طرح اختلاط بتن C35، همراه جدول و روش ساخت

بتن ماده‌ای ساختمانی و متشکل از سیمان، سنگدانه‌های ریز (ماسه) و سنگدانه‌های درشت است که با آب مخلوط شده و با گذشت زمان سخت می‌شود. در صنعت ساختمان از بتن برای ساخت پی‌ها، ستون‌ها، تیرها، دال‌ها و سایر عناصر باربر و غیر باربر استفاده می‌شود. از این رو مقاومت فشاری بتن، مشخصه مهمی است که بر کاربرد و رفتار بتن تأثیر می‌گذارد. در این مقاله از بلاگ رامکا به ارائه طرح اختلاط بتن C35 به همراه جداول و نتایج مقاومت فشاری خواهیم پرداخت.

مشخصات مصالح مورد استفاده در طرح اختلاط بتن C35

بتن ترکیبی از سیمان، سنگدانه، آب و مواد افزودنی است که هر یک ویژگی‌های منحصر به فردی دارند و بر خصوصیات بتن تولید شده با آن‌ها تأثیر می‌گذارند. به همین جهت در این بخش از مقاله، به توضیح مشخصات مصالح مورد استفاده در طرح اختلاط بتن C35 خواهیم پرداخت.

مصالح سنگی

برای ساخت بتن C35، سنگدانه‌های طبیعی و رودخانه‌ای مورد استفاده قرار گرفتند. مصالح درشت‌دانه یا شن این طرح اختلاط از معدن واحدی و سنگدانه‌های درشت از معدن رازانی استخراج شده است.

مشخصه	مصالح ریزدانه	مصالح درشت‌دانه
وزن مخصوص (اشباع با سطح خشک)	۲٫۶۱	۲٫۶۲
اندازه و سایز (میلی‌متر)	۴٫۷۵-۰	حداکثر بعد=۱۸
درصد شکستگی	۲۵	۲۵
مدول نرمی	۳٫۱-۲٫۹	–
قابلیت جذب آب (%)	۳٫۴%	۱%

منحنی دانه‌بندی ماسه مصرفی در طرح اختلاط فوق ادامه آمده است:

سیمان

در طرح اختلاط بتن ۳۵ مگاپاسکال، سیمان پرتلند تیپ ۲ با نرمی ۳۱۵۰cm²/g و وزن مخصوص ۳٫۱۴ استفاده می‌شود. در این طرح اختلاط، سیمان مصرفی از کارخانه دلیجان تهیه می‌گردد. گفتنی است سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن در طرح اختلاط C35، به صورت پاکتی تهیه شده و در تمام مراحل حمل، انبارداری و استفاده، پاکت‌های سیمان از عوامل مضر چون رطوبت دور نگه داشته می‌شوند. در جدول زیر، ترکیبات شیمیایی سیمان مصرفی آمده است.

C4AF	C3A	C2S	C3S	Na2O	Fe2O3	K2O	MgO	SO3	Al2O3	SiO2	CaO
12%	5%	15%	59%	0.34%	4.1%	0.7%	1.3%	2.4%	4.6%	20.5%	63.4%

جهت بررسی مشخصات مصالح مصرفی، آزمایش‌های تعیین وزن مخصوص و جذب آب مصالح، مطابق استاندارد ASTM C128 صورت می‌گیرد.

آب و مواد افزودنی

به منظور تولید بتن در این طرح اختلاط، آب شرب شهر قم استفاده می‌شود. جهت کاهش نسبت آب به سیمان و همچنین افزایش مقاومت بتن در این طرح اختلاط، بهتر است از ابر روان کننده بتن رادون شرکت رامکا که بر پایه پلی‌کربوکسیلات اتر است، استفاده شود.

شرایط و روش ساخت طرح اختلاط بتن C35

بتن ۳۵ مگاپاسکال مطابق با الزامات استاندارد ملی ۲-۱۶۰۸ ساخته و عمل‌آوری می‌شود. همان‌طور که می‌دانید دمای سیمان مصرفی بر کیفیت و خصوصیات بتن مؤثر است. به همین دلیل در ساخت بتن، بهتر است سیمان به مدت یک هفته در محیط قرار داده شده و در زمان ساخت، دمای سیمان در محدوده ۲۰ تا ۲۵ درجه سلسیوس نگه داشته شود.

