آزمایش مقاومت فشاری بتن (Compressive strength of concrete)

استاندارد: ASTM C39 , AASHTO T22

مقدمه

هدف از انجام آزمایش مقاومت فشاری، تعیین مقاومت فشاری نمونه استوانه‌ای یا مکعبی بتن است. مقاومت فشاری هر ماده، مقاومت آن ماده در برابر خرابی تحت بار فشاری است. به خصوص برای بتن، مقاومت فشاری پارامتر مهمی جهت تعیین عملکرد بتن در طول عمر سازه است. مقاومت فشاری بتن در آزمایشگاه بچینگ پلانت برای هر دسته‌ای به منظور حفظ کیفیت مورد نظر بتن در طول مدت عمل‌آوری تعیین می‌شود.

محاسبه آزمایش مقاومت فشاری بتن

مقاومت اعضای سازه بتنی مورد نیاز است. نمونه‌های بتن ساخته شده و تحت نیروی فشاری برای به‌دست آوردن مقاومت فشاری آن، مورد آزمایش قرار می‌گیرند. به عبارت بسیار ساده، مقاومت فشاری با تقسیم بار شکست به مساحت اعمال بار، معمولاً پس از 28 روز از نگه‌داری و عمل‌آوری بتن محاسبه می‌شود.

در روند تعیین مقاومت فشاری بتن حداقل سه نمونه برای هر تست انتخاب می‌شود که قبل از انجام آزمایش باید به مدت 24 ساعت در آب مرطوب شوند. سپس نمونه‌‌ها را در دستگاه تست مورد آزمایش قرار می‌دهند و مقاومت فشاری نمونه از تقسیم حداکثر بار اعمال شده به سطح مقطع آن محاسبه می‌شود. هرچه نسبت آب به سیمان کمتر باشد مقاومت فشاری بالاتر خواهد بود. ظرفیت بتن برحسب psi بر اینچ مربع در واحد ایالت متحد و بر حسب مگاپاسکال در واحد SI گزارش می‌شود. برای مصارف معمول، مقاومت فشاری بتن بین 0.1 تا 61 مگاپاسکال است.

وسايل مورد نياز آزمایش مقاومت فشاری بتن

۱. جک بتن شکن200 تن دیجیتال

۲. کولیس

۳. ترازو

مشخصات نمونه‌ها

اگر قطر نمونه‌ها در یک قسمت بیش از ۲ درصد با قطر آن در هر قسمت دیگر تفاوت داشته باشد نباید از آن‌ها در آزمایش استفاده کرد. این مسئله زمانی رخ می‌دهد که یک قالب فرسوده یا تغییر شکل یافته در ضمن حمل استفاده می‌کنند، وقتی که یک قالب انعطاف‌پذیر استفاده شود که در ضمن قالب‌گیری تغییر شکل دهد یا وقتی که یک مغزه حفاری شده در ضمن حفاری تغییر مکان دهد یا کج شود.

انتهای نمونه‌های آزمایش فشاری نباید از امتداد عمود بر محور آن بیش از نیم درجه انحراف داشته باشد. در صورتی که دو انتهای نمونه‌های آزمایش فشاری بیش از 0.002 اینچ (0.05 میلی‌متر) ناصاف باشد، باید مطابق با دستورالعمل‌ها اندود شود یا سطوح آن سمباده زده شود تا رواداری مجاز تامین گردد. قطر نمونه که برای محاسبه سطح مقطع آن به کار برده می‌شود باید با دقت 0.01 اینچ (0.25 میلی‌متر) تعیین گردد. قطر نمونه را از میانگین گیری مقادیر اندازه‌گیری شده در وسط ارتفاع نمونه و در دو امتداد عمود بر هم تعیین می‌کنند.

تعداد نمونه‌های استوانه‌ای که قطر متوسط آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود را می‌توان به یک نمونه در هر ده نمونه یا سه نمونه در روز کاهش داد. حتی اگر همه نمونه‌ها با یک قالب با تعدادی قالب که مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرند به‌طور پیوسته ساخته می‌شوند و خطای میانگین قطرها در حدود 0.02 اینچ (0.51 میلی‌متر) است، می‌توان تعداد نمونه‌هایی که قطر آن‌ها اندازه‌گیری می‌شود را کاهش داد. در صورتی‌که قطر میانگین در محدوده خطای 0.02 اینچ قرار نمی‌گیرد یا وقتی که نمونه‌ها با قالب‌های مختلف ساخته می‌شود باید قطر همه نمونه‌های مورد آزمایش تک‌تک اندازه‌گیری شده و مقادیر مربوط به هر یک در محاسبه مقاومت فشاری استفاده شود. در صورتی که قطرهای کمتری اندازه‌گیری شود، سطح مقطع عرضی نمونه‌های آزمایش شده باید از میانگین قطر حداقل سه نمونه یا بیشتر از نمونه‌هایی که به‌عنوان نماینده یک گروه نمونه اندازه‌گیری شده، محاسبه گردد.

