آزمایش های مقاومت بتن قسمت اول

آزمایش‌های که برای سنجش و ارزیابی کیفیت بتن سخت شده و مقاومت آن صورت می‌پذیرد، به دو دسته کلی آزمایش‌های مخرب و و آزمایش‌های غیر مخرب تقسیم بندی می‌شوند.

آزمایش مقاومت بتن (آزمایش‌های مخرب):

• آزمایش مقاومت فشاری بر طبق روش‌های (ASTM و BS)
• آزمایش مقاومت کششی بر طبق روش‌های (ASTM و BS)

آزمایش‌های سختی بتن (آزمایش‌های غیر مخرب):

• آزمایش چکش اشمیت بر طبق روش‌های (ASTM و BS)
• آزمایش مقاومت در برابر نفوذ بر طبق روش (ASTM)
• آزمایش بیرون کشیدن میله فولادی بر طبق روش (ASTM)
• آزمایش سرعت امواج اولتراسونیک بر طبق روش‌های (ASTM و BS)
• آزمایش‌های دیگر.

آزمایش مقاومت فشاری بتن طبق روش ASTM: جهت بررسی دقیق کیفیت بتن باید ابتدا نحوه ساخت نمونه‌های استاندارد و شرایط نگهداری آن‌ها در آزمایشگاه بتن آشنا شویم. این آزمایش  بر روی نمونه استوانه‌ای به ابعاد mm300 X mm 150 انجام می‌شود، باید جداره داخلی قالب‌های استوانه‌ای با روغن معدنی روغن کاری شود تا از چسبندگی بتن به قالب جلوگیری شود. قالب‌های حاوی نمونه بتنی به دو صورت قابل تهیه می‌باشند:

• قالب‌هایی با قابلیت استفاده مجدد: قالب‌های این نوع عموما از انواع چدن، فولاد، برنج و پلاستیک می‌باشند.

• قالب‌های یک بار مصرف: قالب‌های این نوع از صفحات فلزی و پلاستیکی یا هر ماده‌ای که خصوصیات زیر را داشته باشد ساخته می‌شوند:
  • غیر قابل نفوذ باشد.
  • جاذب آب نباشد.
  • تغییر حجم نداشته باشد.

برای تراکم بتن باید بتن ریزی در چند لایه در قالب‌ها انجام شود، تعداد لایه‌ها ریخته شده و نحوه تراکم به اسلامپ بتن بستگی دارد، به نحوی که:

• اسلامپ بالای: بتن در سه لایه ریخته می‌شود که به هر لایه با میله‌ای به قطر mm16 تعداد 25 ضربه برای تراکم آن باید زده شود.
• اسلامپ پایین: بتن در قالب در دولایه ریخته شود و ویبره آن به صورت داخل قالب و خارج از قالب انجام شود.

امری که مقداری انجام این آزمایش را دشوار می‌سازد اینست که سطح بالا و پایین نمونه استوانه‌ای فقط می‌باید در حدود mm 0.05 ناهمواری و یا رواداری داشته باشند. لذا صاف کردن سطح استوانه با ماله کشیدن روی آن انجام نمی‌شود بلکه برای این کار دو روش وجود دارد:

• روش سایش: که با ساییدن و تراز کردن سطوح بالا و پایین نمونه انجام می‌پذیرد که نسبتا روش گرانی می‌باشد.
• پوشش سطح: که با افزودن ماده‌ای پوشش کننده برای ایجاد سطحی صاف انجام می‌شود.

برای پوشش سطح نمونه از سه ماده زیر استفاده می‌شود:

• خمیر سیمان سخت شده.
• مخلوط گوگرد و رس.
• پوشش گچی که مقاومت بالایی داشته باشد.

ماده پوشش دهنده باید خصوصیات زیر را داشته باشد:

• مقاومتی نظیر مقاومت بتن داشته باشد.
• ضخامت آن نازک و در حدود mm1.5 تاmm3 باشد.

