آزمایش مقاومت فشاری نمونه مکعبی بتن
آزمايش تعيين مقاومت فشاري نمونه هاي استوانه اي معمولاً نياز به كلاهك گذاري (پوشش سطوح انتهائي يا كپينگ) احساس ميشود و براي آن دستورالعمل جداگانه اي وجود دارد. عمل كلاهك گذاري همراه با مشكلاتي است كه آزمايشگران ترجيح مي دهند براي گريز از كلاهك گذاري به سراغ آزمونه هاي مكعبي بروند. هر چند در استاندارد ايران و آئين نامه بتن ايران آزمونه هاي استوانه اي كاربرد دارد، اما معمولاً در ايران از آزمونه مكعبي بهره گيري مي شود. در تفسير آيا اجازه داده شده است با استفاده از آزمونه مكعبي و تبديل نتيجه آن به استوانه اي، مشكل موجود را مرتفع نمائيم. بايد متذكر شد چنانچه آزمونه هاي مكعبي نيز لب پر شوند نياز به كلاهك گذاري دارند.
هنگامي كه تعيين مقاومت نمونه آزمايشي يا كنترلي مدنظر است شرايط تهيه و نگهداري نمونه بايد با هدف موردنظر انطباق داشته باشد و گرنه نتايج معتبري بدست نمي آيد و نمي تواند مبناي قضاوت و تصميم گيري صحيح باشد. بديهي است در چنين مواردي درباره پذيرش يا رد بتن اظهارنظر مستندي نمي توان انجام داد.
هنگامي كه از آزمونه استوانه اي استاندارد بهره گيري مي كنيم نياز به دستگاه فشار با ظرفيت كمتري داريم. اگر آزمونه مكعبي 15*15*15 استفاده كنيم بعلت سطح بيشتر اين آزمونه و بالاتر بودن مقاومت فشاري آن، عملاً دستگاهي با ظرفيت حدود 5/1 برابر نياز داريم. ثابت شده است آزمونه هاي استوانه اي بهتر از آزمونه هاي مكعبي هستند هر چند مشكل كلاهك گذاري نيز همواره جدي به نظر مي رسد.
با يك دستگاه 120 تني در صورتيكه از 90 درصد ظرفيت آن يعني 108 تن استفاده كنيم، ميتوان مقاومت فشاري آزمونه استوانه اي تا حد cm2/kg600 را بدست آورد در حاليكه با همين دستگاه عملاً نمي توان مقاومت مكعبي بيش از cm2/kg480 را تعيين نمود.
مقاومت مغزه هاي استوانه اي تهيه شده از بتن سخت شده نيز طبق همين دستور بدست مي آيد، هر چند معمولاً قطر اين مغزه ها ممكن است به مراتب كوچكتر از قطر آزمونه استوانه اي استاندارد باشد. اين تفاوت باعث مي شود برخي تغييرات كوچك در نحوه عمل و يا وسايل كار پيش آيد و هم چنين در آماده سازي مغزه ها و ضوابط هندسي آن نيز نكاتي وجود دارد كه بايد به دستورالعمل مغزه گيري و آماده سازي آن مراجعه نمود.
استاندارد ايران داراي دو دستور 6048 و 3206 مي باشد كه اولي منطبق با ASTM و براي آزمونه استوانه اي و دومي منطبق با ISO و تا حدودي EN است و براي آزمونه استوانه اي و مكعبي قابل استفاده است.
نحوه آزمايش مقاومت فشاري نمونه استوانه اي طبق ASTM C39 و ISIRI 6048
دستگاه آزمايش مقاومت فشاري بايد منطبق با استاندارد ASTM و كاليبره شده باشد. ظرفيت دستگاه بايد براي تعيين مقاومت آزمونه هاي موردنظر كافي باشد.
قطر صفحات انتهائي بارگذاري براي آزمونه هاي به قطر 50و75 ميلي متر، بيش از 50 ميلي متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. براي قطر آزمونه 100 تا 150 ميلي متر اين تفاوت بيش از 60 ميلي متر نباشد و براي قطر آزمونه استاندارد 150 ميلي متري قطر صفحه بيش از 100 ميلي متر بزرگتر از قطر آزمونه نباشد. اين اختلاف براي آزمونه هاي 200 ميلي متر نبايد از 80 ميلي متر بيشتر شود. حداقل ضخامت صفحات بارگذاري 25 ميليمتر مي باشد كه پس از ساييدن نبايد از 5/22 ميلي متر كمتر شود.
