کلیات طرح اختلاط بتن سبک

این مبحث به بتن سبک سازه ای شامل سنگدانه‌های سبک طبق ASTM C330 ، طراحی شده براساس مقاومت فشاری ۲۸ روزه بیش از محدود MPa 17.5 (آزمایش شده طبق ASTM C330) و وزن واحد حجم حداکثر جایگزین m3/kg 1840 تعیین شده براساس ASTM C567 می‌گردد. بخشی یا تمام ریزدانه‌های سبک ممکن است با ماسه با وزن معمولی با وزن معمولی طبق مشخصات ASTM C33 شود.

بیشتر بودن جذب سنگدانه‌های سبک تأثیر زیادی بر روی تعیین نسبت‌ها و روش‌های کنترل بتن با سنگدانه سبک دارد. سنگدانه‌های مرطوب ترجیح داده می‌شود، زیرا جذب کمتر آنها در حین مخلوط کردن تأثیر کمتری بر روی افت اسلامپ ضمن مخلوط کردن، حمل و جا دادن دارد. به بتن ساخته شده با سنگدانه‌های سبک اشباع باید اجازه داد تا قبل گرفتن در معرض یخ زدن و آب شدن رطوبت اضافی خود را از دست دهد. دانه بندی سنگدانه‌های سبک باید مناسب بوده به گونه ای که حداقل مقدار حفره را جهت نیاز به حداقل مقدار سیمان داشته باشد و حداقل تغییر حجم در اثر خشک شدن را باعث گردد. جایگزینی بخشی یا تمام سنگدانه‌های ریز سبک با ماسه معمولی دارای دانه بندی خوب، معمولاً نسبت بزرگتری سنگدانه درشت را به دنبال دارد. هنگامی‌که حصول مقاومت طراحی با مشکل مواجه گردد، باید استفاده از سنگدانه درشت با حداکثر اندازه کوچکتر مد نظر قرار گیرد.

تعیین نسبت‌های اختلاط

به دست آوردن اطلاعاتی پیرامون نسبت‌های اختلاط موجود در مورد مخلوط‌های بتن قبلی تهیه شده برای پروژه‌ها یا از تأمین کنندگان‌های سبک، که می‌تواند با ملزومات پروژه مورد نظر مطابقت داشته باشد، شروع خوبی برای یک پروژه است. در صورت موجود نبودن چنین اطلاعاتی، «روش استاندارد برای دو انتخاب نسبت‌های اختلاط بتن سبک سازه ای» توسط ACI 211.1-91 روش را جهت تعیین نسبت‌های مخلوط آزمایشی اولیه ارائه می‌نماید، که عبارت از روش ۱ (روش وزنی، پیکنومتر توده ویژه) – سنگدانه درشت سبک و سنگدانه‌های ریز با وزن معمولی یا روش ۲ (روش حجمی) – سنگدانه‌های کاملاً سبک یا مرکب از سبک و با وزن معمولی هستند.

روش ۱: روش وزنی (پیکنومتر توده ویژه): تخمین وزن‌های مخلوط برای بتن سبک مسلزم تعیین توده ویژه سنگدانه‌های درشت سبک است که بسته به اندازه نمونه مورد آزمایش می‌تواند براساس ASTM C128 یا ASTM C127 انجام گیرد. در صورت استفاده از ASTM C127 مصالح درشت سبک باید توسط یک نور سیمی‌غوطه ور نگه داشته شود. توده ویژه که باید معادل مقدار یافته شده توسط ASTM C128 باشد، از رابطه زیر به دست می‌آید:

S=

که در آن:

C = وزن سنگدانه‌های آزمایش شده، مرطوب یا خشک، درهوا (gr)

E = وزن سنگدانه‌های درشت در زیر آب (gr)

