مقاله تحلیلی: مقاومت فشاری بتن- فرآیند و نتایج تست نمونه مکعبی

مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی بتن را می‌توان گویای همه مشخصات آن دانست. تنها با این آزمایش می‌توان درباره درست بودن فرآیند ساخت بتن قضاوت کرد. مقاومت فشاری بتن در ساختمان‌های معمولی از ۱۵ مگا پاسکال تا ۳۰ مگا پاسکال متغیر و در سازه‌های صنعتی و تجاری این مقدار بیشتر است.

مقاومت فشاری بتن به عوامل متعددی همچون نسبت آب به سیمان، مقاومت سیمان، کیفیت مصالح، کنترل کیفیت در فرآیند ساخت بتن و غیره بستگی دارد.

تست مقاومت فشاری با نمونه‌های مکعبی یا استوانه‌ای انجام می‌شود. آیین‌نامه‌های مختلف توصیه‌های متفاوتی در خصوص استفاده از نمونه‌های مکعبی یا استوانه‌ای دارند. انجمن آمریکایی آزمایش مصالح یا همان ASTM، مبنای آزمایش مقاومت فشاری بتنی را بر نمونه‌های استوانه‌ای قرار داده است.

تعریف مقاومت فشاری

مقامت فشاری قابلیت مصالح یا سازه برای تحمل بارها بدون وقوع هیچ‌گونه ترک یا تغییر شکل تعریف می‌شود. مصالح تحت فشار، کاهش ابعاد و تحت کشش، افزایش ابعاد دارند.

فرمول مقاومت فشاری

مقاومت فشاری مصالح مقدار باری است که در نقطه شکست به مقطع عرضی یک جسم وارد می‌شود.

مقاومت فشاری = (مساحت مقطع عرضی)/ بار

فرآیند آزمایش مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی بتن

در این آزمایش از دو نوع قالب مکعبی با ابعاد مختلف ۱۵*۱۵*۱۵ سانتی‌متر یا ۱۰*۱۰*۱۰ سانتی‌متر، بسته به‌اندازه سنگ‌دانه‌ها استفاده می‌شود. در اغلب موارد قالب ۱۵*۱۵*۱۵ سانتی‌متر کاربرد دارد.

بتن‌ریزی در این قالب‌ها باید به‌گونه‌ای انجام شود که هیچ حفره‌ای در آن باقی نماند. پس از گذشت ۲۴ ساعت، بتن از قالب خارج و به‌منظور عمل‌آوری در آب قرار داده می‌شود. سطح فوقانی این نمونه‌ها باید صاف و مسطح باشد. بدین منظور از مخلوط سیمان روی این سطح استفاده می‌شود.

پس از گذشت ۷ روز یا ۲۸ روز، نمونه‌ها تحت آزمایش مقاومت فشاری قرار می‌گیرند. بار باید به‌تدریج و با سرعت ۱۴۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع در هر دقیقه اعمال شود. این کار تا جایی ادامه می‌یابد که نمونه مکعبی شکسته شود. برای محاسبه مقاومت فشاری نمونه باید مقدار بار اعمالی در لحظه شکست نمونه را بر مساحت سطح آن تقسیم کنیم.

آماده‌سازی نمونه‌های مکعبی بتن

نسبت مصالحی که برای ساخت نمونه‌های آزمایش استفاده می‌شود همان نسبت‌های بتنی است که در ساخت سازه به کار می‌رود.

در این آزمایش از ۶ نمونه مکعبی با ابعاد ۱۵ سانتی‌متر و بتنی با گرید M۱۵ یا بیشتر استفاده می‌شود.

آماده‌سازی بتن

برای ساخت بتن مورد نیاز در آزمایش مقاومت فشاری می‌توان از دو روش دستی یا میکسر استفاده کرد.

