طرح اختلاط بتن با فیلم حل گام به گام زیر ذره‌بین

حتما تا به حال اسم طرح اختلاط بتن را شنیده‌اید! آیا می‌دانید طرح اختلاط بتن تاثیر بسیار زیادی در مقاومت نهایی مخلوط بتنی دارد؟! آیا با انواع روش‌‌های طرح اختلاط بتن آشنا هستید؟!

طرح اختلاط بتن دارای پیچیدگی است اما ما در این مقاله با حل گام به گام مثال‌ همراه با فیلم و توضیح، لقمه را به صورت آماده در اختیار شما قرار می‌دهیم. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا به جواب تمام سوال‌های خود برسید و با دست پر از آکادمی عمران خارج شوید.

طرح اختلاط بتن چیست

در فیلم زیر مثال طرح اختلاط بتن 30 مگاپاسکال به روش ACI را برای شما به صورت گام به گام حل کرده‌ایم تا به راحتی به جواب سوال خود برسید.

همانطور که می‌دانید بتن مخلوطی متشکل از آب، سیمان، شن و ماسه است که با استفاده از میکسر بتن با اختلاط به روش دستی به دست می‌آید.

به روند تعیین نسبت این اجزا بر اساس ضوابط و مشخصات مورد نیاز طرح اختلاط بتن گویند.

این ترکیب باید خواص مکانیکی، فیزیکی و دوام قابل انتظار را با توجه به پروژه و کاربرد مد نظر برآورده نماید. 

هر کدام از اجزای مخلوط بتنی تاثیر به خصوصی در مقاومت بتن دارند و با تغییر نسبت این اجزا، بتن‌‌هایی با مشخصات متفاوت ساخته می‌شوند. به کمک طرح اختلاط بتن ، برای هر نوع کاربرد، این نسبت‌ها تعیین می‌گردد.

با مشاهده فیلم زیر می‌توانید طرح اختلاط بتن را به صورت دستی محاسبه کنید.

انواع روش‌های طرح اختلاط بتن

چند روش طرح اختلاط وجود دارد که از جمله آن‌ها می توان به روش 211 – ACI آمریکا، BS انگلیسی، آلمانی و روش مخلوط ملی ایران اشاره نمود. در این مقاله روش 211 – ACI آمریکا و BS انگلیسی را گام به گام زیر ذره‌بین می‌بریم.

روش ملی ایران از روش آلمانی برگرفته شده است. از این روش برای طرح اختلاط بتن‌هایی نظیر بتن‌ سبک، بتن‌های حجیم، بتن‌ سنگین ، بتن پلیمری و غیره با ایجاد تغییرات و شرایط خاص می‌توان استفاده نمود و به صورت مستقیم نمی‌توان این روش را به کار برد.

در ادامه مقاله، روش گام به گام تعیین طرح اختلاط به روش های ACI و BS با مثال‌های حل شده بیان شده است.

مبانی تعیین نسبت‌‌های طرح اختلاط بتن

تعیین نسبت‌‌های اختلاط بتن باید به گونه‌ای باشد که شرایط زیر را برآورده سازد:

1) کارایی و روانی مخلوط بتنی به اندازه کافی باشد تا به آسانی در قالب‌ها ریخته شده و به خوبی میلگردها را بدون این که جدایی دانه‌ها یا آب انداختن زیاد روی دهد در برگیرد. 

2) مقاومت متوسط هدف و مقاومت مشخصه مخلوط بتنی تامین شود. مقاومت متوسط هدف در طرح مخلوط بتن با توجه به مقاومت مشخصه آن و انحراف معیار مقاومت فشاری کارگاهی یا حاشیه ایمنی مورد نظر، محاسبه و مشخص می‌شود.

با در نظر گرفتن این مقاومت هدف، احتمال عدم دستیابی به مقاومت مشخصه در کارگاه به شدت کاهش می‌یابد.

3) نسبت‌های اختلاط مواد تشکیل دهنده مخلوط بتنی بر اساس تجارب کارگاهی و استفاده از اختلاط‌های آزمایشی در آزمایشگاه مبتنی بر روش‌‌های متدوال با مصالح مصرفی کارگاه تعیین شوند.

