آزمایشی که بلوک‌ ساختمانی را محک می‌زند! (تست ضربه، آتش، لرزش)

آزمایش بلوک ساختمانی با سه تست ضربه، آتش و زلزله، دنیای ساخت و ساز را زیر و رو کرده است. وقتی به دیوار خانه‌تان نگاه می‌کنید، فقط یک سطح ساده و بی‌جان می ببینید، اما پشت این ظاهر ساده، دنیایی از آزمایش‌ها و بررسی‌های سخت و طاقت‌فرسا نهفته است. در قلب سازه‌ها، بلوک‌هایی قرار دارند که نقش نخست را در حفظ جان انسان‌ها در برابر بلایای طبیعی ایفا می‌کنند.

در نگاه اول، شاید بلوک‌های ساختمانی فقط مصالح ساده‌ای برای ساخت دیوارها به‌نظر برسند. اما وقتی پای ایمنی، زلزله، آتش‌سوزی یا حتی انفجار وسط می‌آید، همین بلوک‌ها باید سربلند از آزمایش‌هایی بیرون بیایند که گاهی عجیب، سخت و هیجان‌انگیزند. آزمایش‌هایی که آینده‌ی ایمنی ساختمان‌ها را رقم می‌زنند.

بلوک‌هایی که امروز در دیوارها به‌کار می‌روند، پیش از آن‌که پایشان به کارگاه ساختمانی برسد، باید از آزمون‌هایی نفس‌گیر عبور کنند؛ آزمون‌هایی که در آن‌ها چکش‌های فولادی بر سرشان فرود می‌آید، در آتش‌سوزی‌های شبیه‌سازی‌شده می‌سوزند و در آزمایشگاه‌هایی شبیه به صحنه‌ی زلزله، به لرزه درمی‌آیند، البته بلوک هایی که برگه استاندارد دارند…

۳ آزمایش بلوک ساختمانی

در این مقاله، شما را با سه آزمایش مهم تست ضربه، تست مقاومت در برابر آتش و تست لرزش در برابر زلزله که عملکرد بلوک‌های ساختمانی را در سخت‌ترین شرایط ممکن محک می‌زنند آشنا خواهیم کرد.

تست ضربه: آیا بلوک در برابر ضربه‌ی ناگهانی تاب می‌آورند؟

چرا تست ضربه اهمیت دارد؟ در محیط‌های ساختمانی، سقوط اجسام، ضربه‌های تصادفی یا حتی فشار ناگهانی ناشی از زلزله، ممکن است به مصالح وارد شود. بلوک‌ها ممکن است در حین حمل، نصب یا بر اثر نیروهای ناگهانی مکانیکی (مثل برخورد ماشین، ضربه‌ی وارده از آوار یا سقوط اشیای سنگین) دچار شکست شوند.

در نتیجه، مقاومت ضربه‌ای یک شاخص مهم برای دوام آن‌هاست. هدف از آزمون ضربه در آزمایش بلوک ساختمانی، بررسی توان بلوک در جذب انرژی و مقاومت در برابر شکست‌های ناگهانی است.

روش اجرای تست ضربه

یکی از مهم‌ترین معیارهای سنجش مقاومت یک بلوک، بررسی واکنش آن به نیروی ضربه است. این آزمایش بلوک ساختمانی که در آزمایشگاه‌ها با ابزارهایی چون پاندول برخوردکننده با انرژی کنترل‌شده، سقوط وزنه آزاد از ارتفاع مشخص روی بلوک یا پرس دینامیکی با سنسورهای فشار و جابجایی انجام می‌شود، به ما می‌گوید که آیا بلوک در برابر ضربات شدید خرد می‌شود یا تاب می‌آورد؟ رفتار شکست بلوک چگونه است؟

بر اساس استانداردهای ASTM C39 و EN 1996-1-1، آزمایش ضربه به‌وسیله دستگاه «سقوط وزنه» با شرایط زیر انجام می‌شود:

وزنه‌ای فولادی (۵ تا ۱۰ کیلوگرم) از ارتفاع مشخص (۱ تا ۲ متر) روی بلوک رها می‌شود. انرژی ضربه با فرمول h.g.m=E  (جرم × شتاب جاذبه × ارتفاع سقوط) محاسبه می شود. سپس بلوک بررسی می‌شود که آیا ترک خورده؟ خرد شده؟ یا مقاومت کرده است؟

مطالعه‌ای از دانشگاه کیوتو ژاپن در سال ۲۰۲۴ نشان داد که بلوک‌های دارای الیاف پلی‌پروپیلن درون مخلوط بتن، ۲۵٪ انرژی ضربه بیشتری را نسبت به بلوک معمولی جذب کردند و استفاده از افزودنی‌های نانوکربنی (Nanosilica) سبب تأخیر در گسترش ترک بلوک می شود.

