دانلود,بررسی پاورپوینت آشنایی با بتن و فولاد,pptx

دانلود,بررسی پاورپوینت آشنایی با بتن و فولاد,pptx
 
بخشی از مطلب
 
 
خواص مکانیکی و فیزیکی بتن
بتن ماده ای است که اگرچه از برخی جهات به صورت الاستیک رفتار می کند، اساساً یک ماده غیرالاستیک محسوب می‌شود. شاید بتوان گفت که جنبه های رفتاری غیرالاستیک بتن کمک بزرگی به موفقیت و توسعه استفاده از آن نیز نموده است. به عنوان مثال می توان از تغییر شکلهای غیرالاستیک بتن در مناطقی از سازه های نامعین یا دکرد که در آنها در اثر باز توزیع تنش ها وضعیت متعادل تری از نظر نیروها بوجود می آید. همچنین، شاید بتن از این نظر که خواص سازه ای آن بستگی به زمان و شرایط رطوبتی و حرارتی محیط دارد نیز منحصر به فرد باشد. بنابراین، برای افرادی که مسئولیت طراحی یا اجرای سازه های بتن آرمه را بعهده دارند، تنها اتکا بر مقادیری که از جداول محاسباتی به دست می آیند کافی نبوده و اطلاع از خواص مکانیکی و فیزیکی بتن بسیار ضروری است.
در این بخش برخی خواص بتن، نظیر مقاومت، تغییر شکل، خستگی، افت و خزش، و اثر عوامل مؤثر بر آنها مورد بررسی و مطالعه قرار می گیرند.
عوامل مؤثر بر مقاومت بتن
مهمترین عوامل مؤثر بر مقاومت بتن عبارتند از:
-    نسبت آب به سیمان
-    نسبت مصالح سنگی به سیمان
-    دانه بندی، شکل، درجه زبری سطح، مقاومت و سختی دانه های سنگی
-    حداکثر اندازة مصالح سنگی
هنگامی که حداکثر اندازة مصالح سنگی بین 5/3 تا 5/4 سانتیمتر است، عوامل سوم و چهارم اهمیت کمتری دارند. و هنگامی که نسبت مصالح سنگی به سیمان از 4 بیشتر است (که معمولا در بتن های سازه ای چنین است) عامل دوم چندان مهم نمی باشد.
از میان عوامل فوق، نسبت آب به سیمان، مهمترین نقش را در مقاومت بتن داراست.
هر قدر نسبت آب به سیمان کمترباشد مقاومت فشاری بیشتری برای بتن به دست می‌آید. برای هیدراسیون کامل سیمان یک مقدار حداقل آب مورد نیاز است، لیکن برای افزایش کارایی بتن لازم است مقدار آب بیشتری بکار رود که این مقدار آب مازاد دیرنیاز سبب کاهش مقاومت می‌شود.
در رابطه با تأثیر اندازة مصالح سنگی بر مقاومت بتن، نتایج آزمایشات نشان داده اند که وجود مصالح سنگی با اندازة بزرگ ممکن است سبب کاهش مقاومت گردد، این مسئله احتمالاً در اثر کاهش کل سطح تماس این مصالح با ملات می باشد. اما از سوی دیگر، بکار بردن مصالح سنگی درشت منجر به استفاده از آب کمتری برای دستیابی به کارآیی موردنظر می‌شود و در نتیجه مقاومت بیشتری برای بتن حاصل می گردد. بدین ترتیب دیده می‌شود که وقتی از مصالح سنگی درشت استفاده می شود، تأثیر نهایی اندازه دانه های درشت بر مقاومت بتن، بستگی به نسبت های اختلاط بتن پیدا می‌کند. بطور کلی، مصالح سنگی با اندازة بزرگ، اثر منفی بیشتری روی مقاومت بتن های پرسیمان نسبت به بتن های کم سیمان دارند.
مسئله دیگر در مورد تأثیر مصالح سنگی درشت بر مقاومت بتن، در رابطه با شکل و جنس سطح این دانه ها مطرح است. بدین ترتیب که بتن های ساخته شده با مصالح سنگی گرد و صیقلی دارای مقاومت کمتری از بتن های ساخته شده با مصالح سنگی شکسته هستند و این تأثیر، در مورد مقاومت کششی بیشتر از مقاومت فشاری است.