4) طرح مخلوط بتن باید مطابق روش طرح مخلوط ملی یا روش‌ دیگری که توسط آزمایشگاه دارای صلاحیت ارائه شده باشد، انجام گردد. البته استفاده از هر روش دیگر، در صورت تحقق خواسته‌های مندرج در مشخصات فنی پروژه قابل قبول است.

دقت کنید نتایج طرح اختلاط بتن آزمایشگاه که برای مستندسازی طرح اختلاط ثبت می‌شوند، تنها دو سال اعتبار دارند.

5) مصالح مخلوط بتنی که برای طرح اختلاط به کار برده می‌شوند، باید از همان موادی باشند که در پروژه مورد نظر به کار برده خواهند شد.

محاسبه گام به گام طرح اختلاط بتن به روش ACI و BS

طراحی یک مخلوط بتنی بر اساس یک مقاومت مشخصه و یک مقدار روانی معین که بر اساس اسلامپ اعلام می‌گردد، انجام می‌گیرد.

به این منظور ابتدا نیاز به یک سری اطلاعات پایه داریم از قبیل: وزن مخصوص سنگدانه‌ها، اندازه بزرگترین سنگدانه، میزان مقاومت مورد نظر، جذب آب طبیعی مصالح و غیره.

 

طرح اختلاط بتن به روش ACI

در ادامه مراحل طرح اختلاط بتن به روش ACI را گام به گام ذکر کرده و پس از آن مثال حل می‌کنیم.

گام اول انتخاب اسلامپ مناسب است که بر حسب نوع مصرف، مدت مصرف، حجم بتن ریزی و غیره تعیین می‌گردد و بتن برای یک اسلامپ مشخص طراحی می‌شود.

باید توجه داشت که برای حالاتی که امکان ویبره نمودن وجود ندارد باید اسلامپ را به اندازه‌ی ۲۵ میلی‌متر بالاتر برد.

در گام دوم باید بزرگترین اندازه دانه (M.A.S) را انتخاب کرد.

گام سوم تخمین میزان آب اختلاط و میزان هوا است. این مقادیر بر حسب بزرگترین اندازه سنگدانه‌ها و همچنین اسلامپ مورد نظر تعیین می‌شود. 

گام چهارم انتخاب نسبت آب به سیمان لازم برای تامین مقاومت مطلوب است. این مقاومت در واقع مقاومت فشاری نمونه‌ استوانه‌ای ۲۸ روزه‌ای است که در شرایط مرطوب و در دمای ۲۳ درجه به عمل آورده شده باشد. این مقدار از جدول 2 انتخاب می‌شود.

گام پنجم: با توجه به گام‌های قبل که در آن‌ها نسبت آب به سیمان و هم‌چنین میزان آب به ازای واحد حجم بتن به دست آورده شده، مقدار سیمان را به ازای واحد حجم تعیین می‌کنیم. 

 گام ششم: تعیین میزان شن بر اساس مدول نرمی ماسه مورد استفاده است. جدول مربوطه بر اساس مدول نرمی بین 2.4 تا 3 تنظیم شده است.

با استفاده از آن ضریبی استخراج می‌گردد که با ضرب آن در جرم حجمی سنگدانه خشک نیمه متراکم، مقدار شن در واحد حجم بتن حاصل می‌گردد. 

گام هفتم: آخرین پارامتر باقی‌مانده مقدار ماسه است که با داشتن سایر پارامترها و کم کردن مجموع آن‌ها از وزن یک مترمکعب بتن تعیین می‌شود.

مثال طرح اختلاط بتن 30 مگاپاسکال به روش ACI

مثال 1: برای اجرای یک پایه بتنی، طرح اختلاط بتن با مقاومت فشاری 30 مگاپاسکال مورد نیاز است. با توجه به اطلاعات زیر مقادیر اجزا تشکیل دهنده بتن در یک متر مکعب آن را به دست آورید. 

بتن ریزی با اسلامپ بین 75 تا 100 میلی‌متر مد نظر است.

بزرگترین اندازه اسمی مشخص شده سنگدانه 19 میلی‌متر و از نوع شکسته است.

سیمان پرتلند از نوع 1 (چگالی = 3.15 تن بر مترمکعب)

چگالی سنگدانه درشت (SSD) برابر 2.65 و مقدار جذب آب آن 1 درصد است.

