آزمایش مقاومت کششی بتن یا تست برزیلی

تست برزیلی یک آزمایش است که در مکانیک سنگ برای تعیین غیرمستقیم استحکام کششی سنگ‌ها انجام می‌شود. این آزمایش بر روی بتن هم قابل انجام است.

مقاومت کششی بتن پارامتر مهمی در طراحی یک پروژه ژئوتکنیکی است؛ زیرا این نوع مقاومت به‌طور قابل توجهی کمتر از مقاومت فشاری بتن است. به عبارت دیگر میزان فشاری که بتن می‌تواند تحمل کند، خیلی بیشتر از میزان کششی است که تاب آن را دارد. استفاده از تست برزیلی برای آزمایش کششی بتن منجر به استفاده از آرماتورهای فولادی برای افزایش ظرفیت کششی مواد شده است.
تحقیقات همچنین نشان داده است که در حین فشرده‌سازی، استحکام کششی در نوک ریزترک‌ها بیش از حد است و آن ترک‌ها تمایل به بازشدن در بتن را دارند که منجر به شکستن آن می‌شود.

چگونگی تعمیر ترک بتن

مقاومت کششی یک سنگ یا بتن عمدتاً با دو روش آزمایش به دست می‌آید:

• تست مقاومت کششی مستقیم
• تست برزیلی

 

تست مقاومت کششی مستقیم

آزمایش مقاومت کششی مستقیم به‌عنوان مناسب‌ترین روش برای به‌دست آوردن ظرفیت کششی یک نمونه در نظر گرفته می‌شود. با این حال، این روش معمولا مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، زیرا آماده‌سازی بتن برای این تست چالش‌برانگیز است و نوع شکست هم معمولاً نامعتبر است (نمونه باید از قسمت میانی خود شکست بخورد تا آزمایش قابل اعتماد باشد).

به همین دلیل، تست برزیلی به‌طور گسترده‌ای جایگزین آن شده است، زیرا آماده‌سازی نمونه و روش آزمایش بسیار کارآمدتری دارد.

برای کسب اطلاعات در خصوص قیمت فوم لس می توانید با مراجعه به این صفحه با مشاوران ما تماس گرفته و از این اطلاعات برخوردار شوید.

تست برزیلی

مراحل انجام آزمایش برزیلی برای سنجش مقاومت کششی بتن به شرح زیر است

آماده‌سازی نمونه

آزمایش برزیلی بر روی نمونه‌های دیسکی انجام می‌شود که برش داده شده و صیقل داده شده‌اند، به‌طوری که ناصافی در سطح آنها کمتر از 0.25 میلی‌متر باشد. دو سطح نمونه نیز باید کاملا موازی با هم (با دقت 0.25 درجه) باشند.

نمونه‌ها باید به گونه‌ای انتخاب شوند که نماینده بتنی باشند که قصد بررسی مقاومت کششی آن را دارید. انتخاب را می‌توان از طریق مشاهده بصری انجام داد. نمونه انتخاب شده باید عاری از هرگونه نقصی مانند ترک یا سوراخ باشد.

قطر نمونه نباید کمتر از 54 میلی‌متر باشد و ضخامت آن باید بین 0.2 تا 0.75 برابر قطر آن و در حالت بهینه تقریباً برابر با نصف قطر باشد. میزان خطا در اندازه گیری قطر و ضخامت با حداقل سه اندازه‌گیری باید به 0.25 میلی‌متر محدود گردد.

مشخصات هندسی یک نمونه معمولی آماده شده برای تست برزیلی در شکل نشان داده شده است.

مشخصات هندسی یک نمونه معمولی آماده شده برای تست برزیلی

محتوای آب، اندکی بر نتایج تست برزیلی تأثیر می‌گذارد. بنابراین توصیه می‌شود که نمونه‌ها بر اساس رطوبت واقعی که در ساخت و ساز استفاده می‌شود، نگهداری و آزمایش شوند.

سلول تست برزیلی

نمونه استوانه‌ای آماده شده، در یک سلول طراحی شده مخصوص قرار می‌گیرد که از دو قسمت فولادی تشکیل شده است که با هم مونتاژ شده‌اند تا در دو انتهای مخالف با نمونه تماس پیدا کنند. فک بالا حاوی یک دهانه کروی است که در آن یک بلبرینگ نیمه توپ دایره‌ای قرار داده شده است. شماتیکی از پیکربندی تست برزیل در شکل زیر ارائه شده است.

