طرح اختلاط بتن کفسازی: جدول مصالح و افزودنی‌ها

جهت ساخت کفسازی بتنی، اطلاع از نوع مصالح و میزان استفاده هر یک الزامی است. از این رو لازم است مصالح مورد استفاده و خواص ذاتی مواد، پس از ورود به مخلوط بتنی بررسی شوند؛ انواع سنگدانه مناسب و سیمان استاندارد به همراه افزودنی‌های لازم در بتن کفسازی تبیین شده و در نهایت، طرح اختلاط بتن کفسازی و مقدار مجاز استفاده از مصالح بتن مشخص شود. در این مقاله از بلاگ رامکا ضمن معرفی بتن کفسازی، نحوه ساخت بتن کفسازی تبیین خواهد شد و به عنوان نمونه پیشنهادی، طرح اختلاط بتن کفسازی ارائه می‌شود. پس با ما همراه باشید.

اختلاط و تولید بتن کفسازی

در طرح اختلاط یک بتن، مقادیر و نوع مصالح تعیین می‌شود. یکی از پارامترهای مهم در ساخت بتن، اطلاع از نسبت آب به سیمان است، چرا که این مقدار مقاومت نهایی بتن را مشخص می‌کند. برای طراحی بتن مناسب، لازم است کاربری آن تعیین شود. به طور معمول، بتن کف در سطح زمین و تراز صفر ساخته می‌شود، ولی در مواردی این کف در سطح زیرزمین یا حتی کف طبقات بالایی اجرا می‌گردد. پس بتنی که در سطح زمین اجرا می‌شود، با بتن کف طبقات متفاوت است.

کاربری اصلی کف، نوع بتن مورد نیاز را تعیین می‌کند؛ برای مثال بتن سوله صنعتی، باید علاوه بر مقاومت و دوام، پایداری خود را در برابر ضربه و بار سنگین حفظ کند. این در حالی است که بتن کف پمپ بنزین، باید با بکارگیری طرح اختلاط مناسب، در برابر نشت خودروها ایمن باشد. در مقابل، بتنی که در فضای آزاد استفاده می‌شود، باید نفوذناپذیر بوده و در برابر شرایط جوی – مثل یخبندان – مقاومت لازم را داشته باشد.

مصالح بتن کفسازی

تمام بتن‌های موجود از مصالح اصلی چون: سیمان، آب و سنگدانه تشکیل شده‌اند. سنگدانه‌ها شامل شن و ماسه هستند. ابعاد سنگدانه در طرح اختلاط بتن کفسازی محدود بوده و بهتر است از سنگدانه ریزتر استفاده شود. همچنین، قدرت و مقاومت سایشی این سنگدانه‌ها باید بسیار بالا باشد تا دوام بتن در بلند مدت حفظ شود.

در استاندارد ملی ایران شماره ۸۴۴۷، درباره مباحث مربوط به آزمایش سایش سنگدانه توضیحاتی ارائه شده است. یکی از روش‌های مشهور تعیین مقاومت سنگدانه، آزمایش ماشین لوس آنجلس است. در این روش، مقدار معلومی سنگدانه در استوانه دوار به همراه گوی فلزی ریخته شده و مقدار خرد شدن سنگدانه توسط دانه‌بندی تعیین می‌شود.

دوام بتن کفسازی نیز توسط آزمایش چرخ پهن استاندارد ملی شماره ۲۰۱۸۵ و ۲- ۷۵۵ تعیین می‌گردد. در نظر داشته باشید عمده مقاومت بتن توسط سنگدانه تأمین می‌شود.

سنگدانه

سنگدانه کفسازی باید محکم باشد. از این رو سنگدانه سیلیسی گرد و سنگدانه گرانیتی شکسته، بهترین انتخاب برای ساخت بتن کفسازی است. سنگدانه کوارتز به دلیل مقاومت سایشی بالا برای اماکن پرتردد بسیار مناسب است. به طور معمول، سنگدانه‌های بتن بیش از ۱۰۰ مگاپاسکال تحمل نیرو دارند؛ اما سؤال این‌جاست که چه فرایندی رخ می‌دهد که سنگدانه در ترکیب با سیمانی که مقاومتی در حد سنگ دارد، تبدیل به جسمی با ۳۰% مقاومت اجزای تشکیل‌دهنده می‌شود؟

تشکیل لایه مرزی میان سیمان و سنگدانه – که در برابر نیرو عمل می‌کند – دلیل اصلی این موضوع است. اگر برای انجام پروژه عظیمی، سنگدانه ریز کافی در دسترس نباشد، باید از سنگ با ساختار ریز یا ریزبافت استفاده کرد.