جرم خشک سنگدانه درشت میله کوبیده برابر 1600 کیلوگرم بر مترمکعب است.

چگالی سنگدانه ریز (SSD) برابر 2.60، مقدار جذب آب آن 2.2 درصد و مدول نرمی آن 2.8 است.

رطوبت سنگدانه درشت موجود در دپو 2 درصد و رطوبت سنگدانه ریز 4 درصد است.

حل: در این مسئله مقادیر اسلامپ و بزرگترین اندازه دانه اسمی مشخص شده است. یعنی روش حل از گام سه شروع می‌شود.

گام سوم با توجه به اسلامپ بین 75 تا 100 و بزرگترین اندازه اسمی 19 میلی‌متر و جدول 1، مقدار آب 205 کیلوگرم به دست می‌آید.

گام چهارم  انتخاب نسبت آب به سیمان لازم برای تامین مقاومت 30MPa با توجه به داده‌های مسئله است. بر اساس جدول 2، نسبت وزنی آب به سیمان 0.54 به دست می‌آید.

گام پنجم  با داشتن مقدار آب در واحد حجم بتن و نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان در واحد حجم بتن به دست می‌آید. 

کیلوگرم  380 = 0.54 / 205 = وزن سیمان برای یک مترمکعب بتن

گام ششم  با داشتن بزرگترین اندازه سنگدانه (19 میلی‌متر)، مدول نرمی 2.8 و با توجه به جدول 3 حجم سنگدانه درشت در واحد حجم بتن برابر 0.62 به دست می‌آید.

یکی از داده‌های مسئله، جرم خشک سنگدانه درشت میله کوبیده که برابر با 1600 کیلوگرم بر مترمکعب است. در این صورت:

کیلوگرم 992 = 1600 * 0.62 = وزن شن

با توجه به بزرگترین اندازه سنگدانه که 19 میلی‌متر است و جدول 4، وزن یک متر مکعب بتن برابر با 2350 کیلوگرم به دست می‌آید.

گام هفتم  با داشتن سایر پارامترها می توان وزن ماسه را محاسبه کرد.

کیلوگرم 773 = (205+380+992) – 2350 = وزن ماسه

در این مسئله داده‌هایی برای رطوبت دانه‌ها و جذب آب در نظر گرفته شده، به همین منظور باید میزان آب در شن و ماسه را به‌دست بیاوریم و وزن‌های به‌دست آمده (آب، شن و ماسه) در مراحل قبل را اصلاح نماییم. 

کیلوگرم 9.92 = (0.01-0.02) * 992 = وزن آب موجود در شن

کیلوگرم 13.91 = (0.022-0.04) * 773 = وزن آب موجود در ماسه

با توجه به اینکه در شن و ماسه آب وجود دارد، وزن آبی که می‌خواهیم به اختلاط بتن اضافه کنیم باید اصلاح شود.

کیلوگرم 181.2 = (13.91+9.92) – 205 = وزن اصلاح شده آب

میزان آبی که در شن و ماسه وجود دارد را به وزنی که در مراحل ششم و هفتم محاسبه کردیم، اضافه می‌نماییم. (معمولا در هنگام طرح اختلاط شرایط رطوبت سنگدانه‌ها به صورت اشباع با سطح خشک (SSD) در نظر گرفته می‌شود و آب به صورت آب آزاد در محاسبات منظور می‌گردد.)

کیلوگرم 1001.92 = 9.92 + 992 = وزن اصلاح شده شن

کیلوگرم 786.91 = 13.91 + 773 = وزن اصلاح شده ماسه

طرح اختلاط بتن به روش BS

 گام اول: برآورد مقدار آب لازم از جدول 1 با توجه به اسلامپ، بزرگترین اندازه سنگدانه، شکسته یا غیرشکستگی دانه‌ها

توجه : در جدول 1 تمامی مقادیری که در داخل پرانتز هستند مربوط به واحد اینچ و مقادیری که در داخل پرانتز نیستند مربوط به واحد میلی‌متر است.