S = چگالی ویژه

روش ۲: روش حجمی‌(حجم غیرمتراکم، مرطوب): معمولاً حجم کل سنگدانه بین ۱٫۰۴ تا m3/m3 1.26 حجم بتن تغییر می‌کند. حجم غیرمتراکم سنگدانه ریز ممکن است از ۴۰ تا ۶۰ درصد کل حجم غیرمتراکم باشد. هم کل حجم غیرمتراکم سنگدانه‌ها و هم نسبت‌های ریزدانه و درشت دانه به عوامل متعددی از جمله طبیعت سنگدانه‌ها و خواص بتن سبک مورد نظر برای ساخت بستگی دارد. از آنجا که وزن‌های لازم برای مخلوط بتن سبک به مقدار سیمان بستگی دارد، به منظور توصیه‌های مربوط به مقدار سیمان لازم برای حصول مقاومت‌ها و وزن‌های واحد حجم مورد نظر، باید مشورت با تولیدکنندگان محلی سنگدانه‌های سبک صورت گیرد. در صورت عدم وجود این تجارب، می‌توان با استفاده از شکل ۱۱-۳ تخمین زد.

رابطه مقاومت فشاری و مقدار سیمان برای بتن کاملاً سبک با بتن با ماسه سبک (از شکل 332 استاندارد ACI 211.1-91. اطلاعات براساس نتایج حاصله از پروژه‌های واقعی با استفاده از تعدادی منابع سیمان و سنگدانه)
رابطه مقاومت فشاری و مقدار سیمان برای بتن کاملاً سبک با بتن با ماسه سبک (از شکل ۳۳۲ استاندارد ACI 211.1-91. اطلاعات براساس نتایج حاصله از پروژه‌های واقعی با استفاده از تعدادی منابع سیمان و سنگدانه)

تخمین نسبت‌های اولین مخلوط آزمایشی

مشخصات پروژه ممکن است حداقل سیمان یا مواد سیمانی، مقدار هوا، اسلامپ، حداکثر اسمی‌؟؟؟ سنگدانه، وزن واحد مقاومت، نحوه بتن ریزی (پمپ، سطل[۱] با تسمه نقاله)، و موارد دیگر از جمله طراحی دست بالا، مواد افزودنی و انواع خاص سیمان و سنگدانه‌ها را دیکته نماید. در هر صورت، ترتیب ترتیب زیر را می‌توان برای تعیین نسبت‌ها به کار گرفت:

بیشتر بخوانید  دست اندرکاران کاهش آب بتن

۱- اسلامپ را از جدول  انتخاب نمایید (در صورتی که مشخص نشده باشد).

۲- حداکثر اسمی‌اندازه سنگدانه را که بزرگترین مقدار موجود از نظر اقتصادی و سازگار با ابعاد سازه است، انتخاب نمایید.

۳- مقدار آب اختلاط و مقدار هوا از جدول  تخمین بزنید.

۴- نسبت تقریبی آب به سیمان را از جداول  انتخاب نمایید.

۵- مقدار سیمان را با استفاده از مقدار آب تخمینی و نسبت آب به سیمان لازم محاسبه نمایید.

۶- مقدار سنگدانه درشت سبک را از جدول  تخمین بزنید.حجم حاصله از این جدول که در واحد حجم بتن بیان شده از طریق ضرب کردن در وزن واحد حجم خشک شده درکوره در حالت غیرمتراکم، به وزن خشک سنگدانه درشت لازم برای واحد حجم بتن تبدیل می‌شود.

۷- اگر وزن واحد حجم بتن سبک از تجارب قبلی معلوم باشد، معمولاً تخمین مقدار سنگدانه ریز را می‌توان با تفریق وزن‌های بقیه اجزا از وزن واحد حجم انجام داد. به طریق دیگر می‌توان با استفاده از وزن‌های تخمین زده شده براساس توده ویژ از جدول ، تخمین ریزدانه‌ها را انجام داد.

۸- اصلاحات اضافی مخلوط باید پس از یک مخلوط آزمایشی انجام شود. اصلاحات نهایی مخلوط در حین عملیات کارگاهی ممکن است ضروری باشد.

