مقاومت فشاری تک محوره بتن ✅

مقاومت فشاری تک محوره بتن

تعریف مقاومت فشاری بتن و محدوده ی تغییرات آن :

مقاومت فشاری بتن نه نها به عنوان مهمترین خصوصیت مکانیکی بتن ، بلکه به عنوان یکی از مهمترین خواص رفتاری بتن شناخته می شود. مقاومت فشاری بتن ممکن است بر اساس نمونه ی استوانه ای و یا نمونه ی مکعبی سنجیده شود. نمونه ی استوانه ای به صورت استاندارد ، قطر 150 میلیمتر و ارتفاع 300 میلیمتر دارد ؛ همچنین بعد نمونه ی مکعبی به صورت استاندارد برابر 150 میلیمتر و یا 200 میلیمتر است. هر نمونه در 3 لایه و با 25 بار میله زدن با میله ای به قطر 16 میلیمتر برای تراکم هر لایه ، ریخته شده و به مدت 28 روز در زیر آب و یا در اتاقی با رطوبت نسبی 100 درصد و در دمایی در محدوده ی 21 تا 25 درجه ی سانتیگراد مراقبت می شود. آن گاه نمونه ها تحت سرعت بارگذاری مشخص (0.15-0.34 Mpa/sec بر اساس استاندارد ASTM-C39) و تا نقطه ی شکست بارگذاری می شوند. مقاومت حاصله برای نمونه ی استوانه ای با f_c^’ و برای نمونه ی مکعبی با f_cu^’ نمایش داده می شود. بسیاری از بتن های متعارف ، مقاومت فشاری 28 روزه ی استوانه ای در محدوده ی 20-30 Mpa دارند. بتن با مقاومت حدود 10-15 Mpa ، برای تنظیف و تراز کردن سطح زیر پی ها به کار می رود. همچنین برای بتن پیش تنیده ، از بتن با مقاومت 35-40 Mpa استفاده می شود. بتن هایی با مقاومت 60-65 Mpa برای کار کردن در ستون های طبقات پایین تر ساختمان های بلند مرتبه مناسب خواهند بود.

با پیشرفت سریع تکنولوژی بتن در جهان ، امکان تولید بتن های با مقاومت بالاتر افزایش یافته و نیز تعریف بتن با مقاومت بال روز به روز در حال تغییر است. در سال 1950 ، بتن با مقاومت فشاری 34 Mpa به عوان بتن با مقاومت بالا محسوب میشد ؛ در حالیکه در سالهای 1960 و 1970 ، از بتن های با مقاومت فشاری در حدود 52 Mpa و 62 Mpa به عنوان بتن با مقاومت بالا یاد می شد.

امروزه بتن های با مقاومت فشاری کمتر از 20 Mpa به عنوان بتن با مقاومت پایین (Low Strength Concrete) ، بتن های با مقاومت فشاری در محدوده ی 20 تا 40 مگاپاسکال به عنوان بتن با مقاومت معمولی یا متوسط (Medium or Ordinary Strength Concrete) ، بتن های با مقاومت فشاری در محدوده ی 40 تا 80 مگاپاسکال به عنوان بتن با مقاومت بالا (High Strength Concrete) ، بتن های با مقاومت فشاری 80 تا 150 مگاپاسکال به عنوان بتن با مقاومت بسیار بالا (Very High Strength Concrete) ، و بتن های با مقاومت فشاری بیش از 150 Mpa به عنوان بتن با مقاومت فوق العاده زیاد (Ultra High Strength Concrete) قلمداد می گردند. لازم به ذکر است که از انواع بتن های با مقاومت بالا به عنوان بتن با عملکرد بالا (High Performance Concrete) و یا بتن توانمند نیز یاد می شود ؛ چرا که چنین بتن هایی معمولا با نفوذپذیری کم و کیفیت بسیار خوب ، دوام بسیار خوبی نیز در مقابل انواع شرایط نامناسب محیطی از خود نشان می دهند.

تولید بتن با مقاومت بالا با به کارگیری نسبت های درست و مناسب ترکیبات بتن ، کاهش نسبت آب به سیمان ، استفاده از میکرو سیلیس به عنوان جانشین بخشی از سیمان و نیز استفاده از سنگ دانه های مقاوم و متراکم امکان پذیر خواهد بود.

امروزه با استفاده از سنگدانه های معدنی با کیفیت بسیار خوب می توان بتن با مقاومت تا 230 Mpa تولید کرد. همچنین با استفاده از سنگدانه های سرامیکی ، امکان رسیدن به مقاومت فشاری تا 460 Mpa نیز فراهم است.

