مقاومت فشاری بتن
مقاومت فشاری بتن به مقدار توانایی و تحمل سازههای بتنی در مقابل بار و فشارهای وارد شده بدون ایجاد خرابی و ترک خوردگی گفته میشود و اصلی نکته برای انتخاب و اجرای یک بتن است.
مقاومت فشاری بتن با میزان طول عمر آن رابطه مستقیم داشته و هرچه طول عمر یک سازه بتنی بیشتر باشد میزان مقاومت فشاری ان نیز بیشتر خواهد بود. در زیر جدول مقاومت فشاری بتن نشان داده شده است:
طول عمر سازه بتنی | میزان مقاومت فشاری بتن |
1 روز | 16 درصد |
3 روز | 40 درصد |
7 روز | 65 درصد |
14 روز | 90 درصد |
28 روز | 99 درصد |
عوامل تاثیر گذار بر افزایش مقاومت فشاری بتن
- نسبت آب به سیمان که در صورت استفاده بیش از حد موجب کاهش مقاومت فشاری بتن خواهد شد
- هرچه میزان رطوبت بتن بیشتر باشد،مقاومت فشاری آن کمتر است
- اگر تراکم ملات و مصالح استفاده شده به خوبی رعایت گردد موجب افزایش مقاومت فشاری بتناست
- ترکیبات شیمیایی دی کلسیم سیلیکات و تری کلسیم سیلیکات موجب افزایش مقاومت فشاری بتن میشود.
- هرچه میزان اندازه ذرات سیمان کوچکتر باشد،مقاومت فشاری بتن بیشتر خواهد بود
- عمل آوری و کیورینگ استاندارد و صحیح نیز در افزایش مقاومت فشاری بتن تاثیری بسزایی دارد
آزمایش مقاومت فشاری بتن
برای تعيين مقاومت فشاري بتن در نمونه هاي استوانه اي معمولاً نياز به كلاهک گذاري (پوشش سطوح انتهایي يا كپينگ) احساس مي شود و براي آن دستورالعمل جداگانه اي وجود دارد. عمل كلاهک گذاري همراه با مشكلاتي است كه آزمايشگران ترجيح مي دهند براي گريز از كلاهک گذاري به سراغ آزمونه هاي مكعبي بروند.
هر چند در استاندارد ايران و آیين نامه بتن ايران آزمونه هاي استوانه اي كاربرد دارد، اما معمولاً در ايران از آزمونه مكعبي بهره گيري مي شود.
هنگامي كه تعيين مقاومت نمونه آزمايشي يا كنترلي مدنظر است شرايط تهيه و نگهداري نمونه بايد با هدف موردنظر انطباق داشته باشد و گرنه نتايج معتبري بدست نمي آيد و نمي تواند مبناي قضاوت و تصميم گيري صحيح باشد. بديهي است در چنين مواردي درباره پذيرش يا رد بتن اظهار نظر مستندي نمي توان انجام داد.
هنگامي كه از آزمونه استوانه اي استاندارد بهره گيري مي كنيم نياز به دستگاه فشار با ظرفيت كمتري داريم. اگر آزمونه مكعبي 15*15*15 استفاده كنيم بعلت سطح بيشتر اين آزمونه و بالاتر بودن مقاومت فشاري آن، عملاً دستگاهي با ظرفيت حدود 5/1 برابر نياز داريم. ثابت شده است آزمونه هاي استوانه اي بهتر از آزمونه هاي مكعبي هستند هر چند مشكل كلاهك گذاري نيز همواره جدي به نظر مي رسد.
با يک دستگاه 120 تني در صورتيكه از 90 درصد ظرفيت آن يعني 108 تن استفاده كنيم، ميتوان مقاومت فشاري بتن آزمونه استوانه اي تا حد cm2/kg600 را بدست آورد در حاليكه با همين دستگاه عملاً نمي توان مقاومت مكعبي بيش از cm2/kg480 را تعيين نمود.
