کنترل کیفیت بتن غلتکی
شامل مجموعه اقدامات لازم برای ارزیابی میزان تطابق بتن اجرا شده با مشخصات فنی کنترل کیفیت بتن فرایند خواسته شده پروژه است که در اسناد پیمان درج شده یا توسط مهندس مشاور به پیمانکار ابلاغ میشود. هدف اصلی فرایند کنترل کیفیت ارزیابی و کنترل محصول تولید شده (بتن) بر مبنای خواستههای کارفرما بوده و لذا این فرایند توسط نماینده فنی کارفرما (دستگاه نظارت) استقرار یافته و راهبری میشود. شامل مجموعه فعالیتها، سامانهها، و تدابیر مورد نیاز برای اطمینان از اجرای صحیح کلیه تضمین کیفیت فرایند مراحل عملیات بتن ریزی است به نحوی که از کفایت اقدامات و تمهیدات لازم برای تحقق کیفیت مطلوب بتن اطمینان حاصل شود. بر این اساس، فرایند تضمین کیفیت در واقع مجموعه اقداماتی است که در خصوص همه مراحل قبل ازتولید تا عمل آوری بتن باید توسط پیمانکار سازماندهی و اجرا شود.
به طور معمول، علیرغم اعمال کلیه تدابیر و تمهیدات لازم، کیفیت بتن تولیدی به دلیل شرایط متغیر اجرایی و محیطی، تغییرات کیفی مصالح، و نیز خطاهای انسانی همواره ثابت و یکسان نبوده و معمولاً متغیر است. به همین جهت، طراحی و مطالعه طرح اختلاط بتن غلتکی همواره برای مشخصاتی فراتر از مشخصات تعیین شده در مشخصات فنی مورد نیاز تعین شده در قرارداد انجام میپذیرد. در شرایطی که سیستم تضمین کیفیت بتن استقرار یافته در کارگاه به شکل موثر جاری نبوده و از پویایی لازم برخوردار نباشد، دامنه تغییرات کیفی بتن تولیدی به همان نسبت بزرگتر بوده و برای تحقق اهداف و مشخصات تعیین شده برای بتن و پذیرش بتن تولیدی در فرایند کنترل کیفیت، مشخصات فنی مبنای طراحی طرح اختلاط بتن غلتکی باید به میزان قابل توجهی (برای تامین حاشیه اطمینان مناسب) بالاتر از مشخصات فنی مبنای قرارداد در نظر گرفته شود. این موضوع قطعاً هزینه مصالح اولیه و تولید بتن غلتکی را به نحو محسوسی افزایش خواهد داد.
در سدهای بتنی وزنی متعارف، به طور معمول مقاومت فشاری و دوام بتن، دو شاخص مهم و تعیین کننده در کیفیت و مشخصات فنی مورد نیاز طراحی هستند و در زمان اجرا به راحتی میتوان با ارتقای دو پارامتر کلیدی فوق در مشخصات فنی مبنای طراحی طرح اختلاط بتن، حاشیه اطمینان لازم برای پوشش نوسانات کیفی بتن تولیدی را تامین نمود. در سدهای وزنی بتن غلتکی شرایط و خواستههای مورد نیاز طراحی ممکن است کاملاً متفاوت باشد به گونهای که افزایش مقاومت بتن در طراحی طرح اختلاط بتن غلتکی (و افزایش مقاومت بتن تولید شده) نه تنها موجب ایجاد حاشیه اطمینان بیشتر نشده بلکه در برخی موارد میتواند عملکرد بتن غلتکی را از بعد نیازهای طراحی تضعیف نماید.
در سدهای بتن غلتکی با مواد سیمانی کم و متوسط، ارتقای پارامترهای مورد نیاز طراحی در مشخصات فنی مبنای طراحی طرح اختلاط بتن غلتکی بسیار پیچیده بوده و به سادگی میسر نمیشود. بنابراین به عنوان یک اصل بسیار مهم، فرایند عملیات اجرایی باید به نحوی برنامه ریزی و سازماندهی شود که نوسانات کیفی بتن غلتکی تولیدی به حداقل ممکن کاهش یابد. در این شرایط، مشخصات فنی مبنای طراحی طرح اختلاط بتن غلتکی را میتوان نزدیک به مشخصات فنی مورد نیاز طراحی بدنه سد در نظر گرفته و با اطمینان بیشتری خواستههای طراحی را برآورده نمود.
