پمپاژ بتن آماده در سال های اخیر بر چالش های فنی و مهندسی بزرگی غلبه کرده است، به طور مثال رکورد جهانی ارتفاع پمپاژ در طول ساخت بلندترین ساختمان جهان (برج خلیفه – دبی) شکسته است.
در حالی که تحقیقات و پیشرفت های زیادی در طراحی مخلوط بتن و کاربرد انواع مواد افزودنی بتن، مانند بتن با مقاومت و کارایی بالا انجام شده است. لیکن آزمایش‌های که به منظور تحلیل قوام و کارایی بتن صورت گرفته برای سال‌های متمادی با روش هایی نسبتاً ساده و ابتدایی ارزیابی شده است که فاقد نبوغ فنی مورد نیاز بوده اند.
به عنوان مثال، آزمایش ویسکوزیته بتن زمانی که می‌خواهید آن را تا ارتفاع 600 متری (مانند آسمان‌خراش برج الخلیفه امارات) در آسمان بالا ببرید، مسئله ای کلیدی است.
تا آن زمان، روشی که بیشتر مهندسان برای کسب آمادگی برای مواجه با این چالش پیش بینی می کردند، ساختن خط لوله ای به طول 600 متر در بیابان بود تا به معنای واقعی کلمه، به خوانشی دقیق از ویسکوزیته مواد تشکیل دهنده بتن دست یابند.
ویسکوزیته یا اینکه چقدر راحت بتن را می توان پمپ کرد، فشار پمپاژ مورد نیاز برای پل زدن فاصله را تعیین می کند. دکتر Knut Kasten از شرکت Putzmeister یکی از مهندسانی است که راه حل آزمایشی کارآمدی برای این قلبه بر این مشکل ارائه کرده است: رئومتر SLIPER، که به شما کمک می کند نحوه جریان بتن را در شرایط خاص اندازه گیری کنید.
اصلی که پشت طراحی این ابزار قرار دارد این است که: وقتی ضریب اصطکاک بهینه شود و ویسکوزیته بتن مشخص باشد، می توان فشار پمپاژ را برای انتخاب تجهیزات صحیح محاسبه کرد، دکتر Knut Kasten در مورد شرایط منتهی به طراحی آن و نحوه استفاده از SLIPER می گوید:
SLIPER برای تست بتن در آزمایشگاه و در محل بتن ریزی طراحی شده است، اما مزیت اصلی آن این است که به خودی خود به عنوان یک آزمایشگاه کوچک عمل می کند، و می توانید طرح های مخلوط بتن را با SLIPER در چند ساعت مقایسه و بهینه کنید.
برای این منظور شما فقط باید مقادیر کمی بتن تولید کنید (یعنی فقط به اندازه یک مخلوط کن کوچک و سطل پر از بتن نیاز دارید) در حالی که در گذشته، شما مجبور بودید از پمپ بتن برای آزمایش فیزیکی مخلوط خود در شرایط مشابه محل پروژه استفاده کنید، سپس به عقب برگردید و مخلوط بتن را اصلاح کنید.
ثابت شده است که تغییرات کوچکی در فرمولاسیون بتن می تواند تأثیر عمده ای بر قابلیت پمپاژ و به ویژه فشار خط لوله انتقال بتن داشته باشد. اما این عدم اطمینان اکنون باید پایان یابد.
یک رئومتر بتن مانند SLIPER به طور ویژه برای پروژه هایی در مقیاس بزرگ که به مقادیر زیادی بتن نیاز است مفید است. لزا جای تعجب نیست که مفهوم اولیه SLIPER در واقع در طول ساخت برج متولد شد.
چالش های تکنولوژیکی و توسعه نوآوری بتن
در سال 2005 میلادی یعنی که اجرای فنداسیون ساختمان را شروع کردند، می خواستند قبل از شروع ساخت و ساز مرتفع، قابلیت پمپاژ را آزمایش کنند. بنابراین آنها یک خط لوله افقی 600 متری ساختند و آن را در بیابان گذاشتند، دست اندرکاران پروژه پنج طرح اختلاط داشتند و به دنبال دریافت یک مقدار عددی برای هر طرح مخلوط بودند.
