عوامل موثر بر طرح اختلاط بتن: ۸ عامل موثر

روش تعیین مخلوط‌های بتنی در پروژه‌های گوناگون متفاوت است و به عوامل مختلفی، چون: روانی بتن، حباب هوای بتن، ملزومات سازه‌ای، اندازه سنگدانه‌ها و… بستگی دارد؛ عواملی که هر یک در مشخصات اجرایی طرح اختلاط تأثیر عمده‌ای دارند. در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین روش‌های تعیین طرح اختلاط بتن، به بررسی کلیه عوامل موثر بر طرح اختلاط بتن بپردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

روش تعیین طرح اختلاط بتن

طرح اختلاط بتن به دو صورت «مشخصات دستوری» و «مشخصات اجرایی» محاسبه می‌شود. در این میان، روش مستقیم مشخصات دستوری، تعیین دقیق نسبت‌های تمامی ‌اجزای تشکیل‌دهنده است؛ نسبت‌هایی که بیشتر حداقل مقدار سیمان بر حسب کیلوگرم در متر مکعب بتن و حداکثر نسبت وزنی آب به سیمان را تعیین می‌کنند.

در این دستورالعمل‌ها، مسئولیت کامل کفایت طرح مخلوط بر عهده نویسنده است و پیمانکار صرفاً مسئولیت تهیه بتن با نسبت‌های مشخص شده را داشته و تعهدی در قبال تأمین مقاومت نخواهد داشت. این در حالی است که در مشخصات اجرایی، مسئولیت متوجه تولیدکننده بتن است.

عوامل موثر بر طرح اختلاط بتن

عوامل مختلفی که بر نسبت‌های اختلاط بتن مؤثرند، عبارتند از: مقاومت فشاری، دوام بتن، اندازه و دانه‌بندی سنگدانه، حباب هوای بتن، کنترل کیفی و ملزومات سازه‌ای که در ذیل به تفکیک در باب هر یک توضیحاتی خواهد آمد.

۱) مقاومت فشاری

میزان مقاومت فشاری مخلوط بتنی، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های بتن تولید شده است که بر بسیاری از خواص بتن سخت شده تأثیر می‌گذارد. میانگین مقاومت فشاری مورد نیاز در ۲۸ روزگی بتن، نسبت اسمی آب به سیمان مخلوط را تعیین می‌کند. عامل دیگری که بر استحکام بتن در سن معین مؤثر است و در دمای تعیین شده تحت عمل‌آوری قرار می‌گیرد، درجه تراکم مخلوط بتنی است.

۲) کارایی و روانی بتن

میزان کارایی مورد نیاز بتن به سه عامل اصلی اندازه مقطع بتن‌ریزی شده، میزان آرماتور و روش تراکم وابسته است. برای بخش‌های باریک و پیچیده با گوشه‌های متعدد یا قطعات غیرقابل دسترس، بتن باید کارایی بالایی داشته باشد تا بتوان با تلاش معقول به تراکم کامل دست یافت.

به طور معمول میزان روانی و کارایی بتن، با آزمایش اسلامپ اندازه‌گیری می‌شود. گرچه آزمایش اسلامپ به طور دقیق نشانگر سایر ویژگی‌های کارایی، چون: کیفیت پرداخت، آب‌انداختگی و تمایل به جداشدگی نیست، ولی در حال حاضر بهترین آزمایش شناخته شده به منظور پیش‌بینی جای‌دهی و تراکم بتن است.

پس از انجام آزمایش اسلامپ، به منظور بررسی درجه چسبندگی مخلوط باید اطراف نمونه افت کرده را آهسته ضربه زد.

در این صورت، نمونه مخلوط چسبنده نشست کرده و سنگدانه‌ها از آن بیرون نمی‌افتند. چنین مخلوطی در سازه‌های دارای آرماتور زیاد آسان‌تر متراکم می‌شود.

