یکی از مسائل مهم در بتن‌‌ریزی، توجه به میزان کارایی بتن تازه است. دانستن میزان کارایی ، برای تعیین مناسب بودن بتن جهت انتقال و ریختن امری ضروری است. بتنی که کارایی پایینی داشته باشد قابلیت پمپ کردن و حمل به محل اجرا را ندارد. به همین دلیل در این مقاله به طور کامل در مورد روانی بتن ، درجه کارایی بتن و فرق بین کارایی و روانی بتن همراه با فیلم توضیح می‌دهیم. پس این مقاله را از دست ندهید!
آنچه در این مقاله می آموزید:
کارایی بتن چیست ؟
عوامل مؤثر در کارایی بتن کدام است؟
اندازه سنگدانه‌ها
شکل سنگدانه‌ها
بافت سطح سنگدانه‌ها
تخلخل سنگدانه‌ها
دانه‌بندی سنگدانه‌ها
افزودنی‌های بتن
دمای محیط
میزان آب در مخلوط بتن
میزان آب مورد نیاز برای رسیدن به کارایی بتن باید چقدر باشد؟
تعیین درجه کارایی بتن
فرق کارایی و روانی بتن
کارایی بتن چیست ؟
پیشنهاد می‌کنیم قبل از خواندن ادامه مطلب ابتدا فیلم زیر را مشاهده کنید تا این مقاله را با دید بهتری بخوانید.
یکی از ویژگی‌های مخلوط بتنی تازه، کارایی آن است.
به زبان ساده، بتنی که بتوان آن را به آسانی ساخت، حمل کرد و همچنین در قالب دل‌خواه ریخت و متراکم کرد، کارایی مناسبی دارد.
البته باید توجه کرد که در یکنواختی آن در طول مراحل ذکر شده هیچ تغییری ایجاد نشود و جداشدگی دانه‌ها رخ ندهد.
در بیان مفهوم کارایی بتن ، می‌توان به میزان کار مفید داخلی موردنیاز جهت ایجاد تراکم کامل اشاره کرد.
کار مفید داخلی یکی از خواص فیزیکی مخلوط بتنی است و جهت غلبه بر اصطکاک داخلی بین ذرات تشکیل‌دهنده مخلوط بتنی انجام می‌شود.
یعنی هرچه کاری بکنیم که بتن کارایی بیشتری داشته باشد، ذرات شن و ماسه با اصطکاک کمتری روی هم می‌لغزند و راحت‌تر جابه جا می‌شوند.
در عمل انرژی بیشتری برای غلبه بر اصطکاک سطحی که بین مخلوط بتنی و قالب و آرماتور وجود دارد لازم است. لذا علاوه بر لزوم کارایی مناسب بتن، باید تراکم مخلوط بتنی نیز به کمک ویبره انجام شود.
پیشنهاد می‌کنم در رابطه با تراکم مخلوط بتنی، مقاله ” هر آنچه که باید از تراکم و روش‌های آن بدانیم! “ را حتماً مطالعه کنید.
عوامل مؤثر در کارایی بتن کدام است؟
در بررسی کارایی به عوامل مؤثر گوناگونی می‌رسیم، که مهمترین موارد عبارتند از:
مقدار، نوع و نرمی سیمان
نوع سنگدانه‌های مورد استفاده در مخلوط بتنی
دانه‌بندی سنگدانه‌ها
نسبت سنگدانه به سیمان
مدت زمان ساخت و ریختن مخلوط بتنی
افزودنی‌ها
مقدار ماسه
مقدار آب مخلوط
درجه حرارت
اندازه سنگدانه‌ها
یکی از عوامل مؤثر در روانی بتن ، اندازه سنگدانه‌ها است.
به طور کلی می‌توان گفت بزرگتر بودن سایز سنگدانه‌ها سبب افزایش کارایی بتن می‌شود.
در کارگاه‌ها بیشترین اندازه سنگدانه استفاده شده، به عوامل گوناگونی همانند مخلوط کردن، ضخامت مقطع و میزان آرماتوربندی وابسته است.
شکل سنگدانه‌ها
یکی دیگر از عوامل مؤثر، شکل سنگدانه‌ها است.
