مقاومت و عملکرد بتن با توجه به میزان مصرف شده و ترکیب شده از شن، سیمان، ماسه و آب متغیر است. بتن در دو حالت تازه و سخت شده وجود دارد. مقاومت مشخصه بتن، مهم ترین ویژگی بتن سخت شده است که نشان دهنده میزان مقاومت بتن در برابر نیروی وزن می باشد؛ باید به گونه ای باشد که بتن در برابر ترک خوردن و شکستگی و تغییر شکل دادن دارای مقاومت بسیار بالا و قادر به تحمل وزن زیاد هم باشد.
برای مشخص شدن مقاومت مشخصه بتن نیاز به گذشت ۲۸ روز از عمل آوری بتن است. چرا که پس از گذشت ۲۸ روز مقاومت فشاری بتن، حدود ۹۹% مقاومت واقعی خودش می شود. ب
ا سپری شدن زمان بیشتر و افزایش سن بتن، مقاومت مشخصه بتن نیز افزایش می یابد. در بتن هر چه نسبت میزان آب مصرف شده به سیمان کم تر باشد و بتن نیز دارای تراکم خوبی باشد، مقاومت بتن نیز بالاتر است. معمولا بتن در حالت استاندارد دارای مقاومت فشاری بین ۱۵ الی ۳۰ مگاپاسکال است. البته این عدد برای ساختمان های دارای تعداد طبقات و ارتفاع زیاد متفاوت است؛ به گونه ای که مقاومت مشخصه پس از گذشت ۵۶ روز باید ۷۰ مگاپاسکال باشد. نکته قابل ذکر این که در مورد سازه های لرزه بر ویژه، مقاومت مشخصه بتن باید حداقل بین ۲۵ تا ۳۵ مگا پاسکال باشد.
مقاومت مشخصه بتن چیست؟
بتن از جمله مصالحی است که در صنعت ساخت و ساز مانند قالب فلزی بتن بسیار پر کاربرد است. به گونه ای که میزان استفاده از بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی بسیار بیشتر است.
مقاومت فشاری بالا، استحکام بالا، مقاومت زیاد در برابر آتش سوزی، هزینه نگهداری کم تر، ماندگاری بیشترو قیمت مناسب تر از جمله مزایای استفاده از بتن است که باعث شده این محصول محبوب و پر طرفدار باشد.
بررسی و کنترل کیفیت بتن یکی از مواردی است که به منظور به حداقل رساندن احتمال آسیب دیدن بتن و در نتیجه آن، بروز خسارت های مالی و جانی دارای اهمیت بسیار زیادی است. بتن با کیفیت خوب، ضمن داشتن کارایی لازم، دارای مقاومت زیاد برای تحمل بارهای وارده و نیز دوام بالا است. کیفیت بتن دارای رابطه مستقیم با مقاومت مشخصه و همچنین عیار بتن است. با توجه به اهمیت مقاومت مشخصه به عنوان یک فاکتور تاثیر گذار در کیفیت بتن در این مقاله قصد داریم بیشتر با آن آشنا شویم.
عوامل موثر در کیفیت بتن و سنجش مقاومت مشخصه بتن
برای ارزیابی کیفیت بتن، پارامترهای متفاوتی را مد نظر قرار می دهند. ارزیابی و سنجش مقاومت مشخصه بتن با استفاده از دستگاهی
به نام UTM (Universal Testing Machine) انجام می شود و بررسی و کنترل مقاومت مشخصه بتن های آماده نیز با استفاده از آزمونه‌های مکعبی ۱۵×۱۵ یا آزمونه های استوانه ای با قطر پانزده و ارتفاع سی سانتی‌متر انجام می شود. با قرار دادن نمونه بتن در داخل دستگاه، بار فشاری با نرخ معادل ۰٫۲۳ مگاپاسکال بر ثانیه به آن اعمال می کنند، حداکثر میزان فشار قابل تحمل برای بتن که پس از آن بتن متلاشی می گردد را به عنوان مقاومت فشاری آن می شناسند. به منظور آزمایش تعیین استحکام بتن معمولا از نمونه های ۷ یا ۲۸ روزه استفاده می کنند.