چگالی بالا و جذب آب پایین، از دیگر شرایط سنگدانه مناسب برای ساخت بتن کف است. افزایش حجم سنگدانه بتن در صورت اختلاط در فضای آب و سیمان، یکی از مشکلات برخی سنگدانه‌های مصرفی در بتن است. از این رو شناخت ساختار سنگدانه و رفتار این مصالح در دراز مدت برای استفاده در بتن بسیار حائز اهمیت است.

بیشتر بخوانید: انواع کفسازی بتن

سیمان

بهترین سیمان برای تولید بتن کفسازی، سیمان تیپ ۲ معمولی است؛ اما در شرایط خطرناک و قرار گرفتن در معرض یون مخرب مثل سولفات و کلر، بهتر است از سیمان تیپ ۵ استفاده شود. مکمل دوده سیلیسی و مواد پوزولانی نیز برای این روش بسیار مناسب هستند. برای شناخت سیمان کارخانه سازنده، آزمایش‌های شیمیایی و فیزیکی بسیاری روی سیمان انجام می‌شود.

آزمایش	استاندارد ACI	نتیجه
بلین	۳۹۰	۳۰۸۵
درصد باقی مانده روی الک ۴۵ میکرون	ASTM C430-96(c)	9.3%
درصد باقی مانده روی الک ۹۰ میکرون	ASTM C430-96(c)	1%
مینیمم اولیه	۳۹۲	۱۶۰
مینیمم نهایی	۳۹۲	۲۰۵
مقاومت فشاری ۳ روزه	۳۹۳	۳۵۵
مقاومت فشاری ۷ روزه	۳۹۳	۴۶۵
مقاومت فشاری ۲۸ روزه	۳۹۳	۵۸۸

افزودنی‌های بتن

بتن کفسازی چون تحت بار زیاد و تردد قرار دارد، باید در برابر تغییر شکل مقاوم باشد. استفاده از الیاف بتن برای جلوگیری از تغییر شکل بتن بسیار مناسب است. از این رو الیاف پلی پروپیلن در بتن کفسازی استفاده می‌شود. در این میان، ژل میکروسیلیس هم برای افزایش مقاومت و به نوعی آب‌بند کردن بتن استفاده می‌شود. البته در کنار این افزودنی‌های بتن، مواد مکمل دیگر هم مثل چسب پلیمری برای آب‌بند کردن درز بتن کاربرد دارد.

استفاده از روان کننده بتن در کفسازی، برای کاهش نسبت آب به سیمان و افزایش مقاومت بسیار مناسب است. همچنین مصرف ابر روان کننده بتن باعث افزایش کارپذیری می‌شود و این موضوع در اجرای راحت بتن کفسازی بسیار حائز اهمیت است؛ زیرا اساس کار روان کننده بتن، باردار کردن یکسان ذرات سیمان و جدا شدن ذرات سیمان در اثر دافعه الکترواستاتیکی است.

رنگدانه

شرکت سازنده رنگدانه، مقدار مصرف این ماده را در بتن تعیین می‌کند. از رنگدانه بتن به دو صورت ترکیب با مخلوط سیمانی تازه و پاشیدن روی سطح نیمه خشک شده استفاده می‌شود. هر دو روش ویژگی‌های خاص خود را دارد و با توجه به نیاز هر پروژه، روش کار و مقدار اختلاط تعیین می‌شود.

رنگ‌های اصلی موجود در بازار با ساختار مواد شیمیایی مشخص می‌شود؛ برای مثال کبالت رنگ آبی، اکسید آهن قرمز و باریم و کلسیم زرد هستند. خود سیمان سفید هم برای پوشش با موادی مثل پودر سنگ مخلوط شده و روی سطح اجرا می‌گردد.

طرح اختلاط بتن کفسازی

بهترین رده مقاومتی برای بتن کفسازی،۳۰ مگاپاسکال است. در این بتن، نسبت آب به سیمان باید کمتر از ۰٫۴۵ باشد، ولی مقاومت بیش از این مقدار در سایر کاربری‌ها رواج دارد. طرح اختلاط همان فرمول ساخت بتن کفسازی است؛ یعنی تمام مصالح مورد نیاز با وزن دقیق برای ساخت بتن مشخص می‌شوند.