۳) تعیین دوام از عوامل موثر بر طرح اختلاط بتن

دوام بتن نشان‌دهنده مقاومت آن در برابر شرایط تهاجمی محیطی است. بتن با مقاومت بالا، دوام بیشتری نسبت به بتن کم مقاومت دارد. در شرایطی که بتن لازم است دوام مناسبی داشته باشد، دوام نسبت آب به سیمان را تعیین می‌کند.

۴) حداکثر اندازه اسمی سنگدانه بتن

هر چه اندازه سنگدانه بزرگ‌تر باشد، سیمان مورد نیاز برای نسبت آب به سیمان کمتر است، زیرا کارایی بتن با افزایش حداکثر اندازه سنگدانه بیشتر شده و مقاومت فشاری با کاهش اندازه سنگدانه افزایش می‌یابد. در واقع استفاده از سنگدانه‌های بزرگ‌تر از ۱۹ میلی‌متر از نقطه نظر مقاومت هیچ بهبود قابل توجهی را ایجاد نمی‌کند.

بدین‌ترتیب حداکثر اندازه سنگدانه، نباید از ۱/۵ کوچک‌ترین بُعد داخلی قالب، ۳/۴ حداقل فاصله آزاد بین میلگردها و ۱/۳ ضخامت دال‌ها تجاوز کند. استانداردهای IS 456:2000 و IS 1343:1980 توصیه می‌کنند اندازه اسمی کل باید تا حد امکان بزرگ باشد.

۵) دانه‌بندی و نوع سنگدانه

دانه‌بندی سنگدانه‌ها در طرح اختلاط، بر میزان کارایی و روانی بتن و نسبت آب به سیمان مؤثر است. مخلوط‌های بسیار رقیق در تولید بتن مطلوب نیستند، زیرا این مواد چسبندگی در بتن ایجاد نمی‌کنند.

نوع سنگدانه نیز به شدت بر نسبت سنگدانه به سیمان جهت دستیابی به کارایی مطلوب و نسبت تعیین شده سیمان به آب مؤثر است. یکی از ویژگی‌های مهم سنگدانه مناسب در طرح اختلاط بتن، یکنواختی دانه‌بندی است که می‌توان با مخلوط کردن اندازه‌های مختلف سنگدانه در مخلوط بتنی به آن دست یافت.

۶) کنترل کیفیت

درجه کنترل را می‌توان از دیدگاه آماری با تغییرات در نتایج آزمایش تخمین زد. تغییر در استحکام، ناشی از تغییرات در خواص مواد تشکیل‌دهنده مخلوط و عدم کنترل دقت در بچینگ، اختلاط، قرار دادن، عمل‌آوری و آزمایش است.

هر چه اختلاف بین میانگین و حداقل مقاومت مخلوط کمتر باشد، میزان سیمان مورد نیاز کمتر است. عامل کنترل‌کننده این تفاوت به عنوان کنترل کیفیت شناخته می‌شود.

۷) حباب هوای بتن

حباب‌های هوا در مخلوط‌های بتنی، فواید زیادی دارند که از جمله آن می‌توان به بهبود مقاومت در مقابل یخ زدن و آب شدن، کاهش نفوذپذیری، بهبود کارایی و کاهش آب‌انداختگی اشاره کرد.

اضافه کردن حباب هوا ساز بتن در مخلوط‌های بتنی به دلیل ملاحظات حجمی‌ و ارتباط با سایر اجزای تشکیل‌دهنده بتن، نیاز به توجه ویژه در نسبت‌های اختلاط دارد. در مقایسه با مخلوط‌های بتنی بدون حباب هوا، حجم اضافی ایجاد شده با حباب‌های هوا از طریق کاهش در مقدار آب و مقدار ماسه جبران می‌شود.