گام دوم: انتخاب آب به سیمان بر اساس مقاومت مورد انتظار با توجه به نمودار 3

گام سوم: محاسبه سیمان مورد نیاز به توجه به گام یک و دو

گام چهارم: تخمین وزن حجمی بتن تازه بر اساس مقدار آب آزاد و وزن مخصوص ظاهری (SSD) سنگدانه‌ها با توجه به نمودار 3

گام پنجم: تعیین وزن مجموع سنگدانه‌ها از محاسبات وزنی :

وزن سنگدانه‌ها = (سیمان + آب) – وزن یک مترمکعب بتن تازه

گام ششم: تعیین نسبت درصد ریزدانه به مجموع سنگدانه‌ها با توجه به نسبت آب به سیمان، اسلامپ و بزرگترین اندازه دانه‌ها و درصد ریزدانه عبور کرده از الک 600 میکرون (30#) با توجه به نمودارهای 1-4 ، 2-4 و 3-4

گام هفتم: اصلاح مقادیر آب و سنگدانه‌ها به واسطه رطوبت اضافی سنگدانه‌ها و محاسبه نسبت ترکیب اجزای بتن

 

مثال طرح اختلاط بتن 30 مگاپاسکال به روش BS

مثال 1: برای اجرای یک پایه بتنی، طرح اختلاط بتن با مقاومت فشاری 30 مگاپاسکال مورد نیاز است. با توجه به اطلاعات زیر مقادیر اجزا تشکیل دهنده بتن در یک متر مکعب آن را به دست آورید. 

بتن ریزی با اسلامپ بین 75 تا 100 میلی‌متر مد نظر است.

بزرگترین اندازه اسمی مشخص شده سنگدانه 20 میلی‌متر و از نوع شکسته است.

سیمان پرتلند از نوع 1 (چگالی = 3.15 تن بر مترمکعب)

چگالی سنگدانه درشت (SSD) برابر 2.65 و مقدار جذب آب آن 1 درصد است.

جرم خشک سنگدانه درشت میله کوبیده برابر 1600 کیلوگرم بر مترمکعب است.

چگالی سنگدانه ریز (SSD) برابر 2.60، مقدار جذب آب آن 2.2 درصد و مدول نرمی آن 2.8 است. ماسه رد شده از الک 600 میکرون برابر با 25 درصد است.

رطوبت سنگدانه درشت موجود در دپو 2 درصد و رطوبت سنگدانه ریز 4 درصد است.

 

حل : 

گام اول مقدار آب لازم با توجه به بزرگترین اندازه سنگدانه (شکسته) 20 میلی‌متر و اسلامپ بین 75 الی 100 در جدول 1 حدود 225 کیلوگرم برآورد می‌شود.

گام دوم  مقاومت 28 روزه مورد انتظار مسئله 30MPa است. با توجه به نمودار 2 نسبت آب به سیمان حدود 0.58 به دست می‌آید.

گام سوم  با داشتن مقدار آب و نسبت آب به سیمان می توانیم مقدار سیمان را محاسبه نماییم.

کیلوگرم  388 = 0.58 / 225 = وزن سیمان در واحد حجم

گام چهارم در مراحل قبل مقدار آب طرح اختلاط (225 کیلوگرم) را بدست آوردیم و وزن مخصوص ظاهری (2.65=SSD) نیز که از داده‌های مسئله است، در اختیار داریم. با داشتن این دو مقدار و بر اساس نمودار 3 وزن بتن برای یک مترمکعب به دست می‌آید.

نکته: چون تعریف شکسته یا غیر شکسته بودن برای درشت دانه‌ها صدق می‌کند، به همین دلیل ما وزن مخصوص ظاهری شن را لحاظ کردیم.

این مقدار حدودا برابر با 2400 کیلوگرم بر مترمکعب است.

گام پنجم وزن مجموع سنگدانه‌ها را تعیین می‌کنیم.

کیلوگرم 1787 = (388+225) – 2400 = وزن مجموع سنگدانه‌ها

گام ششم در این مرحله باید درصد سنگدانه‌های ریز را به دست آوریم. اندازه بزرگترین دانه 20 میلی‌متر است برای همین از نمودار 2-4 استفاده می‌کنیم.

براساس اسلامپ (75-100)، نسبت آب به سیمان (0.58) و هم‌چنین ریزدانه رد شده از الک 600 میکرون (25 درصد)، با توجه به نمودار 2-4 سنگدانه‌های ریز حدود 50 درصد مجموع سنگدانه‌ها را تشکیل می‌دهند.

