شرایط و استاندارد های نمونه گیری از بتن

برای اندازه گیری مقاومت فشاری بتن...

برای اندازه گیری مقاومت فشاری بتن، نمونه هایی از آن تهیه و تا عمر معین درآزمایشگاه نگهداری می شود روند کسب مقاومت بتن تحت تأثیر دو عامل است:

1- زمان              2- دما

مقاومت بتن با پیشرفت هیدراسیون سیمان افزایش می یابد. روند هیدراسیون سیمان نیز با گذشت زمان همچنین افزایش دما زیاد می شود. در نتیجه مقاومت بتن را میتوان به صورت تابعی از ترکیب دما- زمان بیان کردو

از آنجا که مقاومت بتن به هر دو عامل عمر و دما بستگی دارد، میتوان گفت که مقاومت تابعی از(دما × فاصله زمانی) است و حاصل این انتگرال را بلوغ بتن می نامند.

برای ثابت نگاه داشتن تأثیر دما بر مقاومت بتن تمام نمونه ها را در دمای  نگهداری می کنند. مقاومت بتن معمولاً در عمر های 3 ، 7 ، 28 روزه تعیین می شود. مبنای پذیرش بتن، آزمایش مقاومت در عمر 28 روزه و در دمای است مقاومت در عمر های دیگر(مثلاً 7 روزه) تنها برای به دست آوردن تخمینی از مقاومت 28 روزه به کار می رود و نمی تواند مبنای رد یا قبول بتن باشد. مقاومت 7 روزه تقریباً 7/0 تا 8/0 مقاومت 28 روزه است.

هیچ گونه اهمیت عملی در انتخاب عمر 28 روزه وجود ندارد توجیه ساده این موضوع در این است که چون روند کسب مقاومت سیمان کند است، توصیف مقاومت باید بر اساس بتنی باشد که در آن بخش عمده ای از هیدراسیون سیمان اتفاق افتاده است. انتخاب به خصوص مضربی از هفته ها به احتمال قوی بر این اساس می باشد که آزمایش درجاریختن بتن در روزهای کاری هفته واقع شود.

با وجود این که بتن کمی مقاومت کششی دارد(حدود1/0 مقاومت فشاری) از مقاومت کششی در محاسبات صرف نظر می شود در طراحی سازه های بتنی از مقاومت مشخصه استفاده می شود.

مقاومت مشخصه مقاومتی است که 95 درصد نمونه ها مقاومتی بالاتر از آن دارند و تنها 5 درصد از کلیه نتایج آزمایش می توانند در زیر این مقدار قرار گیرند.

نمونه ها را به دو شکل استوانه ای و مکعبی قالب می کنند.آیین نامه ACI فقط نمونه استوانه ای را می پذیرد. در انگلستان و آلمان نمونه مکعبی و در فرانسه نمونه استوانه ای راج دارد. در ایران هر دو نمونه ساخته می شود ولی از نمونه استوانه ای بیشتر استفاده می شود.

وسایل مورد نیاز:

1-   جک فشاری جهت شکستن نمونه بتنی: جک فشاری دارای دو تکیه گاه فوقانی و تحتانی می باشد که نمونه بتنی ما بین این دو مهار می شود. تکیه گاه تختانی ثابت و فوقانی متحرک است. مقدار بار اعمال شده نیز توسط گیج مدرجی قابل تعیین است البته برخی از جکها از نوع دیجیتال هستند.

2-   قالبهای استوانه ای جهت ساختن نمونه های بتنی: نمونه های استاندارد به اندازه قطر 15 سانتی متر و ارتفاع 30 سانتی متر می باشد در صورت استفاده از نمونه های استوانه ای دیگر، باید از ضرایب تبدیل جهت تصحیح استفاده کرد.

هدف انجام آزمایش

از آنجاییکه مقاومت فشاری یکی از خواص مهم بتن محسوب می شود.اطلاع از این پارامتر نقش مهمی در کنترل کیفیت بتن و اصلاح روشهای تهیه آن دارد.