نمونه‌گیری

• تمیز کردن قالب‌ها و آغشته کردن جداره‌های داخلی به روغن
• پر کردن قالب به‌صورت لایه‌های ۵ سانتی‌متری
• متراکم کردن هر لایه با حداقل ۳۵ ضربه به‌واسطه میله با قطر ۱۶ میلی‌متر و طول ۶۰ سانتی‌مترصاف کردن سطح فوقانی با ماله

عمل‌آوری نمونه‌ها

 نمونه‌ها طی ۲۴ ساعت در محیط دارای رطوبت قرار داده می‌شوند و سپس علامت‌گذاری و از قالب خارج می‌گردند. پس از آن و تا زمان انجام آزمایش نمونه‌ها در آب تمیز و تازه غوطه‌ور می‌شوند.

احتیاط‌های لازم در آزمایش

در حین عمل‌آوری دمای آب باید ۲۷ درجه باشد و همچنین لازم است که آب هر ۷ روز یک‌بار تست شود.

روش انجام آزمایش

• خارج کردن نمونه‌ها از آب و حذف آب اضافی از سطح نمونه
• اندازه‌گیری ابعاد نمونه
• تمیز کردن سطحی که بار به آن اعمال می‌شود
• قرار دادن نمونه در دستگاه
• تنظیم نقطه مرکزی سطح تحیاتی نمونه با نقطه مرکزی بیس پلیت دستگاه
• حرکت دادن قسمت متحرک دستگاه و قرار دادن آن روی سطح نمونه
• اعمال تدریجی بار تا لحظه شکست نمونه
•  ثبت حداکثر بار

نکته:

باید حداقل سه نمونه از هر سن تحت آزمایش قرار گیرد. اگر مقاومت هر کدام از نمونه‌ها بیشتر از ۱۵ درصد با مقاومت میانگین تفاوت داشته باشد، باید نتایج آزمایش مردود اعلام شود. میانگین مقاومت خردشدگی سه نمونه، مقاومت بتن را به ما خواهد داد.

محاسبه مقاومت فشاری

ابعاد مکعب: ۱۵*۱۵*۱۵ سانتی‌متر

 مساحت نمونه: ۲۲۵ سانتی‌متر مربع

مقاومت فشاری مشخصه بتن ۷ روزه (fck): 

حداکثر بار مورد انتظار: fck×مساحت×f.s

محدوده انتخاب: .............

برای بتن ۲۸ روزه هم باید محاسبات مشابهی انجام شود.

حداکثر بار اعمالی: ......... تن یا ......... نیوتن

مقاومت فشاری: ......... نیوتن بر متر میلی‌متر مربع

گزارش آزمایش

• شناسایی علامت
• تاریخ انجام آزمایش
• سن نمونه
• شرایط عمل‌آوری شامل تاریخ ساخت نمونه
• در صورت غیرمعمول بودن شکست‌های رخ‌داده در بتن؛ توضیح ظاهر و نوع آن

نتایج آزمایش

• مقاومت فشاری میانگین نمونه مکعبی بتن: ......... نیوتن بر میلی‌متر مربع (در سن ۷ روز)
• مقاومت فشاری میانگین نمونه مکعبی بتن: ......... نیوتن بر میلی‌متر مربع (در سن ۲۸ روز)

مقاومت فشاری بتن در سن‌های مختلف

مقاومت بتن با افزایش سن رابطه مستقیمی دارد. جدول زیر مقاومت بتن را در سن‌های مختلف نشان می‌دهد.

مقاومت فشاری بتن ۷ روزه و ۲۸روزه با گریدهای مختلف

 منبع

 نوشته شده توسط تیم مترجمین موسسه 808

اگر دوست دارید به تیم مترجمین 808 بپیوندید، با ما تماس بگیرید.

دریافت فایل PDF مقاله برای اعضای VIP رایگان است. سایر کاربران با پرداخت ۵۰۰ تومان می توانند اقدام به دریافت این فایل کنند.