بیشتر بخوانید: طرح اختلاط بتن C25

دانه‌بندی در طرح اختلاط بتن کفسازی

دو اصل مهم در بتن کفسازی، ریز بودن و پیوسته بودن سنگدانهبتن است. مطابقت با نمودار استاندارد دانه‌بندی، بهترین حالت ممکن برای انتخاب سنگدانه بتن کفسازی است. در این حالت، فضای خالی ایجاد شده میان ذرات به حداقل مقدار خود خواهد رسید.

عیار سیمان در طرح اختلاط بتن کفسازی

میزان عیار بتن در طرح اختلاط تعیین می‌شود. برای کارهای عادی، عیار ۴۰۰ کیلوگرم تمام نیازهای مقاومتی را برآورده خواهد کرد، ولی این مقدار قابلیت تغییر دارد. با ریز شدن اندازه سنگدانه در بتن، باید مقدار سیمان طرح اختلاط زیاد شود؛ برای مثال اگر قطر سنگدانه کمتر از ۱۰ میلی‌متر باشد، عیار سیمان بین ۳۷۵ تا ۴۵۰ کیلوگرم است.

البته لازم به ذکر است که مقادیر بالا پیشنهادی است و الزامی برای رعایت دقیق آن وجود ندارد؛ برای مثال اگر از پوزولان در طرح اختلاط بتن استفاده شود، مقادیر نیاز سیمان به شدت کاهش می‌یابد. استفاده از روان کننده یا موادی همانند چسب پلیمری نیز تا حدودی طرح اختلاط پایه را به هم می‌ریزد.

مقدار مصرف افزودنی‌ها در طرح اختلاط بتن کفسازی

انواع افزودنی بتن، همانند دیگر مصالح مخلوط بتنی نیست و حدود بالا و پایین آن، در هر شرایطی متغیر است. در آیین‌نامه‌های موجود و استانداردهای منتشر شده، حدود تمام افزودنی‌ها بیان شده است. آگاهی از خواص مواد افزودنی و تأثیرات این مواد روی بتن برای استفاده صحیح لازم است.

اگر از مواد افزودنی کمتری نسبت به مقادیر توصیه شده استفاده شود، تأثیری روی بتن نخواهد داشت. افزودن بیش از حد مواد نیز در نهایت بتن را از بین می‌برد. استاندارد ملی ایران در شماره ۱-۲۹۳۰ و ۲-۲۹۳۰ به بررسی خواص مواد افزودنی بتن و مقدار مجاز مصرف پرداخته است.

روان کننده بتن

یکی از مهم‌ترین افزودنی‌های بتن کفسازی، استفاده از روان کننده بتن از مقدار ۰٫۱% تا ۱% است. در میان افزودنی‌های روان کننده شرکت رامکا، ابر روان کننده بتن پالادیوم برای ساخت بتن کفسازی مناسب است. این افزودنی را می‌توان در محل اجرای بتن به تراک میکسر اضافه کرد؛ یعنی برای یک تراک ۶ متری، حدود ۶ کیلوگرم از این روان کننده برای اجرای آسان بتن کافی است.

در مورد بعضی افزودنی‌ها، نیازی به دقیق بودن مصرف افزودنی نیست، ولی ابر روان کننده بتن به دلیل قدرت فوق‌العاده‌اش، حتماً باید وزن شده و به میزان معین به بتن اضافه شود. اگر این کار به صورت چشمی انجام گیرد و مقدار زیادی روان کننده به بتن اضافه شود، بتن از دست رفته و دانه بتن جدا خواهد شد.

الیاف بتن

برای افزایش قدرت بتن و جلوگیری از ترک خوردگی، باید الیاف را به بتن اضافه نمود. مقدار مصرف الیاف پلی پروپیلن در بتن به ازای هر متر مکعب مخلوط سیمانی، بین ۱ تا ۲ کیلوگرم است. یکی از موارد جدی در اثر مصرف زیاد الیاف در بتن، کم شدن کارایی بتن است. پس باید حدود معرفی شده توسط شرکت‌ها در ساخت بتن رعایت شود.

بیشتر بخوانید: کفسازی بتنی

پلیمر بوتادین استایرن

چسب بتن بر پایه بوتادین استایرن SBR جهت تولید بتن کفسازی بسیار مناسب است. استفاده از این مواد هم در افزایش مقاومت کششی و تغییر شکل مؤثر بوده و هم بتن را آب‌بندی می‌کند. خاصیت آب گریزی این مواد در بتن بسیار حائز اهمیت است.

