آزمایش وی‌بی بتن چیست؟ (استانداردهای Vebe Test)

آزمایش وی‌بی بتن یکی از آزمون‌های تخصصی برای ارزیابی رفتار بتن‌های کم‌اسلامپ است؛ بتن‌هایی که روش‌های معمول مانند آزمایش اسلامپ نمی‌توانند کارایی واقعی آن‌ها را نشان دهند. در این روش از یک دستگاه لرزاننده و زمان‌سنج استفاده می‌شود تا میزان مقاومت بتن در برابر تغییر شکل، تحت لرزش مشخص سنجیده شود. نتیجه این آزمایش شاخصی قابل‌اعتماد برای سنجش تراکم‌پذیری و شکل‌پذیری بتن تازه است و به مهندسان کمک می‌کند کیفیت بتن مورد استفاده در پروژه‌های سنگین و سازه‌های حساس را با دقت بالاتری کنترل کنند. در ادامه این مقاله، روش انجام گام‌به‌گام آزمایش Vebe را بررسی می‌کنیم و عوامل مؤثر بر نتیجه این تست، همچنین مزایای آن را شرح می‌دهیم.

آزمایش وی‌بی بتن چیست؟

آزمایش وی‌بی (Vebe Test) روشی مکانیکی برای تعیین میزان کارایی، تراکم‌پذیری و رفتار بتن‌های خشک و نیمه‌خشک است؛ بتن‌هایی که روانی بسیار کم  که تحت وزن خود تغییر شکل محسوسی نمی‌دهند. در این آزمایش، بتن پس از قرارگیری در دستگاه، تحت لرزش یکنواخت قرار می‌گیرد و مدت‌زمان لازم برای تبدیل سطح بتن از حالت ناهموار به سطح صاف اندازه‌گیری می‌شود. این زمان، که به آن Vebe Time گفته می‌شود، نشان می‌دهد بتن تا چه حد در برابر حرکت، جریان و تراکم مقاومت دارد. هرچه این زمان بیشتر باشد، نشان‌دهنده خشک‌تر بودن و کارپذیری کمتر بتن است.

هدف این روش، شبیه‌سازی شرایط تراکم مکانیکی بتن در محل پروژه است. از آنجا که بتن‌های کم‌اسلامپ در آزمایش اسلامپ دچار ریزش نمی‌شوند یا تغییر شکل نمی‌دهند، آزمایش وی‌بی معیاری دقیق ارائه می‌دهد تا رفتار بتن تحت ارتعاش کنترل‌شده ارزیابی شود. این ویژگی باعث شده آزمایش وی‌بی برای کنترل کیفی بتن مورد استفاده در تولید قطعات پیش‌ساخته، روسازی‌ها، سدها و پروژه‌هایی که نیاز به تراکم مکانیزه دارند، بسیار کاربردی باشد.

استانداردهای مرتبط با آزمایش وی‌بی

آزمایش Vebe بتن، مانند سایر آزمون‌های مربوط به کیفیت بتن، تحت استانداردهای بین‌المللی و ملی خاصی انجام می‌شود تا دقت، صحت و قابلیت تکرار نتایج تضمین شود. این استانداردها راهنمایی لازم را برای آماده‌سازی تجهیزات و نحوه اجرای آزمایش ارائه می‌دهند. برخی از مهم‌ترین استانداردهای مرتبط عبارت‌اند از:

تجهیزات و لوازم موردنیاز برای اجرای آزمایش وی‌بی

برای اجرای دقیق آزمایش Vee Bee به لوازم خاصی نیاز دارید که برای این تست طراحی شده‌اند. در ادامه به معرفی این ابزارها می‌پردازیم.

دستگاه وی‌بی: دستگاه وی‌بی یا کانسیستومتر، مهم‌ترین ابزار برای انجام این آزمایش است. این دستگاه شامل یک ظرف استوانه‌ای‌شکل از جنس فلز یا پلاستیک با ظرفیت مشخص (معمولاً ۱۵ لیتر) است که مخروط نمونه بتن در داخل آن قرار داده می‌شود. این دستگاه مجهز به یک صفحه لرزاننده است که ارتعاشات کنترل‌شده‌ای به بتن وارد می‌کند.

مخروط وی‌بی: مخروط وی‌بی یک مخروط فلزی است که بتن درون آن ریخته می‌شود. پس از پرکردن این مخروط، آن را جدا می‌کنیم تا تغییر رفتار بتن را اندازه‌گیری کنیم.

ترمومتر: دمای بتن می‌تواند تأثیر زیادی بر نتایج آزمایش وی‌بی داشته باشد. به همین دلیل، دمای نمونه بتن باید اندازه‌گیری شود. با کمک یک ترمومتر دقیق می‌توانید این کار را انجام دهید. دمای بالای بتن ممکن است زمان تغییر شکل را کاهش دهد، در حالی که دمای پایین می‌تواند این زمان را طولانی‌تر کند.