تلاش برای آزمایش پمپاژ افقی واقعاً عظیم بود زیرا برای هر آزمایش با پمپاژ و غیره به بیش از 5 متر مکعب بتن و افراد زیادی برای شرکت در آزمایش ها نیاز بود. این در حالی است که، SLIPER می تواند این کار را در چند دقیقه با یک سطل پر از بتن انجام دهد.
بتن ریزی در شرایط هوای گرم و بیابانی مجموعه‌ای از مشکلات خاص خود را ایجاد می‌کند، دکتر کاستن می‌گوید که: هیچ‌کس تا این اندازه ارتفاع را در چنین گرمای شدید پمپ نکرده بود، و مخلوط بتن به منبع ثابتی از یخ نیاز داشت تا مخلوط در هوای خشک خنک و دیرگیر شود.
ما باید در طول ساخت و ساز ساختمان همیشه مراقب پمپ می بودیم. ما در پایان خط لوله 600 تا 700 متری بیش از 200 بار فشار را برای بتن خروجی داشتیم، بنابراین اغلب اندازه‌گیری میکردیم تا مطمئن شویم پمپ‌ها بدون مشکل کار می‌کنند.
همانطور که از روند ساخت چنین ساختمان نمادینی انتظار می رود، عملیات ساخت و ساز در محل پروژه یک کار 24 ساعته همراه با هزاران کارگر بود. و با توجه به دماهای بسیار بالایی که در دبی وجود داشت: در طول روز اکیپ های کاری آرماتور بندی فولادی را به انجام می رساندند، در حالی که پمپاژ بتن در دمای کمی خنک تر شب انجام می شد.
دکتر کاستن می‌گوید: “هر چند ما به برای بهره برداری از دمای پایین تر شب پمپاژ میکردیم، اما تیم اجرایی همچنان مجبور بودند از یخ به جای آب در طراح مخلوط بتن استفاده کنند. و از آنجایی که آنها سنگدانه های مورد مصرف را که از خارج از محل پروژه تهیه می کردند، بتن واقعاً داغ بود، بنابراین آنها باید اطمینان حاصل می کردند که دمای بتن کمتر از 30 درجه سانتیگراد است”
درس های آموخته شده در طول ساخت و ساز منجر به طراحی رئومتر لوله کشویی SLIPER در سال 2010 شد که توسط شرکت Putzmeister به عنوان خدماتی برای مشتریان خود ارائه می گردد. این دستگاه در سال های جاری در کنار تولیدکنندگان تجهیزات تست آلمانی Schleibinger به بازار عرضه شده است.
مکانیزم اندازه گیری رئولوژی بتن
رئومتر SLIPER از یک لوله عمودی تشکیل شده است که با بتن تازه پر شده است. برای بررسی و اندازه گیری قابلیت پمپاژ بتن در آزمایشگاه و یا محل ساخت و ساز، ابتدا لوله اندازه گیری روی پیستون نصب شده بر روی پایه با سنسور فشار یکپارچه با بتن تازه پر شده و در طول حرکت لوله به سمت پایین، فشار حاصل در لوله ثبت می شود.
در همان زمان، سرعت حرکت لوله اندازه گیری می شود. داده های اندازه گیری به صورت بی سیم به یک تلفن هوشمند استاندارد ارائه شده منتقل می شود، منحنی فشار در سنسور فشار و سرعت لوله اندازه گیری، ثبت، به صورت گرافیکی نمایش داده و ذخیره می شود. قدرت اندازه گیری بیشتر را می توان با وزنه های اضافی افزایش داد.
هنگامی که سری اندازه گیری ها کامل شد، لوله SLIPER برداشته و خالی می شود. در نهایت با ارزیابی داده های حاصله، می توان خواص بتن تازه را توصیف کرد و بنابراین می توان برای کاربرد پمپ برنامه ریزی شده پیش بینی کرد.