کیلوگرم 893.2 = 2 / 1787 = وزن شن = وزن ماسه

گام هفتم مقادیر آب و سنگدانه‌ها به واسطه رطوبت اضافی سنگدانه‌ها اصلاح می‌کنیم. به همین منظور باید میزان آب در شن و ماسه را به دست بیاوریم.

کیلوگرم 8.93 = (0.01-0.02) * 893.5 = وزن آب موجود در شن

کیلوگرم 16.08 = (0.022-0.04) * 893.5 = وزن آب موجود در ماسه

با توجه به اینکه در شن و ماسه آب وجود دارد، وزن آبی که اختلاط بتن می‌خواهیم اضافه کنیم باید اصلاح شود.

کیلوگرم 199.98 = (16.08+8.93) – 225 = وزن اصلاح شده آب

میزان آبی که در شن و ماسه وجود دارد را به وزنی که در گام ششم محاسبه کردیم، اضافه می‌نماییم. (وزن محاسبه شده شن و ماسه مراحل قبل در حالت خشک در نظر گرفته شده است). 

کیلوگرم 902.43 = 8.93 + 893.5 = وزن اصلاح شده شن

کیلوگرم 909.58 = 16.08 + 893.5 = وزن اصلاح شده ماسه

روش آزمایشگاهی تعیین طرح اختلاط بتن

برای طرح مخلوط بتن ابتدا می‌توان تجربه‌های قبلی، روش ملی طرح اختلاط یا یکی از روش‌های شناخته شده بین‌المللی را مبنای کار قرار داد.

در مرحله بعد باید بتن را در آزمایشگاه و با دقت و تحت شرایط کنترل شده ساخت و آزمایش‌های لازم را روی بتن تازه و سفت‌شده انجام داد.

چنانچه نتایج این مخلوط با خواسته‌های مورد نظر نزدیکی نداشته باشد باید تغییراتی در طرح مخلوط به وجود آورد تا طرخ مخلوط نهایی حاصل شود.

رعایت حداکثر اندازه مجاز سنگدانه‌ها با توجه به محدودیت‌های هندسی عضو و مشخصات فنی پروژه، الزامی است. 

اجباری برای استفاده از یک روش طرح مخلوط خاص وجود ندارد. برای ایجاد رویه یکسان توصیه می‌شود از روش ملی طرح مخلوط بتن استفاده شود. نرم افزار روش ملی طرح مخلوط از طریق سازمان برنامه و بودجه در دسترس است.

مهمترین اقدام در هر روش طرخ مخلوط، ساخت مخلوط آزمایشی، کنترل نتایج، اصلاح مقادیر و نسبت‌ها برای دستیابی به خواسته‌ها است که باعث می‌شود علیرغم به کارگیری روش‌های مختلف، نتیجه نهایی طرح مخلوط نزدیک به هم باشد. اما به هر حال باید به الزامات زیر توجه شود.

ضوابط طرح اختلاط بتن

طبق آیین نامه بتن ایران رعایت ضوابط زیر الزامی است:

در هر روش طرح مخلوط،، حجم مطلق اجزای بتن باید با تقریب یک درصد برای یک متر مکعب تعیین شود. درصد حباب هوای عمدی و غیر عمدی مورد نیاز نیز باید در نظر گرفته شود.

در مخلوط آزمایشی، کارایی و روانی به دست آمده باید نزدیکی قابل قبولی با کارایی و روانی مطلوب داشته باشد. کارایی و روانی مطلوب بتن باید در کارگاه توسط متقاضی طرح مخلوط مشخص شود.

در مواردی که اسلامپ نباید از حداکثر مقدار خاصی تجاوز کند، اسلامپ مخلوط آزمایشی نیز نباید از این مقدار تجاوز کرده و همچنین نباید بیش از 22 درصد کمتر از حداکثر اسلامپ مجاز باشد.

در مواردی که اسلامپ به صورت متوسط یا هدف خواسته شده باشد، اسلامپ مخلوط آزمایشی باید بین 22 تا 72 درصد بیشتر از اسلامپ هدف در نظر گرفته شود. به هر حال اسلامپ به دست آمده نباید از 210 میلی‌متر بیشتر شود.