مخلوط‌کن بتن: برای آماده‌سازی بتن از مخلوط‌کن استفاده می‌شود. این مخلوط‌کن باید مواد را به‌طور یکنواخت ترکیب کند تا ویژگی‌های بتن به درستی نمایان شود. در این تست، کیفیت مخلوط بتن تا حد زیادی به دقت مخلوط‌کن بستگی دارد.

میله کوبه: یکی از تجهیزات مهم در آزمایش وی‌بی است و از آن برای تراکم بتن در ظرف آزمایش استفاده می‌شود. این میله معمولاً از جنس فلز است و باید دارای طول و قطر مناسب باشد. از این میله برای ضربه زدن به بتن استفاده می‌شود. این فرآیند اهمیت بالایی دارد، زیرا کیفیت تراکم بتن می‌تواند تأثیر زیادی بر دقت نتایج آزمایش و همچنین مقاومت و دوام بتن در سازه‌های نهایی داشته باشد.

تایمر: دستگاه تایمر برای ثبت زمان آزمایش استفاده می‌شود. تایمر باید دقیق باشد تا زمان را به درستی ثبت کند. از آنجایی که این کار اهمیت بالایی دارد، فرآیند آزمایش به صورت ویدئویی نیز ثبت می‌شود تا بتوان زمان را از روی فیلم بررسی کرد و میزان خطاهای دیداری را کاهش داد. ناگفته نماند که می‌توان از تایمر گوشی تلفن استفاده کرد.

صفحه پایه: این صفحه فلزی، صاف و هموار، زیر قالب مخروطی بتن و روی میز لرزان قرار می‌گیرد و نیروی لرزش را به نمونه بتن منتقل می‌کند. در واقع، این صفحه به‌عنوان یک تکیه‌گاه ثابت عمل می‌کند. بدون این صفحه، لرزش دستگاه به درستی به نمونه منتقل نمی‌شود.

دیسک شفاف: این دیسک که از جنس شیشه یا پلاستیک شفاف است، روی سطح مخروط قرار داده می‌شود. وقتی بتن تحت لرزش تغییر شکل می‌دهد، آزمایش‌کنندگان می‌توانند تغییرات را از طریق آن مشاهده کنند.

روش انجام آزمایش وی‌بی بتن — گام به گام

آماده‌سازی دستگاه: ابتدا دستگاه آزمایش را آماده کنید. صفحه پایه را روی دستگاه قرار دهید و از ثابت‌بودن آن اطمینان حاصل کنید. مطمئن شوید که تمامی بخش‌های دستگاه تمیز و خشک است.

آماده‌سازی نمونه بتن: نمونه‌ای از بتن تازه را مطابق با ترکیب مشخص و نسبت مواد مدنظر خود آماده کنید. دقت کنید که بتن باید به‌طور یکنواخت مخلوط شود تا خواص آن به درستی مورد ارزیابی قرار گیرد. با استفاده از مخلوط‌کن، مواد را به خوبی ترکیب کنید تا مخلوطی یکنواخت به دست آید.
در همین مرحله دمای بتن را با استفاده از ترمومتر اندازه‌گیری کنید. دمای بتن باید در حدود دمای معمولی یعنی بین ۱۵ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد باشد، زیرا دمای بالا یا پایین می‌تواند بر نتیجه آزمایش تأثیر بگذارد.

پر کردن مخروط وی‌بی: مخروط وی‌بی را درون ظرف استوانه‌ای دستگاه کانسیستومتر قرار دهید. حال باید آن را با بتن پر کنید. بتن را در ۳ تا ۴ لایه بریزید. پس از ریختن هر لایه، با میله کوبه ۲۵ ضربه به‌صورت افقی به بتن وارد کنید. مخروط باید به‌طور کامل با بتن پر شود. صفحه شیشه‌ای را روی مخروط قرار دهید به‌گونه‌ای که سطح بتن به آن برخورد کند. معمولاً افراد متخصص از این صفحه استفاده نمی‌کنند.

روشن کردن دستگاه ویبره: حال، قیف را صاف و بدون کج کردن دست به سمت بالا بکشید. فوراً دستگاه ویبره را روشن کنید. هم‌زمان با روشن کردن دستگاه، تایمر را نیز فعال کنید. در این زمان بتن دچار ارتعاش می‌شود و به‌صورت عمودی پایین می‌رود. وقتی بتن به‌طور کامل نشست، دستگاه را خاموش کنید.