سنگدانه‌هایی که گردگوشه هستند، مقاومت اصطکاکی‌شان کمتر و نسبت به سنگدانه‌هایی که گوشه‌دار و دراز هستند، کارایی بالاتری دارند.
شن و ماسه رودخانه‌ای دارای کارایی بالاتری نسبت به شکسته دارند.
بافت سطح سنگدانه‌ها
به طور معمول سنگدانه‌هایی که بافت سختی دارند، سطح بیشتری نسبت به سنگدانه‌های گرد با بافت نرم و حجم مشابه دارند. سنگدانه‌های مسطح کارایی بهتری نسبت به سنگدانه‌های بافت سخت دارند.
کاهش مقاومت اصطکاکی بین ذرات توسط سنگدانه‌های نرم، باعث بهبود کارایی بتن می‌شود.
تخلخل سنگدانه‌ها
سنگدانه‌هایی که متخلخل و اشباع نشده هستند، نسبت به سنگدانه‌های غیرجاذب به مقدار آب بیشتری نیاز دارند.
برای داشتن کارایی یکسان در هر دو نوع، استفاده از مورد دوم تصمیم بهتری است؛ چرا که به میزان آب کمتری نیاز دارد.
دانه‌بندی سنگدانه‌ها
دانه‌بندی نیز یکی از عواملی است که تأثیر زیادی در کارایی دارد.
هرچقدر دانه‌بندی سنگدانه‌ها بهتر باشد، مقدار فضای خالی مخلوط بتنی نیز کمتر خواهد بود. پس باید سنگدانه‌هایی که به خوبی دانه‌بندی شده‌اند مورد استفاده قرار بگیرند.
زمانی که فضاهای خالی در مخلوط بتنی کم است، خمیر سیمان بیشتری در جهت روانی بتن وجود دارد. مقدار اضافی خمیر مخلوط بتنی سبب جلوگیری از جدا شدن ذرات شده و تلاش کمتری برای متراکم کردن لازم است.
برای مطالعه بیشتر در مورد سنگدانه‌های مخلوط بتنی به مقاله “توضیحات کامل سنگدانه ها در بتن ، دانه بندی و انواع آن‌ها“ سر بزنید.
افزودنی‌های بتن
افزودن مواد مختلف به بتنها، یکی از معمول‌ترین روش‌ها جهت افزایش کارایی بتن است. افزودنی‌هایی که در مخلوط بتنی استفاده می‌شوند، اکثراً شامل روان‌کننده‌ها و فوق روان‌کننده‌ها هستند که سبب بهبود و افزایش کارایی بتن می‌شود.
همچنین استفاده از افزودنی‌هایی که هوازا هستند، کارایی بتن را افزایش می‌دهند. چرا که این مواد حباب‌های هوای بسیار ریزی را در درون مخلوط ایجاد می‌کنند. ترکیبات معدنی همانند مواد پوزولانی نیز جهت افزایش روانی بتن استفاده می‌شوند.
افزودنی‌های مخلوط بتنی جزء موارد مهمی هستند که هر مهندس عمرانی باید بداند، به همین دلیل پیشنهاد می‌کنم مقاله “مواد افزودنی چیست ؟| جزئیات انواع | تاثیرات | نکات “ را از دست ندهید!
دمای محیط
زمانی که هوا گرم است، مقدار بخار آب هوا بیشتر شده و میزان ویسکوزیته مایع نیز افزایش پیدا می‌کند. این فرآیند بر میزان جریان‌پذیری مخلوط بتنی مؤثر است.
به دلیل هیدراسیون سریع بتن، افزایش مقاومت به سرعت رخ داده، آب مخلوط و کارایی بتن تازه، کاهش می‌یابد.
دمای محیط همواره از عوامل مؤثر در بتن ریزی بوده است. در مقالات “هر آنچه که باید از بتن ریزی در هوای سرد بدانید!“ و “نکات مهم بتن ریزی در هوای گرم“ به طور کامل در مورد نکات حرفه‌ای بتن ریزی در هوای گرم و سرد توضیح داده‌ایم.