دوده سیلیسی (میکروسیلیس)

افزایش مقاومت سایشی و پُر کردن منافذ با دوده سیلیسی، مهم‌ترین دلیل استفاده از این ماده در بتن است. به طور معمول، این ذرات بسیار ریز و در حد میکرون هستند. سطح ویژه این مواد در حدود ۲۰ مترمربع بر گرم است و در بعضی طرح اختلاط‌ها، این ماده تا مقادیر زیادی جایگزین سیمان شده و در این صورت، دستیابی به مقاومت ۲۸ روزه الزامی است.

مقدار رنگدانه

مقدار مصرف رنگدانه در بتن متفاوت است و با توجه به جنس رنگدانه، ساختار شیمیایی و درجه رنگی مناسب برای کار متنوع می‌باشد. رنگ‌های معمولی در بازار بین ۱ تا ۱۰% وزن سیمان به بتن اضافه می‌شوند. رنگ خود سیمان نیز در مقدار نیاز این مدل رنگ‌ها مؤثر است؛ برای مثال مخلوط حاوی سیمان سفید به مراتب به پودر رنگی کمتری نسبت به سیمان سیاه نیاز دارد.

مصرف بعضی رنگدانه‌های بتن نیز بیش از مقادیر معمول است؛ برای مثال رنگدانه‌هایی هستند که حدود ۱۵% جایگزین سیمان می‌شوند. یکی از مباحث مطرح شده در این موارد، تأمین مقاومت فشاری لازم است. به همین دلیل در صورت مصرف بیش از حد پودر رنگ، باید نمونه بتن تهیه شده تحت آزمایش مقاومتی قرار گیرد.

نمونه جدول طرح اختلاط بتن کفسازی

هدف اصلی از کفسازی بتنی، ساخت کف مسطح و غیر قابل نفوذ است. در نظر گرفتن شرایط اقتصادی و در دسترس بودن مصالح، از جمله موارد تعیین کننده در طراحی یک بتن مناسب و با کیفیت است. این طرح اختلاط یک پیشنهاد است. به طور معمول نسبت آب به سیمان در این طراحی، بین ۰٫۴ تا ۰٫۴۵ است. قابلیت استفاده از این نسبت‌ها در اکثر پروژه‌ها وجود دارد، ولی بهتر است پیش از اجرای بتن و کفسازی، با مشاوران زمینه بتن و متخصصان مشورت فرمایید.

در نظر داشته باشید گاهی اوقات مواد افزودنی بتن با هم واکنش می‌دهند. از این رو اطلاع از خواص هر ماده پس از اضافه شدن به بتن برای جلوگیری از وقوع حادثه الزامی است. در بعضی موارد نیز مصرف بعضی افزودنی‌ها نیاز برخی دیگر را معلوم می‌کند؛ برای مثال اگر در یک بتن از الیاف و مواد جاذب آب استفاده کنیم، به شدت بتن قوام پیدا کرده و نیاز شدیدی به روان کننده بتن احساس خواهد شد. در هر صورت، طرح اختلاط پیشنهادی باید مقاومت فشاری لازم و سایر آزمایش‌های موجود را ارضا کند.

مصالح	شن نخودی	ماسه (مدول نرمی کمتر از ۳)	سیمان (تیپ ۲)	دوده سیلیسی	بوتادین استایرن	ابرروان کننده پالادیوم
مقدار مصرف (کیلوگرم بر مترمکعب بتن)	۷۰۰	۱۱۰۰	۴۰۰	۳۰	۲۰	۱

بیشتر بخوانید: انواع بتن اکسپوز

همان‌طور که گفته شد در طرح اختلاط یک بتن، آگاهی از نوع مصالح و میزان مصرف آنها اهمیت زیادی دارد؛ چرا که با توجه به کیفیت مصالح، طرح اختلاط بتن متفاوت خواهد بود. در این مقاله تلاش شد ضمن معرفی مصالح مورد نیاز برای کفسازی بتنی مناسب، یک نمونه پیشنهادی از طرح اختلاط بتن کفسازی در اختیار شما قرار گیرد. امیدواریم با مطالعه این مطلب بتوانید بتنی مناسب برای کفسازی تهیه کنید.