روش انجام آزمایش

 آزمایش مقاومت فشاری در روش ASTM روی نمونه های استوانه ای 300×150میلی متری(12×6اینچ) و در روش BSروی نمونه های مکعبی 150 میلی متری(6اینچی) انجام می شود، اگرچه با توجه به بزرگترین اندازه سنگ دانه ها ، استاندارد ها استفاده از نمونه های کوچکتر را نیز مجاز می دانند طبق استاندارد ASTM نمونه های استوانه ای در قالب های با قابلیت استفاده مجدد و یا قالب های یک بار مصرف ریخته می شوند. قالب های نوع اول معمولاً فولاد ، چدن ، برنج و انواع پلاستیک ساخته می شوند. درحالی که قالبهای نوع دوم ممکن است از صفحات فلزی ، پلاستیک ، محصولات کاغذی ضد آب و یا سایر موادی که خواص فیزیکی خواسته شده نظیر غیر قابل نفوذ بودن و عدم جذب آب و عدم تغییر طول را تأمین می کنند. ساخته می شوند. به منظور جلوگیری از چسبیدگی بتن به جدار قالب، باید جداره های داخلی قالب با یک لایه ی نازک روغن معدنی آغشته گردد؛سپس بتن در چند لایه داخل قالب ریخته شود. تراکم بتن های با اسلامپ بالا در به لایه و با زدن 25 ضربه به هر لایه توسط یک میله ی گرد به قطر 16 میلی متر انجام می شود. تراکم بتن های با اسلامپ پایین در دو لایه و با ویبره های داخلی و خارجی انجام می شود.

سطح بالای استوانه بتنی که توسط ماله صاف می گردد ، معمولاً جهت انجام آزمایش به اندازه ی کافی یکنواخت نیست و باید اقدامات دیگری بر روی آن انجام گیرد. استاندارد، تغییرات تا 05/0 میلی متر را در سطوح بالا و پایین مجاز می داند. بدین منظور دو روش سایش و پوشش سطح ، برای ایجاد سطوح صاف به کار می روند. روش اول روشی مناسب ولی گران است. در روش دوم که پوششی روی سطح گذاشته می شود. سه نوع ماده قابل استفاده است: خمیر سیمان سخت شده، که روی بتن تازه گذاشته می شود ، مخروطی از گوگرد و مصالح دانه ای(نظیر رس حرارت دیده)، و یا یک پوشش گچی با مقاومت بالا که روی بتن سخت شده به کار می روند. پوشش باید نازک و به ضخامت 5/1 تا3 میلی متر و دارای مقاومتی نظیر مقاومت بتن آزمایش شونده باشد. احتمالاً بهترین ماده، مخلوط گوگرد و رس می باشد که برای بتن هایی تا مقاومت 100 مگاپاسکال مناسب است.به علت ایجاد گازهای سمی لازم است این عمل در زیر اتاق های جذب دود آزمایشگاه صورت گیرد. علاوه بر صاف بودن سطوح دو سر استوانه، این دو سطح نیز باید عمود بر محور استوانه باشند. این امر در واقع نشان دهنده ی موازی بودن سطوح دو سر استوانه نیز می باشد.

شرایط نگهداری استوانه های استاندارد نیز بدین ترتیب است که در آزمایشگاه به منظور جلوگیری از کاهش رطوبت نمونه های قالب گیری شده ، آنها را در مدت زمانی بیش از 20 ساعت و کمتر از 48 ساعت در دمای  درجه ی سانتی گراد نگهداری می کنند. سپس نمونه های از قالب باز شده را تا زمان رسیدن به زمان آزمایش، در رطوبت کامل و یا در آب آهک اشباع نگهداری می کنند. مقاومت فشاری نمونه ها در سن مشخص تحت سرعت بار گذاری معینی در دستگاه پرس تعیین می شود که از تقسیم حداکثر نیروی ثبت شده بر سطح مقطع نمونه به دست می آید. در استاندارد انگلستان، نمونه های مکعبی در قالب  های فولادی و چدنی در ابعاد مشخص شده ریخته می شوند. استانداردBS ، پر کردن قالب را در لایه هایی با ضخامت تقریبی 5 سانتی متر توصیه می کندو تراک هر لایه در مکعب های 15 سانتی متری با 35 ضربه و در مکعب های 10 سانتی متری با 25 ضرب توسط یک میله ی فولادی با مقطع مربعی شکلی به ابعاد 25 میلی متر ، صورت می گیرد. روش های ارتعاشی دیگر نیز قابل استفاده است. بعد از پرداخت کردن سطح بالای نمونه توسط ماله ، اگر در نظر است نمونه پس از 7 روز یا بیشتر شکسته شود. باید در دمای  نگهداری شود و اگر زمان انجام آزمایش کمتر از 7 روز باشد نمونه باید در دمای  نگهداری شود. ترجیح داده می شود رطوبت نسبی کمتر از 90 درصد نباشد اما نگهداری نمونه در زیر پوشش های مرطوب نیز مجاز شمرده شده است. نمونه های مکعبی بعد از 24 ساعت از قالب بیرون آورده شده و تا زمان انجام آزمایش در مخزن عمل آوری ، نگهداری می شوند.