تاثیر مقاومت صخره مادپنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
35 mm
تاثیر مقاومت صخره مادر بر مقاومت فشاری بتن
محمود نادری 1
-1 دانشیار دانشگاه بین المللی امام خمینی (ره)
Naderi-m@ikiu.ac.ir
خلاصه
ویژگیهای سنگدا نه ها که بیشترین حجم و وزن بتنهای مصرفی را تشکیل میدهند، میتوانند در مقاومت ، ثبات حجمی و مدول الاستیسیته بتن نقش
تعیین کننده ای داشته باشند. از جمله این ویژگیها، مقاومت صخر ه مادر است که اغلب بدلیل نداشتن روش و ابزار مطمئن و ارزان به حد کافی مورد
مطالعه و بررسی قرار نگرفته است. در این مقاله نتایج مطالعات انجام شده بر روی مقاومت 6 نوع صخره مادر و ارزیابی بتن های بدست آمده از این
صخره ها ارائه گردیده است.
کلمات کلیدی: مقاومت بتن، مقاومت صخره، سنگدانه.
1. مقدمه
معمولا یک بتن سخت شده از سه قسمت سنگدانه ، و خمیرسیمان سخت شده (حاصل ترکیب سیمان با آب) و حفره های هوا می باشد. سنگدانه ها
بدلیل حجم بالای خود، نقش تعیین کننده ای در چگالی، مدول الاستیسیته و پایداری بتن دارا می باشد. سنگدانه ها با برخورداری از مقاومت بالا انتظار
مبرود اثر مستقیمی بر روی مقاومت بتن داشته باشند. البته این در صورتی ممکن خواهد بود که مقاومت فاز های دیگر تشکیل دهنده بتن، از چنان
مقاومتی برخوردار باشند تا بتوانند با تحمل تنشهای حاصل از بار گذاری، از مقاومت سنگدانه ها استفاده نمایند.
با توجه به اهمیت بلا منازع مقاومت بتن، علی الخصوص مقاومت فشاری آن که در بتن های معمولی به مقاومت ملات سیمان وچسبندگی بین
ملات و سنگدانه نیز بستگی دارد، تصور میشود مقاومت سنگدانه ها نیز که عمدتا بیشتر از مقاومت ملات سیمان می باشد ، در مقاومت بتن نقشی تعیین
کننده داشته باشند. در بتن های با مقاومت بالا، مقاومت ملات سیمان بحدی است که مقاومت بتن به مقاومت سنگدانه ها بستگی بیشتری خواهد داشت.
لذا انتظار میرود که نقش سنگدنه ها در مقاومت بتن با مقاومت بالا بیشتر از بتن معمولی باشد.
برای بررسی تاثیر و دامنه نفوذ مقاومت سنگدانه ها بر روی مقاومت فشاری بتن بر آن شدیم تا با انتخاب صخر ه های متفاوت رابطه بین مقاومت
صخره مادر و مقاومت بتن حاصله را مطالعه نمائیم که نتایجش در این مقاله ارائه گردیده است.
2. فعالیتهای آزمایشگاهی
با انتخاب سنگهای با مشخصه های متفاوت، با استفاده از دستکاه کر گیر از هر نوع سنگ موجود 6 عدد مغزه با قطر 5 سانتیمتر و طول بیش از 10
سانتیمتر تهیه و پس از بریدن، صاف وتراز نمودن در زیر جک فشاری قرار داده و مقاومت فشاری متوسط مربوط به هر یک از انواع سنگ ها بدست
.(2- آمد (شکل 1
پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
2
شکل 1- نحوه آماده نمودن مغزه ها برای آزمایش فشاری
شکل 2- آزمایش فشاری مغزه های استخراح شده از صخره ها
1-2 ] دانه بندی گردید. ]، ASTM C پس از تعیین مقاومت فشاری صخره سنگها، سنگدانه های لازم تهیه و بر اساس آئین نامه 136
با توجه به مطالب مندرج در بخش مقدمه، هفت طرح اختلاط بتن با مقاومت مشخصه 20 تا 50 مگا پاسکال (با گام های 5 مگا پاسکال) تهیه
گردید. از هر طرح اختلاط به تعداد کافی مکعبهای بتنی [ 3] تهیه گردید که برای هرقرائت مقاومت فشاری، حد اقل سه نمونه موجود باشد.
