آزمایش مقاومت فشاری بتن چیست؟

مهم ترین مشخصه بیشتر بتن ها، مقاومت آن ها در برابر انواع فشارهاست. بتن ها از اصلی ترین اجزای تقریباً هر سازه ای به شمار می روند، از طرفی دیگر فشارهای دیگر اجزای ساختمانی به این سنگ های سیمانی بسیار زیاد است. بنابراین با توجه به نوع و ابعاد سازه، میزان مقاومت خاص و حداکثری برای آن تعریف می شود.

مزیت مشترک هر یک از انواع بتن ها که علت اصلی محبوبیت آن ها در صنعت ساخت و ساز به حساب می آید، برخورداری ساختار آن ها از مقاومت فشاری بسیار خاصی می باشد. بتنی که حداقل زمان از عمل آوری آن گذشته باشد، قادر است نیروهای شکننده ای را تحمل نماید، لذا برپایی بزرگ ترین ساختمان ها را مدیون وجود آن ها هستیم.

برخی دیگر از خواص مهندسی بتن سخت، شامل مدول الاستیسیته، مقاومت کششی، ضرایب خزش، چگالی و ضریب انبساط حرارتی می باشند که در کنار پتانسیل فشاری، از اهمیت خاصی برخوردار هستند.

مقاومت فشاری بتن چیست؟

قبل از پرداختن به هر چیزی حول آزمایش های مربوط به مقاومت فشاری، ابتدا لازم است منظور خود از مقاومت فشاری در بتن را برایتان روشن سازیم. منظور از مقاومت فشاری هر ماده، توانایی تحمل ساختار تشکیل دهنده آن در برابر خرابی تحت بار فشاری می باشد.

مقاومت فشاری، از اصلی ترین فاکتورهای تعیین مدت زمان عملکرد مفید مواد در طول عمر آن ها می باشد. اهمیت این پارامتر بسیار بیشتر از پارامترهایی همچون مقاومت کششی است، چرا که بخش اعظم برخورداری از تحمل نیروی کششی بتن با به کارگیری آرماتورها در داخل آن ها تأمین خواهد شد.

تأثیر افزودنی ها بر مقاومت فشاری بتن

بتن های امروزی علاوه بر مواد اولیه اصلی و ساده همیشگی خود، دارای موادی با خواص شیمیایی شگفت انگیز همچون روان کننده ها نیز می باشند و به کمک همین مواد، خصوصیات خود را دوچندان ساخته اند.

نوع و کیفیت افزودنی شیمیایی از اهمیت زیادی برخوردار است، چرا که آن ها می توانند تأثیر به سزایی در افزایش یا کاهش مقاومت های بتن داشته باشند. مواد افزودنی شیمیایی بتن در انواع پودری یا دانه ای تولید و عرضه می شوند.

عوامل دیگری همچون آرماتورهای فولادی ارنج شده با کمک اسپیسر یا اسپیسرهای بتنی و اسپیسر های پلاستیکی، به عنوان عامل افزایش مقاومت بتن استفاده می شوند، اما با این حال توانایی تحمل نیروهای مختلف، یکی از ضروری ترین شرط هایی است که بتن نسبتاً سخت شده بایستی از آن برخوردار باشد. بتن های آرمه نبایستی برای سنجش فشار به آزمایشگاه فرستاده شوند.

تعریف آزمایش مقاومت فشاری بتن

نمونه بتن های مغزه گیری شده که به طور معمول 7 تا 28 روز از فرآیند سخت شدگی آن ها می گذرد، برای بررسی مقاومت فشاری کاملاً آماده هستند. همچنین این نمونه ها بایستی شکل استوانه ای داشته باشند تا دقیق ترین نتایج نسبت به مقاومت بتن حاصل گردد.

نمونه های اسوانه ای و مکعبی، مناسب ترین نمونه ها برای انجام آزمایش های مقاومت فشاری هستند، اما زمانی که بحث حرفه ای تر عمل کردن به میان می آید، همیشه نمونه استوانه ای ترجیح داده می شود.