در پژوهشی دیگر از مجله Construction and Building Materials، بلوک‌های AAC  بتن گازی اتوکلاوشده، تنها ترک‌های سطحی برداشتند اما بلوک‌های سیمانی سنتی تحت همان شرایط به دو نیم شکستند.

این نشان می‌دهد که ساختار متخلخل AAC باعث جذب بهتر انرژی می‌شود و در برابر ضربه‌های ناگهانی، مقاوم‌تر عمل می‌کند.

همچنین در یک مطالعه‌ی جدید در سال ۲۰۲۴ در ژورنال ASCE، بلوک‌های سبک بتنی و بلوک‌های AAC تحت آزمایش ضربه‌ای قرار گرفتند. نتیجه این شد که بلوک‌های دارای دانسیته‌ی پایین‌تر، ضربه را بهتر جذب کردند و از شکستن جلوگیری کردند.

قیمت بلوک سبک سیمانی

قیمت بلوک سیمانی دیواری | خرید با محاسبه آنلاین قیمت کل

💡 نکته مهندسی: بلوک‌های سبک پوکه‌ای به دلیل چگالی پایین، انرژی ضربه را بهتر جذب می‌کنند و در برابر ضربات شدید مقاوم هستند چون تحت پرس بالا و با استانداردهای مشخصی تولید شده اند.

تست آتش بلوک های ساختمانی

چرا تست آتش بلوک مهم است؟ چون در آتش‌سوزی‌های ساختمانی، دیوارها باید بتوانند مقاومت کافی از خود نشان دهند تا هم فرصت فرار برای ساکنان فراهم شود و هم از گسترش آتش به سایر بخش‌ها جلوگیری شود.

در بسیاری از آتش‌سوزی‌های شهری، گسترش شعله‌ها از طریق دیوارهای داخلی و خارجی انجام می‌شود. بلوک‌هایی که در برابر آتش پایداری خوبی دارند می‌توانند از گسترش آتش جلوگیری کنند و فرصت فرار را برای ساکنان فراهم نمایند.

روش اجرای تست آتش بلوک

در این آزمایش بلوک ساختمانی، بلوک یا دیوار در داخل یک کوره آتش استاندارد با دمای کنترل‌شده قرار می‌گیرد و دما به‌صورت تدریجی طبق استاندارد ISO 834 یا ASTM E119 تا حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. در تست آتش بلوک، معیارهای حفظ یکپارچگی، عدم شعله‌پذیری، عبور شعله یا دود از دیواره، حفظ عایق‌کاری حرارتی، مقاومت ساختاری پس از گذشت زمان و عدم ریزش بلوک مورد بررسی قرار می گیرند.

شاخص مهم FRR (Fire Resistance Rating)

این عدد نشان‌دهنده‌ی مدت‌زمانی است که بلوک می‌تواند در برابر حرارت مستقیم مقاومت کند، معمولاً بر حسب ساعت محاسبه می شود.

نتایج تست آتش بلوک های ساختمانی

بر اساس مقاله منتشرشده در Journal of Fire Science ، بلوک‌های AAC  بتن هوادار اتوکلاو شده تا ۲ ساعت در برابر دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد بدون ریزش مقاومت کردند و بلوک‌های سبک با پوکه معدنی (پومیس) تا ۹۰ دقیقه پایداری حرارتی داشتند.

اما بلوک‌های معمولی بدون افزودنی در کمتر از ۳۰ دقیقه دچار گسیختگی شدند. البته در سال ۲۰۲۵، گروهی از محققان دانشگاه آرهوس دانمارک اعلام کردند که با پوشش‌های نانوسرامیکی می‌توان بلوک‌های معمولی را هم تا ۹۰ دقیقه در برابر آتش مقاوم کرد!

🔥 در ساختمان‌های بیمارستانی و صنعتی، استفاده از بلوک‌های مقاوم به آتش می‌تواند جزو الزامات مقررات ملی ساختمان باشد.