الزامات کنترل کیفی موثر
سرعت اجرا در سدهای بتن غلتکی، یکی از موثرترین عوامل در دستیابی به کیفیت مطلوب بتن و در عین حال عملکرد بهینه و کاهش هزینه تمام شده است. هر چه سرعت اجرای لایههای بتن ریزی افزایش یابد، یکپارچگی و نفوذناپذیری بدنه سد افزایش یافته و عملکرد بدنه سد بهبود مییابد. با توجه به سرعت پیشرفت بتن ریزی، زمانی که نتایج مقاومت فشاری نمونههای بتن غلتکی اخذ شده از یک لایه بتن در حین اجرا در سنین مورد نظر به دست میآید، لایه بتن مربوطه در عمق بخش اجرا شده سد (در عمق ۱۰ متری یا بیشتر) قرار گرفته است. بدیهی است در این شرایط، در صورت عدم تطابق نتایج به دست آمده با الزامات مشخصات فنی، برداشتن لایه مورد نظر از نظر اجرایی غیر ممکن خواهد بود. بر این اساس در فرایند کنترل کیفیت بتن، تا حد امکان باید در زمان پخش و تراکم بتن غلتکی روی مقطع سد از برآورده شدن الزامات مشخصات فنی اطمینان کافی حاصل شود. بنابراین فرایند کنترل کیفیت سدهای بتن غلتکی فقط محدود به کنترل کیفیت بتن سخت شده به عنوان محصول نهایی نیست، بلکه شامل کنترل کیفیت اجزای متشکله، خواص بتن تازه و روشهای بتن ریزی و بررسی ارتباط میان این عوامل و مقاومت طولانی مدت بتن غلتکی نیز میشود.
نکته مهم دیگر در استقرار یک سیستم کنترل (و تضمین) کیفیت موثر، آموزش مستمر کارگران و تکنسینهای اجرایی پیمانکار است. در پروژههای بزرگ سدسازی، درصد قابل توجهی از کارگران فنی و ساده مشغول به کار در کارگاه بنا به ملاحظات اقتصادی و اجتماعی، از بین ساکنین محلی انتخاب و جذب میشوند که الزاماً از تواناییها و مهارتهای لازم برخوردار نیستند. بنابراین برای حفظ یکنواختی و ارتقاء کیفیت عملیات اجرایی، آموزش حین کار پرسنل پیمانکار (شامل کارگران و پرسنل فنی) بسیار ضروری و تاثیرگذار خواهد بود. این آموزشها باید با حضور بازرسان کنترل کیفی و توسط تکنسینهای مجرب انجام پذیرد. تکنسینهای آزمایشگاه و سرپرستان کار باید قبل از شروع عملیات اجرایی بدنه سد آموزشهای لازم را دریافت نموده باشند به گونهای که سطح مهارت آنها در زمان اجرای بستر آزمایشی بتن غلتکی مطلوب و در حد قابل پذیرش باشد.
اجرای بستر آزمایشی بتن غلتکی (Test Pad)
یکی از موثرترین روشهای حصول اطمینان از کیفیت مطلوب طرح اختلاط طراحی شده برای مخلوط بتن غلتکی و کفایت فرایند اجرایی بتن توسط پیمانکار، اجرای بستر آزمایشی (Test Pad) است. با اجرای این بستر آزمایشی بتن غلتکی توسط پیمانکار قبل از شروع عملیات بتن ریزی اصلی، کلیه مصالح، تجهیزات، ماشین آلات، طرح اختلاط بتن، روشهای حمل، پخش، تراکم، عمل آوری، سطح آمادگی پرسنل فنی و اجرایی پیمانکار، و کارایی نظام کنترل و تضمین کیفیت پیمانکار ارزیابی شده و شرایط لازم برای رفع نواقص و نارساییهای احتمالی فراهم میشود. بنابراین زمان اجرای بستر آزمایشی باید به نحوی برنامه ریزی شود که فرصت زمانی کافی برای ترمیم (افزایش احتمالی ) ظرفیت تجهیزات توزین، اختلاط یا انتقال بتن، یا هر گونه اصلاحات مورد نیاز دیگر توسط پیمانکار وجود داشته باشد.
کنترل کیفیت مصالح
سنگ دانهها
به طور کلی رواداریها و ملاحظات مربوط به کیفیت مطلوب سنگ دانههای مصرفی در بتن غلتکی مشابه با حدود متناظر برای سنگ دانههای بتن متعارف در نظر گرفته میشوند. البته با توجه به مبانی طراحی سدهای بتن غلتکی، در شرایط عدم وجود منابع قرضه مناسب در محدوده ساختگاه و یا هزینه بالای استحصال و حمل مصالح سنگ دانهای مرغوب، انعطاف پذیری بیشتری برای کاربرد طیف گستردهتری از مصالح سنگ دانهای در بتن غلتکی (در مقایسه با بتن متعارف) وجود دارد به شرط آنکه تاثیر افت کیفیت مصالح سنگ دانهای در طراحی بدنه سد و تعیین طرح اختلاط بت نغلتکی لحاظ شده باشد.
سیمان
کنترل کیفیت سیمانهای مصرفی در کارگاه را میتوان بر اساس ارزیابی نتایج آزمایشهای فیزیکی و شیمیایی که توسط کارخانه تولید کننده ارائه میشود و یا در موارد لزوم انجام آزمایشهای مربوطه در آزمایشگاه مورد تأیید دستگاه نظارت، انجام داد. در پروژههای بزرگ (با احجام بتن ریزی بالا) کنترل کیفیت سیمان را میتوان به صورت ویژه در محل کارخانه و هم زمان با فرایند تولید انجام داد. در این صورت سیلوهای خاصی در کارخانه برای پروژه تخصیص یافته و فقط سیمانهای مورد تأیید در این سیلوها ذخیره میشوند. بنابراین، سیمانهایی که از سیلوهای مذکور به کارگاه ارسال میشوند، نیازی به کنترل مجدد نخواهند داشت.