شرایط انجام آزمایش بتن

بعد از بتن ریزی در قالب و متراکم نمودن آن به نحوی که توضیح داده شد باید نمونه بیشتر از 20 ساعت و کمتر از 48 ساعت در دمای 23 درجه سانتیگراد و با تییغرات دمای مجاز 1.7 درجه نگهداری شود، سپس نمونه از قالب خارج گردد و با توجه به کیفیت مقاومت در نظر گرفته شده برای نمونه یکی از روش‌های زیر اعمال گردد:

1. در رطوبت کامل تا زمان انجام مقاومت فشاری قرار بگیرد.
2. در آب آهک اشباع شده قرار گیرد.
3. نمونه در شرایط واقعی که سازه در آن ساخته می‌شود نگهداری شود.

سن معمولی انجام آزمایش 28 روز می‌باشد که ممکن است این آزمایش در سنین 7 روز و غیره نیز به مقاصد مختلف انجام شود.

روش انجام آزمایش مقاومت بتن

1. اگر آزمایش توسط دستگاه‌های هیدرولیکی صورت پذیرد باید سرعت بارگذاری ثابت و در مقادیری بین 0.15 تا 0.34 M Pa/s باشد.
2. اگر آزمایش توسط دستگاه‌های مکانیکی انجام شود باید سرعت تغییر شکل mm/min 1.3 باشد.

با تقسیم کردن ماکزیمم نیرویی که توسط دستگاه آزمایش ثبت می‌شود بر روی سطح مقطع نمونه مقاومت فشاری آن به دست می‌آید.

توجه به این نکته ظریف هنگام بررسی نمونه‌ها که تحت آزمایش مقاومت فشاری قرار می‌گیرند از اهمیت برخوردار است که در این آزمایش علاوه بر فشار تک محوری وارد بر نمونه تنش برشی هم به آن اعمال می‌شود، زیرا بتن با توجه به اثر پواسون تمایل به انبساط جانبی دارد اما توسط صفحات فولادی که به مراتب سختی بیشتری دارند مقید می‌شود و این امر موجب تولید نیروی جانبی بر روی نمونه می‌شود، تاثیر برش به طرف مرکز نمونه کاهش می‌یابد.

اگر در نمونه‌های استوانه‌ای نسبت ارتفاع به قطر استوانه استاندارد نباشد می‌توان ضریب اصلاح که در دستور العمل ASTM آمده را اعمال کرد.

معایب آزمایش مقاومت فشاری بتن

طولانی بودن پروسه انجام آزمایش از معایب آزمایش مقاومت فشاری می‌باشد، در مدت 28 روز و یا حتی در آزمایش‌هایی که پس از 7 روز انجام می‌شود حجم بالای بتن ریزی در پروژه انجام می‌شود و در صورتی که:

• بتن ضعیف باشد امکان بهبود کیفیت بتن فراهم نمی‌باشد.
• بتن خیلی قوی باشد بار اقتصادی اضافه‌ای به پروژه وارد می‌شود.

لذا برای تسریع عملیات عمل آوری بتن ASTM سه روش پیشنهاد می‌کند:

• روش آب گرم: ابتدا نمونه‌های استوانه‌ای پوشش داده می‌شوند، سپس به مدت 24 ساعت در زیر سطح آبی با دمای 35 درجه سانتیگراد قرار داده می‌شوند.
• روش آب جوش: باید مراحل زیر برای انجام این روش به ترتیب انجام پذیرد:
  • باید نمونه به مدت 23 ساعت در فضای مرطوب و با دمای 21 درجه سانتیگراد حفظ شود.
  • نمونه به مدت 3.5 ساعت در آب جوش قرار بگیرد.
  • به نمونه یک ساعت استراحت برای سرد شدن داده شود.
  • دو سر نمونه استوانه‌ای باید با پوشش‌های مخصوص پوشانده شود.
  • نمونه در سن 28.5 تحت آزمایش مقاومت فشاری قرار می‌گیرد.
• روش autogenous: نمونه باید به وسیله پوشش‌های مخصوصی به مدت 48 ساعت از محیط خود عایق شود و در سن 49 ساعت تحت آزمایش مقاومت فشاری قرار گیرد.

مقاومت کسب شده توسط نمونه بتنی در روش عمل آوری تسریع شده کمتر از مقاومت 28 روزه می‌باشد، لذا از این روش بیشتر برای کنترل کیفیت بتن استفاده می‌شود.

نکته: برای آگاهی بیشتر از جزئیات روش‌های ذکر شده باید به دستور العمل ASTM  مراجعه کرد.