در مواردی که بازه خاصی از اسلامپ یا جریان اسلامپ مورد نظر باشد، توصیه می‌شود روانی بتن در نزدیکی کرانه فوقانی بازه مربوط باشد.

در مواردی که برای بتن خودتراکم، ماکزیمم جریان اسلامپ قید شده باشد، لازم است جریان اسلامپ مخلوط آزمایشی بیش از 5 درصد کمتر از حداکثر جریان اسلامپ نباشد.

زمانی که برای بتن خودتراکم، جریان اسلامپ هدف یا متوسط درخواست شده باشد، جریان اسلامپ مخلوط آزمایشیم باید 5 تا 10 درصد بیش از جریان اسلامپ هدف در نظر گرفته شود.

زمانی که حداقل درصد حباب هوا مشخص شده باشد، درصد حباب هوای مخلوط آزمایشی نباید بیش از 10 درصد از هوای قید شده بیشتر شود.

اگر حداکثر درصد حباب هوا مشخص شده باشد، درصد هوای مخلوط آزمایشی نباید بیش از 7.5 درصد از مقدار مشخص شده کمتر باشد.

چنانچه متوسط درصد حباب هوا مشخص شود، باید مخلوط آزمایشی با دو مقدار (درصد) حباب هوای مختلف، برای نزدیکی با حداقل و حداکثر مقدار حاصله از رواداری مجاز ساخته شود.

زمانی که حداقل یا حداکثر دمای مجاز در بتن مشخص شده باشد، توصیه می‌شود، بتن‌هایی با دمایی نزدیک به حداقل و همچنین نزدیک به حداکثر دمای مجاز ساخته (با حداکثر اختلاف 2 درجه سلسیوس) و نتایج روانی، مقاومت و دوام در این شرایط ساخت و قالب گیری کنترل شود.

با توجه به زمانبر بودن تعیین مقاومت و دوام بتن، لازم است سه مخلوط آزمایشی، با سه نسبت آب به مواد سیمانی نزدیک به هم، با اختلاف حدود 0.02 ساخته شود و نزدیکی نتایج آزمایش آن‌ها با مقاومت و دوام هدف مقایسه شود.

در طرح مخلوط بتنی که در آن مقاومت در مقایسه با دوام تعیین کننده است، مقاومت فشاری مخلوط آزمایشی باید در محدوده 5± درصد مقاومت هدف طرح باشد. در این حالت دستیابی به دوام هدف طرح نیز الزامی است.

در طرح مخلوط بتنی که در آن پارامترهای دوام در مقایسه با مقاومت تعیین کننده‌اند، نتیجه به دست آمده در آزمایش دوام باید در محدوده 10± درصد دوام هدف طرح باشد، در این حالت مقاومت به دست آمده نیز باید از مقاومت هدف طرح بزرگتر باشد.

اطلاعات لازم جهت طرح اختلاط بتن

طبق آیین نامه بتن ایران (آبا) اطلاعات زیر برای طرح اختلاط لازم است:

محدودیت‌ها و اطلاعات پروژه

 مقاومت مشخصه در سن مورد نظر یا رده بتن

روانی و کارایی مورد نیاز در پای کار و محدودیت‌های آن

دوام مشخصه در سن مقرر

لزوم مصرف پوزولان و سرباره و محدودیت‌های آن

فاصله زمانی دما و توقف‌ها

شرایط محیطی مرتبط با خاک، آب و هوا

محدودیت‌های نسبت آب به مواد سیمانی، حداقل و حداکثر سیمان

نوع وسیله ساخت، دما، ریختن بتن و نحوه متراکم کردن آن

ابعاد اعضا، ضخامت دال، فاصله میلگردها و حداقل ضخامت پوشش بتن روی میلگردها

میزان تراکم میلگردهای قطعات مختلف

نوع قطعات بتنی شامل: تیر، دال، ستون، دیوار، فونداسیون و شمع

نوع اجرا، پیش ساخته و درجا یا شیوه اجرا، بتن پاشی و غیره

نوع عضو از نظر طراحی، ساده، مسلح، پیش تنیده

سایر خواسته‌ها و محدودیت‌های مرتبط با بتن تازه مانند وزن مخصوص، جداشدگی، آب انداختن، درصد حباب هوا، زمان گیرش، دما و غیره