 

اسلامپ‌های پیشنهادی برای انواع مختلف اجرا
اسلامپ‌های پیشنهادی برای انواع مختلف اجرا

 

 

 

حجم سنگدانه درشت در واحد حجم بتن
حجم سنگدانه درشت در واحد حجم بتن

 

 

 

 

 

تخمین اولیه وزن بتن تازه با درشت دانه سبک و ریزدانه با وزن معمولی
تخمین اولیه وزن بتن تازه با درشت دانه سبک و ریزدانه با وزن معمولی

 

 

 

 

روش وزنی طرح اختلاط بتن سبک

بتن با سنگدانه سبک را همچنین می‌توان به روش وزنی شبیه بتن معمولی نسبت بندی نمود. مجموع وزن‌های کلیه مصالح در مخلوط معادل کل وزن مخلوط است. در صورتی که وزن واحد حجم مشخص بوده یا فرض شده باشد، وزن سیمان و آب از کل وزن مخلوط کسر شده، باقیمانده وزن کل سنگدانه‌های سبک در حالت S.S.D می‌باشد. با استفاده از توده ویژه و درصد سنگدانه درشت از جدول  روش تعیین نسبت‌های مخلوط بتن ممکن می‌گردد.

مثال طرح اختلاط بتن سبک

ملزومات: بتن سبک با مقاومت فشاری MPa 24.5، اسلامپ mm100، حباب هوا ۴٫۵ درصد، حداکثر وزن خشک شده در هوا m3/kg1750، و شرایط محیطی ملایم.

داده‌ها: وزن واحد حجم خشک غیرمتراکم برای سنگدانه‌های ریز سبک موجود m3/kg1000 و برای سنگدانه‌های درشت سبک با اندازه اسمی‌mm19 برابر با m3/kg750 است. مدول نرمی‌سنگدانه ریز ۳، توده ویژه سنگدانه درشت ۱٫۳۶ و سنگدانه ریز ۱٫۸۸، با میانگین ۱٫۶۲ است. مقدار رطوبت موجود سنگدانه درشت ۲ % باکل جذب ۱۱ % و رطوبت موجود سنگدانه ریز ۴ درصد با جذب ۲ درصد است.

حل:

۱- بدون تجربه قبلی، مقدار سیمان از شکل بالا برای MPa 24.5 سیمان m3/kg400 تخمین زده می‌شود.

۲- از جدول ، حداکثر نسبت آب به سیمان ۴۰ % می‌باشد.

۳- آب تخمینی برای بتن با حباب هوا دارای حداکثر اندازه سنگدانه برابر با mm19، از جدول مقدار m3/kg181 بوده و لذا سیمان لازم به میزان ۴۵۳کیلوگرم بر مترمکعب محاسبه می‌گردد.

۴- حجم سنگدانه درشت در واحد حجم بتن از جدول  مقدار ۰٫۶۸ می‌باشد. پس وزن درشت دانه سبک غیرمتراکم خشک شده در کوره در هر متر مکعب بتن ۵۱۰= ۷۵۰ × ۰٫۶۸۰ کیلوگرم خواهد بود. با توجه به جذب ۱۱ % وزن درشت دانه m3/kg566= 1.11 × ۵۱۰ در حالت S.S.D می‌باشد.

۵- بدون تجربه قبلی، تخمین اولیه وزن کل واحد حجم بتن را از جدول  می‌توان انجام داد، که در این مثال برای هر مترمکعب بتن ۱۸۴۸ کیلوگرم می‌شود. چون این جدول براساس ۳۲۵ کیلوگرم بر مترمکعب سیمان است، لذا براساس توضیحات ذیل جدول برای مقدار اضافی یعنی m3/kg128= 325- 453 وزن واحد حجم به میزان m3/kg19=  × ۹ تصحیح می‌گردد. پس وزن واحد حجم بتن m3/kg1867= 19+ 1848می‌شود.

۶- مقدار سنگدانه ریز مقدار باقیمانده مخلوط است. پس وزن سنگدانه ریز در حالت S.S.D عبارت است از:

m3/kg667= (566 + 453 + 181)- 1867 و وزن خشک شده در کوره m3/kg654=  خواهد بود.

