مشاهده گردید. اما در مجموع، مطالعات نشان داد که لازم است، علاوه بر ضابطه ضریب پراکندگی، عیار سیمان نیز به عنوان یک ضابطه مهم دیگر در دسته بندی کارگاهها وارد گردد.
برای آنکه عیار سیمان به عنوان یک ضابطه برای درجه بندی کارگاهها وارد گردد، لازم است که این پارامتربه صورت یک معیار کمی تعریف گردد. برای این منظور، به عرف موجود در صنعت ساختمان در داخل کشور و نیز برخی توصیه های فنی سازمان برنامه و بودجه استناد گردید. بدین معنی که مقاومت فشاری استاندارد ٢٨ روزه بتن بر حسب کیلو گرم بر سانتی متر مربع با مقدار مصرف سیمان در یک متر مکعب بتن بر حسب کیلو گرم مقایسه شد. در صورتی که اختلاف این دو عدد، یعنی عیار سیمان منهای مقاومت ٢٨ روزه، به صورت محسوس از٥٠ کمتربود، مصرف سیمان عالی تلقی شد.
