مقاومت بتن و عوامل موثر بر آن
مقاومت بتن و عوامل موثر بر آن _ بتن اساس ساخت و ساز مدرن است. استحکام و دوام آن را قادر می سازد. تا از سازه های سنگین در مدت زمان طولانی پشتیبانی کند. مقاومت فشاری، مشخصه برجسته بتن است. اما ویژگی های کششی، خمشی و سایر خواص می توانند نقش مهمی در طراحی های مدرن داشته باشند.
مقاومت بتن و اهمیت آن
مقاومت فشاری
رایج ترین و پذیرفته شده ترین اندازه گیری مقاومت بتن است. یک معیار اصلی برای تعیین اینکه آیا یک مخلوط بتن معین می تواند در برابر نیروهای سازه ای مقاومت کند. مقاومت فشاری درجه بندی بتن “پلاک ” است. رایج ترین ویژگی ذکر شده در مشخصات ساخت و ساز است. مقاومت فشاری با شکستن نمونه‌های بتن استوانه‌ای در دستگاه مخصوص آزمایش میشود.
نیرو از طرف مقابل به ماتریس بتن وارد میشود تا زمانی که بتن شکسته شود. مصالح سنگدانه در بتن، بار اعمال شده را توزیع و متعادل می کند.
psi
psi بالاتر نشان دهنده مقاومت فشاری بالاتر و معمولاً هزینه بالاتر است. اما یک مخلوط بتن قوی‌تر اغلب با دوام، طول عمر بیشتر و گاهی اوقات حجم مواد کارآمدتر نسبت به مخلوطی با مقاومت کمتر مرتبط است.
psi بتن ایده آل برای یک پروژه معین به عوامل مختلفی بستگی دارد. انواع مختلف سازه های بتنی معمولاً محدوده psi قابل قبولی دارند که توسط کدهای طراحی و استانداردهای صنعتی کنترل می شوند.
کاربرد
حداقل برای سطوح پر و ساده (مانند پاسیو یا پیاده رو) معمولاً بین 2000 تا 3000 psi است. ACI 2500 psi را به عنوان حداقل بتن سازه تعیین می کند. روسازی، دال ها و پایه ها می تواند تا 4000 psi باشد. دال ها، تیرها و تیرهای معلق (معمولاً در پل ها یافت می شوند) ممکن است 5000 psi باشند. ستون های بلند و سایر اعضای باربر ممکن است بسته به ارتفاع سازه و بار به مقاومت فشاری از 7500 تا 10000 psi یا حتی بیش از 15000 psi نیاز داشته باشند.
مقادیر psi بالا
قادیر psi بالاتر منجر به مزایای دیگری مانند عملکرد محیطی بلند مدت بهتر می شود. چرخه‌های انجماد و ذوب در آب‌وهوای سردتر می‌توانند مخلوط‌های ضعیف را به خطر بیندازند و ممکن است برای حفظ کاربرد مورد نظر در طول سال‌ها هوای سرد به استحکام بیشتری نیاز داشته باشند. مقاومت فشاری بالاتر معمولاً مقاومت بیشتری در برابر این نوع تخریب در طول زمان ایجاد می کند.
مقاومت فشاری معمولاً در هفت روز و سپس دوباره در 28 روز آزمایش می شود. آزمایش هفت روزه افزایش قدرت اولیه را تعیین می کند و تأیید می کند که مخلوط در مسیر درست قرار دارد. استحکام نهایی طراحی (و مبنای حداقل مقادیر طراحی) آزمایش 28 روزه است
مقاومت کششی
مقاومت کششی توانایی بتن برای مقاومت در برابر شکستن یا ترک خوردگی تحت کشش را مشخص می کند. این بر تشکیل ترک و توانایی برخی از اعضای خاص مانند تیرهای افقی برای مقاومت در برابر بارگذاری عرضی و نیروهای “کششی” ناشی از آن تأثیر میگذارد که به طور مؤثر برای باز کردن مناطق انتقال بتن (شامل سیمان) عمل می کند.
مقاومت کششی بتن سنتی به طور قابل توجهی کمتر از مقاومت فشاری آن است. بنابراین، اعضای بتنی تحت تنش کششی باید با مصالحی با مقاومت کششی بالا مانند فولاد تقویت شوند. این تقویت کننده سایر هزینه ها. الزامات نصب و ملاحظات نگهداری طولانی مدت را معرفی می کند.
آزمایش مستقیم مقاومت کششی بتن دشوار است. بنابراین از روش های غیر مستقیم استفاده می شود. متداول ترین روش های غیرمستقیم مقاومت خمشی و مقاومت کششی تقسیم می باشد. آزمایش کشش تقسیم عمدتاً بر روی سیلندرهای بتنی انجام می شود.
مقاومت خمشی
استحکام خمشی معیار غیرمستقیم استحکام کششی است. مقاومت خمشی توانایی یک دال یا تیر بتنی غیر مسلح را در مقاومت در برابر شکست در خمش مشخص می کند. با خم شدن بتن، تنش های کششی را متحمل می شود که در نهایت منجر به شکست (ترک) می شود.مقاومت خمشی معمولاً حدود 10 تا 15 درصد مقاومت فشاری بسته به مخلوط بتن خاص است.
