آزمایش خمش تیر بتن مسلح

0

آزمایش خمش بتن چیست؟

در آزمایش مقاومت خمشی بتن به صورت غیر مستقیم به ارزیابی مقاومت کششی بتن پرداخته می شود. این آزمایش، قابلیت تیر یا دال بتنی غیر مسلح را به لحاظ مقاومت در برابر شکست ناشی از خمش مورد ارزیابی قرار می دهد. نتایج آزمایش خمش بتن به صورت یک مدول گسیختگی بیان می شود و با و واحد مگاپاسکال یا پوند بر اینچ مربع نشان داده می شود.

استاندارد آزمایش خمش بتن

  • آزمایش سه بار نقطه ای ASTM C78
  • آزمایش بار نقطه ای مرکزی (ASTM C293)

تصویر 1 – آزمایش بار نقطه ای مرکزی (ASTM C293)

آزمایش مقاومت خمشی بتن

تصویر 2 – آزمایش بارگذاری سه نقطه ای (ASTM C78)

مدول گسیختگی بتن چیست؟

مدول گسیختگی به‌ عنوان معیار مقاومت کششی تیرها یا دال‌های بتنی محسوب می‌شود. مقاومت خمشی میزان تنش و نیرو را در یک دال بتنی غیرمسلح، تیر یا سازه‌های دیگر که می‌توانند در برابر هرگونه شکست خمشی مقاومت کنند، شناسایی می‌کند. مدول گسیختگی حدود 10 تا 15 درصد مقاومت فشاری بتن است. این مدول تحت تأثیر نسبت های اختلاط، اندازه و مقدار سنگدانه درشت استفاده شده برای ساخت نمونه قرار دارد. در نهایت معادله ی زیر را می توان برای محاسبه ی مدول گسیختگی استفاده کرد، اما اگر این مدول در طراحی حائز اهمیت باشد باید این معادله را از طریق آزمایش تعیین کرد.

fr = 7.5√fc

  • fr = مدول گسیختگی
  • fc = مقاومت فشاری بتن

مدول گسیختگی در آزمایش خمش بتن

مقدار مدول گسیختگی به دست آمده از آزمایش بار نقطه ای مرکزی، حدود 15 درصد از مدول گسیختگی به دست آمده از آزمایش با سه بار نقطه ای کوچکتر است. به علاوه مشاهدات نشان داده اند که هر چه نمونه های بتنی بزرگتر باشند؛ مدول گسیختگی کمتر خواهد بود.

کاربردهای آزمایش مقاومت خمشی بتن

  • تعیین مطابقت با استانداردها
  • این آزمایش یکی از ضروریات در طرح اختلاط بتن است.
  • از این آزمایش برای ارزیابی بتن در ساخت دال و روسازی ها استفاده می شود.

اندازه نمونه آزمایش خمش بتن

بر اساس ASTM عرض، عمق و طول نمونه به ترتیب برابر با 150 میلی متر، 150 میلی متر و طول برایرحداقل سه برابر عمق نمونه پیشنهاد می دهد. با این وجود این استاندارد هم اندازه های 150 میلی متر در 150 میلی متر و دهانه ی 750 میلی متر را ترجیح می دهد.

وسایل آزمایش خمش بتن

  • قالب فولادی یا آهنی یا قالبی از جنس هر ماده غیر جاذب دیگر با اندازه ی 150 میلی متر در 150 میلی متر در 750 میلی متر
  • میله های ضربه زن: دو میله ی بزرگ (با قطر 16 میلی متر و طول 600 میلی متر) و یک میله ی کوچک ( 10 میلی متر قطر و 300 میلی متر طول) مطابق با ASTM
  • ماشین آزمایش که قادر به اعمال بارها به صورت یکنواخت و بدون وقفه باشد
  • بیلچه
  • ماله
  • ترازو با دقت 1 گرم
  • مخلوط کن برقی بتن
  • میز ویبره در صورتی که از ویبره برای متراکم کردن بتن در قالب ها استفاده شود.