علاوه بر موارد ذکر شده، میزان کارایی بتن به طور کلی به دو عامل وابسته است:
ابعاد مقطع بتن ریزی و فاصله آرماتورها
روش تراکم استفاده شده
هنگامی که مقطع باریک و پیچیده است یا زمانی که گوشه‌های متعدد یا نقاط بدون دسترسی وجود دارند یا مقاطع فولادی یا آرماتورها با فاصله نزدیک بتن ریزی و تراکم را دشوار می‌کنند باید کارایی در بتن بالا باشد؛ به طوری که با عملکردی منطقی، تراکم کامل به دست بیاید.
زمانی که محدودیتی برای تراکم وجود نداشته باشد، میزان کارایی بتن در محدوده نسبتاً بزرگی قابل انتخاب است، ولی وسیله تراکم مخلوط بتنی باید بر حسب آن تعیین و مشخص شود.
به طور مثال در بخش‌هایی که تراکم آرماتور زیاد است امکان ویبره زدن داخل مخلوط بتنی و تراکم به خوبی امکان پذیر نیست.
برای اطلاع بیشتر در مورد ویبره زدن حتما به مقاله ” صفر تا صد جزئیات ویبره زدن بتن “ سر بزنید.
برای اندازه‌گیری و مشخص کردن همه ابعاد کارایی بتنها، روش آزمون مشخصی ابداع نشده است ولی چون مهمترین ویژگی‌ها در بررسی کارایی بتن شامل موارد زیر است:
روانی (شل یا سفت بودن بتن)
تراکم‌پذیری
خوشکاری مخلوط بتنی
می‌توان با استفاده از آزمایش اسلامپ و ماله کشی توسط ماله فلزی بر روی سطح بتن، درجه کارایی بتن را تعیین کرد.
پیشنهاد می‌کنم در مورد آزمایش اسلامپ، مقاله ” نکات مهمی که در مورد آزمایش اسلامپ باید بدانید! “ را حتماً مطالعه کنید. در این مقاله مرحله‌به‌مرحله آزمایش اسلامپ را به همراه ویدئو توضیح داده‌ایم.
میزان آب در مخلوط بتن
مقدار آب موجود در مخلوط بتنی بسیار مهم است. چرا که هر چه قدر مقدار آب در هر مترمکعب مخلوط بتنی بیشتر باشد، حد روانی بتن نیز بیشتر است.
میزان آب بر روی مقدار جذب آب سطحی سنگدانه‌ها و همچنین پر کردن فضاهای خالی بین آن‌ها تأثیرگذار است. با افزودن آب دانه‌ها و ذرات همانند ساچمه در مخلوط عمل کرده و از میزان اصطکاکی که بینشان وجود دارد، کاسته می‌شود.
اما اگر میزان آب مصرف شده بیشتر از مقدار لازم باشد، معایب زیر را خواهد داشت:
میزان مقاومت مخلوط بتنی کاهش پیدا می‌کند.
میزان دوام و پایایی مخلوط بتنی کاهش پیدا می‌کند.
مخلوط بتنی دچار آب انداختگی خواهد شد.
دوغاب سیمان از درزهای قالب خارج شده و سیمان از مخلوط مخلوط بتنی حذف می‌شود.
توجه کنید که معمولاً افزایش میزان سیمان، ماسه و آب سبب افزایش کارایی بتن می‌شود. اما افزایش مصالح گفته شده، سبب غیراقتصادی شدن و همچنین کاهش دوام و عمر مفید مخلوط بتنی می‌شود.
بنابراین باید انتخاب مقدار آب مناسب و طرح اختلاط مطلوب، از مقاومت فشاری و دوام مخلوط بتنی اطمینان حاصل کرد.
در مقاله “آب اختلاط بتن و فیلم بررسی استانداردهای آن از صفر تا صد“ به طور کامل در مورد خصوصیات آب اختلاط بتن صحبت می‌کنیم.
میزان کارایی بتن و مقدار آب
جدول زیر میزان تقریبی آب اختلاط و درصد هوا برای کارایی های مختلف مخلوط بتنی را نشان می‌دهد:
راهنمای استفاده از جدول:
جدول از ۳ بخش تشکیل شده است. در بخش بالایی اندازه بزرگترین اندازه دانه‌ها و در دو بخش دیگر مقدار آب مورد نیاز برای بتن بدون حباب زایی (بدون حباب هوا) و بتن با حباب زایی ذکر شده است.