۷- مخلوط آزمایشی به حجم ۷۰ لیتر به صورت زیر خواهد بود:

سیمان                                                                      kg31.7 = 0.07× ۴۵۳

سنگدانه ریز (در حالت S.S.D)                                        kg 46.7 = 0.07× ۶۶۷

سنگدانه درشت (در حالت S.S.D)                                     kg39.6 = 0.07 × ۵۶۶

آب اختلاط                                                                kg 12.7 = 0.07 × ۱۸۱

کل                                                                         kg130.7 =

چون سنگدانه ریز دارای ۴ درصد رطوبت است، آب مخلوط باید به میزان kg0.9= (654 × ۰٫۰۷) × ۰٫۰۲ کاهش یابد و سنگدانه ریز به همان میزان در ۷۰ لیتر افزایش داده شود. سنگدانه درشت دارای ۲ درصد رطوبت و میزان جذب ۱۱ درصد بوده است. از تولیدکننده خواسته شده که آب پاشی و پیش مرطوب سازی سنگدانه‌های درشت را انجام دهد. به همین علت در حال حاضر مقدار رطوبت ۱۵ درصد اندازه گیری شده که نشانگر وجود ۴ درصد رطوبت آزاد است که باید از طریق کاهش در آب مخلوط به میزان kg1.4= (510 × ۰٫۰۷) × ۰٫۰۴ و افزایش سنگدانه درشت به همین میزان در نظر گرفته شود. دقت شود که کلیه تصحیحات برای آب براساس وزن خشک شده در کوره انجام می‌شود. نهایتاً مخلوط آزمایشی به حجم ۷۰ لیتر به صورت زیر خواهد بود:

بیشتر بخوانید  طرح اختلاط بتن | روش گام به گام به همراه مثال

سیمان                                                                     kg31.7

سنگدانه ریز                                                               kg47.6

سنگدانه درشت                                                           kg41

آب اختلاط                                                                kg10.4

کل                                                                         kg130.7

۸- برای اصلاح نسبت‌های اختلاط بتن سبک سازه ای از توده ویژه سنگدانه استفاده می‌شود. روش آزمایش در مطالب دیگر رامکا بلاگ  تشریح شده است. توده ویژه تابعی از مقدار رطوبت بوده، بنابراین باید برای مقادیر مختلف رطوبت و هر نوع سنگدانه محاسبه گردد. مثالی از این رابطه به عنوان نمونه در شکل قبل نشان داده شده است.

۹- مخلوط آزمایشی ساخته می‌شود و روش ارائه شده در بندهای ۵ تا ۷ ذکرشده در بالا، با تصحیح لازم برای حجم بتن تازه انجام می‌گردد.

۱۰- طرح‌های اختلاط و مخلوط‌های آزمایشی اضافی به منظور تأمین حداقل سه و ترجیحاً چهار نقطه بر روی منحنی سیمان – مقاومت به گونه ای که مخلوط مربوط به مقاومت مورد نظر را بتوان حاصل نمود، باید ساخته شوند. (غالباً یک تکنسین باتجربه آزمایشگاه می‌تواند مخلوط آزمایشی بتن با وزن معمولی را محاسبه نماید، به طوری که بتنی با مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان خواسته شده یا هر دو را با دقت کافی که فقط تصحیحات غیرمهم و جزیی را نیاز داشته باشد، تولید گردد. در چنین موردی مخلوط آزمایشی دوم با تصحیح جزیی معمولاً غیرضروری است.

مثال رابطه توده ویژه پیکنومتر و مقدار رطوبت سنگدانه سبک (از شکل A ضمیمه A استاندارد ACI 211.2.91).
مثال رابطه توده ویژه پیکنومتر و مقدار رطوبت سنگدانه سبک (از شکل A ضمیمه A استاندارد ACI 211.2.91).

