یکی از مصالح پرمصرف و مقاوم جهت ساختمان سازی، ماده بتن است. از دیر باز تاکنون مصالح بتن و سیمان نقش موثری را در ایجاد بناهای شهری و روستایی ایفا کرده اند. بر اساس آمارها؛ میزان بتن مصرفی در پروژ های عمرانی داخل کشور، به نسبت مصارف جهانی بسیار بیشتر است؛ و این مسئله یکی از دلایل ضعف در ساختمان سازی است.علارغم کیفیت بالای مصالحی نظیر: بتن و نقش بی بدیل آن ها در پایداری ساختمان ها، اما در صورت استفاده از بتن نامناسب و یا افزودنی های خاص، عمر سازه به سرعت کاهش یافته و خسارت های جبران ناپذیری را پدید می آید.
هدف از آزمایش میلگرد بتنی
امروزه به منظور جلوگیری از مشکلات آتی و جبران ضعف سازه های بتنی، از روش جای گذاری میلگرد در سازه های بتنی استفاده می شود. شرایط بهره برداری و افزایش مقاومت کششی بتن از طریق بارگذاری میلگرد در آن یکی از مسائلی است که بسیار مورد توجه مهندسین سازه است. بنابراین لازم است؛ ضمن اهمیت به نحوه اتصالات و نکات اجرایی سازه، به میزان چسبندگی یا پیوستگی میلگرد با بتن نیز توجه شود.
انجام آزمایش پیوستگی میلگرد با بتن، یکی از راهکارهای بررسی عملکرد بتن در سازه های مختلف ساختمانی است. در ادامه این مطلب؛ به بررسی آزمایش پیوستگی میلگرد با بتن و فاکتورهای موثر بر آن اشاره خواهیم کرد.
آزمایش پیوستگی میلگرد با بتن
میلگرد یکی از مهم ترین قطعات ساختمانی است که اغلب به منظور افزایش استحکام بتن توام با آن مورد استفاده قرار می گیرد. میلگردها بنابر نوع استفاده و کارکردشان در فرآیند ساختمان سازی، در ضخامت ها و انواع مختلفی تولید می شوند.انواع میلگردهایی که در بتن استفاده می شوند به لحاظ روش ساخت در طی فرآیندهای متنوعی نظیر: فولاد گرم نورد شده، فولاد گرم و فولاد سرد اصلاح شده مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین؛ میلگردها از نظر شکل ظاهری نیز در دسته بندی های مختلفی اعم از: میلگرد ساده، میلگرد آجدار و میلگرد رویه آجدار پیچیده قابل تقسیم بندی هستند.
با در نظر رفتن تمامی موارد مذکور می توان گفت که آزمایش پیوستگی میلگرد با بتن در سه نوع مختلف انجام می پذیرد. در ذیل به تشریح این موارد می پردازیم.
آزمایش بیرون کشیدگی این آزمایش بدین گونه است که در ابتدا میلگرد را داخل بتن قرار داده و سپس به کمک جک به سمت بیرون هدایت می شود. پس از اتمام عملیات؛ ترک خوردگی ها و آسیب دیدگی های بتن در اثر آزمایش کشیدگی مورد بررسی قرار می گیرند. لازم است تا پیش از هدایت میلگرد، به منظور جلوگیری از هرگونه خسارات احتمالی از یک تکیه گاه فولادی استفاده شود.
آزمایش میلگرد درگیر در بتن:
این آزمایش همانطور که از نام آن پیداست به بررسی مقاومت بتن از طریق قرار دادن میلگرد درون آن می پردازد. در این روش میلگرد درگیر در بتن از دو سمت به جهت های مخالف کشیده می شود و این کشیدگی تا جایی ادامه می یابد که ترک های بتن در سطح آن نمایان شوند. سپس میزان عمق ترک ها، تعداد و فواصل میان آن ها به صورت مجزا بررسی می گردد.آزمایش تیر؛ یکی از اصولی ترین روش ها جهت بررسی پیوستگی میلگرد با بتن، آزمایش تیر است. در این روش با فراهم کردن شرایطی مشابه تیرهای کنسول، آسیب دیدگی های بتن در اثر تنش های وارده بررسی می شود.