این جدول ۸ ستون دارد، که برای بزرگ ترین اندازه دانه از ۱۰ میلی‌متر (۳٫۸ اینچ) تا ۱۵۰ میلی‌متر (۶ اینچ) ردیف شده است. ابتدا با توجه به بزرگترین اندازه دانه مخلوط بتنی خود ستون مورد نظر را انتخاب کنید.
حال بدون حباب هوا یا با حباب هوا بودن مخلوط بتنی خود را تعیین کنید.
سپس اسلامپ مورد نظر خود را مشخص کنید. مقدار آب مورد نیاز در هر مترمکعب مخلوط بتنی و مقدار هوا با مراجعه به ستون مورد نظر بر حسب کیلوگرم بدست می‌آید.
دقت کنید اعداد داخل پرانتز با واحد پوند بر یارد مکعب است (یعنی چند پوند آب در هر یارد مکعب بتن) که در کشورما رایج نیست.
به طور مثال بزرگترین اندازه دانه را ۲۰ میلی‌متر در نظر بگیرید. مخلوط بتنی را بدون حباب‌زایی فرض کنید، اسلامپ مورد نظر را بین ۸ تا ۱۰ میلی‌متر انتخاب کنید.
با مراجعه به ستون سوم میزان آب مورد نیاز برای هرمترمکعب مخلوط بتنی ۲۰۰ کیلوگرم و مقدار تقریبی هوای محبوس شده ۲ درصد است.
نکات مهم در استفاده از جدول فوق:
برای بتنهای دارای سنگدانه‌هایی با بزرگترین اندازه دانه بزرگتر از ۴۰ میلی‌متر، میزان اسلامپ پس از حذف دانه‌های درشت‌تر از ۴۰ میلی‌متر تعیین می‌شود.
در بتنهایی با بزرگترین اندازه دانه‌های ۷۰ میلی‌متر و ۱۵۰ میلی‌متر، میزان آب مورد نیاز مخلوط بتنی برای رسیدن به کارایی مناسب، متوسط مقادیر آب مورد نیاز برای درشت دانه‌هایی با شکل منطقی با دانه‌بندی خوب است.
میزان آب مورد نیاز برای رسیدن به کارایی بتن باید چقدر باشد؟
اگر میزان کارایی بتن تعیین شده باشد، می‌توان میزان آب را به ازای بزرگترین اندازه دانه‌ها برای مخلوط های حباب‌دار و بدون حباب تعیین کرد. (جدول قبل)
این اندازه‌ها برای درشت دانه‌های شکسته و گوشه‌دار داده شده‌اند. مقدار آب لازم به بافت و شکل سنگدانه‌ها نیز بستگی دارد؛ ولی مقادیر داده شده به طور معمول برای اولین تخمین دقت کافی دارند.
روش انگلیسی سال ۱۹۸۶ برای طرح اختلاط بتن، از روش مشابهی برای تخمین مقدار آب آزاد استفاده می‌کند، ولی سنگدانه‌های شکسته و غیرشکسته از هم جدا شده‌اند.
در مورد طرح اختلاط مخلوط بتنی به طور کامل در مقاله ” صفر تا صد طرح اختلاط + حل گام به گام + نمونه “ توضیح داده شده است،پیشنهاد می‌کنم این مقاله جامع و کامل را حتماً مطالعه کنید.
استفاده از این جدول، مشابه جدول فوق است. با انتخاب بزرگترین اندازه دانه در ستون اول، اسلامپ در ردیف بالایی و نوع شکسته یا غیر شکسته می‌توان به مقدار آب مورد نیاز در هرمترمکعب مخلوط بتنی دست یافت.
به طور مثال برای بزرگترین اندازه دانه ۲۰ میلی‌متر، اسلامپ ۰ تا ۱۰ میلی‌متر و نوع شکسته، میزان آب مورد نیاز ۱۷۰ کیلوگرم است.
دقت کنید اعداد داخل پرانتز با واحد پوند بر یارد مکعب است (یعنی چند پوند آب در هر یارد مکعب مخلوط بتنی) که در کشورما رایج نیست.