همانطور كه در دستورالعمل نگهداري و آماده سازي آزمونه ها در شرايط استاندارد آزمايشگاهي ذكر شد وقتي آزمونه ها از مخزن آب يا اتاق مرطوب خارج مي شود حداكثر 3 ساعت مي تواند قبل از آزمايش در محيطي با دماي 20 تا 30 درجه قرار گيرد ولي سطح آن در هنگام آزمايش بايد مرطوب بوده ولي آبچكان نباشد. صرفاً در مواردي كه سر و ته آزمونه ها با ملات ماسه و گوگرد كلاهك گذاري مي شود سر و ته آزمونه بايد خشك باشد. بهرحال انحراف از گونيا تا 5/1 درجه پذيرفتني است.
در مورد تعيين مقاومت نمونه هاي آگاهي و كنترل كفايت عمل آوري شرايط رطوبتي بتن متأثر از محيط عمل آوري است اما براي كلاهك گذاري با ملات ماسه و گوگرد مذاب خشك بودن سر و ته آزمونه ها الزامي است.
ناهمواري سطح تا 05/0 ميلي متر قابل قبول است و سطوح انتهائي بايد بريده يا سائيده شود و يا طبق دستور استاندارد ASTMC617 و يا ASTM 1231 كلاهك گذاري گردد.
وقتي آزمونه ها در بين صفحات بارگذاري قرارداده مي شود هم مركز كردن آزمونه و صفحات بارگذاري تا حد امكان ضرورت دارد (بارواداري5 درصد شعاع كره تكيه گاه فوقاني)
رواداري زمان آزمايش براي سنين مختلف به قرار ذيل است.
سن آزمايش (روز)
1
3
7
28
90
رواداري(ساعت)
5/0
2
6
20
48
براي سنين ديگر بصورت درون يابي يا برون يابي عمل شود.
سرعت بارگذاري بر نتيجه آزمايش اثر جزئي دارد و لازم است در محدوده Sec/MPa 35/0- 15/0 باشد كه معادل Min/MPa 21-9 است. بنابراين براي يك آزمونه استوانه اي به قطر 150 ميلي متر سرعت اعمال بار Sec /KN20/6- ، Sec /KN65/2 يا Min /KN 370 Min /KN160 خواهد بود. مسلماً براي قطرهاي كوچكتر سرعت اعمال بار بايد كاهش يابد هرچند سرعت اعمال تنش ثابت باشد. براي مثال براي قطر 100 ميلي متر سرعت اعمال بار Sec /KN 73/2-17/1 يا Min /KN 165-70 مي باشد. (در نيمه اول بارهاي خرابي مورد انتظار، سرعت مي تواند بيشتر باشد)
قطر نمونه از دو محل با دقت 25/0 ميلي متر بايد اندازه گيري و ميانگين گيري شود (ترجيحاً از وسط ارتفاع آن) اگر اختلاف قطرها از 2درصد بيشتر باشد آزمونه مردود است. طول نمونه با دقت 05/0 قطر نمونه بايد اندازه گيري شود و در محدوده 8/1 تا 2/2 برابر قطر باشد.
گزارش نتيجه
حداكثر مقدار بار اعمال شده براي خرد شدن آزمونه بايد بر سطح بارگذاري شده آزمونه تقسيم شود و نتيجه با دقت (cm2/kg1) MPa1/0 براي هر آزمونه گزارش گردد.
نوع كلاهك گذاري و كيفيت ظاهري آزمونه و نحوه شكست آن لازم است گزارش شود. سن آزمونه در هنگام آزمايش بايد گزارش گردد. روز و ساعت اخذ نمونه، شكل و ابعاد آزمونه و ترجيحاً وزن و وزن مخصوص آن ذكر شود. بديهي است نام پروژه و نام قطعه بتني و آدرس آن در سازه و شماره آزمونه بايد گزارش گردد. بهتر است شرايط عمل آوري، نوع سيمان و نسبت آب به سيمان و نوع افزودني مصرفي نيز ذكر گردد.