اندازه‌گیری زمان تغییر شکل: در حین لرزش، تغییرات شکل بتن را با دقت مشاهده کنید. بتن باید به‌طور تدریجی تغییر شکل دهد و ارتفاع آن کاهش پیدا کند. با استفاده از تایمر یا زمان‌سنج، مدت زمان لازم برای تغییر شکل کامل بتن را ثبت کنید. زمان مورد نیاز برای تغییر شکل، به‌عنوان معیاری برای ارزیابی روانی بتن در نظر گرفته می‌شود. واحد ثبت زمان، ثانیه است.

تحلیل نتایج

زمان ثبت شده برای تغییر شکل باید با استانداردهای مشخص مقایسه شود. اگر زمان تغییر شکل زیاد باشد، کارایی بتن پایین است. به طور کلی، زمان تغییر شکل باید در حد معقول و متناسب با ویژگی‌های پروژه باشد. اگر نتیجه آزمایش نشان‌دهنده کارپذیری نامطلوب باشد، باید نسبت ترکیب مواد را تغییر دهید یا از مواد افزودنی خاصی استفاده کنید تا روانی بتن بهبود یابد.

منظور از زمان وی‌بی چیست؟

منظور از زمان وی‌بی (Vebe Time) مدت زمانی است که برای تغییر شکل کامل بتن تحت لرزش در دستگاه وی‌بی لازم است. این زمان نشان‌دهنده‌ی میزان کارایی و روانی بتن است و به‌طور مستقیم با قابلیت تراکم و رفتار بتن تحت شرایط لرزشی مرتبط است. در این آزمایش، زمان باید از لحظه‌ای که بتن از حالت اولیه‌ی خود (قبل از لرزش) به حالتی همگن و متراکم تغییر شکل می‌دهد، ثبت ‌شود. در واقع، فاصله‌ی زمانی بین تغییر حالت بتن از حالت مخروطی به حالت تخت اهمیت دارد.

هرچه زمان وی‌بی بیشتر باشد، نشان‌دهنده‌ی این است که بتن دارای روانی کمتری است و کارپذیری پایین‌تری دارد. این زمان می‌تواند به‌عنوان یک شاخص برای ارزیابی عملکرد بتن در شرایط مختلف استفاده شود. در مقابل، زمانی که این مقدار کوتاه‌تر باشد، نشان‌دهنده‌ی روان‌تر بودن بتن است.

جدول حدود مجاز زمان وی‌بی برای انواع بتن‌ها

در جدول زیر، حدود مجاز زمان وی‌‌بی برای انواع مختلف بتن آورده شده است:

خطاهای رایج در اجرای آزمایش وی‌بی

آزمایش وی‌بی بتن اگر به‌درستی انجام نشود، می‌تواند نتایج نادرستی به همراه داشته باشد و این امر تأثیر منفی بر ارزیابی کیفیت بتن می‌گذارد. در این بخش، به بررسی خطاهای رایج در اجرای این تست و راهکارهای جلوگیری از آن‌ها می‌پردازیم.

متراکم نکردن صحیح بتن در داخل قالب

یکی از رایج‌ترین خطاها در آزمایش وی‌بی، عدم تراکم یکنواخت بتن در مخروط است. اگر بتن به‌طور یکنواخت در مخروط پر نشود، تغییراتی محسوس روی زمان وی‌بی ایجاد می‌کند. برای جلوگیری از این مشکل، طبق استاندارد EN، هر لایه باید یکنواخت و با تعداد ضربه‌ی مشخص متراکم شود.

عدم کالیبره بودن دستگاه وی‌بی

اگر دستگاه وی‌بی به‌درستی کالیبره نشود، ممکن است لرزش‌ها به‌طور صحیح به بتن وارد نشوند و این امر باعث خطا در اندازه‌گیری زمان وی‌بی می‌شود. قبل از هر آزمایش، مطمئن شوید که دستگاه تنظیم، کالیبره و ثابت باشد و لرزش با فرکانس مقرر انجام شود.

عدم استفاده از زمان‌سنج دقیق

استفاده از زمان‌سنج یا تایمر دقیق یکی از عوامل کلیدی در آزمایش وی‌بی است. استفاده از تایمرهای غیردقیق یا دستگاه‌های دست‌کاری‌شده می‌تواند باعث ثبت زمان نادرست شود. بهترین کار این است که در کنار ثبت زمان با تایمر، از مراحل آزمایش فیلم بگیرید تا بتوانید زمان را بعداً از روی فیلم نیز بررسی کنید.

کیفیت پایین بتن

کیفیت بتن یکی دیگر از دلایل بروز خطاهای آزمایشی است. بتن‌هایی که به‌درستی مخلوط نشده‌اند یا نسبت اجزای آن‌ها دقیق نباشد، می‌توانند نتایج نادرستی در آزمایش وی‌بی ایجاد کنند. علاوه بر رعایت نسبت‌ها، مواد باید به‌صورت کامل و یکنواخت با یکدیگر مخلوط شوند.