در اینجا لازم است اشاره ای نیز به تأثیر زمان بر مقاومت بتن بشود. از لحظه ای که بتن شروع به گرفتن وسخت شدن می‌کند مقاومت آن نیز با زمان افزایش می یابد. این افزایش مقاومت در روزهای اولیه بسیار سریع است ولی به مرور از سرعت آن کاسته می‌شود بطوری که پس از چند ماه عملاً متوقف می گردد. بعنوان مثال مقاومت نمونه های بتنی ساخته شده با سیمان پرتلند نوع I پس از 28 روز تنها بین 3/1 تا 7/1 مقاومت نمونه های 7 روزه است (در غالب موارد این نسبت قدری بیش از 5/1 می باشد)
آزمایشهای مقاومت فشاری
در برخی کشورهای دنیا، مانند آمریکا، نمونه های آزمایش مقاومت فشاری به شکل استوانه هایی هستند که نسبت ارتفاع به قطر آنها برابر 2 می باشد. از سوی دیگر، در بسیاری کشورهای اروپائی از نمونه های مکعب شکل استفاده می‌شود. در ایران، هر دو نوع نمونه های استوانه ای و مکعبی مورد استفاده قرار می گیرند. آنچه در رابطه با شکل نمونه های آزمایشی مطرح است، این واقعیت است که مقاومت های بدست آمده از این دو نوع نمونه معمولاً یکسان نیستند. این تفاوت به دو دلیل اساسی پدید می آید.
اول آنکه، در نمونه های استوانه ای، جهتی که بار فشاری به نمونه وارد می‌شود منطبق است برجهتی که نمونه ریخته می شود، در حالیکه در نمونه های مکعبی، جهت بارگذاری عمود بر جهت بتن ریزی نمونه است. چنانچه مخلوط بتن از کارآیی خوبی برخوردار باشد و به خوبی نیز متراکم و کوبیده شود، بتن حاصله تقریبا ایزوتوپ خواهد بود و این تفاوت اهمیت چندانی ندارد. لیکن، در غالب موارد این منظور تأمین نمی شود و در نتیجه تغییر شکل لایه های مختلف نمونه یکسان نبوده و این مسئله در مقادیر مقاومت های بدست آمده منعکس می گردد.
علت دوم در تفاوت مقادیر نمونه های استوانه ای و مکعبی را می توان در مسئله اصطکاک بین نمونه بتنی و صفحات فولادی ماشین آزمایش جستجو کرد. بدین ترتیب که به علت تفاوت مقادیر مدول الاستیسیته و ضریب پواسون فولاد و بتن، نمونه بتنی و صفحه فولادی تمایل به تغییر شکل های جانبی یا مساوی دارند. لیکن بعلت وجود اصطکاک، حرکت جانبی نسبی بین صفحه فولادی و نمونه بتنی در سطح تماس آنها مقدور نبوده و در نتیجه تنش های برشی در این سطح بوجود می آید. اثر این تنش ها در نمونة بتنی، با افزایش فاصله از صفحات فولادی کاهش می یابد بطوری که از فاصله ای در حدود   (B بعد جانبی نمونه است) قابل صرفنظر باشد. اثر این تنش ها را می توان در نمونه های استوانه ای استاندارد، که تا حد گسیختگی تحت فشار قرار می گیرند، بخوبی مشاهده نمود. بدین ترتیب که در هر انتهای نمونه یک مخروط تقریباً دست نخورده با ارتفاع   باقی می ماند (D قطر استوانه است)، ولی در میان این مخروط ها تغییر شکل جانبی بطور آزاد قابل حصول است که با پف کردن نمونه به سمت بیرون در قسمت میانی توجیه می‌شود. در نمونه های مکعبی نیز هرمهای دست نخورده بوجود می‌آیند، لیکن بعلت محدودیت ارتفاع این نوع نمونه ها، رئوس هرمها در یکدیگر تداخل نموده بطوری که ناحیه ای که در آن تغییر شکل جانبی می‌تواند آزاد باشد حذف می‌شود. در نتیجه، در نمونه های مکعبی نمی توان فشار تک محوری که آزاد از برش باشد بوجود آورد. بنابراین، در شرایط مشابه از نظر کیفیت بتن، مقاومت به دست آمده از نمونه های مکعبی بیش از مقاومت حاصل از نمونه های استوانه ای است. همچنین، نتیجه گرفته می‌شود که برای تعیین مقاومت بتن، که تحت تأثیر مشخصات صفحات فولادی دستگاه پرس نباشد یا بعبارت دیگر، برای تعیین مقاومت فشاری تک محوری حقیقی بتن، باید از نمونه های استوانه ای با نسبت ارتفاع به قطر بزرگتر از 7/1 استفاده نمود. در استوانه‌های استاندارد، نسبت ارتفاع به قطر برابر 2 می باشد.