مقاومت مغزه هاي استوانه اي تهيه شده از بتن سخت شده نيز طبق همين دستور بدست مي آيد، هر چند معمولاً قطر اين مغزه ها ممكن است به مراتب كوچكتر از قطر آزمونه استوانه اي استاندارد باشد. اين تفاوت باعث مي شود برخي تغييرات كوچك در نحوه عمل و يا وسايل كار پيش آيد و هم چنين در آماده سازي مغزه ها و ضوابط هندسي آن نيز نكاتي وجود دارد كه بايد به دستورالعمل مغزه گيري و آماده سازي آن مراجعه نمود.
استاندارد ايران داراي دو دستور 6048 و 3206 مي باشد كه اولي منطبق با ASTM و براي آزمونه استوانه اي و دومي منطبق با ISO و تا حدودي EN است و براي آزمونه استوانه اي و مكعبي قابل استفاده است.
آزمايش مقاومت فشاري بتن نمونه استوانه اي طبق ASTM C39 و ISIRI 6048
دستگاه آزمايش مقاومت فشاري بتن بايد منطبق با استاندارد ASTM و كاليبره شده باشد. ظرفيت دستگاه بايد براي تعيين مقاومت آزمونه هاي موردنظر كافي باشد.
قطر صفحات انتهایی بارگذاري براي آزمایش مقاومت فشاری بتن به قطر 50و75 ميلي متر، بيش از 50 ميلي متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. براي قطر آزمونه 100 تا 150 ميلي متر اين تفاوت بيش از 60 ميلي متر نباشد و براي قطر آزمونه استاندارد 150 ميلي متري قطر صفحه بيش از 100 ميلي متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. اين اختلاف براي آزمونه هاي 200 ميلي متر نبايد از 80 ميلي متر بيشتر شود. حداقل ضخامت صفحات بارگذاري 25 ميليمتر مي باشد كه پس از ساييدن نبايد از 5/22 ميلي متر كمتر شود.
وقتي آزمونه ها از مخزن آب يا اتاق مرطوب خارج مي شود حداكثر 3 ساعت مي تواند قبل از آزمايش در محيطي با دماي 20 تا 30 درجه قرار گيرد ولي سطح آن در هنگام آزمايش بايد مرطوب بوده ولي آبچكان نباشد. صرفاً در مواردي كه سر و ته آزمونه ها با ملات ماسه و گوگرد كلاهك گذاري مي شود سر و ته آزمونه بايد خشك باشد. بهرحال انحراف از گونيا تا 5/1 درجه پذيرفتني است.
در مورد تعيين مقاومت نمونه هاي آگاهي و كنترل كفايت عمل آوري شرايط رطوبتي بتن متأثر از محيط عمل آوري است اما براي كلاهك گذاري با ملات ماسه و گوگرد مذاب خشك بودن سر و ته آزمونه ها الزامي است.
ناهمواري سطح تا 05/0 ميلي متر قابل قبول است و سطوح انتهائي بايد بريده يا سائيده شود و يا طبق دستور استاندارد ASTMC617 و يا ASTM 1231 كلاهك گذاري گردد.
وقتي آزمونه ها در بين صفحات بارگذاري قرارداده مي شود هم مركز كردن آزمونه و صفحات بارگذاري تا حد امكان ضرورت دارد. سرعت بارگذاري بر نتيجه آزمايش اثر جزئي دارد و لازم است در محدوده Sec/MPa 35/0- 15/0 باشد كه معادل Min/MPa 21-9 است.
بنابراين براي يك آزمونه استوانه اي به قطر 150 ميلي متر سرعت اعمال بار Sec /KN20/6- ، Sec /KN65/2 يا Min /KN 370 Min /KN160 خواهد بود. مسلماً براي قطرهاي كوچكتر سرعت اعمال بار بايد كاهش يابد هرچند سرعت اعمال تنش ثابت باشد. براي مثال براي قطر 100 ميلي متر سرعت اعمال بار Sec /KN 73/2-17/1 يا Min /KN 165-70 مي باشد. (در نيمه اول بارهاي خرابي مورد انتظار، سرعت مي تواند بيشتر باشد)
قطر نمونه از دو محل با دقت 25/0 ميلي متر بايد اندازه گيري و ميانگين گيري شود (ترجيحاً از وسط ارتفاع آن) اگر اختلاف قطرها از 2درصد بيشتر باشد آزمونه مردود است. طول نمونه با دقت 05/0 قطر نمونه بايد اندازه گيري شود و در محدوده 8/1 تا 2/2 برابر قطر باشد.