مواد افزودنی
بازدهی و عملکرد مواد افزودنی شیمیایی، مانند مواد کاهنده آب یا هوازا در مخلوطهای بتن غلتکی، به علت حجم کم آب و مقدار نسبتاً کم سیمان، مطلوب نبوده و لذا استفاده از مواد افزودنی شیمیایی در مخلوطهای بتن غلتکی محدود به موارد خاص میشود.
کنترل کیفیت فرایند ساخت
قبل از شروع بتن ریزی بدنه سد
به طور کلی در فرایند طراحی بدنه سد یک حاشیه اطمینان مشخصی برای پوشش دادن اثرات ناشی از عدم قطعیتهای دادهها و فرضیات پایه طراحی، از جمله تغییرات خواص مصالح در نظر گرفته میشود. عدم رعایت مشخصات فنی و دستورالعملهای اجرایی استاندارد در زمان ساخت سد، سبب تغییرات بیش از حد کیفیت مصالح و در نتیجه کاهش حاشیه ایمنی یاد شده میشود. اجرای بستر آزمایشی قبل از شروع بتن ریزی بدنه سد، بخش اصلی برنامه کنترل کیفی فرایند ساخت سدهای بتن غلتکی به شمار میآید. علاوه بر مزایای پیش گفته، با انجام آزمایشهای لازم بر روی بتن غلتکی بستر آزمایشی، میتوان کفایت طرحهای اختلاط مقدماتی، و تجهیزات و روشهای تولید، انتقال، بتن ریزی، پخش، تراکم و عمل آوری پیمانکار را در مقایسه با الزامات مندرج در مشخصات فنی پروژه محک زد. طرحهای اختلاط مقدماتی قبل از اجرای بستر آزمایشی و با استفاده از مصالحی که برای احداث سد در نظر گرفته شده است، در آزمایشگاه ساخته شده و مورد آزمایش قرار میگیرد.
حین اجرا
پیمانکار باید پس از اجرای بستر آزمایشی و قبل از اجرای بدنه سد، برنامه مدیریت و تضمین کیفیت پیشنهادی خود را بر اساس نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی و نتایج اجرای بستر آزمایشی تهیه و به نماینده فنی کارفرما (دستگاه نظارت ) ارائه دهد. اجرای سیستم تضمین کیفیت پیمانکار باید به فردی با تحصیلات مهندسی صنایع یا عمران با گرایش مدیریت ساخت و تجربه کافی که در جریان اجرای بستر آزمایشی آموزشهای لازم را نیز کسب نموده باشد، واگذار شود. برنامه سیستم تضمین کیفیت پیمانکار باید شامل برنامههای پیمانکار برای برآورده شدن مشخصات فنی پیمان در مورد تولید سنگ دانهها، کنترل دانه بندی و سایر مواد متشکله بتن، دستگاه بتن ساز، حمل، پخش، تراکم، پاک سازی و آماده سازی درزهای اجرایی بتن ریزی، عمل آوری، کنترل دما، تهیه نمونههای بتن و کلیه آزمایشهای کارگاهی و آزمایشگاهی لازم باشد.
سطوح لایههای بتن ریزی، یا سایر سطوحی که بتن ریزی بر روی آن انجام مییابد، باید قبل از بتن ریزی تمیز و عاری از گل و لای و مواد سست یا روغنی باشند تا چسبندگی بین لایههای بتن به نحو مطلوبی ایجاد شده و بدنه سد عملکردی یکپارچه و بدون نشت آب زیاد داشته باشد.
پس از اجرا
برای تعیین مشخصات بتن غلتکی سخت شده بدنه سد به صورت درجا میتوان از روش مغزه گیری استفاده نمود. تعیین مقاومت فشاری و چگالی مغزههای اخذ شده از بدنه سد بهترین شاخص برای سنجش و ارزیابی کیفیت بتن اجراشده، وضعیت تراکم بتن در اعماق مختلف (و در ارتفاع هر لایه بتن)، و تشخیص میزان چسبندگی و یکپارچگی بین لایههای متوالی بتن در مقایسه با مبانی و فرضیات طراحی باشد. معمولاً عملیات مغزه گیری پس از اتمام عملیات بتن ریزی بدنه یا در خلال توقف عملیات بتن ریزی به دلایل مختلف (نظیر اجرای گالریها یا سایر تاسیسات مدفون) انجام میشود تا خللی در روند کار بتن ریزی پیش نیاید. قطر معمول مغزههای بتن حدود ۱۵۰ میلی متر و طول مغزهها معمولاً تا حدود ۱/۵ متر در نظرگرفته میشود. گاهی اوقات مغزهها در حین عملیات حفاری و مغزه گیری از محل درزهای اجرایی افقی به دلیل چسبندگی ضعیف این درزها میشکنند. در این موارد استفاده از محلول حفاری پلیمری و تکنسینهای حفاری با تجربه کمک شایانی به پیش گیری از این مشکل مینماید.