پیش از مخلوط نمودن مصالح جهت ساخت بتن، آزمایش درصد رطوبت مصالح سنگی بر اساس استاندارد ملی ۴۹۸۳ انجام شد. گفتنی است میزان درصد رطوبت مصالح، حتماً باید در مقدار آب اختلاط بتن در نظر گرفته ‌شود.

مصالح انتخاب شده برای ساخت بتن در این طرح اختلاط، درصد رطوبت تقریباً ثابتی داشتند؛ به طوری که درصد رطوبت مصالح ریزدانه یا ماسه در محدوده ۳ تا ۳٫۵% و رطوبت مصالح درشت‌دانه یا شن در محدوده ۰٫۵ تا ۰٫۷۵% اندازه‌گیری شده است.

جهت ساخت مخلوط بتنی، میکسر یا مخلوط‌کن دوار مورد استفاده قرار گرفت. پیش از ساخت بتن، لازم است دیواره‌های میکسر مرطوب شود تا جذب آب دیواره از بتن به حداقل برسد. شیوه اختلاط مصالح بدین صورت است که نخست سنگدانه‌ها در مخلوط‌کن دوار ریخته شده و پس از آن، بخشی از آب اختلاط به مصالح سنگی افزوده ‌شود.

بیشتر بخوانید: طرح اختلاط بتن C40

در این قسمت، مصالح به مدت یک دقیقه با یکدیگر میکس می‌شوند. پس از میکس شدن، سیمان و مابقی آب درون میکسر ریخته شده و مخلوط به مدت یک دقیقه مخلوط می‌شود. پس از اطمینان از اختلاط مناسب آب و سیمان، ابر روان کننده رادون به مخلوط اضافه شده و پس از آن، مخلوط به مدت ۳ دقیقه میکس می‌شود تا مخلوطی همگن به دست آید.

بعد از اتمام فرایند میکس و ساخت مخلوط بتنی، لازم است بتن تازه در قالب‌های مکعبی ۱۰×۱۰ ریخته شود. روش استاندارد تهیه آزمونه بدین صورت است که بتن در سه مرحله و سه لایه درون قالب ریخته می‌شود و هر لایه به کمک میله فلزی با ۲۵ ضربه متراکم می‌گردد. برای افزایش سهولت خارج کردن آزمونه‌ها از قالب و همچنین کاهش آسیب فیزیکی و لب پریدگی آن‌ها، دیواره و کف قالب با روغن قالب مایا اندود شد.

برای مراقبت و عمل‌آوری بتن، آزمونه‌ها به مدت ۲۴ ساعت در دمای ۲۱ درجه سلسیوس نگهداری شد و در این ۲۴ ساعت روی آن‌ها با گونی خیس (پارچه چتایی مرطوب) پوشانده شد. پس از گذشت یک روز، قالب‌ها را باز کرده و تا زمان انجام آزمون مقاومت فشاری، لازم است در دمای ۲۲ درجه در حوضچه آب نگهداری ‌شود.

بیشتر بخوانید: حوضچه عمل آوری و نگهداری بتن

جدول طرح اختلاط بتن C35

جهت ساخت بتنC35 ، مصالح یاد شده به نسبت‌های زیر با یکدیگر مخلوط می‌شوند:

مصالح مورد استفاده	مشخصات	مقدار در یک متر مکعب بتن C35
ماسه SSD	ماسه طبیعی با درصد شکستگی ۲۵	۱۰۱۰ کیلوگرم
شن SSD	حداکثر بعد ۱۸ میلی‌متر	۷۷۰ کیلوگرم
سیمان	سیمان تیپ ۲ دلیجان	۴۲۰ کیلوگرم
ابر روان کننده	ابرروان کننده رادون ( پایه پلی کربوکسیلات)	۱ کیلوگرم
نسبت آب به سیمان	–	۰٫۴۲

مشخصات بتن تازه

یکی از مهم‌ترین مشخصات بتن تازه که حتماً باید بررسی شود، میزان کارایی و روانی آن است. آزمایش اسلامپ بتن تازه، روشی است که با استفاده از یک مخروط فلزی ناقص، میله فولادی و متر انجام می‌شود. این آزمایش در ایران مطابق با استاندارد ISIRI-3203-2 انجام می‌گردد. البته این آزمایش، مطابق استانداردهای دیگری مانند ASTM C 143 نیز انجام شده که با نمونه ایرانی ذکر شده کمی متفاوت است. در این‌جا ما از استاندارد ملی استفاده نموده‌ایم. به منظور کاهش جذب آب، لازم است مخروط و صفحه فلزی، با استفاده از یک پارچه خیس مرطوب ‌شود. مخلوط بتنی در سه مرحله و سه لایه مساوی در مخروط ریخته می‌شود و هر لایه با زدن ۲۵ ضربه با میله فولادی متراکم می‌گردد.