روش تست

نمونه در داخل سلول قرار می‌گیرد و نوار ماسک (masking tape) (چسب کاغذی 0.2-0.4 میلی‌متری) دور سطح آن پیچیده می‌شود. سپس سیستم در دستگاه فشار قرار می‌گیرد که نرخ بارگذاری ثابتی را اعمال می‌کند تا نمونه در عرض 30-15 ثانیه بشکند. حداکثر بار ثبت می‌شود.

دستگاه‌های فشار معمولی طراحی شده برای تست برزیلی حداکثر ظرفیت فشار 100 کیلو نیوتن را دارند. با این وجود، دستگاه‌های مورد استفاده برای تست‌های فشرده‌سازی تک‌محوری نیز می‌توانند تا زمانی که توانایی اعمال نرخ فوق‌الذکر را داشته باشند، مورد استفاده قرار گیرند.

نمونه باید در امتداد قطر خود شکست بخورد تا آزمایش معتبر تلقی شود، در غیر این صورت آزمایش معتبر نیست و لازم است مجددا انجام شود.

محاسبات

برای بدست آوردن مقاومت کششی یک نمونه بتن از معادله زیر استفاده می‌شود:

در این معادله:

σt: استحکام کششی نمونه است.

P: بار ثبت شده است.

D: قطر نمونه است.

t: عرض نمونه است

معادله 1 با استفاده از تئوری الاستیسیته برای محیط‌های همسانگرد با در نظر گرفتن شرایط بارگذاری و مرزی در طول آزمایش برزیلی به دست آمده است. تنش شکست (مقاومت کششی) زمانی در مرکز دیسک تعیین می‌شود که بار اعمال شده برابر با P و بردار آن عمود بر قطر بارگذاری باشد.

توزیع تنش در امتداد محور بارگذاری نمونه‌ها در شکل زیر نشان داده شده است. درحالی‌که انتهای نمونه تحت تنش فشاری است، بقیه قطر بارگذاری تحت تنش کششی با حداکثر مقدار آن در قسمت مرکزی نمونه است.

توزیع تنش‌های فشاری و کششی در امتداد محور بارگذاری یک نمونه در طول تست برزیلی

 

برای به‌دست آوردن یک نتیجه قابل اعتماد در مورد مقاومت کششی یک نمونه بتن، حداقل 10 تست برزیلی باید انجام شود. با این حال، اگر نتایج دارای تنوع قابل توجهی نباشد (ضریب تغییرات باید کمتر از 5٪ باشد)، می‌توان از تعداد کمتری نمونه استفاده کرد.

خرید یونولیت سقفی از یونیپلکس

مثال محاسبه

فرض کنید که 10 نمونه دیسک برای تست‌ برزیلی آماده شده است. قطر و ضخامت نمونه‌ها برای اطمینان از انطباق آنها با مقررات فوق به دقت محاسبه می‌شود. سپس نمونه‌ها در سلول قرار می‌گیرند و سیستم در دستگاه بارگیری قرار می‌گیرد. میزان فشار به‌گونه‌ای انتخاب می‌شود که نمونه‌ها در عرض 15-30 ثانیه بشکنند و حداکثر بار ثبت شود. اگر استحکام کششی ماده قبلاً بدست آمده باشد، می‌توان نرخ بارگذاری را محاسبه کرد. در غیر این صورت، یک فرض منطقی، بر اساس ویژگی‌ها و اطلاعات مربوط به مواد آزمایش شده، می‌تواند ایجاد شود.

تصویر زیر نتایج آزمایش مثالی را نشان می‌دهد:

 

نتایج تست برزیلی در نمونه فرضی

با توجه به این‌که همه شکست‌ها معتبر است و نرخ فشار انتخاب شده مناسب است (چون شکست همه نمونه‌ها در بازه زمانی مورد نظر اتفاق افتاده)، استحکام کششی بتن به عنوان مقدار متوسط بین 10 آزمایش محاسبه می‌شود.

آشنایی با ویبره زدن بتن

سخن آخر

تست برزیلی یک آزمایش ژئوتکنیکی برای اندازه‌گیری غیرمستقیم مقاومت کششی سنگ‌ها است. این تست به دلیل سادگی و کارایی، یکی از متداول‌ترین روش‌های آزمایشگاهی در بررسی ژئوتکنیکی سنگ‌ها است. این آزمایش گاهی اوقات برای بتن نیز استفاده می‌شود. مقاومت کششی یک ویژگی مهم مواد برای تعیین عملکرد مکانیکی آنها است. این ویژگی در حقیقت توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر پاره‌شدن در اثر کشش است. مقاومت کششی برای انواع مصالح مانند سیم، طناب، تیرهای فلزی و غیره نیز کاربرد دارد.

 

https://www.geoengineer.org/education/laboratory-testing/splitting-tensile-strength-test-brazilian

http://geotesting.org/geotest/brazilian-test