سیویل اجرا | مرجع فایل، آموزش و مقالات مهندسی عمران | سیویل اجرا | مرجع فایل، آموزش، پروژه، مقالات مهندسی عمران، نکات اجرایی ساختمان، منابع آزمون نظام مهندسی و اخبار صنعت ساخت و ساز ایران
آزمایش هوای بتن به روش حجمی یکی از مهم‌ترین آزمایش‌های کنترل کیفیت بتن تازه است که برای تعیین دقیق میزان هوای محبوس در مخلوط بتن استفاده می‌شود. این روش بر اساس استانداردهای معتبر بین‌المللی و آیین‌نامه‌های داخلی اجرا می‌شود و نتایج آن نقش حیاتی در دوام، مقاومت و عملکرد بتن دارد.
🧭 هوا در بتن: «محبوس» در برابر «حباب‌زایی کنترل‌شده»
- هوای محبوس (Entrapped Air): حباب‌های درشت و ناخواسته که در اثر تراکم ناکافی، اسلامپ پایین یا جای‌دهی بد ایجاد می‌شوند؛ معمولاً دوام/مقاومت را کاهش می‌دهد.
- هوای واردشده (Entrained Air): حباب‌های ریز و یکنواخت که با افزودنی‌های هوازا ایجاد می‌شوند و برای دوام در برابر یخ‌زدگی–ذوب، نمک‌ها و سیکل‌های رطوبتی حیاتی‌اند.
اندازه‌گیری صحیح «محتوای هوا» در بتن تازه، کلید توازن بین کارایی، مقاومت و دوام است و باید در برنامه‌ی QC/QA کارگاه گنجانده شود. منابع استاندارد آزمایشگاهی و آیین‌نامه‌های طرح و اجرا بر این کنترل تأکید دارند.
📚 استانداردها و چارچوب‌های مرجع | آزمایش هوای بتن به روش حجمی
- ASTM C173/C173M: «روش آزمون تعیین هوای بتن تازه به روش حجمی»؛ مناسب همه‌ی انواع سنگدانه، به‌ویژه سبک/خلل‌دار. مزیت مهم: تحت تأثیر هوای داخلیِ سنگدانه‌های متخلخل قرار نمی‌گیرد.
- AASHTO T 196M/T 196 (تجدیدنظر ۲۰۲۳): معادل حمل‌ونقلیِ ASTM C173؛ جزئیات گام‌به‌گام، کالیبراسیون، و الزامات دقت/تکرارپذیری را ارائه می‌دهد.
- EN 12350-7:2019: روش‌های فشارسنجی (Pressure Methods) برای بتن با سنگدانه متراکم؛ اشاره می‌شود تا مقایسه‌ی دامنه‌ی کاربردها روشن باشد.
- منابع ایرانی (آیین‌نامه‌ها/دانشنامه‌ها): «مبحث نهم مقررات ملی ساختمان» و «آیین‌نامه بتن ایران (آبا)» به کنترل کیفیت بتن تازه و الزامات دوام اشاره دارند (از جمله در شرایط محیطی ویژه). برای مقداردهی هدفِ هوای واردشده (در مناطق یخبندان و …) به این‌ها و منابع ACI/ASTM ارجاع می‌شود.
نکته: در روش حجمی برخلاف روش فشاری، اثر «تصحیح سنگدانه‌ی متخلخل» موضوعیت کمتری دارد و به همین دلیل برای بتن‌های سبک/متخلخل توصیه‌ی اول است.
⚙️ تجهیزات و لوازم آزمایش هوای بتن به روش حجمی
- هواسنج حجمی (Roller/Volumetric Air Meter): شامل کاسه (ظرف اندازه‌گیری) و درپوش با لوله‌های مدرج/ستون‌های شیشه‌ای.
- میله تراکم فولادی (توصیه‌شده در استاندارد با قطر و طول مشخص).
- چکش/مالِت سرلاستیکی برای کوبش جداره.
- الکل ایزوپروپیل یا مناسب آزمایشگاهی (کاهش کف و پایداری قرائت).
- آب تمیز، ظرف مدرج، قیف، اسکوپ نمونه‌گیری.
- ابزار صافکاری سطح (Straightedge) و برس/پارچه برای تمیزکاری.
مشخصات دقیق این اقلام در چک‌لیست‌های NICET/FDOT و اسناد ایالتی–ملی آمده است.
🧪 نمونه‌برداری و آماده‌سازی
- برداشت نمونه بتن تازه مطابق روش‌های رایج نمونه‌گیری (از وسط جریان بتن، نه ابتدا/انتها).