3. نتایج و تحلیل آنها
10 ارائه گردیده - نتایج یدست آمده از آزمایشهای مقاومت فشاری انجام شده بر روی مغزه های صخره سنگها و مکعبهای متناظر در شکلهای 3
است. همانگونه که از این شکلها قابل مشاهده است، با افزایش مقاومت فشاری بتن، ضریب همبستگی نیز افزایش می یابد بگو نه ای نه ضریب
0 برای بتن با مقاومت مشخصه 50 مگاپاسکال میرسد. / 0 برای بتن با مقاومت مشخصه 20 مگا پاسکال، به حدود 9 / همبستگی 3
پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
3
y = 0.011x + 19.213
R2 = 0.3111
19.2
19.4
19.6
19.8
20
20.2
20.4
20.6
20.8
21
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاومت صخره (مگاپاس کال)
مقاوم ت فش اری بت ن (مگاپاس کال)
شکل 3- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 20 مگاپاسکال
y = 0.0142x + 23.912
R2 = 0.393
23.5
24
24.5
25
25.5
26
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره (مگاپاس کال)
مقاوم ت قش اری بت ن (مگاپاس کال)
شکل 4- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 25 مگاپاسکال
y = 0.0089x + 29.138
R2 = 0.2387
29
29.2
29.4
29.6
29.8
30
30.2
30.4
30.6
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره ( مگاپاس کال)
مقاوم ت فش اری بت ن ( مگاپاس کال)
شکل 5- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 30 مگاپاسکال
پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
4
y = 0.0171x + 33.701
R2 = 0.5045
34
34.5
35
35.5
36
36.5
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره ( مگاپاس کال)
مقاوم ت فش اری بت ن ( مگاپاس کال)
شکل 6- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 35 مگاپاسکال
y = 0.0193x + 37.759
R2 = 0.5468
37.5
38
38.5
39
39.5
40
40.5
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره ( مگاپاس کال)
مقاوم ت بت ن ( مگاپاس کال)
شکل 7- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 40 مگاپاسکال
y = 0.0216x + 42.296
R2 = 0.7306
43
43.5
44
44.5
45
45.5
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره ( مگاپاس کال )
مقاوم ت فش اری بت ن ( مگاپاس کال)
شکل 8- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 45 مگاپاسکال
پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
5
y = 0.0293x + 47.297
R2 = 0.8877
48.5
49
49.5
50
50.5
51
51.5
0 20 40 60 80 100 120 140
مقاوم ت ص خره ( مگاپاس کال)
مقاوم ت فش اری بت ن ( مگاپاس کال)
شکل 9- رابطه بین مقاومت صخره مادر و مقاومت فشاری بتن حاصله، برای مقاومت مشخصه 50 مگاپاسکال
y = 0.0194x - 0.1622
R2 = 0.8233
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 10 20 30 40 50 60
مقاوم ت مشخص ھ بت ن ( مگ ا پاس کال)
ض ریب ھمبس تگی
شکل 10 - رابطه بین مقاومت مشخصه بتن وضریب همبستگی بین مقاومت بتن و مقاومت صخره
با توجه به هزینه بالا برای تولید سنگدانه های شکسته که از صخره سنگهای سخت بدست می آید، میتوان نتیجه گرفت که مقاومت سنگدانه
های مصرفی در بتن باید با مد نظر قرار دادن مقاومت بتن سخت شده انتخاب گردد. البته همانگونه که از شکلهای پیداست، اگر چه میتوان با حذف
حتی یک نقطه در روی منحنیهای ترسیمی، ضریب همبستگی را به مقدار قابل توجهی اقزایش داد، با اینحال برای هر چه واقعی بودن اعلام نتایج از
این اقدام صرفنظر شده است.
4. نتیجه گیری
از مطالب ارائه شده در این مقاله می توان نتیحه گرفت که:
-1 با اینکه مقاومت بتن به مقاومت عوامل تشکیل دهنده از جمله مقاومت سنگدانه (صخره مادر) دارد، ولی ارتباط بین مقاومت صخره مادر و مقاومت
فشاری بتن های ضعیف قابل توجه نمی باشد.
-2 ضریب همبستگی بین مقاومت صخره مادر که سنگدانه های بتن از آن بدست آمده است، با مقاومت فشاری بتن، برای بتن های با مقاومت بالا
افزایش می یابد.
پنجمین کنگره ملی مهندسی عمران
14 تا 16 اردیبهشت 1389 ، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد ، ایران
6
-3 با توجه به اینکه در بتن های با مقاومت پائین بدلیل وقوع شکست در فاز خمیره سخت شده بتن، عملا از مقاومت سنگدانه ها استفاده نمی
شود، توصیه میشود مقاومت سنگدانه مصرفی در بتن با توجه به مقاومت بتن انتخاب گردیده و با توحه به هزینه ی بالای تهیه سنگدانه از
صخره سنگهای با مقاومت بالا، برای بتن های با مقاومت پائین، از سنگدانه های ضعیفتر استفاده شود.
5. مراجع
1. ASTM C136-96 Standard Specification for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates.
2. ASTM D4543 -08 Standard Practices for Preparing Rock Core as Cylindrical Test
Specimens and Verifying Conformance to Dimensional and Shape Tolerances.
3. BS 1881, Testing concrete. Method for making test cubes from fresh concrete.ر بر مقاومت فشاری بتن