دو آزمایش استاندارد از ASTM وجود دارد که برای تعیین مقاومت خمشی بتن استفاده می شود – C78 و C293. نتایج در psi، به عنوان مدول پارگی (MR) بیان می شود. تست های خمشی به آماده سازی، جابجایی و عمل آوری بتن بسیار حساس هستند. آزمایش باید زمانی انجام شود که نمونه خیس باشد. آزمایش های مقاومت فشاری به طور مرتب هنگام توصیف مقاومت بتن مورد استفاده قرار می گیرند زیرا قابل اطمینان تر هستند. با این حال، استحکام کششی و خمشی ویژگی‌های ارزشمندی هستند که هنگام طراحی اعضای پیچیده یا مشخص کردن آرماتورها قابل درک هستند.
سایر عوامل موثر در مقاومت بتن عبارتند از:
آب
این به نسبت آب به سیمان در مخلوط بتن اشاره دارد. نسبت آب به سیمان پایین تر، بتن را قوی تر می کند، اما کار با بتن را نیز دشوارتر می کند. تعادل مناسب در عین حفظ کارایی به استحکام مورد نظر دست می یابد.
تناسب
بتن سنتی از آب، سیمان، هوا و مخلوط سنگدانه ای از شن، شن و سنگ ساخته می شود. تناسب صحیح این مواد بتن قوی تری تولید می کند. مخلوط بتن با خمیر سیمان بیش از حد ممکن است به راحتی ریخته شود، اما به راحتی ترک می خورد و در برابر آزمایش زمان مقاومت نمی کند. برعکس، خمیر سیمان خیلی کم، بتن زبر و متخلخل تولید می کند. طرح ها همچنین ممکن است دارای افزودنی های مختلفی باشند که به خواص اضافی بتن کمک می کنند. اینها معمولاً به تولید کننده بتن اختصاص داده می شوند و برای موارد استفاده خاص (مانند آب و هوای شدید) اضافه می شوند. نسبت مواد افزودنی نیز باید مشخص شود تا از تنظیم بیش از حد یا کمتر از حد مخلوط برای دستیابی به عملکرد مطلوب جلوگیری شود.
مخلوط کردن
زمان اختلاط بهینه برای استحکام مهم است. قدرت با زمان اختلاط تا یک نقطه افزایش می یابد. با این حال، اختلاط بیش از حد باعث تبخیر آب اضافی و تشکیل ذرات ریز در مخلوط می شود. این امر بتن را ضعیف می کند و کار با آن را سخت می کند. هیچ قانون طلایی برای زمان بهینه اختلاط بتن وجود ندارد. عوامل زیادی مانند نوع میکسر مورد استفاده، سرعت چرخش میکسر و اجزا و مواد خاص در یک دسته معین از بتن بر آن تأثیر می گذارد.
روشهای عمل آوری
به طور کلی، هر چه بتن بیشتر مرطوب بماند، استحکام بیشتری خواهد داشت. برای محافظت از بتن، هنگام عمل آوری بتن در دماهای بسیار سرد یا گرم، اقدامات احتیاطی انجام می شود. عمل آوری حرارتی گاهی اوقات برای تسریع فرآیند استفاده می شود، اما دستکاری بتن با گرما ممکن است بسته به ترکیب، عوارض جانبی ناخواسته دیگری ایجاد کند.
بتن سنتی در مقابل UHPC
فن آوری جدید بتن در دسترس است که در تمام جنبه ها مقاومت بیشتری نسبت به بتن سنتی دارد. این ماده ابتکاری بتن با عملکرد فوق العاده بالا (UHPC) نامیده می شود. و به دلیل استحکام و دوام استثنایی آن، اکنون در سراسر صنعت ساخت و ساز از جمله بسیاری از پروژه های زیرساختی اجرا می شود. ترکیب UHPC مشابه بتن سنتی است. (تقریباً 75 تا 80 درصد مواد تشکیل دهنده یکسان هستند). با این حال، آن 20 درصد اضافی تفاوت بزرگی ایجاد می کند. الیاف یکپارچه UHPC را منحصر به فرد می کند. همراه با تغییرات جزئی اما قابل توجه در محتوای آب، مواد افزودنی و فرآیند اختلاط اعمال شده برای بهینه سازی تقویت الیاف.
الیاف می تواند شامل پلی استر، میله های فایبرگلاس، بازالت، فولاد و فولاد ضد زنگ باشد. هر یک از این مواد یک محصول نهایی به تدریج قوی‌تر ایجاد می‌کنند. با فولاد و فولاد ضد زنگ که بیشترین افزایش استحکام را دارند. تغییرات در ترکیب کلی مخلوط به اندازه و مواد فیبر بستگی دارد.
سایر مزایای UHPC عبارتند از:
. مقاومت کششی – UHPC دارای مقاومت کششی بیش از 1200 psi است. در حالی که بتن سنتی معمولاً بین 300 تا 700 psi است.
. استحکام خمشی – UHPC بیش از 3000 psi استحکام خمشی را ارائه می دهد. بتن سنتی معمولاً دارای مقاومت خمشی 400 تا 700 psi است.
. مقاومت فشاری – مقاومت فشاری پیشرفته UHPC در مقایسه با بتن سنتی بسیار مهم است. بتن سنتی معمولاً دارای مقاومت فشاری بین 2500 تا 5000 psi است. اما Cor-Tuf UHPC می تواند مقاومت فشاری 10 برابر بیشتر از بتن سنتی داشته باشد.
. منبع Concrete Strength Explained
Different Types of Concrete Strengths and Their Uses
. گرداور روابط عمومی شرکت جهاد بتن
بدون دیدگاه