دستگاه فشار سنج بتن

دستگاهی که با هدف تعیین مقاومت فشاری بتن طراحی شده است، توانایی وارد کردن حداکثر نیرو به سخت ترین بتن های مدعی ساخت و ساز است. این دستگاه برای بررسی مقاومت فشاری و کششی انواع بتن بسیار ضروری است و بایستی از ویژگی های استاندارد زیر برخوردار باشد:

• صفحات یا تکیه گاه های مکمل از جنس فولاد باشند (اگر قطر یا بزرگترین بعد سطح تکیه گاهی رکاب بالایی یا پایینی کمتر از طول استوانه مورد آزمون باشد).
• صفحات فولادی بالا و پایین دستگاه، ترجیحاً اندازه بزرگتری نسبت به ابعاد نمونه ها داشته باشند.
• عرض آن ها باید حداقل 51 میلی متر باشد.
• ضخامت آن ها از فاصله بین لبه رکاب های تکیه گاهی مستطیلی یا کروی یا انتهای استوانه کمتر نباشد.
• تکیه گاه ها یا صفحات باید به گونه ای مورد استفاده قرار گیرند که بار در تمام طول آزمونه اعمال گردد.
• خطای بیشتر از ۸ درصد از حداکثر بار وارده نداشته باشد.

آیا می توان آزمایش مقاومت فشاری را بر روی بتن های آرمه نیز انجام داد؟

میلگردهای فولادی فاصله بندی شده با اسپیسر، مقاومت بتن را چندین برابر خواهند نمود، و آزمایش مقاومت فشاری با هدف سنجش مقاومت خود سیمان صورت می گیرد، لذا نمونه ها بایستی عاری از میلگرد باشند.

آیا آزمایش مقاومت فشاری در محل پروژه نیز قابل انجام است؟

بزرگی ابعاد و پیشرفته و تخصصی بودن دستگاه این تست، امکان انجام آن در محیط غیر لابراتوری را غیر ممکن ساخته است.

چرا نمونه های استوانه ای به مکعبی ترجیح داده می شوند؟

اشکال اساسی نمونه مکعبی این است که اصطکاک بین صفحات جک و سطوح انتهایی نمونه، در مقایسه با نمونه های استوانه ای بسیار بیشتر است. همین باعث برخورداری نمونه های به شکل استوانه از تحمل فشار بیشتری خواهد شد.

آزمایش مقاومت فشاری با استاندارد astm

اکنون می خواهیم به نحوه اجرای آزمایش مقاومت فشاری تعیین شده توسط استاندارد ASTM بپردازیم. این تست به دو روش ASTM بر روی نمونه های استوانه ای 300×150 میلی متری و BS بر روی نمونه های مکعبی 150 یا 200 میلی متری انجام می شود. سپس بتن در چند لایه داخل قالب ریخته شود.

دقت کنید که به منظور جلوگیری از چسبندگی ملات به جداره قالب، باید یک لایه نازک روغن معدنی به دیواره داخلی قالب ها مالیده شود. نمونه ها پس از 24 ساعت از قالب بیرون آورده می شوند.

در محیط آزمایشگاه به منظور جلوگیری از کاهش رطوبت نمونه های قالب گیری شده، بایستی آن ها را به مدت بیش از 20 ساعت و کمتر از 48 ساعت در دمای 7/1±23 درجه سانتی گراد نگهداری کنند. توصیه می شود که نمونه طوری زیر دستگاه آزمایشگاه قرار گیرد که جهت بار عمود بر جهت بتن ریزی نمونه در قالب، اعمال شود.

دیگر آزمایش دارای استاندارد ASTM

• آزمایش مقاومت کششی

انجام این تست به این صورت است که ابتدا آزمونه های استوانه ای قالب گیری شده یا مغزه گیری شده از داخل بتن 28 روزه را به صورت افقی بین دو صفحه دستگاه آزمایش قرار داده، سپس با اعمال نیروی فشاری قطری روی آزمونه استوانه ای، آن را دو نیم می نمایند.

• تعیین مقدار حباب هوا (اندازه گیری حجمی)

برای تعیین مقدار هوای موجود در بتن تازه هفت روزه فارغ از نوع یا تراکم سنگدانه های آن اعم از متراکم، اسفنجی و یا سبک، از این آزمایش استفاده می شود.

نحوه انجام اندازه گیری حجمی بتن بدنی صورت است که ابتدا با استفاده از کمچه و ماله، ظرف استوانه ای را با بتن تازه مخلوط شده در سه لایه هم عمیق پر می کنند. سپس هر لایه را 25 بار میله زده و پس از آن به کناره ظرف استوانه ای بتن 10 الی 15 بار ضربه می زنند.

در نهایت پس از ریختن لایه سوم، بایستی سطح بتن به وسیله میله ای به صورت کامل صاف و یکنواخت شود تا با لبه ظرف استوانه ای هم سطح گردد و سپس لبه ظرف تمیز شود.