بخشی از مقاله
چکیده
ارزیابی کیفی بتن از دیرباز به لحاظ پیچیدگیهای ذاتی آن مورد توجه متخصصان و مهندسان بوده است. تلاشهای زیادی در خصوص توجه به آزمون مقاومت فشاری در کنار لحاظ کردن معیار های دوامی و ویژگی های بتن تازه انجام شده است و ادامه دارد. با توجه به اهمیت نقش بتن و جایگاه سازهای آن در پروژههای کشور و همچنین نیاز بهرهوری مناسب از آن در پروژهها، یک روند پایدار، تحت کنترل و توانمند نیاز می باشد.
با توجه به تکیه نظام فنی اجرایی کشور بر آزمون مقاومت فشاری بتن در ضوابط و قوانین این موضوع مورد بحث در این مقاله قرار گرفته است. بررسی نتایج آزمایشات عموما به صورت یک به یک بوده و به تعبیری گسسته صورت می گیرد و یک ملاک معیار مناسب برای تحقیق، مناسب بودن و نبودن شرایط بتن تولید شده در قالب یک فرآیند وجود ندارد.
در این مقاله با توجه به اهمیت موضوع و بهرهگیری از روشهای کنترل کیفیت آماری - - SQC و کنترل فرآیند آماری - - SPC در مورد کیفیت بتنهای تولیدی اظهار نظر می شود. در این راستا با معرفی ابزارهای مناسب کنترل کیفیت و تحلیل قابلیت فرآیند آن نسبت به ارائه مدلی مناسب برای رصد شرایط بتن اقدام شده است. با توجه به پارامترهای در نظر گرفته شده در مطالعات آماری می توان در مورد توانایی و تحت کنترل بودن فرآیند و در نهایت در مورد کیفیت بتن اظهار نظر کرد. در این مقاله از نتایج چند پروژه فعال شهری تهران استفاده شده است و نتایج 28 روزه مقاومت فشاری آنها مورد این بررسیهای آماری قرار گرفته اند.
1. مقدمه
کنترل کیفیت آماری - SQC - شاخهای از کنترل کیفیت است که شامل جمعآوری، تحلیل و تفسیر دادهها برای استفاده در فعالیتهای کنترل کیفیت میباشد. کنترل کیفیت شامل فعالیتهایی از قبیل تعیین مشخصات، طراحی، تولید یا نصب، بازرسی و بررسی عملکرد است ولی تضمین کیفیت علاوه بر موارد بالا تمامی سیستم کیفیت را نیز دربر میگیرد. این نکته حائز اهمیت است و باید در نظر گرفته شود که کیفیت با تولید تعارضی ندارد، بلکه افزایش کیفیت باعث بهرهوری بیشتر خواهد شد.
در سال 1974، دکتر ایشیکاوا [2] مجموعهای از ابزارهای تقویت فرآیند را درکتاب خود جمعآوری کرده است که در جهان به هفت ابزار کیفیت شناخته میشوند، این ابزارها عبارتند از: هیستوگرام - - Histogram، برگه کنترل - - Check Sheet، نمودار پارتو - - Pareto Chart، نمودار علت و معلول - - Cause-and-Effect Diagram، نمودار تمرکز نقصها - - Flowcharting، نمودار پراکندگی - - Scatter Diagram و نمودار کنترل - - Control Charts، علاوه بر هفت ابزار کنترل کیفیت، همچنین مقداری ابزارهای اضافی وجود دارد که به هفت ابزار الحاقی شناخته شدهاند، این ابزارها عبارتند از: طبقه بندی اطلاعات - Data Stratification - ، نقشههای عیبیابی - Defect Maps - ، ثبت وقایع - Events Logs - ، نمودارهای فرآیند - Process Flowchats - ، انتخاب تصادفی - Randomization - و تعیین اندازه نمونه - Sample Size determination - ، کنترل کیفیت آماری - - SQC هر 14 ابزار محاسباتی و تحلیلی - 7 ابزار کنترل کیفیت و 7 ابزار الحاقی - به کار برده تا خروجیهای فرآیند را نظارت کند - متغیرهای وابسته - . کنترل فرآیند آماری - - SPC ، همان 14 ابزار را برای کنترل ورودیهای فرآیند بکار برده است - متغیرهای غیروابسته - . درشکل زیر این ارتباطات نشان داده شده است.