برخی از موارد تاثیر گذار در مقاومت بتن عبارتند از:
- میزان تراکم بتن: تراکم بتن با چگونگی جاگیری سنگدانه ها در کنار یک دیگر مرتبط است. در صورت استاندارد نبودن قرار گیری سنگدانه ها، در برخی فضا های بتن حفره ایجاد شده و سبب کاهش مقاومت فشاری بتن می شود.
- میزان رطوبت بتن: در زمان انجام آزمایش، بتن خشک در مقایسه با بتن مرطوب دارای مقاومت بیشتری است.
- شرایط عمل آوردن بتن: منظور از عمل آوری بتن هر اقدامی است که پس از ریختن بتن در داخل قالب صورت می گیرد، مانند بررسی درجه حرارت حین این فرایند و میزان رطوبت محل نگهداری بتن و کنترل زمان. مثلا محیط های خشک سبب زودتر و بیشتر خشک شدن سطح بتن شده و در نتیجه کاهش سرعت فرآیند هیدراتاسیون را در پی دارد.
- ترکیبات شیمیایی سیمان: سیمان متشکل از مواد مختلفی است که با هم ترکیب شده اند. اما از میان ترکیبات، تری کلسیم سیلیکات (C3S) و دی کلسیم سیلیکات (C2S) دو ماده تاثیر گذار در مقاومت بتن هستند. به گونه ای که بالا رفتن مقاومت فشاری بتن به شدت متاثر از میزان این دو ماده در ترکیبات سیمان است. مثلا اگر در ترکیبی میزان C3S بالا و C2S پایین بود، آن ترکیب در ابتدا دارای مقاومت زیادی است اما به مرور زمان نرخ افزایش مقاومت آن با مکاهش مواجه می گردد.
- نسبت آب به سیمان: بیشتر بودن نسبت آب به سیمان در یک سازه بتنی منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن می گردد. در صورتی که بیشتر بودن نسبت سیمان به آب، افزایش زمان گیرش بتن را در پی دارد.
- ابعاد ذرات سیمان: هر چه میزان ذرات سیمان ریزتر باشد، شاهد افزایش سطح و سرعت واکنش هیدراتاسیون خواهیم بود که در نتیجه، هین امر بستر مناسبی برای شوره زدن بتن و ترک خوردن و کاهش مقاومت فشاری بتن فراهم می نماید.
- شرایط خاص هر آزمایش: به منظور پیش گیری از تاثیر زیاد محیط آزمایش بر نتیجه آزمایش باید سعی کرد تا جایی که امکان دارد آزمایش بر روی نمونه های بتنی در شرایط استاندارد و تقریبا یکسان انجام شود.
عیار بتن چیست؟
همان گونه که ذکر شد بتن متشکل از سیمان و شن و ماسه و آب است که چسبیدن شن و ماسه به یک دیگر به وسیله سیمان امکان پذیر است و در حقیقت سیمان باعث محکم و سفت شدن بتن می گردد
میزان سیمان به کار رفته بر حسب کیلوگرم در واحد حجم بتن تولید شده بر حسب متر مکعب را عیار بتن می نامند. واحد عیار بتن مگا پاسکال است که آن را با حرف M نمایش می دهند.
مثلا اگر در در یک متر مکعب بتن، ۱۰۰ کیلوگرم سیمان به کار رفته باشد عیار این بتن ۱۰۰ مگا پاسکال یا ۱۰۰ M است. با توجه به این که قصد بتن ریزی سقف را داشته باشیم یا فونداسیون یا کف ساختمان، بتن با عیارهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. بتن ها را به دو دسته عیار بالا و عیار پایین تقسیم بندی می کنند. به منظور ساخت سازه های بتنی کوچک از بتن های عیار پایین (M15 تا M25) و برای ساخت سازه های بتنی عظیم از بتن های عیار بالا (M30 به بالا) استفاده می شود.
میزان سیمان مصرفی دارای تاثیر مستقیم بر مقاومت فشاری بتن است؛ به گونه ای که کم بودن میزان سیمان مصرفی در بتن باعث عدم چسبندگی درست ترکیبات بتن شده و درنتیجه منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن می شود. همچنین استفاده بیش از حد سیمان نیز ضمن ایجاد فاصله بین سنگدانه ها باعث افزایش هزینه تولید بتن شده و کارایی آن را نیز کاهش می دهد. بنابراین عیار بتن باید متعادل باشد تا هم دارای مقاومت فشاری مناسب باشد و هم از نظر کیفیت مطلوب باشد.