- مرطوب کردن ظرف و زدودن آب اضافه.
- پر کردن ظرف در ۲ تا ۳ لایه (طبق ظرفیت دستگاه و استاندارد)، هر لایه با میله‌زنی یکنواخت و تعداد ضربات استاندارد.
- کوبش محیطی ظرف با چکش لاستیکی برای رهاسازی حباب‌های درشت و جلوگیری از حبس هوا بین لایه‌ها.
- صاف کردن سطح لایه نهایی برای نصب درپوش.
جزئیات تعداد ضربات، ترتیب میله‌زنی/کوبش و کنترل زمان در منابع AASHTO/ASTM به‌صورت مرحله‌ای آمده است.
🧴 کنترل کف (الکل) و پرکردن آب
- پیش از بستن درپوش، معمولاً مقدار معینی الکل به ظرف اضافه می‌شود تا از کف زیاد هنگام غلتاندن جلوگیری شود؛ سپس آب تمیز تا خط مرجع پر می‌شود.
- الکل به کاهش کشش سطحی و پایداری قرائت کمک می‌کند؛ مقدار بیش از حد می‌تواند روی دقت اثر بگذارد، لذا از دستورالعمل‌های دستگاه پیروی کنید.
- پس از بستن درپوش و اطمینان از آب‌بندی کامل، به مرحله‌ی غلتاندن می‌رویم. ریزه‌کاری‌ها در چک‌لیست‌های مهارتی ایالتی/NICET درج شده است.
🔁 روش اجرا (غلتاندن/حجمی) گام‌به‌گام
- دستگاه را خوابانده و به‌آرامی غلت بدهید (Roll) تا حباب‌ها از بتن خارج و در ستون مدرج جمع شوند؛ در حین این کار، هر از گاهی دستگاه را وارون/راست کرده و دوباره غلت بدهید.
- توقف‌های کوتاه بدهید تا کف‌ها از ستون مدرج خارج شوند؛ در صورت نیاز، چند قطره الکل اضافه کنید.
- هنگامی که سطح آب در ستون مدرج پایدار شد (دو قرائت یکسان در فاصله‌ی زمانی مشخص)، عدد درصد هوا را بر حسب مدرج دستگاه قرائت کنید.
- تکرار غلتاندن/آرام‌سازی و خواندن تا زمانی که دو قرائت پیاپی در محدوده‌ی پذیرش تکرارپذیری بیفتد.
- دما و شرایط محیطی را یادداشت کنید؛ دمای زیاد می‌تواند کف را تشدید و کارایی را تغییر دهد، بنابراین سرعت عمل و رعایت دمای کارگاهی مهم است.
تمام این مراحل و معیارهای پایداری قرائت/تکرارپذیری در استانداردهای AASHTO و دستورکارهای آموزشی مستند شده است.
🧮 محاسبه، گزارش و دقت
- خوانش نهایی ستون مدرج همان درصد حجمی هوای بتن تازه است (بر حسب حجم کل نمونه در کاسه).
- در روش حجمی، چون هوا با آ‌ب‌گیری ستون مدرج به‌صورت مستقیم پایش می‌شود، نیازی به ضریب تصحیح سنگدانه‌های متخلخل (مانند روش فشار) نداریم؛ همین ویژگی، دلیل توصیه‌ی این روش برای بتن‌های سبک/متخلخل است.
- در گزارش، موارد زیر را درج کنید: نوع دستگاه، تاریخ/زمان، دما، اسلامپ/کارایی، نسبت آب به سیمان، نوع سنگدانه (سبک/طبیعی)، استفاده از الکل، تکرارپذیری قرائت‌ها، اپراتور، کالیبراسیون.
کالیبراسیون و چک صحت:
- پیش از شروع شیفت، کالیبراسیون ستون مدرج، بررسی نشتی آب‌بندها و صحت حجم کاسه انجام شود.
- چک‌لیست‌های NICET و برخی DOTها (مثلاً فلوریدا/کالیفرنیا) مراحل آزمون عملی و اقلام کنترلی را دقیق آورده‌اند.
🧰 خطاهای رایج و رفع آن‌ها
- کف زیاد در ستون مدرج → از الکل مطابق دستورالعمل استفاده کنید؛ غلتاندن بسیار شدید کف را بیشتر می‌کند.
- نشت از آب‌بندها → پیش از آزمون، واشرها را کنترل و تمیز کنید؛ هرگونه نشت، قرائت را مخدوش می‌کند.
- تراکم ناکافی لایه‌ها → حباب‌های درشت محبوس می‌مانند و عدد هوا غیرواقعی می‌شود؛ تعداد ضربات و کوبش محیطی را دقیق رعایت کنید.