نوع دیگری از بتن با مقاومت بالا تحت عنوان بتن با پودر فعال (RPC) (Reactive Powder Concrete) تولید می شود. این بتن یک بتن با مقاومت فوق العاده زیاد است ، از شکل پذیری و خاصیت جذب انرژی بسیار خوب ، تخلخل بسیار کم ، نفوذپذیری ناچیز و مقاومت سایشی بسیار خوب برخوردار است. مقاومت فشاری این بتن حداقل 200 Mpa و مقاومت خمشی آن ، با استفاده از الیاف کوچک فولادی در حدود 50 Mpa است. ایده ی تولید RPC نخستین بار در اوایل دهه ی 1990 در فرانسه شکل گرفت و برای اولین بار ، در سال 1997 در ساخت یک پل عابر پیاده با دهانه ی 60 متر در شربروک کانادا به صورت عملی به کار گرفته شد.

مواد به کار رفته در تولید RPC دانه های کوارتز ریز با دانه بندی خوب و در محدوده ی 0.15-0.4 mm ، سیمان پرتلند بدون C₃A و یا با C₃A بسیار کم (مثلا سیمان نوع Ⅴ) ، پودر میکروسیلیس مرغوب ، و فوق روان کننده ی با کیفیت بسیار خوب است که با نسبت آب به مواد سیمانی بسیار کم (0.2-0.18) ساخته می شوند. به عنوان نمونه می توان در حدود 1200 kg/m³ مواد سیمانی (80 درصد سیمان پرتلند بدون C₃A و 20 درصد میکرو سیلیس) ، حدود 1000 kg/m³ ماسه ی ریزدانه (مثلا کوارتز) ، در حدود 13 kg/m³ پودر روان کننده ، حدود 180 kg/m³ الیاف فولادی و حدود 220 kg/m³ آب را به عنوان یک طرح اختلاط مناسب برای ساخت RPC معرفی نمود. عمل آوری RPC ممکن است در دمای معمولی و یا تحت فشار و با بخار 160 درجه ی سانتیگراد انجام گیرد. امروزه دانش تولید RPC در حال پیشرفت است و گفته می شود بتن تا مقاومت 600 Mpa را هم به این روش تولید نموده اند. مقاطع تیر تولید شده با RPC که بدون استفاده از میلگردهای فولادی ساخته می شوند با مقاطع فولادی از نظر ابعاد و وزن ، قابل مقایسه و رقابت هستند.

عوامل موثر بر مقاومت فشاری بتن:

با استفاده از اختلاط اولیه^ء یکسان، ممکن است تحت شرایط متفاوت، بتن از خود مقاومت فشاری متفاوتی نشان دهد. در ادامه به بعضی از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت فشاری بتن پرداخته می شود.

نوع نمونه:

نوع نمونه بر مقاومت فشاری بتن اثر می گذارد؛ به صورتی که مقاومت فشاری 28 روزه^ء نمونه^ء استوانه ای استانداردبا قطر 150 میلیمتر و ارتفاع 300 میلیمتر، در حدود 80 درصد مقاومت فشاری 28 روزه^ء نمونه^ء مکعبی با بُعد 150 میلیمتر و در حدود 83 درصد مقاومت فشاری 28 روزه^ء نمونه^ء مکعبی با بُعد 200 میلیمتر است. با این وجود برای بتن سبک وزن، مقاومت فشاری نمونه های استوانه ای و مکعبی تقریبا یکسان خواهند بود.

اندازه^ء نمونه:

اندازه^ء نمونه^ء بتنی هم بر عددی که در آزمایشگاه به عنوان مقاومت فشاری 28 روزه حاصل می شود، تاثیر می گذارد. در محدوده^ء ابعاد متداول نمونه ها، هر چه اندازه^ء نمونه بزرگتر شود، مقاومت فشاری آن کاهش خواهد یافت. در جدول زیر، نسبت مقاومت فشاری نمونه های با ابعاد غیر استاندارد به مقاومت فشاری نمونه های استاندارد نمایش داده شده است.

لازم به ذکر است یکی از آزمایشاتی که در کارگاه های تولید قطعات بتنی پیش ساخته انجام می گیرد آزمایش مقاومت فشاری بتن می باشد. (در این کارگاه ها محصولاتی نظیر دیوار بتنی ، نیوجرسی بتنی ، قرنیز بتنی ، فیسینگ بتنی ، پله بتنی پیش ساخته ، وزنه تعادل تاورکرین و غیره ساخته می شود.)