شکل-1ارتباط بین - SPC - و - SQC - در کنترل یک فرآیند
SPC یک روش موثر برای دنبال کردن بهبود مستمر میباشد. بوسیله نظارت و کنترل کردن یک فرآیند، میتوان از اینکه با حداکثر توان و بازده خود عمل کند، مطمئن شد.
هارلوندکرنز [5] در بررسی تاریخچه کیفیت به این نتیجه رسید که در طول 100 سال گذشته دیدگاه کیفیت به طور چشمگیری تغییر کرده است. قبل از جنگ جهانی اول، به کیفیت عمدتاً به عنوان بازرسی و مرتب سازی کالای خوب و بد نگریسته میشد . تا اوایل دهه 1950، هنوز تاکید بر روی مرتبسازی کالای خوب و بد بود. با این حال اصول کنترل کیفیت در قالب اشکالی به مانند جداول نمونهگیری، نمودارهای کنترل فرآیند و روشهای آماری و ریاضی - - SQC در حال ظهور بود.
رویکرد سینماتیک به کیفیت در تولید صنعتی در طول دههی 1930 آغاز گردید زمانی که توجهها به سمت ضایعات و کارهای هرز و تکراری جلب شد. در اثر تولید انبوه که نیاز جنگ جهانی دوم بود، احتیاج به معرفی کنترل کیفیت دقیق بیشتر از هر وقتی احساس شد. این موضوع به وسیلهی ساخت واحدهایی سازماندهی شده و باعنوان کنترل کیفیت آماری - - SQC شناخته شده است
والتر شیهارت [7] یکی از نظریه پردازان کنترل کیفی آماری - - SQC در فرآیند بود. نظر او این بود که کیفیت مرتبط با محصول پایانی نیست بلکه مرتبط به فرآیندی است که محصول را بوجود میآورد. رویکرد او به کیفیت بر اساس نظارت مستمر بر مراحل مختلف بود. مفهوم کنترل کیفی آماری تولید و ساخت را از کنترل کیفیت 100 درصد وقتگیر میرهانید چرا که برای محدویتهای کنترل خاص پذیرفته شده بود ، تنوع قابل تحمل است. بنابراین، تمرکز کنترل کیفیت به سمت انتهای خط تولید تغییر نمود.
اداره راه تگزاس با همکاری وزارت راه آمریکا [8] در سال 1968 به بررسی وضعیت بتن در بزرگراهها با استفاده از روشهای کنترل کیفیت آماری - SQC - با گرفتن نمونههای مشخص 28 روزه در بتن و بررسی انحراف معیار آنها و در نظر گرفتن اختلاف آنها که بر اساس اندازه سنگدانهها و شماره الک تقسیم شده و نتایج انحراف معیار مقاومت مشخصه بتن نباید از این حد بیشتر شود مثلا برای بتنهایی که اندازه سنگدانه آنها به گونهای است که بر روی الک شماره 4 و بیشتر قرار میگیرند
درصد، الک شماره 10 ، 10 درصد، الک شماره 40، 6 درصد، الک شماره 80، 5 درصد و الک شماره 200، 3 درصد بوده است. نتیجه حاصله اینگونه بود که با ریزتر شدن سنگدانهها اجازه تغییر مقاومت کمتری برای بتن باید درنظر گرفته شود.