ساختار متخلخل AAC مانند یک عایق طبیعی عمل می‌کند و از عبور گرما جلوگیری می‌کند، ویژگی‌ای که آن را برای ساختمان‌های شهری ایده‌آل می‌سازد.

در بررسی‌های سال‌های اخیر در تست های آتش، بلوک‌های AAC و پومیس‌دار (پوکه‌ای) عملکرد بسیار خوبی داشته‌اند؛ چراکه این مصالح ذاتاً غیرقابل‌اشتعال‌اند.

اگرچه در سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵ مطالعات اختصاصی روی بلوک‌های AAC یا بلوک‌های سبک از نظر آتش‌سوزی محدود بوده‌اند، اما در مقیاس وسیع‌تر، تحقیقات روی سازه‌های چوبی و فلزی نشان داده‌اند که آزمایش‌های تمام‌مقیاس (Full-Scale Fire Testing) بسیار مهم‌تر از تست‌های کوچک‌مقیاس آزمایشگاهی هستند.

این یافته‌ها تأکید دارند که در مورد بلوک‌های ساختمانی نیز باید به سراغ تست‌هایی واقع‌گرایانه رفت تا رفتار مصالح در شرایط آتش واقعی به‌درستی تحلیل شود.

تست لرزش بلوک با شبیه‌سازی زلزله واقعی

چرا این آزمایش بلوک ساختمانی حیاتی است؟ اهمیت تست زلزله در کشورهایی چون ایران، ژاپن و ترکیه زیاد است! زلزله یکی از مخرب‌ترین پدیده‌های طبیعی است. در ساختمان‌های آجری یا بلوکی غیرمسلح، دیوارها نخستین اجزایی هستند که فرو می‌ریزند و جان ساکنان را تهدید می‌کنند.

در کشوری مثل ایران که یکی از مناطق زلزله‌خیز جهان است، عملکرد مصالح در برابر زمین‌لرزه اهمیت حیاتی دارد. هدف از این تست، بررسی پایداری بلوک یا دیوار هنگام لرزش‌های شدید مشابه زلزله واقعی است.

شیوه اجرای تست لرزش بلوک

ابتدا دیوار کامل روی میز لرزه‌ای (Shake Table) برای وارد کردن حرکات افقی مشابه زلزله نصب می‌شود. میز، حرکاتی مشابه زلزله‌های واقعی (مثل زلزله بم، کرمانشاه یا توهوکو ژاپن) را شبیه‌سازی می‌کند و سنسورها مواردی چون جابه‌جایی، ترک‌خوردگی و تخریب را ثبت می‌کنند.

نتایج تست لرزش بلوک های ساختمانی

در پژوهشی درASCE Journal of Structural Engineering (2022)، بلوک‌های قفل‌شونده (Interlocking Blocks) بدون استفاده از ملات، عملکرد بی‌نظیری در برابر زلزله داشتند و اتصال مکانیکی باعث انعطاف‌پذیری این بلوک ها در هنگام لرزش می‌شود.

همچنین دیوارهای ساخته‌شده با بلوک AAC، حتی در برابر زلزله‌هایی با شدت ۷.۲ ریشتر، تنها دچار ترک سطحی شدند و در مقابل، دیوارهای بلوک سنتی با ملات سیمان دچار شکست برشی و ریزش موضعی شدند.

این تست نشان می‌دهد که تنها جنس بلوک مهم نیست، بلکه نحوه چیدمان، اتصال و اجرای صحیح نیز نقش تعیین‌کننده‌ای در مقاومت بلوک در برابر لرزش دارد.

در یک پروژه دیگر در دانشگاه ETH زوریخ و ژورنال Buildings (MDPI) در سال ۲۰۲۴، دیوارهای بلوکی سبک با میلگرد پیش‌تنیده داخلی تست شدند و مقاومت لرزه‌ای تا ۴ برابر افزایش یافت. این فناوری باعث افزایش اتلاف انرژی و کاهش تغییر شکل می‌شود.

پروژه CONSTRAIN در ایتالیا نیز نشان داد که استفاده از یک لایه کامپوزیت الیاف شیشه (TRM، GFRP و FRCC) بر سطح خارجی دیوار، تا ۳۵٪ از ریزش بلوک در هنگام لرزش جلوگیری می‌کند. این پوشش‌ها موجب بهبود مقاومت جانبی و ظرفیت جذب انرژی شدند. نتایج این تست اثبات کرد که حتی پوشش یک‌طرفه نیز تأثیر قابل‌توجهی در کاهش خسارت زلزله دارد.