عدم پر کردن صحیح قالب

سطح بتن درون مخروط نباید با ارتفاع قالب اختلاف داشته باشد. قالب را دقیقاً تا لبه پر کنید و سپس سطح آن را با کمک ماله کاملاً صاف کنید تا از لب‌به‌لب شدن آن اطمینان حاصل کنید.

برداشتن نادرست مخروط

قالب مخروطی باید به‌ صورت عمودی، در یک حرکت مستقیم و بدون چرخش از بتن جدا شود. در غیر این صورت، شکل بتن تغییر کرده و نتیجه‌ی آزمایش تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

سرعت پایین اجرا

بین ساخت نمونه‌ی بتن و اجرای آزمایش نباید فاصله بیفتد. حداکثر فاصله‌ی زمانی، ۲ دقیقه است. در غیر این صورت، گیرش بتن شروع می‌شود و نتایج آزمایش غیر واقعی خواهد شد.

عوامل مؤثر بر نتایج آزمایش وی‌بی

عوامل مختلفی می‌توانند روی نتیجه‌ی تست وی‌بی بتن اثر بگذارند. مهم‌ترین این موارد عبارت‌اند از:

• رطوبت سنگدانه‌ها: رطوبت سنگدانه‌ها تأثیر زیادی بر میزان کارپذیری و روانی بتن دارد. سنگدانه‌های مرطوب باعث می‌شوند بتن روان‌تر شده و نتیجه‌ی آزمایش وی‌بی کمتر از مقدار واقعی به‌دست آید.

• نسبت آب به سیمان: افزایش مقدار آب باعث افزایش روانی بتن و کاهش زمان وی‌بی می‌شود.

• نوع روان‌کننده و افزودنی‌ها: روان‌کننده‌ها (مواد کاهنده آب و فوق‌روان‌کننده‌ها) می‌توانند زمان وی‌بی را کاهش داده و روانی بتن را افزایش دهند. افزودنی‌ها همچنین ویسکوزیته‌ی بتن را تغییر می‌دهند.

• دمای محیط: دمای بالا موجب کاهش زمان وی‌بی و دمای پایین موجب افزایش آن می‌شود؛ زیرا سرعت واکنش‌ها و رفتار بتن تحت لرزش تغییر می‌کند.

• روش اختلاط: اختلاط یکنواخت بتن اهمیت زیادی دارد. اگر بتن به‌طور کامل مخلوط نشود، برخی بخش‌ها خیلی روان و برخی خشک باقی می‌مانند و این موضوع باعث ایجاد خطا در حرکت و تغییر شکل بتن می‌شود.

مقایسه آزمایش وی‌بی بتن با آزمایش اسلامپ

آزمایش اسلامپ یکی از رایج‌ترین آزمایش‌ها برای اندازه‌گیری کارایی بتن است. در این آزمایش، بتن در یک مخروط قرار می‌گیرد و پس از برداشتن مخروط، تغییر ارتفاع آن اندازه‌گیری می‌شود. در این تست از دستگاه ویبره استفاده نمی‌شود. آزمایش اسلامپ معمولاً برای بتن‌های با اسلامپ زیاد و کارپذیری بالاتر کاربرد دارد. در جدول می‌توانید تفاوت آزمایش اسلامپ و آزمایش Vebe را مشاهده کنید:

مزایای استفاده از آزمایش وی‌بی بتن

اجرای این آزمایش مزایای مختلفی را به همراه دارد:

• ارزیابی دقیق کارایی بتن

• قابلیت سنجش بتن‌های با اسلامپ کم

• پیش‌بینی رفتار بتن در شرایط اجرایی

• کنترل کیفیت بتن

• امکان استفاده در پروژه‌های بزرگ

• ساده و سریع بودن آزمایش

• کاهش هزینه‌های ترمیم و اصلاح در آینده

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی آزمایش Vebe بتن پرداختیم. همان طور که مطالعه کردید برای اجرای این آزمایش به دستگاه مخصوصی نیاز دارید. آزمایش وی بی برای بتن‌هایی با اسلامپ کم و پروژه‌های نیازمند بتن با تراکم بالا مناسب است. این آزمایش تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند رطوبت سنگدانه‌ها، نسبت آب به سیمان، و دمای محیط قرار دارد. اجرای صحیح آزمایش وی‌بی می‌تواند به کنترل کیفیت بتن و اطمینان از عملکرد مناسب آن در پروژه‌های بزرگ و حساس کمک کند.

منابع

https://vincivilworld.com/2021/05/14/vee-bee-consistometer-test-workability

https://testbook.com/civil-engineering/vee-bee-consistometer-test

https://www.humboldtmfg.com/vebe-consistometers.html

https://www.youtube.com/shorts/IxFhmGRJSGw

https://www.youtube.com/watch?v=z2EhlTbB6DQ

https://theconstructor.org/concrete/vee-bee-test-concrete-consistometer/17815