- زمان طولانی بین نمونه‌گیری و آزمون → تغییر کارایی و جداشدگی می‌دهد؛ بهتر است آزمون در کوتاه‌ترین زمان پس از نمونه‌گیری انجام شود.
- سنگدانه‌ی سبک با روش فشار → نتایج می‌تواند بالاتر/پایین‌تر از واقعیت باشد؛ در این حالت روش حجمی را در اولویت بگذارید (توصیه ASTM/AASHTO).
🧩 چه زمانی روش حجمی را بر فشار ترجیح دهیم؟
- وجود سنگدانه‌های سبک، سرباره‌ی هوادار، یا سنگدانه‌ی طبیعی بسیار متخلخل.
- نگرانی از سوگیری روش فشار به‌دلیل هوای محبوس در دانه‌ها.
- نیاز به اندازه‌گیری مستقیم حجمی بدون اتکا به ضرایب تصحیح سنگدانه.
از دید ASTM C173 و AASHTO T196، این‌ها موارد کلاسیک انتخاب روش حجمی‌اند.
🧱 نسبت با سایر آزمون‌های بتن تازه
- اسلامپ/رئون (روانی): تغییرات کارایی می‌تواند بر هوای محبوس اثر بگذارد (مثلاً ویبره‌ی زیاد → کاهش هوای محبوس).
- وزن واحد/چگالی: همراه با درصد هوا، به کنترل یکنواختی بچ‌ها کمک می‌کند.
- دما: گرمای زیاد کف را تشدید و گیرش را تند می‌کند؛ در برنامه‌ی QC ثبت دما ضروری است. منابع آزمایشگاهی بتن تازه این بسته‌ی آزمون‌ها را کنار هم توصیه می‌کنند.
🧑🏫 نکات اجرایی کارگاهی (بر اساس تجربه)
- یکنواختی لایه‌ها و حذف هوای درشت با کوبش محیطی را جدی بگیرید؛ بیشترین خطا همین‌جاست.
- الکل را قطره‌چکانی و مطابق برگه‌ی راهنما استفاده کنید.
- زمان‌بندی: فاصله‌ی زیاد میان نمونه‌گیری و آزمون، نتایج را بی‌اعتبار می‌کند.
- دستگاه تمیز و کالیبره = اعداد تکرارپذیر. هر شیفت چک شود.
- آموزش اپراتورها با تماشای ویدیوهای آموزشی استاندارد (ASTM/AASHTO/ACI) بشدت مفید است.
🧩 تفسیر نتایج: چه مقداری از هوا مناسب است؟
«مقدار مطلوب هوا» به شرایط محیطی، حساسیت به یخ‌زدگی–ذوب، نمک‌زدایی جاده‌ای، اندازه‌ی سنگدانه و کارایی هدف بستگی دارد. در پروژه‌های در معرض یخبندان، معمولاً بتن هوازده توصیه می‌شود و مقادیر هدف در جداول آیین‌نامه‌ها/منابع طرح اختلاط (ACI/ASTM/منابع داخلی) تعریف می‌گردد. در ایران، برای تعیین/کنترل مقدار هوا به مبحث نهم و «آبا» و مشخصات فنی پروژه رجوع کنید؛ در اروپا EN 12350-7 چارچوب روش فشار را ارائه می‌کند و برای مقادیر هدف به اسناد طرح اختلاط ارجاع می‌شود. (از ذکر جدول عددی بدون ارجاع کامل خودداری شده است).
🧮 نمونه محاسبات و ثبت گزارش (الگوی ساده)
- خوانش نهایی ستون مدرج: 4.۵%
- اسلامپ: 80 mm
- چگالی بتن تازه: 2380 kg/m³
- دما: 28°C
- سنگدانه: طبیعی (شن و ماسه رودخانه‌ای)
- افزودنی: هوازا (AE)، فوق‌روان‌کننده
- توضیح: از الکل برای کنترل کف استفاده شد؛ دو قرائت پیاپی با اختلاف ≤۰.۱% به‌دست آمد.
- نتیجه: با توجه به مشخصات پروژه (مثلاً سازه در اقلیم سرد)، مقدار ۴.۵% در محدوده‌ی هدف کارفرما/مشاور است.
الگوی تکمیل گزارش بر اساس فرم‌های AASHTO/ASTM/ایالتی پیشنهاد می‌شود.
🧯 شرایط محیطی (سرد/گرم) و اثر بر هوا
- هوای گرم: تبخیر سریع، کاهش کارایی و ایجاد کف بیشتر در آزمون را محتمل می‌کند؛ سرعت عمل و سایه/خنک‌سازی تجهیزات مهم است. منابع داخلی به ریسک‌های بتن‌ریزی در هوای گرم و تدابیر اجرایی اشاره کرده‌اند.