در اکتبر ۲۰۲۴، نشریه Bulletin of Earthquake Engineering آزمایشی روی دیوارهای بلوکی با روکش تقویتی گچی مسلح به میلگرد منتشر کرد. نتایج نشان دادند که این روش باعث افزایش مقاومت چرخه‌ای و شکل‌پذیری در قاب‌های بتن مسلح می‌شود.

در مه ۲۰۲۴، پژوهشی نوآورانه از Structures Journal، به بررسی تقویت دیوارهای بلوکی با ملات الیافی حاصل از پسماندهای بازیافتی (فیبر PET، نارگیل، نایلون و…) پرداخت. تست لرزش بلوک، با میز لرزه‌ای یک‌محوره انجام شد و نتایج نشان دادند که استفاده از این ملات‌ها به‌طور قابل‌توجهی تاب‌آوری سازه را در برابر زلزله افزایش می‌دهد.

در هند نیز با اضافه‌کردن ملات حاوی الیاف نارگیل به دیوارهای آجری، پایداری آن‌ها تا سطح زلزله ۷ ریشتر افزایش یافت.

در فوریه ۲۰۲۵، مقاله‌ای در Journal of Disaster Science and Management نشان داد که استفاده از میلگرد داخلی در بلوک‌های توخالی بتنی ضعیف باعث افزایش سختی، ظرفیت جذب انرژی و بقای سازه در زلزله‌های شدید (سطح ۶ مقیاس آژانس هواشناسی ژاپن) می‌شود.

نکته: استفاده از بلوک‌های قفل‌شونده یا استفاده از تکنیک‌های Dry-Stack در کنار ملات‌های پلیمری تقویت‌شده، راهی مدرن برای بهبود مقاومت لرزه‌ای است.

اما یکسری تست های ترکیبی دیگر نیز برای بلوک انجام شده است که مختصری در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

تست انفجار بلوک با شبیه سازی سناریوی جنگی

کاربرد تست انفجار بلوک، در مناطق نظامی، پالایشگاه‌ها یا تأسیسات حیاتی است. در سناریوهایی مثل انفجار بمب، خطوط لوله یا حتی حملات تروریستی، بررسی مقاومت مصالح ساختمانی در برابر موج انفجار اهمیت حیاتی دارد.

در سال ۲۰۲۴، دستگاهی به‌نام miniBLAST  طراحی شد که با استفاده از ترکیب گاز و اکسیژن، انفجار کنترل‌شده و دقیق ایجاد می‌کرد و برای بررسی تخریب مصالح در شرایط شدید به کار رفت. . یافته‌ها این بود که دیوارهای حاوی الیاف فولادی داخلی تا ۴ برابر عملکرد بهتری داشتند و استفاده از بلوک‌های سبک قفل‌شونده باعث کاهش درصد خرابی تا ۴۰٪ شد.

این سیستم توانست دیوارهای بلوکی را در برابر فشار معادل انفجار ۱۰ کیلو TNT مورد ارزیابی قرار دهد.

تست بلوک در برابر ترکیب آتش و زلزله

این تست بلوک، سناریوی واقعی در بحران‌های طبیعی است، در برخی زلزله‌ها، مانند زلزله ۲۰۱۱ توهوکو در ژاپن، آتش‌سوزی پس از زلزله رخ می‌دهد.

در آزمایشگاهی در دانشگاه آکلند نیوزیلند دیواری از بلوک AAC را به‌مدت ۹۰ دقیقه در دمای ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد حرارت دادند. سپس بلافاصله آن را روی میز لرزه‌ای آزمایش کردند.

نتیجه این شد که دیوار ترک برداشت، اما فرو نریخت. این یعنی حتی پس از تحمل حرارت شدید، بلوک AAC همچنان مقداری از مقاومت لرزه‌ای خود را حفظ کرده است. در شهرهای پرخطر، چنین ویژگی‌هایی می‌تواند نجات‌بخش باشد.

تحلیل مقایسه‌ای جامع بین تست‌های بلوک

مقایسه عملکرد انواع بلوک‌ها در تست ها

کدام آزمایش بلوک ساختمانی سخت‌تر است؟

چرا این آزمایش‌های بلوک اهمیت دارند؟

این تست‌ها فقط جنبه‌ی علمی یا نمایشی ندارند؛ بلکه تضمین زندگی انسان‌ها هستند. هر ترک، هر مقاومت و هر پایداری در این آزمایش‌ها می‌تواند در زمان وقوع حادثه، میان مرگ و زندگی تفاوت ایجاد کند.

