بتن از ذرات شن و ماسه تشکیل شده است که چسبندگی بین این مصالح ساختمانی را سیمان و آب تامین می‌کند. این ذرات با توجه به اصول خاصی به نسبت‌های معین با یکدیگر ترکیب می‌شوند. بتن بسته به درشتی و ریزی شن و ماسه و همچنین میزان آب و سیمان به استحکام‌های مختلفی می‌رسد. میزان مقاومت بتن( Concrete Strength) به عنوان معیاری برای تایید کیفیت آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مطلب از شرکت بنیاد بتن اصفهان به معرفی انواع بتن از لحاظ مقاومت، عوامل موثر و آزمایشات صورت گرفته به منظور تست استحکام این محصول می‌پردازیم.
مقاومت بتن چیست؟
مقاومت بتن به معنای میزان توانایی این مصالح ساختمانی در تحمل بارهای فشاری، کششی، خمشی، برشی و سایر بار‌ها است. در واقع مقدار استحکام بتن را می‌توان مهمترین ویژگی این محصول دانست و از آن برای سنجش کیفیت بتن استفاده کرد. این ویژگی نقش مهمی را در طراحی و تحلیل پایداری سازه‌های مختلف ایفا می‌کند.
این ماده که ترکیبی از آب، سیمان و سنگدانه است، دو حالت تازه و سخت دارد. هنگامی که بتن از حالت تازه به سخت تبدیل شود، رفتار آن از پلاستیک به الاستیک تغییر می‌یابد. فرآیند هیدراتاسیون، آب را به بخشی از بتن عمل آمده تبدیل می‌کند. ماهیت این واکنش شیمیایی به گونه‌ای است که مقاومت بتن را به طور متناوب تغییر داده و به مرور زمان به ثبات می‌رساند. در حقیقت اگر بتن در تماس با عوامل مخرب قرار نگیرد، استحکام آن با گذشت زمان افزایش می‌یابد.
انواع مقاومت بتن
مقاومت بتن به دسته‌های مقاومت فشاری، کششی، خمشی، برشی و پیچشی تقسیم می‌شود. از میان این انواع مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی اهمیت بیشتری داشته و به طور گسترده مورد ارزیابی قرار می‌گیرند. در ادامه این سه مورد شرح داده شده است:
- مقاومت فشاری بتن: این معیار نشان‌دهنده توانایی سازه در برابر بارهای محوری فشاری است. البته مقدار این نوع مقاومت پس از شروع سفت شدن بتن و به مرور زمان افزایش می‌یابد. همچنین لازم به ذکر است که مقاومت فشاری بتن به کار رفته در سازه‌های مختلف به موارد استفاده آن‌ها بستگی دارد.
- مقاومت کششی بتن: مقاومت کششی بیانگر توانایی بتن در تحمل بارهای محوری کششی است. از آنجایی که بتن دارای ساختاری متخلخل است، درون آن ترک‌های ریزی وجود دارد. هر چقدر بارگذاری کششی روی بتن افزایش یابد، این ترک‌ها نیز بیشتر می‌شود. با توجه به پایین بودن مقاومت کششی بتن، فرض بر این است که این ماده هیچ مقاومتی در برابر کشش از خود نشان نمی‌دهد.
- مقاومت خمشی: این نوع مقاومت توانایی بتن در برابر تحمل بارهای جانبی است. به دلیل این که مقاومت کششی بتن نسبت به مقاومت فشاری آن کمتر است، احتمال شکست تیر بتنی از بخش پایینی آن وجود دارد. از این رو چند میله فولادی تقویت‌کننده را در این نواحی از تیر بتنی قرار می‌دهند.
عوامل موثر در مقاومت بتن چیست؟
انواع بتن از لحاظ مقاومت، تحت تاثیر عوامل مختلفی قرار دارند که در ادامه برخی از آن‌ها شرح داده شده‌اند.
- سیمان
سیمان تاثیر زیادی روی مقاومت بتن دارد. نوع، مقدار، نسبت ترکیبات شیمیایی، نحوه ساخت و شرایط نگهداری سیمان از جمله عواملی هستند که روی استحکام نهایی بتن موثر هستند. نسبت درست ترکیب مواد اولیه شامل آهک، سیلیکا، اکسید آهن و سیلیکا فوم برای داشتن بتن مقاوم مهم است. همچنین استفاده زیاد از موادی مانند آلومینا و مگنزیا مقاومت بتن را کاهش می‌دهد. وجود رطوبت نیز با کاهش کیفیت سیمان روی فرآیند هیدراتاسیون بتن تاثیر می‌گذارد. رعایت نسبت درست سیمان به آب و سنگدانه نیز در کنترل خواص فیزیکی و شیمیایی بتن مسئله مهمی است.