گزارش نتيجه مقاومت فشاری بتن:
حداكثر مقدار بار اعمال شده براي خرد شدن آزمونه بايد بر سطح بارگذاري شده آزمونه تقسيم شود و نتيجه با دقت (cm2/kg1) MPa1/0 براي هر آزمونه گزارش گردد. نوع كلاهك گذاري و كيفيت ظاهري آزمونه و نحوه شكست آن لازم است گزارش شود. سن آزمونه در هنگام آزمايش بايد گزارش گردد. روز و ساعت اخذ نمونه، شكل و ابعاد آزمونه و ترجيحاً وزن و وزن مخصوص آن ذكر شود. بديهي است نام پروژه و نام قطعه بتني و آدرس آن در سازه و شماره آزمونه بايد گزارش گردد. بهتر است شرايط عمل آوري، نوع سيمان و نسبت آب به سيمان و نوع افزودني مصرفي نيز ذكر گردد.
نحوه تعيين مقاومت فشاري بتن طبق استاندارد ISIRI 3206
برای تعیین مقاومت فشاری بتن طبق این استاندارد میتوان آزمونه استوانه اي يا مكعبي بكار برد اما ضرايب تبديلي براي آن ارائه نشده است. آزمونه استوانه اي استاندارد به قطر 150 و ارتفاع 300 ميلي متر و آزمونه مكعبي استاندارد داراي اضلاع 150 ميلي متري است. بديهي است عمل كلاهك گذاري در اين استانداردي پيش بيني شده است هر چند اجازه بريده سائيدن سر و ته آزمونه استوانه اي و مكعبي داده شده است و روش مرجع نيز مي باشد.
همچنين حتي اجازه بريده شدن سر و ته آزمونه وجود دارد. حداكثر ضخامت لايه كلاهك گذاري به 2 درصد بعد يا قطر آزمونه محدود شده است و مقاومت مواد كلاهك گذاري نبايد كمتر از بتن آزمونه باشد. ساير مواردي كه در مقدمه روش ASTM گفته شد در اينجا نيز صادق است.
روش آزمايش مقاومت فشاری بتن
دستگاه آزمايش مقاومت فشاري بتن بايد منطبق با استاندارد ISO و EN و كاليبره شده باشد. حداقل ضخامت صفحات بارگذاري 25 ميلي متر است و صرفاً بايد مساوي يا بزرگتر از آزمونه باشد. انحراف مركز آزمونه از مركز صفحه 1 درصد قطر يا بعد آزمونه است. سرعت بارگذاري بصورت ثابت و در محدوده Sec /MPa 1-2/0 يا Min/MPa 60-20 مي باشد و در حين آزمايش رواداري 10درصد در سرعت اعمال بار مجاز است. به سرعت هاي پائين براي بتن هاي كم مقاومت و سرعت هاي بالا براي بتن هاي پر مقاومت توصيه شده است.
وزن نمونه با دقت 25/0 درصد بايد كنترل شود و ثبت گردد. اگر ابعاد واقعي آزمونه در محدوده 1 درصد ابعاد اسمي (مبنا) باشد همان سطح اسمي در محاسبات تعيين مقاومت بكار مي رود وگرنه ابعاد واقعي ملاك محاسبات خواهد بود.
گزارش آزمایش مقاومت فشاری بتن
حداكثر نيروي وارده بر سطح مبنا يا سطح واقعي نقسيم مي شود تا مقاومت فشاري بتن آزمونه بدست آيد. نتيجه مقاومت با دقت MPa 5/0 بايد گزارش شود. علاوه بر مشخصات آزمونه شامل شماره، محل مصرف بتن، نام پروژه، تاريخ اخذ نمونه، وزن آزمونه، شرايط عمل آوري، نوع سيمان، نسبت آب به سيمان نوع افزودني، مقاومت فشاري لازم، نوع آماده كردن سطح (سائيدن، بريدن، كلاهک گذاري و نوع آن) و نحوه شكست آزمونه گزارش مي شود.