سایر خواسته‌ها و محدودیت‌های مانند زمان قالب‌برداری، اعمال پیش تنیدگی، وزن مخصوص بتن سفت شده، شیوه خاص عمل آوری تسریع شده، بتن الیافی، حباب دار، خودتراکم، سبک و سنگین

 اطلاعات لازم مصالح مخلوط بتنی

نوع سیمان، محل تولید و سایر مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن

نوع سنگدانه ریز و درشت، محل تولید یا تامین و مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن شامل دانه‌بندی، درصد گذشته از الک 31 میکرومتر، مدول‌ریزی، چگالی و جذب آب، درصد ذرات پولکی و سوزنی، درصد شکستگی، سایش و دوام در برابر عوامل جوی، مقادیر یون‌های سولفات و کلرید، نتایج آزمایش‌های واکنش زایی با قلیایی‌ها و مواد زیان آور

محل تامین آب و مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن

نوع مواد پوزولانی و سرباره‌ای یا پودر سنگ و محل تامین به همراه مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها

نوع مواد افزودنی شیمیایی، محل تامین به همراه مشخصات فیزیکی و شیمیایی آن‌ها به ویژه چگالی، درصد مواد جامد، pH،رنگ، خواص اصلی و جنبی و نحوه مصرف و انبار کردن و سایر محدودیت‌های مصرف آن‌ها
نوع الیاف مصرفی و محل تامین به همراه مشخصات فیزیکی و مکانیکی شامل چگالی، طول، قطر و شکل آن‌ها

اطلاعات طرح مخلوط و نتایج مخلوط آزمایشی

مقاومت هدف طرح مخلوط

دوام هدف طرح مخلوط

اسلامپ اولیه در هنگام ساخت بتن

انحراف معیار یا حاشیه ایمنی و نحوه محاسبه یا تخمین آن‌ها

حداکثر اندازه اسمی سنگدانه مصرفی

نسبت آب به سیمان یا مواد سیمانی طرح

مقدار سیمان و مواد سیمانی به تفکیک

مقدار آب آزاد

مقدار آب کل

مقدار افزودنی‌های شیمیایی به تفکیک

مقدار سنگدانه‌های ریز و درشت اشباع با سطح خشک به تفکیک

مقدار سنگدانه‌های ریز و درشت کاملا خش به تفکیک

درصد حباب هوای بتن، فرضی و اندازه‌گیری شده

درصد سهم سنگدانه‌ها

دانه‌بندی مخلوط سنگدانه‌های بتن و مدول نرمی مخلوط

وزن مخصوص بتن متراکم تازه، محاسباتی و اندازه‌گیری شده

نتایج روانی و کارآیی در زمان‌های مختلف به ویژه در پای کار، پس از حمل و توقف‌ها

دمای بتن تازه در زمان ساخت و در زمان متناظر پای کار

نتایج مشاهدات یا اندازه‌گیری شده در مورد جداشدگی، آب انداختن، گیرش و غیره

تشریح وضعیت ظاهری بتن

نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن در سنین مختلف به ویژه در سن مقاومت مشخصه

نتایج آزمایش‌های دوام در سنین مورد نیاز

نتایج سایر آزمایش‌های بتن سفت‌شده مانند چگالی، مقاومت خمشی یا کششی، ضریب ارتجاعی و غیره در صورت نیاز

رابطه نسبت آب به مواد سیمانی با مقاومت و دوام در صورت ساخت حداقل سه مخلوط آزمایشی

 

روابط اساسی حاکم بر خواص و طرح اختلاط بتن

 

کارایی بتن

کارایی قابلیت ریختن در قالب، تراکم مناسب و پرداخت پذیری بدون جدا شدگی زیان آور را تعیین می‌کند. یعنی هرچه کارایی بتن بیشتر باشد راحت‌تر در قالب جای می‌گیرد.

عوامل مؤثر بر کارایی:

1) شکل و نسبت سنگدانه‌ها

2) مقدار و کیفیت سیمان 

3)وجودحباب‌های هوا و مواد افزودنی 

4) روانی مخلوط

روانی مخلوط قابلیت حرکت و جاری شدن مخلوط بتنی است که با آزمایش اسلامپ تعیین می‌شود.