- سنگدانه
در صورتی که سنگدانه‌های ریز نسبت به سنگدانه‌های درشت بیشتر شود، سطح آزاد کلی سنگدانه افزایش می‌یابد. این عمل باعث می‌شود که به میزان آب بیشتری برای پیوند سنگدانه‌ها نیاز داشته باشید. افزایش آب، بیشتر شدن نسبت آب به سیمان را به همراه دارد که این امر نیز مقاومت بتن را کاهش می‌دهد. در نتیجه می‌توان گفت که هر چقدر نسبت ذرات درشت سنگدانه به ریز بیشتر باشد، مقاومت بتن نیز بیشتر خواهد شد. همچنین کیفیت سنگدانه و مشخصات آن شامل ابعاد، شکل، بافت، مقاومت ذرات و مواد شیمیایی تاثیر زیادی روی استحکام بتن دارند.
- آب
یکی دیگر از عوامل موثر بر انواع بتن از لحاظ مقاومت کیفیت و ترکیب آب است. آب آشامیدنی بهترین نوع آب برای ساخت بتن با خواص مقاومتی مورد نظر است. در ضمن نسبت آب به سیمان و رطوبت نسبی مخلوط بتن نیز روی استحکام این مصالح ساختمانی تاثیرگذار است.
- سن بتن
بلوغ بتن معیاری برای تعیین ارتباط بین دما، سن و مقاومت بتن است. به مرور زمان که بتن سفت می‌شود، واکنش هیدراتاسیون تکمیل شده و پیوند بین ذرات را تقویت می‌کند.
آزمایش مقاومت بتن
در طول آزمایش مقاومت بتن مجموعه‌ای از روش‌های مستقیم و غیرمستقیم برای اندازه‌گیری مقاومت فشاری، کششی و خمشی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- تست مقاومت فشاری بتن
آزمایشات مختلفی چه در محیط آزمایشگاه و چه به صورت برجا، تعیین مقاومت فشاری بتن انجام می‌شود. استانداردهای مختلفی در هر دو این حالت‌ها برای تعیین این نوع مقاومت مورد استفاده قرار می‌گیرد. با توجه به اینکه شکل نمونه‌ها و نحوه برداشت آن‌ها متفاوت است، روند اجرای این آزمایشات در اکثر استانداردها با یکدیگر مشابه است. به طور کلی برای انجام آزمایشات مقاومت فشاری مراحل زیر دنبال می‌شود:
- اندازه‌گیری ابعاد نمونه.
- جایگذاری نمونه در دستگاه آزمایش یونیورسال یا سایر تجهیزات مشابه.
- بارگذاری تا لحظه شکست نمونه.
- ثبت بار لحظه شکست.
- در نهایت مقاومت فشاری نمونه بتن از تقسیم بار لحظه شکست بر مساحت سطح مقطع تحت بارگذاری به دست می‌آید.
- تست مقاومت کششی بتن
برای ارزیابی مقاومت کششی بتن از سه روش کشش مستقیم، خمش مستقیم و فشار قطری استفاده می‌شود. البته به دلیل اینکه مقاومت کششی بتن در مقایسه با مقاومت فشاری آن کمتر است، روش مستقیم نتایج دقیقی را حاصل نمی‌کند. یکی از پرکاربردترین روش‌های تعیین مقاومت کششی بتن به صورت غیرمستقیم، استاندارد 6047 ایران یا ASTM C496 با عنوان آزمایش مقاومت کششی دو نیم کردن است.
- تست مقاومت خمشی بتن
مقاومت خمشی بتن بر طبق استاندارد 490 ایران یا ASTM C78 ارزیابی می‌شود. البته در این استاندارد علاوه بر سنجش مقاومت خمشی می‌توان مقاومت کششی بتن را نیز به صورت غیرمستقیم محاسبه کرد. مراحل کلی آزمایش انواع بتن از لحاظ مقاومت خمشی به شرح زیر است:
- آماده کردن نمونه.
- جانمایی نمونه در دستگاه با رعایت فواصل دو طرف و محور بارگذاری.
- اعمال بارگذاری.
- ثبت میزان بار در لحظه شکست و محل رخ دادن آن.
برای کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع بتن با کارشناسان ما در بنیاد بتن تماس حاصل فرمایید. بنیاد بتن اصفهان ارائه دهنده بتن پر مقاومت است. این بتن کاربردی را از بنیاد بتن اصفهان بخرید.