[WD_Button id=2335]
تفاوت مقاومت مشخصه و عیار بتن چیست؟
منظور از مقاومت مشخصه، میزان مقاومت بتن در برابر نیروی وزن را می گویند. به عبارت دیگر میزان نیرویی که باید بر بتن اعمال شود بدون این که بتن دچار شکستگی، ترک خوردگی و یا تغییر شکل شود.
اما منظور از عیار بتن میزان سیمان به کار رفته برحسب کیلوگرم در واحد حجم بتن ساخته شده بر حسب متر مکعب را گویند. زمانی که گفته می شود بتن ۲۰۰، یعنی ۲۰۰ کیلوگرم بتن در یک متر مکعب وجود دارد؛
اما اگر صحبت از بتن با عیار ۲۰۰ بود یعنی ۲۰۰ کیلوگرم سیمان در یک متر مکعب بتن مصرف شده است. مقاومت مشخصه و عیار بتن دارای رابطه مستقیم با یکدیگر هستند. به گونه ای که افزایش میزان سیمان مصرفی در بتن، افزایش مقاومت بتن را در پی دارد البته ناگفته نماند که برای میزان مصرف سیمان نیز محدودیت هایی وجود دارد و با مد نظر قرار دادن میزان مقاومت مورد نظر، مقدار سیمان را تعیین می نمایند. با استفاده از فرمول Fc=(w/10)-9 رابطه مقاومت مشخصه و عیار بتن را تعیین می کنند که در آن منظور از Fc، مقاومت مشخصه بتن بر حسب مگاپاسکال است و منظور از w، عیار سیمان بر حسب کیلوگرم بر متر مکعب است.
اضافه نمودن عدد ۵۰ به مقاومت نمونه مکعبی بتن، روشی دیگر برای مشخص شدن رابطه بین مقاومت مشخصه و عیار بتن است.
مقاومت بتن با عیار ۳۵۰
بتن عیار ۳۵۰ از جمله سخت ترین و محکم ترین نمونه های بتن است که ۳۵۰ کیلوگرم سیمان در یک متر مکعب آن مورد استفاده قرار گرفته است. به کار بردن این میزان سیمان در ساخت این بتن باعث افزایش مقاومت و استحکام آن شده است. با توجه به فرمول Fc=(w/10)-9 و با یک جایگذاری می توان محاسبه کرد، Fc=(350/10)-9=26 یعنی مقاومت مشخصه بتن با عیار ۳۵۰، ۲۶ مگا پاسکال است.
مقاومت مشخصه وعیار بتن c30
بتن C30 از نمونه بتن های تجاری است که دارای استحکام و دوام بیشتری نسبت به انواع دیگر بتن است. همچنین دارای مقاومت خوبی در برابر آب و هوا نیز است. بنابراین شاهد استفاده زیاد از این بتن در سازه هایی هستیم که در آن ها نیاز به مقاومت زیاد است؛ مانند جاده های پر رفت و آمد یا مسیرهای تردد وسیله های نقلیه بزرگ و سنگین. در هر متر مکعب از بتن c30، ۴۰۰ کیلوگرم سیمان استفاده شده است. بنابراین عیار این بتن ۴۰۰ است، همچنین مقاومت بتن c30 برابر ۳۰ مگاپاسکال است.
جمع بندی
در این مقاله به بررسی مقاومت مشخصه و عیار بتن و رابطه بین آن ها پرداختیم. مقاومت مشخصه از جمله فاکتورهای مهم کنترل کیفت بتن است.
با توجه به این که بتن مورد نظر برای قسمت های مختلف ساختمان دارای عیار متفاوتی است حتما قبل از تولید بتن باید نوع مصرف و میزان آن مشخص شود تا از نظر کیفیت دقیقا مطابق انتظار باشد.
بتن خوب و با کیفیت ضمن کارامد بودن هم دارای دوام و ماندگاری بالا است و هم از نظر مقاوم بودن برای تحمل بار های وارده، مطابق استاندارد و نیاز است.