پس از آن سطح بتن صاف شده و بدون هیچ ارتعاش اضافی، مخروط بالا کشیده می‌شود. مقدار افت ارتفاع بتن نسبت به مخروط، مطابق شکل زیر اندازه‌گیری شده و به عنوان عدد اسلامپ گزارش می‌شود.

لازم به ذکر است آزمایش اسلامپ روی سه نمونه انجام شده و میانگین نتایج این سه آزمایش به عنوان نتیجه نهایی گزارش می‌شود. در جدول زیر مشخصات بتن تازه ساخته شده با طرح اختلاط مذکور ارائه شده است.

اسلامپ	۱۳ سانتی‌متر
وزن مخصوص بتن تازه	۲۳۸۰ کیلوگرم بر متر مکعب
میزان حباب هوای بتن تازه	۲٫۵ درصد

نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن

آزمایش مقاومت فشاری نمونه‌های بتن، به منظور تعیین مقاومت فشاری مشخصه بتن، بر اساس استاندارد ملی ۳-۱۶۰۸ انجام گرفت. از آن‌جا که در این پژوهش از آزمونه‌های مکعبی ۱۰×۱۰ استفاده شده، در هنگام ارائه گزارش، لازم است مقادیر به دست آمده به مقادیر مقاومت فشاری نمونه استوانه‌ای تبدیل شوند. در شکل زیر، جک هیدرولیکی تمام اتوماتیک را که برای این آزمایش مورد استفاده قرار گرفته، مشاهده می‌کنید.

میزان رطوبت نمونه‌ها تأثیر عمده‌ای بر نتایج آزمایش مقاومت فشاری دارد، به طوری که اگر دو آزمونه در شرایط یکسان از یک نمونه بتن تهیه و عمل‌آوری شوند، اما در زمان انجام تست مقاومت فشاری یکی از آن‌ها خیس و دیگری خشک باشد، نمونه خیس به دلیل وجود اضافه فشار آب منفذی، مقدار مقاومت فشاری کمتری از خود نشان خواهد داد.

از این رو برای ممانعت از این پدیده، آزمایش روی آزمونه‌هایی با سطح خشک و در حالت اشباع انجام می‌گیرد. در این‌جا نیز آزمایش روی تعدادی آزمونه صورت گرفت و در پایان، متوسط مقادیر به دست آمده به عنوان نتیجه مقاومت فشاری گزارش شد.

لازم به ذکر است در این آزمایش، قابلیت اعتماد مطابق با ضوابط پذیرش مندرج در مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ارزیابی شده است. نتایج آزمایش مقاومت فشاری نمونه‌ها در جدول زیر آمده است.

سن (روز)	چگالی نمونه (کیلوگرم بر متر مکعب)	مقاومت فشاری (معادل استوانه ۱۰ در ۲۰)
۳	۲۳۶۵	۲۸ مگاپاسکال
۷	۲۳۶۰	۳۵ مگاپاسکال
۲۸	۲۳۵۰	۳۷ مگاپاسکال

با رسم نتایج آزمایش‌های مقاومت فشاری روی تعداد زیادی آزمونه بتنی در سنین مختلف از این طرح اختلاط، نمودار زیر حاصل شد. همان‌گونه که انتظار می‌رود به دلیل استفاده از ابر روان کننده بتن در این طرح اختلاط در سنین ۰ تا ۳ روز، سرعت رشد مقاومت بتن بسیار سریع است.

شایان ذکر است نتایجی که در این مقاله ارائه شد، با استفاده از مصالح ذکر شده و در آزمایشگاه واحد تحقیق و توسعه رامکا به دست آمده است. لذا با استفاده از مصالح دیگر، نتایج متفاوت دور از انتظار نیست.

در این مقاله از بلاگ رامکا، طرح اختلاط عملی و تست شده برای بتن C35 ارائه شد. بتن با مقاومت ۳۵ مگاپاسکال در تمام اجزای سازه‌ای بتن، اعم از ستون، تیر، دال و فونداسیون کاربرد دارد. بتن C35 در بیشتر کارهای ساختمانی اعم از اسکلت و فونداسیون قابل استفاده است. اما نکته قابل توجه، عیار بالای این طرح اختلاط است که سبب تولید بتنی متراکم شده که برای استفاده در ساخت استخر مناسب است.