دکتر یاسوهیرو تاناکا، متخصص زلزله از دانشگاه کیوتو می‌گوید،ساختمان‌ها تصادفی فرو نمی‌ریزند؛ آن‌ها به‌دلیل استفاده از مصالح ناآزموده و اجرای غیراستاندارد فرو می‌ریزند.

نسل جدید مصالح ساختمانی، باید چندوظیفه‌ ی سبک سازی، مقاوم سازی، عایق کاری را انجام دهند. آزمون‌های فوق نشان دادند که مصالحی مثل بلوک AAC یا بلوک‌های قفل‌شونده، گزینه‌های برتری برای آینده‌ی ساخت‌وساز در مناطق پرخطر هستند.

از نتایج تست های جدید بلوک  در ۲۰۲۴–۲۰۲۵: چه برداشتی می کنیم؟

۱- بلوک‌های سبک جدید با استفاده از الیاف بازیافتی، هم سبک‌اند و هم مقاوم‌تر در برابر زلزله است. بلوک‌های سبک با تقویت الیافی، هم از نظر وزن مناسب‌اند، هم در تست‌های لرزه‌ای و ضربه‌ای عملکرد بهتری دارند. ملات‌های الیافی بازیافتی، در ترکیب با بلوک‌های متخلخل، یک سیستم ساخت‌وساز آینده‌نگرانه ارائه می‌دهند.

۲- روکش‌های نازک کامپوزیتی می‌توانند جان دیوار را نجات دهند؛ حتی از یک سمت دیوار! استفاده از پوشش‌های سطحی نانو، نه‌تنها در برابر آتش، بلکه در برابر رطوبت و قارچ نیز مقاوم‌سازی ایجاد می‌کند.

۳-تست‌های آتش بزرگ‌مقیاس بسیار ضروری‌تر از آزمایش‌های کوچک هستند و باید در آینده بیشتر به آن‌ها پرداخته شود.

۴-سیستم‌های شبیه‌سازی انفجار مثل miniBLAST امکان اجرای تست‌های واقعی ولی ایمن را فراهم کرده‌اند.

۵- استفاده از میلگرد داخلی در بلوک‌های توخالی می‌تواند ساخت دیوارهای مقاوم در برابر زلزله حتی با مصالح ارزان را ممکن کند.

۶- بلوک‌های قفل‌شونده به‌دلیل حذف ملات و کاهش ناپیوستگی، مقاومت بهتری در برابر زلزله و انفجار دارند.

آیا بلوک‌ها آینده‌ی مقاوم‌سازی‌ ساختمان ها هستند؟

اگر به نتایج این آزمایش‌ها نگاه کنیم، بله! بلوک‌های ساختمانی دیگر فقط مصالحی برای ساخت دیوار نیستند، بلکه به‌واسطه‌ی تکنولوژی‌های نوین، افزودنی‌های هوشمند و طراحی مقاوم، به مصالحی تبدیل شده‌اند که می‌توانند جان انسان‌ها را در زلزله، آتش یا حتی انفجار نجات دهند.

در سال‌های ۲۰۲۴ و ۲۰۲۵، تمرکز پژوهش‌ها بیشتر بر افزایش مقاومت لرزه‌ای مصالح با کمک ملات‌های نوین (بازیافتی و الیافی)، تقویت داخلی با میلگرد، روکش‌های کامپوزیتی و سیستم‌های اتصال پیشرفته بوده است.

در زمینه آتش‌سوزی و انفجار نیز گرچه پژوهش‌ها محدودتر بوده‌اند، اما تأکید علمی بر اجرای تست‌های بزرگ‌مقیاس و واقع‌گرایانه برای بلوک‌های ساختمانی روز به روز افزایش یافته است.

بلوک‌هایی که امروزه در آزمایشگاه‌ها با شدیدترین شرایط محک زده می‌شوند، فردا می‌توانند نجات‌بخش جان هزاران نفر باشند. توسعه‌ی مصالح نوین، ترکیب آن‌ها با فناوری نانو، کامپوزیت‌ها و طراحی‌های مدرن، به ما کمک می‌کند تا ساختمان‌هایی بسازیم که نه‌تنها زیبا و سبک، بلکه ایمن، پایدار و مقاوم در برابر تمام بلایا باشند.