وقتی‌که نسبت طول به قطر نمونه کمتر از 1.8 یا بیش از 2.2 باشد یا وقتی حجم استوانه از اندازه‌گیری ابعاد آن تعیین می‌گردد، باید طول آن با دقت 0.05 قطر اندازه‌گیری شود.

مشخصات دستگاه جک بتن شکن

دقت دستگاه باید به‌صورتی باشد که بتوان بار نهایی را با دقت یک درصد تعیین کرد. دستگاه دارای دو صفحه بارگذاری فولادی با سطوحی به سختی حداقل 55HRC در مقیاس ROCkwell و با لایه‌ای سخت شده به عمق تقریبی 5 میلی متر باشد. اندازه صفحه‌های بارگذاری باید برابر و ترجیحا بزرگتر از سطوح نمونه‌ها باشد. ممکن است از صفحه‌های کمکی به حداقل ضخامت ۲۵ میلی‌متر روی صفحه زیرین یا روی نمونه استفاده کرد. سطوح تماس باید ماشین کاری شده باشند و رواداری مسطح بودن باید در حد 0.02 میلی‌متر به ازای هر ۱۰۰ میلی‌متر لبه نمونه مکعبی یا قطر نمونه استوانه‌ای باشد. یکی از صفحه‌های بارگذاری (ترجیحا صفحه فوقانی) باید دارای نشیمن‌گاه کروی، به ابعادی باشد که تغییر شکل صفحه، تحت بارهائی که به طور معمول استفاده می‌شود، از رواداری مسطح بودن تجاوز نکند.

جک بتن شکن 200 تن 

روش انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن

۱. آزمایش‌های فشاری نمونه‌هایی که تحت رطوبت عمل آورده شده‌اند باید هرچه زودتر بعد از بیرون آوردن از اتاق رطوبت انجام شود.

۲. نمونه‌های آزمایش باید در فاصله‌ای که از اتاق رطوبت خارج می‌شوند تا انجام آزمایش به یک روش ساده مرطوب نگه داشته شوند. نمونه‌ها باید در شرایط مرطوب مورد آزمایش قرار گیرند.

۳. دامنه مجاز تغییرات زمان شکستن نمونه‌هایی که باید در سن مشخصی شکسته شوند به شرح زیر است:

۴. قرار دادن نمونه؛ بلوک تکیه‌گاهی پایینی از طرف روی سخت شده آن به طرف بالا در جای خود قرار دهید. سطوح تکیه‌گاهی بالایی و بلوک‌های تکیه‌گاهی پایین و نمونه را تمیز نموده و نمونه آزمایش را روی بلوک تکیه‌گاهی پایینی قرار دهید. با دقت محور نمونه و مرکز بلوک تکیه‌گاهی را که نشیمن کروی دارد هم امتداد نمایید. همانطوری که بلوک تکیه‌گاهی کروی روی نمونه پایین آورده می‌شود، قسمت متحرک را با دست بچرخانید به طوری که جای‌گیری یکنواختی حاصل شود.

۵. سرعت بارگذاری؛ بار را بدون تغییرات ناگهانی و به‌صورت پیوسته اعمال کنید. فک متحرک ماشین‌های آزمایشی که از نوع پیچی هستند باید وقتی‌که ماشین هنوز با نمونه تماس پیدا نکرده‌اند تقریبا با سرعت 0.05 اینچ در دقیقه (1.3 میلی‌متر در دقیقه ) حرکت کند. سرعت بارگذاری ماشین‌هایی که از نوع هیدرولیکی هستند (حرکت صفحه پهن به سوی میله اندازه‌گیری) باید متناظر با سرعت بارگذاری روی نمونه‌ها در حدود ۲۰ تا ۵۰ پوند بر اینچ مربع بر ثانیه (0.14 تا 0.34 مگاپاسکال در ثانیه) باشد. سرعت بارگذاری مشخص شده باید حداقل در محدوده نصف بار پیش‌بینی شده نگه داشته شود. در ضمن اعمال اولین نیمه بارگذاری پیش بینی شده، سرعت بارگذاری بزرگتری مجاز شمرده می‌شود. وقتی که نمونه به سرعت بلافاصله قبل از گسیختگی به حد تسلیم رسیده است نباید هیچ تغییری در سرعت بارگذاری داده شود.

۵. بارگذاری را تا زمانی که نمونه شکسته شود ادامه دهید و حداکثر باری را که نمونه تحمل می‌کند، ثبت کنید. به مکانیزم شکست ظاهری نمونه بتن نیز توجه نمایید.

محاسبات آزمایش مقاومت فشاری بتن

تعیین مقاومت فشاری نمونه بتنی (P)

F: حداکثر بار اعمال شده بر نمونه

A: سطح مقطع عرضی میانگین نمونه