مقاومت فشاری بتن براساس نمونه استوانه ای با   نشان داده می‌شود که منظور از آن، مقاومت فشاری نمونه های استوانه ای به قطر 15 و ارتفاع 30 سانتیمتر است که 28 روز پس از ساخت اندازه گیری می شوند. مقاومت فشاری نمونه های مکعبی به بعد 15 سانتیمتر را که پس از 28 روز آزمایش می شوند با   نشان می دهند. بطور متوسط، برای بتن های با وزن معمولی، مقاومت نمونه های استوانه ای 30*15 تقریباً 80 درصد مقاومت نمونه های مکعبی 20 سانتیمتری و 83 درصد مقاومت نمونه های مکعبی 15 سانتیمتری است. برای بتن های سبک، مقاومت نمونه های استوانه ای و مکعبی تقریباً یکسان می باشند.
مطلب قابل توجه دیگری که در رابطه با شکل نمونه ها مطرح است اثر نسبت ارتفاع به قطر در نمونه های استوانه ای است. گاهی اوقات برای انجام آزمایش از نمونه های استوانه ای استفاده می‌شود که نسبت ارتفاع به قطر آنها متفاوت از 2 است. بعنوان مثال، این مسئله در مورد کرهایی که از سازه های ساخته شده بریده می شوند پیش می آید. در این موارد لازم است ضریب تصحیحی بر مقاومت های به دست آمده اعمال شود تا نتایج حاصل قابل مقایسه با مقاومت نمونه های استوانه ای استاندارد باشند.
مقاومت کششی
برخلاف آزمایش مقاومت فشاری که استاندارد شده است، آزمایش مقاومت کششی هنوز با روشهای غیرمستقیم، که تفاوت های اصولی نیز بین آنها وجود دارد، انجام می‌گیرد. با این وجود امروزه روش کاملاً رضایت بخشی برای تعیین مقاومت کششی بتن وجود ندارد و مطالعه روی روش های آزمایش هنوز در حال انجام است. حالت ایده آل این است که مقاومت کششی از طریق کشش مستقیم اندازه گیری شود،‌ لیکن، اعمال کشش محوری در نمونه های بتنی قدری دشوار است و در نتیجه عملاً هیچگونه آزمایش استانداردی برای کشش مستقیم وجود ندارد.
یکی از آزمایشهای متداول در این مورد، آزمایش خمش است. در این آزمایش از یک تیر ساده غیرمسلح، که در آن طول دانه 3 برابر ارتفاع مقطع است و دو بار متمرکز یکسان در نقاط ثلث دهانه اعمال می شوند، استفاده می‌کنند. حداکثر تنش کششی که در مقطع این تیر ایجاد می‌شود و از فرمول کلاسیک خمش f= Mc/I محاسبه می گردد را اصطلاحاً مدول گسیختگی می نامند و با fr نشان می دهند. باید توجه داشت که مدول گسیختگی از مقدار واقعی تنش کششی بتن بزرگتر است، زیرا که محاسبة مدول گسیختگی مبتنی است بر توزیع خطی تنش،‌ در حالیکه توزیع تنش عملاً به شکل سهمی است. بعلاوه، این تنها تار انتهایی مقطع است که به حد ماکزیمم می رسد و تارهای دیگر مقطع در این شرایط قرار ندارند و لذا گسترش ترک از تار انتهایی مقطع بوسیله تارهای مجاور که تحت تنش کمتری هستند متوقف می‌شود و در نتیجه قبل از گسیختگی نمونه آزمایشی، تنش بیشتری از آنچه در کشش مستقیم انتظار می رود قابل ایجاد است. مقدار عددی مدول گسیختگی به طور متوسط 50 درصد بیش از مقاومت کششی مستقیم بتن است.