در صورت استفاده از خاکستر بادی به جای سیمان باید مقدار آب را طبق جدول زیر اصلاح کرد. به طور مثال هنگام استفاده از ۱۵ درصد خاکستر بادی در مصالح چسباننده باید ۳ درصد از مقدار آب کم کرد. (به مقدار آب ضریب ۰٫۹۷ اعمال می‌شود)
| درصد خاکستر بادی در مصالح چسباننده | مقدار آب | مقدار مصالح چسباننده |
| ۰ | ۱ | ۱ |
| ۱۵ | ۰٫۹۷۰ | ۱٫۰۳۵ |
| ۲۰ | ۰٫۹۵۶ | ۱٫۰۵۰ |
| ۲۵ | ۰٫۹۴۵ | ۱٫۰۶۵ |
| ۳۰ | ۰٫۹۲۰ | ۱٫۰۸۰ |
| ۳۵ | ۰٫۸۹۵ | ۱٫۰۹۵ |
| ۴۰ | ۰٫۸۷۰ | ۱٫۱۱۰ |
| ۴۵ | ۰٫۸۴۵ | ۱٫۱۲۵ |
| ۵۰ | ۰٫۸۲۰ | ۱٫۱۴۰ |
تعیین درجه کارایی بتن
طبق جدول زیر می‌توان درجه کارایی بتن و اسلامپ مورد نیاز یک قطعه بتنی را تخمین زد.
| مثالی از موارد استعمال بتن | ضریب تراکم | افت (اسلامپ) برحسب میلی‌متر | درجه کارایی بتن |
| دال‌های جاده که توسط ماشین قوی ویبره می‌شوند. | ۰٫۸۰ | ۰-۲۵ | خیلی کم |
| دال‌هایی که توسط ویبراتورهای دستی ویبره می‌شوند و همچنین قطعات بتنهای آرمه که به طور نسبتاً ساده و کم مسلح شده‌اند و در آن‌ها از ویبره استفاده می‌شود. | ۰٫۸۷ | ۲۵-۵۰ | کم |
| دال‌هایی که با دست متراکم می‌شوند و همچنین قطعات بتنهای آرمه ساده با فولاد کم که در آن‌ها ویبره انجام می‌شود و یا قطعاتی که دارای فولاد زیاد هستند و در آن‌ها از ویبره استفاده می‌شود. | ۰٫۹۳۵ | ۵۰-۱۰۰ | متوسط |
| قطعاتی که دارای فولاد زیادی هستند و ویبره در آن‌ها امکان‌پذیر نیست. | ۰٫۹۶ | ۱۰۰-۱۵۰ | زیاد |
فرق کارایی و روانی بتن
یکی از ویژگی‌های بتن با کارایی مناسب، روانی است. بتنی که کارایی بالایی دارد روان است، جداشدگی دانه‌ها در آن رخ نمی‌دهد و تراکم پذیر است.
برای اینکه بتن کارایی مناسبی داشته باشد باید پارامترهای مختلفی را در ساخت آن رعایت کرد مانند اندازه بزرگترین دانه، شکل دانه، میزان آب و غیره.
بتنهایی که دارای حد روانی یکسانی هستند، می‌توانند کارایی مختلفی داشته باشد. چرا که دانه‌بندی، شکل دانه‌ها، میزان آب و غیره متفاوت است.
برای بیان حالت مخلوط بتنی تازه گاهی از کلمه روانی بتن نیز استفاده می‌شود؛ در اصل منظور از روانی ، میزان آسانی شکل دادن یا جریان یافتن یک ماده است.
این در حالی است که روانی یکی از ویژگی‌های مخلوط بتنی است و ممکن است بتنی روان باشد ولی تراکم پذیر نباشد یا جداشدگی دانه‌ها در آن رخ دهد پس کارایی ندارد.
بتنی که کارایی مناسبی دارد، روانی خوبی هم دارد ولی بتنی که روانی خوبی دارد ممکن است کارایی مناسبی نداشته باشد.
روانی بتن را می‌توان با آزمایش اسلامپ تعیین کرد.
امیدواریم در پایان این مقاله دید خوبی نسبت به کارایی بتن و روانی بتن پیدا کرده باشید و از اینکه تا پایان مقاله با ما همراه بودید، تشکر می‌کنیم. نظرات و تجربیات خود را در مورد این مقاله با ما به اشتراک بگذارید.