هوای سرد: یخ‌زدگی آب در بتن تازه، دوام را تهدید می‌کند و اهمیت «بتن هوازده» را دوچندان می‌سازد. در منابع داخلی نیز ضوابط دمایی و تدابیر هوای سرد تشریح شده است.
🧪 قیاس فنی: روش حجمی vs روش فشاری
| جنبه | روش حجمی (ASTM C173) | روش فشاری (ASTM C231/EN 12350-7) |
|---|---|---|
| دامنه‌ی کاربرد | همه بتن‌ها، به‌ویژه با سنگدانه‌ی سبک/متخلخل | بتن با سنگدانه‌ی متراکم |
| اصل اندازه‌گیری | تغییر حجم آب/هوا با غلتاندن | تغییر فشار در حجم مشخص |
| نیاز به ضریب تصحیح سنگدانه | ندارد (مزیت در سبک‌ها) | دارد برای سنگدانه متخلخل |
| حساسیت به کف و نشتی | نسبتاً حساس؛ الکل کمک می‌کند | حساس به کالیبراسیون فشار/نشتی |
| سادگی آموزش میدانی | متوسط، ولی قابل اتکا | رایج و سریع برای بتن‌های معمول |
ارجاع استانداردها: ASTM C173 (حجمی)، AASHTO T 196M (حجمی)، EN 12350-7 (فشاری).
📋 چک‌لیست اجرایی (QC/QA) آزمایش هوای بتن به روش حجمی
- کالیبراسیون روزانه ستون مدرج/آب‌بندی کنترل شد؟
- نمونه‌گیری در زمان مناسب از جریان میکسر/ناوه انجام شد؟
- لایه‌بندی، میله‌زنی و کوبش محیطی طبق استاندارد بود؟
- الکل به مقدار توصیه‌شده افزوده شد؟
- دو قرائت پایدار پیاپی ثبت شد؟
- دما، اسلامپ، وزن واحد و افزودنی‌ها یادداشت شد؟
- امضا/نام اپراتور، سریال دستگاه و تاریخ کالیبراسیون در فرم آمده است؟
این چک‌لیست‌ها در دستورکارهای آموزشی و چک‌لیست‌های رسمی (NICET/FDOT/Caltrans) به‌تفصیل آمده‌اند.
🧠 پرسش‌های متداول (FAQ) آزمایش هوای بتن به روش حجمی
۱) اگر بتن سبک داشته باشیم کدام روش بهتر است؟
روش حجمی (ASTM C173) توصیه می‌شود؛ چون حضور هوای داخل سنگدانه‌های متخلخل، روش فشاری را دچار خطا می‌کند.
۲) چرا در روش حجمی از الکل استفاده می‌کنیم؟
برای کاهش کف و پایدار کردن سطح آب در ستون مدرج؛ مقدار استفاده باید کنترل شود تا روی قرائت اثر نگذارد.
۳) چه زمانی عدد هوا معتبر است؟
وقتی دو قرائت پیاپی پایدار با اختلاف اندک داشته باشیم، نشتی وجود نداشته باشد، و لایه‌بندی/تراکم طبق استاندارد انجام شده باشد.
۴) در پروژه‌های داخل ایران به کدام مراجع استناد کنیم؟
برای روش آزمون: ASTM C173/AASHTO T196 (حجمی). برای مقادیر هدف و کنترل دوام/شرایط محیطی: مبحث نهم، آبا و مشخصات فنی مصوب پروژه.
🔗 منابع منتخب
- ASTM C173/C173M – Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method.
- AASHTO T 196M/T 196-23 – Air Content of Freshly Mixed Concrete by the Volumetric Method.
- EN 12350-7:2019 – Testing fresh concrete – Part 7: Air content – Pressure methods.
- چک‌لیست‌ها و راهنمای اجرا (NICET, FDOT, Caltrans).
- مباحث داخلی: مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، آیین‌نامه بتن ایران (آبا) (ارجاع به کنترل کیفیت بتن تازه و دوام).
- مطالب تکمیلی آموزشی فارسی درباره‌ی هوای بتن و آزمایش‌های بتن تازه.
مطالب مرتبط :
پیشنهاد ما
برای دانلود جزوه‌ها و آموزش‌های اجرایی بیشتر وارد سایت سیویل اجرا شوید. آموزش مهندسی عمران
و برای دریافت سریع منابع جدید، در کانال مهندسین عمران عضو شوید.