عوامل موثر بر پیوستگی میلگرد با بتن
پارامترهای مختلفی در میزان پیوستگی میان میلگرد و بتن موثرند که برخی از آن ها عبارتند از : سطح مقطع، طول میلگردها و فواصل میان آن ها، قطر آرماتور، طول ناحیه مهاری، خصوصیات مکانیکی بتن و میلگرد، مقاومت فشاری بتن، سرعت بارگذاری و... .
در ذیل به اختصار به تشریح برخی از این موارد می پردازیم
طول ناحیه مهاری:
ناحیه مهاری به بخشی از میلگرد گفته می شود که در اثر کشیدگی، تنش پیوستگی رخ خواهد داد. این بخش از میلگرد به صورت مستقیم با بتن درگیر است. هر آنچه میزان طول مهاری در میلگرد بیشتر باشد، میزان نیرویی که جهت هدایت یا کشیدگی میلگرد به سمت بیرون صرف می شود نیز، بیشتر است.قطر آرماتور بر اساس نتایج بدست آمده از مطالعات محققان به هر میزان که قطر آرماتور افزایش یابد، تنش پیوستگی میلگرد با بتن نیز بیشتر خواهد شد.
پوشش بتن:
پوشش بتن اطراف میلگرد یکی از عوامل موثر بر میزان پیوستگی میلگرد و بتن است. به عبارتی به هر میزانی که پوشش بتن در اطراف میلگرد یا آرماتورها از میزان استاندارد خود کم تر باشد، بتن تحت تنش های وارده دچار آسیب دیدگی و شکست خواهد شد که این مسئله یکی از دلایل عدم پایداری ساختمان هاست.
مقاومت فشاری:
چنانچه مقاومت فشاری بتن اطراف میلگرد تحت تنش های وارده بیشتر شود، با افزایش میزان پیوستگی میلگرد با بتن مواجه خواهیم بود.استفاده از افزودنی ها؛ به طور کلی بتن های ساخته شده به روش سنتی، یکی از دلایل عدم کارایی صحیح سازه های بتنی هستند. به منظور رفع این مشکل می توان از دو راهکار استفاده از آب یا افزودن روان کننده های بتن بهره برد.با افزودن آب به ماده بتن، میزان روانی بتن افزایش می یابد. اما با کاهش تراکم بتن و جدا شدن دانه های آن، از مقاومت بتن کاسته می شود.
با استفاده از روان کننده های بتنی از مقاومت فشاری ماده تا حدود زیادی کم می شود، که اغلب توصیه می شود به جهت جبران این نقص و افزایش مقاومت؛ میزان آب به کار رفته در بتن کاهش یابد.
جمع بندی
همانطور که می دانید؛ بتن و میلگرد نقش موثری را در استحکام سازه های ساختمانی ایفا می کنند. در طی چندین دهه گذشته؛ به منظور جبران عملکرد ضعیف بتن در برابر تنش های بیرونی، از روش بارگذاری میلگرد در بتن استفاده می گردد.میلگردهای بارگذاری شده، بسته به نوع سازه و کارکرد می توانند انواع مختلفی را شامل شوند. آزمایش پیوستگی میلگرد با بتن یکی از معدود راهکارهایی است که می توان در طی آن عملکرد بتن را به دقت مورد بررسی قرار داد.
انجام آزمایش میلگرد از سه طریق مختلف آزمایش بیرون کشیدگی، آزمایش تیر و آزمایش میلگرد درگیر در بتن قابل انجام است. عوامل متعددی نظیر؛ طول ناحیه مهاری، قطر میلگرد، پوشش بتن روی میلگرد. و... بر میزان پیوستگی میلگرد با بتن نقش دارند.