در مورد بتن سبک احتمال بسیار کمتری هست که بتوان با یک مخلوط آزمایشی، بتن با مشخصات مطلوب را حاصل نمود و نیازی به مخلوط‌های بیشتر نباشد. تقریباً همیشه یک مجموعه مخلوط آزمایش قبل از توصیه مخلوط بتن سبک برای اجرای در کارگاه مورد نیاز خواهد بود).

اصلاح طرح اختلاط بتن سبک

بسیاری از متغیرهای مطرح در حین تولید و اجرا ممکن است نیاز به اصلاح و تعدیل مخلوط‌ها در کارگاه را اینجاب نمایند. اساساً پارامترهای تعیین شد در مخلوط‌های آزمایشی باید در کارگاه نیز به قوت خود باقی باشند. به طور کلی رواداری‌های مورد استفاده برای بتن معمولی امکان دارد برای بتن سبک کاملاً قابل استفاده نباشند. به عنوان مثال، اسلامپ‌های پایین تر را می‌توان در بتن سبک برای جا دادن یکسان به کار برد. خلوط ممکن است سفت به نظر برسد ولی در صورت طراحی صحیح به راحتی جریان خواهد یافت و تحت ارتعاش مکانیکی متراکم شده و اسلامپ‌های ۲۵ تا mm50 را به آسانی می‌توان مورد استفاده قرار داد. اما هرگاه به علت نیاز مقدار آب افزایش یابد، مقدار سیمان نیز متناسباً باید افزایش داده شود تا مقاومت طراحی کم نشود. همواره قانون نسبت آب به سیمان اعمال می‌گردد. هنگامی‌که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها تغییر می‌کند، باید دقت به خرج داد که با اصلاح رطوبت، مقدار وزن سنگدانه خشک ثابت باقی بماند. در صورتی که دانسیته سنگدانه‌ها تغییر یابد، جهت حفظ همان حجم بتن تازه، حجم سنگدانه خشک باید ثابت باقی بماند. اگر وزن واحد حجم بتن نسبت به وزن مخلوط طراحی شده به طور محسوسی تغییر نماید، ممکن است یک مخلوط جدید مورد نیاز باشد. تغییر وزن واحد حجم ناشی از تغییر مقدار هوا را می‌توان با تغییر مقدار ماده حباب هوازا تصحیح نمود تغییر وزن واحد حجم در اثر تغییر در وزن واحد حجم سنگدانه، در صورتی که سنگدانه‌ها شامل درشت دانه سبک و ماسه طبیعی باشد، احتمالاً از طریق نسبت‌ها قابل اصلاح است، ولی اگر تمام سنگدانه‌ها سبک باشند، به احتمال قریب به یقین تغییر سنگدانه‌های در نظر گرفته شده ضروری خواهد بود. به طور کلی مهمترین عوامل در اصلاحات کارگاهی مخلوط ساخته شده از مصالح با کیفیت بالا و بدون تغییر، ثابت باقی ماندن مقدار سیمان، اسلامپ، مقدار هوا و وزن سنگدانه خشک در هر مترمکعب بتن است. داشتن حجم ثابت سنگدانه خشک مستلزم محاسبات دائمی‌رطوبت و انجام تصحیحات لازم است.

بیشتر بخوانید  بتن سبک غیر سازه ای | چیستی، انواع و کاربرد

قواعد عملی زیر راهنمایی برای اصلاحات تقریبی مخلوط بتن سبک سازه ای خواهد بود:

۱- هر یک درصد افزایش در سنگدانه ریز باعث افزایش آب به میزان m3/kg2 می‌شود.

۲- هر m3/kg2 افزایش در آب، افزایش حدود یک درصد سیمان را می‌طلبد.

۳- هر یک درصد افزایش در مقدار هوا، باعث کاهش مقدار آب به میزان m3/kg3 می‌شود. (همچنین مقاومت کاهش می‌یابد).

۴- هر mm25 افزایش در اسلامپ، نیاز به افزایش آب به میزان حدود m3/kg6 را ایجاد می‌کند.

۵- افزایش m3/kg6 در مقدار آب مستلزم افزایش مقدار سیمان به میزان تقریبی ۳ درصد است.