حباب هوا مقاومت مخلوط‌های کم مایه را افزایش داده و امکان کاهش جزئی مقدار سیمان را فراهم می‌کند؛ اما در مخلوط‌های پُرمایه با عیار سیمان بیش از ۳۵۵ کیلوگرم در متر مکعب، معمولاً کاهش قابل ملاحظه در مقاومت ایجاد می‌شود.

مقدار هوای ایجادشده توسط عامل هوازا یا سیمان حباب هوازا تحت‌تأثیر عوامل زیادی است. به طور کلی مقدار هوا با افزایش اسلامپ، نسبت آب به سیمان یا مقدار ماسه افزایش می‌یابد.

افزایش مقدار ماسه با اندازه بین الک‌های نمره ۳۰ و نمره ۵۰، مقدار حباب هوا را بیشتر می‌کند. افزایش ریزدانه‌ها در ماسه، مقدار سیمان بیشتر، دمای بالاتر، زمان طولانی‌تر مخلوط کردن و افزودن پوزولان‌ها، باعث کاهش مقدار هوا می‌شود.

مقدار بهینه حباب هوا برای یک مخلوط بتنی، به مشخصات اجرایی وابسته است. میزان حباب هوا با حداکثر اندازه سنگدانه‌ها تغییر کرده و برای بتن مورد استفاده در ساختمان‌ها عموماً از حدود ارائه شده در جدول زیر تبعیت می‌کند.

برای دال‌های روی زمین مانند روسازی‌های بزرگراه‌ها، غالباً ۶ تا ۸% حباب هوا بدون توجه به حداکثر اندازه سنگدانه‌های درشت توصیه شده است. گرچه مقادیر هوا در رابطه با اندازه سنگدانه ارائه شده، ولی عملاً مقدار مطلوب به حجم هوای بخش ملات ماسه سیمان در بتن بستگی دارد.

حداکثر اسمی اندازه سنگدانه درشت (میلی‌متر)	مقدار کل هوا (درصد حجمی) شدید	مقدار کل هوا (درصد حجمی) متوسط
۹٫۵	۷٫۵	۶
۱۲٫۵	۷	۵٫۵
۱۹	۶	۵
۲۵	۶	۴٫۵
۳۷٫۵	۵٫۵	۴٫۵
۵۰	۵	۴
۷۵	۴٫۵	۳٫۵

۸) الزامات سازه‌ای

عوامل اساسی مؤثر در نسبت‌های اختلاط، مقاومت و دوام هستند. نسبت‌های اختلاط بتن باید به صورتی باشد که مقاومت کافی جهت حمل بارهای زمان بهره‌برداری را تأمین کند. مقاومت مشخصه بتن، توسط طراح تعیین شده و معمولاً متناسب با تنش‌های مجاز در نظر گرفته شده در تحلیل سازه‌ای پیش‌بینی می‌شود.

به منظور دوام کافی، آیین‌نامه ساختمانی ACI(7) مقرر می‌دارد بتن با سنگدانه معمولی تحت شرایط یخ زدن و آب شدن، باید مقدار مناسبی حباب هوا داشته و عیار سیمان برابر با ۳۱۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشد و بتنی که در معرض شرایط محیطی مختلف قرار دارد، باید ضوابط حداقل ارائه شده در آیین‌نامه ACI در خصوص نسبت‌های اختلاط بتن را برآورده کند.

بیشتر بخوانید: طرح اختلاط بتن آب بند

همان‌طور که گفته شد عوامل زیادی بر نسبت‌های اختلاط بتن مؤثرند؛ عواملی که هر یک با افزایش یا کاهش، تأثیر زیادی در میزان مقاومت و کارایی بتن بر جای می‌گذارند.

در این مقاله از بلاگ رامکا تلاش شد کلیه عوامل موثر بر طرح اختلاط بتن بررسی شده و به تفکیک اطلاعاتی در باب هر یک ارائه شود. امیدواریم با مطالعه این مطلب توانسته باشید به اطلاعات جامعی در این زمینه دست یابید.

منبع +