آماده سازی نمونه بتنی

  • نسبت های مصالح شامل سیمان، ماسه، سنگدانه و آب را تعیین کنید.
  • مصالح را با استفاده از دست یا با استفاده از مخلوط کن مناسب مخلوط کنید.
  • اسلامپ هر نمونه از بتن را بعد از مخلوط کردن اندازه بگیرید.
  • قالب ها را روی سطح افقی قرار داده و سطح داخلی را با ماده ی مناسب روغن کاری کنید توجه داشته باشید که از روغن کاری بیش از حد اجتناب کنید.
  • بتن تازه را در سه لایه داخل قالب بریزید.
  • هر لایه را با میله ی 16 میلی متری و با 25 ضربه متراکم کنید یا کل قالب را در یک مرحله پرکرده و آن را با استفاده از میز ویبره متراکم کنید.
  • بتن اضافی را از بالای قالب برداشته و بدون اعمال فشار آن را صاف کنید.
  • روی نمونه ها را بپوشانید و آن ها را در دمای اتاق به مدت 24 ساعت نگهداری کنید.
  • قالب ها را برداشته و نمونه ها را در دمای 2 ± 23 درجه ی سانتی گراد و رطوبت عمل آوری کنید.
  • سن آزمایش 14 و 28 روز است و سه نمونه از هر سن باید آماده شود (طبق استاندارد هندی، نمونه در آب با دمای 24 تا 30 درجه سلسیوس به مدت 48 ساعت انبار شده و سپس آزمایش می شود).

آزمایش خمش بتن

فرایند آزمایش

  • آزمایش خمش بتن باید بر روی نمونه بلافاصله بعد از خارج شدن از شرایط عمل آوری انجام داد تا از خشک شدن سطح نمونه که مقاومت خمشی را کاهش می دهد جلوگیری شود.
  • نمونه را در نقاط بارگذاری قرار دهید.
  • سطح پرداخت شده با دست نباید در تماس با نقاط بارگذاری باشد.
  • سیستم بارگذاری را نسبت به نیروی وارده در مرکز قرار دهید.بلوک های اعمال کننده نیرو را در نقاط بارگذاری با سطح نمونه تماس دهید. مقادیر بارهای اعمالی باید بین 2 تا 6 درصد بار نهایی باشند.
  • از فیلر گیج های 0.1 میلی متر و 0.38 میلی متر استفاده کنید تا مشخص کنید که آیا فاصله ی بین نمونه و محل اعمال بار یا فاصله نمونه تا بلوک های تکیه گاهی بزرگتر یا کوچکتر از فاصله ی گیج ها در فاصله ی 25 میلی متر یا بیشتر است.
  • هر فاصله بیش از 10 میلی متر را با استفاده از درزگیرهای چرمی از بین ببرید (ضخامت 6.4 میلی متر و طول 25 تا 50 میلی متر) و این کار باید در تمام عرض نمونه انجام شود.
  • برای حذف فاصله های بیش از 0.38 میلیمتر باید از اندودکاری استفاده کرد.
  • نمونه را بدون شوک و به صورت پیوسته تا نقطه شکست با نرخ ثابت بارگذاری کنید (استاندارد هندی نرخ بارگذاری 400 کیلوگرم در دقیقه برای نمونه ی 150 میلی متری و 180 کیلوگرم بر دقیقه برای نمونه ی 100 میلی متری را پیشنهاد می کنند، نرخ افزایش تنش 0.04±0.06 نیوتون بر میلیمتر مربع هم بر اساس استاندارد بریتانیایی پیشنهاد شده است).

نرخ بارگذاری طبق استاندارد ASTM را می توان با معادله ی زیر به دست آورد:

r = Sbd2/L

در نهایت سطح مقطع نمونه ی آزمایش شده در هر انتها و مرکز را اندازه گرفته و ارتفاع و عرض میانگین را محاسبه میکنیم

محاسبه ی مدول شکست

فرمول زیر برای تخمین مدول شکست استفاده می شود:

MR = 3PL/2bd2

  • MR مدول شکست
  • P بار اعمالی نهایی نشان داده شده در ماشین آزمایش
  • L طول دهانه
  • b عرض میانگین نمونه در شکست
  • q عمق میانگین نمونه در شکست

در ادامه فیلمی را برای شما در نظر گرفتیم که که رفتار تیر بتنی به خوبی در مقابل خمش در شرایط ازمایشگاهی نشان می دهد.

فیلم آزمایش خمش بتن

منبع: نوشتاری از theconstructor با ترجمه علی اکبر خلیلی، از مقالات تحلیلی ترجمه شده توسط گروه آموزشی 808

پاسخ دهید

*

code