اصلاحات مخلوط برای مقادیر سیمان، هوا و آب، با استفاده از روش حجم مطلق با روشی شبیه نسبت‌های بتن با وزن معمولی محاسبه می‌شود.

۱۱-۲۸ آزمایش‌های کارگاهی و کنترل تولید

منظور از آزمایش‌های جاری بتن سبک، حفظ یکنواختی کیفیت و بنابراین حصول اطمینان از صحت مقادیر وزن واحد حجم، سیمان و آب است. به دلیل تغییرات زیادتر در جذب، توده ویژه، مقدار رطوبت و دانه بندی سنگدانه‌های سبک، معمولاً تولید مخلوط یکنواخت به طور پیوسته بسیار مشکل است. لذا بتن سبک باید در حین تولید و استفاده مرتباً مورد آزمایش قرار گیرد. آزمایش‌های وزن واحد حجم، اسلامپ و مقدار هوا باید غالباً انجام شود. استاندارد ACI 301 آزمایش‌های وزن واحد حجم را پیشنهاد می‌نماید. تغییرات در وزن واحد حجم حاکی از تغییرات حباب هوا یا نادرست بودن نسبت سنگدانه، دانه بندی یا توده ویژه خواهد بود. روش حجمی‌ASTM C173 باید برای آزمایش‌های حباب هوا به کار گرفته شود. گرچه طرح معمولاً براساس وزن‌های خشک سنگدانه‌ها انجام می‌شود، استفاده از سنگدانه مرطوب برای ساخت بتن، مفیدتر است. این امر از جداشدگی و جذب آب از مخلوط که باعث سفت شدگی سریع و جداشدگی می‌شود، جلوگیری می‌کند. همچنین امکان کنترل بهتر مقدار آب را فراهم می‌سازد. همانطور که برای انحراف آزمایش‌های کارگاهی از روابط تعیین شده پیش بینی گردیده، امکان دارد تصحیحات دوره ای مورد نیاز باشد. همواره این هدف در اصلاحات باید مد نظر باشد که حجم سنگدانه خشک ثابت بماند (که اساس طرح است) مگر اینکه نتیجه کنترل حاکی از تغییر در دانسیته باشد.

قابلیت جا دادن بتن سبک را می‌توان با استفاده از حباب هوا به طور جدی بهبود بخشید، که همچنین باعث بهبود ویژگی‌های آب انداختن، کاهش جداشدگی و پایین آوردن وزن واحد حجم نیز می‌گردد. مقدار ماده حباب هوازا برای مقدار خاص هوا، با انواع زیاد سنگدانه‌های سبک مورد استفاده به طور وسیع متغیر است. این ویژگی نیاز به انجام آزمایش‌های حباب هوا را ضروری می‌سازد.

بتن ساخته شده با سنگدانه سبکی که در حین اولین ساعت مغروق شدن در مخلوط کمتر از ۲ درصد وزنی جذب داشته است (براساس آزمایش نمونه در شرایط کارگاهی) باید به همان روش بتن با وزن معمولی پیمانه و مخلوط گردد. بتن ساخته شده با سنگدانه سبکی که با حد جذب فوق الذکر (حداکثر ۲ درصد) مطابقت نمی‌کند، باید با اضافه کردن ۸۰ درصد آب مخلوط به سنگدانه‌ها در مخلوط کن، پیمانه و مخلوط شود، سپس به مدت حداقل ۱٫۵ دقیقه (۱۵ دور در کامیون مخلوط کن) مخلوط گردد. بقیه مصالح می‌تواند به روش معمول افزوده گردد.

پذیرش بتن سبک در کارگاه باید براساس وزن واحد حجم بتن تازه، اندازه گیری شده طبق ضوابط ASTM C567  باشد. در صورتی که وزن واحد حجم بتن تازه بیش از m3/kg32 با وزن مقرر اختلاف داشته باشد، باید مخلوط حتی الامکان بدو معطلی اصلاح گردد.

[۱] Bucket

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Share via
Copy link
Powered by Social Snap