مقاومت فشاری بتن چیست؟

مقاومت فشاری بتن چیست؟ «مقاومت فشاری بتن» (Concrete Strength)، توانایی بتن در تحمل بارگذاری‌های فشاری، کششی، خمشی، برشی و غیره است. درحقیقت استحکام بتن یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های بتن سخت شده‌است که به عوامل متعددی بستگی دارد. این ویژگی، به عنوان معیاری برای تایید کیفیت بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقاومت فشاری بتن چیست ؟

مقاومت فشاری بتن به اصطلاح به نتیجه آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن گفته‌می‌شود. این آزمایش بر روی نمونه های استاندارد مکعبی و یا استوانه ای صورت می گیرد. میزان با وارد بر روی نمونه در سن مشخص در هنگام شکست نمونه در هر سانتیمتر مربع ، میزان مقاومت فاری بتن گفته‌می‌شود.

واحد مقاومت فشاری بتن ، کیلوگرم بر سانتیمترمربع ، پاسکال ، نیوتن بر اینچ مربع و … می باشد. این واحد به سایر واحدها نیز قابل تبدیل می باشد.

از جمله آزمایش های موثر و پر کاربرد در کنترل کیفی بتن سخت‌شده ، آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن می باشد. مقاومت فشاری بتن هفت روزه بسته به نوع سیمان مصرفی می تواند متغییر باشد . اما به صورت استاندارد مقاومت فشاری بتن هفت روزه در حدود 75 درصد بتن 28 روز می باشد.

مقاومت فشاری نهایی بتن ( مقاومت 28 روزه ) متناسب با طرح اختلاط ، نسبت آب به سیمان ، و عیار سیمان بتن می باشد. معمولا با توجه به استاندارد های ایران ، مقاومت 28 روزه برابر مقاومت طرح در نظر گرفته‌می‌شود.

ولی به عنوان مثال و به طور کلی مقاومت بتن با عیار 350 کیلوگرم در مترمکعب برای نمونه های مکعبی 300 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع برای 28 روز در نظر گرفته می شود. این عدد می توان بسته به نوع و تیپ سیمان مصرفی متغییر باشد.

واحد مقاومت فشاری بتن

مقاومت فشاری با واحد مگاپاسکال (MPa) در سیستم SI و واحد پوند بر اینچ مربع (psi) در سیستم واحدهای اندازه‌گیری آمریکایی نمایش داده‌می‌شود. استحکام فشاری بتن در حالت معمولی در بازه 15 تا 30 مگاپاسکال تغییر می‌کند. البته برای سازه‌های صنعتی و تجاری سقف این بازه بیشتر خواهد بود. رابطه مقاومت فشاری با سن بتن

استحکام فشاری بتن با گذشت زمان افزایش می‌یابد. بنابراین هرچه سن بتن بالاتر باشد، مقاومت فشاری آن نیز بیشتر خواهد بود. جدول زیر، روند افزایش استحکام فشاری بتن در طول زمان را نشان می‌دهد.

طبق جدول بالا، استحکام فشاری بتن پس از 28 روز به 99 درصد مقاومت واقعی خود می‌رسد. به همین دلیل، معمولا هنگامی که صحبت از استحکام فشاری بتن می‌شود، منظور مقاومت 28 روزه آن است.

عیار بتن

حداقل مقاومت فشاری 28 روزه مورد نیاز بتن برای ساخت یک سازه بتنی با عنوان «عیار بتن» (Grade of Concrete) شناخته می‌شود. نمایش این عیار به صورت ترکیبی از حرف انگلیسی M با عدد مقاومت فشاری مورد نیاز (بر حسب مگاپاسکال) است. به عنوان مثال، عیار بتنی با مقاومت فشاری 20 مگاپاسکال، M20 خواهد بود. بتن‌های دارای مقاومت فشاری پایین (M15 تا M25) معمولا برای ساخت سازه‌های کوچک و بتن‌های دارای مقاومت فشاری بالا ( M30 به بالا) برای ساخت سازه‌های بزرگ استفاده می‌شوند. در جدول زیر، رابطه بین عیار بتن با مقاومت فشاری 7 روزه و 28 روزه آن را نمایش داده‌شده‌است.

به دلیل محدودیت‌های زمانی انجام آزمایش در برخی از پروژه‌ها، از مقاومت فشاری 7 روزه به عنوان معیاری برای کنترل کیفیت استفاده می‌شود. توجه داشته باشید که در این حالت باید مقاومت فشاری 7 روزه را مطابق جدول بالا به مقاومت فشاری 28 روزه تبدیل کرد. به علاوه، برای اعتبارسنجی نتایج می‌توان چندین نمونه را در بازه‌های زمانی مشخص، مورد آزمایش قرار داد. عوامل متعددی بر روی مقاومت فشاری بتن تاثیرگذار هستند که در بخش بعدی به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

فرمول مقاومت فشاری بتن

از تقسیم حداکثر بار فشاری قابل تحمل به‌دست‌آمده از آزمایش بر مساحت سطح مقطع نمونه، مقاومت فشاری به دست می‌آید. به منظور کاهش خطا می‌توان آزمایش را چندین بار تکرار کرد و از مقادیر به‌دست‌آمده میانگین گرفت.

آزمایش‌ مقاومت فشاری بتن

به منظور تعیین مقاومت فشاری بتن، معمولا از «دستگاه آزمایش یونیورسال» (Universal Testing Machine) یا اصطلاحاً «UTM» استفاده می‌شود. این دستگاه، ابزاری برای اجرای آزمایش مقاومت فشاری و کششی بر روی مواد مختلف است. برای انجام آزمایش استحکام فشاری بتن می‌توان از نمونه‌های مکعبی، استوانه‌ای یا منشوری شکل استفاده کرد. نمونه‌برداری، قالب‌بندی، عمل آوری، ابعاد نمونه‌ها و شرایط کلی آزمایش، به استانداردهای تعریف‌شده بستگی دارد. به عنوان مثال، در استاندارد «ASTM C39 / C39M – 20»، روش اجرای آزمایش مقاومت فشاری برای نمونه‌های استوانه‌ای بتن به طور کامل شرح داده‌شده‌است.

معمولا از نمونه‌های 7 روزه یا 28 روزه برای آزمایش تعیین استحکام فشاری بتن استفاده می‌شود. به طور خلاصه، روند آزمایش به این صورت است که ابتدا نمونه‌ها را درون دستگاه آزمایش یونیورسال یا هر دستگاه مناسب آزمایش با قابلیت اعمال فشار تک محوره قرار می‌دهند. سپس، بار فشاری را با نرخی معادل 0.23 مگاپاسکال بر ثانیه به نمونه وارد کرده و حداکثر بار فشاری قابل تحمل توسط هر نمونه (قبل از شکست) را اندازه‌گیری و ثبت می‌کنند.