آکادمی مهندسی سلطنتی انگلستان[9] در یک تحقیق در مورد بررسی محاسباتی کنترل کیفیت و بررسی نمونههای بتن مسلح متوجه شد که فقط 5 درصد نمونهها دارای مقاومتی کمتر از مقاومت مشخصه بودند و طبق انتظار 95 درصد باقیمانده دارای مقاومتی بیشتر از مقاومت مشخصه بودند همچنین دریافتند که از لحاظ کیفی بتنی مناسب است که دارای منحنی توزیع نزدیک به منحنی نرمال باشد. همچنین دریافتند که حداقل مقاومت بتن از رابطه - 1 - باید محاسبه شود، که در آن fm مقاومت میانگین مشخصه نمونهها و S نیز انحراف معیار مقاومت نمونهها میباشد.
لاروسا و همکاران [10] نیز در تحقیقی در سال 2014 در ریوگرانده برزیل در بندرگاه این شهر که یکی از بزرگترین بندرگاه-های برزیل میباشد و برای این بندرگاه دارای 8 ترمینال محل جابجایی کالا در نظر گرفته شده است و با توجه به حجم بالای کار و حساسیت موجود بر روی کیفیت بتن ریزی صورت گرفته، نمونههایی از مراحل بتن ریزی دال و شمع در طی یک سال جمعآوری شد و نتایج مقاومت 28 روزه نمونهها بدست آمد. برای بررسی کیفیت بتن در این پروژه از یکی از روشهای کنترل کیفیت آماری بنام نمودار کنترل استفاده شده است که برای رسم آن پارامترهای زیر نیاز بوده است.
برای رسم نمودار کنترل همان داشتن LCL و UCL و CL کفایت میکند که LCL یا همان خط کنترل کننده پایینی را برابر با مقاومت مشخصه میانگین به علاوه سه برابر انحراف معیار و UCL که همان خط کنترل کننده بالایی است برابر با مقاومت مشخصه میانگین بعلاوه سه برابر انحراف معیار و CL که همان خط مرکزی بوده و آن را با مقاومت میانگین مشخصه نشان داده و با بررسی نتایج نمونه با حدود مشخص شده این نتیجه بدست آمد که بتن کیفیت مناسبی داشته و مقاومت های مشخصه در محدوده مورد نظر قرار داشته است.
در دستور العمل فنی معیار پذیرش کیفی بتن در روسازی فرودگاه هند [11] نیز با توجه به روشهای کیفی به بررسی کنترل کیفی بتن پرداختهاند و برای تعیین حد بالا و پایین نمودار خود از روابط زیر استفاده کردهاند.
̅ همان میانگین مقاومت مشخصه 28 روزه نمونهها، t ضریب رواداری تغییرات و S نیز انحراف معیار مقاومت نمونهها می-باشند. و با توجه به در نظر گرفتن حد بالا و پایین و نتایج مقاومت نمونهها نمودارهای کنترلی را درنظر گرفته است.
.2 روش تحقیق
در رشته مهندسی عمران و در بحث کنترل کیفیت آماری - - SQC بتن به دنبال مطابقت نتایج آماری و رسیدن به اصول استفاده بهینه با درنظر گرفتن بتن به عنوان یک فرآیند و اینکه تابع المانهای زیادی است و دقت در نتایج مقاومت آن که با توجه به عیار بتن تعیین میشود، بسیار مهم بوده و همچنین رسیدن به مقاوت بهینه که باعث صرفهجویی اقتصادی و بهبود کیفیت بتن خواهد شد، بنابراین با استفاده از روشهای - SPC - ، تاکید بر تحلیل قابلیت فرآیند که جز دسته هیستوگرامها میباشد، مورد توجه بوده است.
کنترل کردن یک فرآیند کیفیت به زبان آماری شامل شروط زیر می باشد:
- 1-2داشتن توزیع طبیعی - نرمال - : یکی از شروط داشتن فرآیندی بهینه، نزدیک بودن منحنی نرمال با منحنی رسم شده برای نمونهها است و این به معنی کم بودن اختلاف انحراف معیار استاندارد نرمال با انحراف معیار نمونهها است.