با افزایش اندازه بزرگترین سنگدانه‌ها با دانه بندی خوب یا ایجاد حباب هوا در مخلوط بتنی مقدار آب مورد نیاز کاهش می‌یابد.

در مورد کارایی بتن در مقاله ” کارایی بتن“ به طور مفصل صحبت می‌کنیم.

تراوایی بتن (نفوذپذیری)

نفوذ پذیری، از جمله مهم‌ترین پارامترهای بتن از نظر دوام است. بسیاری از مواد مهاجم به بتن، که معمولا محلول در آب هستند، از طریق منافذ مختلف به داخل بتن وارد می‌شوند.

بتنی که منافذ کمتری دارد از نظر دوام و مقاومت کیفیت بهتری دارد و در مقابل جذب نمک‌ها و تاثیر آن‌ها بر میلگرد مقاومت می‌کند.

در بتنی با نفوذپذیری کم، آب و اکسیژن نمی‌توانند به راحتی نفوذ کنند. بتنی با این مشخصات احتمالا مقاومت الکتریکی بیشتری نیز دارد.

 

نسبت آب به سیمان

استفاده از نسبت پایین آب به سیمان (w/c)، مقاومت بتن را به علت کاهش فضای خالی و عمر آن را به علت کاهش نفوذ مواد مضر، افزایش می دهد.

شرط کاهش مقدار آب تا حدی است که مخلوط بتنی را بتوان به راحتی متراکم نمود. زیرا هر چه میزان آب کمتر باشد مخلوط ناکاراتری به دست خواهد آمد که برای جا دادن آن درون قالب و بین میلگرد به تراکم و ویبره زدن بیشتری نیاز است.

به صورت کلی، با کاهش نسبت آب به سیمان، میزان آب بتن کاهش می‌یابد. از مزایای کاهش آب می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1) کاهش نفوذپذیری مخلوط 

2) افزایش دوام در برابر تهاجم عوامل خورنده محیطی

3) بهبود خواص مکانیکی 

4) چسبندگی مناسب بین بتن و میلگرد

5) کاهش اثر تغییرات حجمی بر اثر تر و خشک شدن

پایایی بتن 

در شرایط محیطی نظیر موارد زیر، بتن باید پایدار باشد:

1) یخ زدن و آب شدن  یخ زدن و آب شدن مکرر مخلوط در مناطق سردسیر باعث تخریب آن می‌شود. این نوع خرابی در اثر مواد شیمیایی یخ‌زدا افزایش می‌یابد.

اگر می‌خواهید در مورد  بتن‌ ریزی در هوای سرد روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

2) عوامل شیمیایی خورنده  برخی از مواد شیمیایی باعث ایجاد واکنش با مواد تشکیل دهنده بتن می‌شوند.

مواد اسیدی اثرات تخریبی بیشتری دارند، به همین دلیل مقابله با اثر خورنده اسیدهای قوی مستلزم اتخاذ تدابیر ویژه حفاظتی است.

3) سایش و فرسایش  در بعضی موارد سطح مخلوط بتنی دچار تخریب می‌شود و این امر به ویژه در کف محوطه‌های صنعتی مشکلاتی را به وجود می‌آورد.

در ساختمان‌های آبی مثل سدها دانه های شن و ماسه موجود در آب جاری ممکن است موجب سایش سطوح شوند.

4) سنگدانه‌های واکنش‌زا  برخی سنگدانه‌‌ها در اثر واکنش شیمیایی با مواد قلیایی موجود در سیمان پرتلند موجب انبساط و فروپاشی بتن می‌شوند.

دقت در انتخاب منابع سنگدانه‌ها، استفاده از سیمان کم قلیا و بهره‌گیری از موارد پوزولانی می‌توانند مانع بروز این مشکلات شوند.

به کار بردن سیمان با قلیایی کم، پوزولان‌ها، روباره آهن‌گدازی و میکروسیلیس برای بتن‌های در معرض آب دریا یا خاک‌های حاوی سولفات می‌تواند موثر باشد.

جرم حجمی بتن 

از آن جا که بیشتر وزن مخلوط بتنی را سنگدانه‌ها تشکیل می‌دهند، وزن مخصوص سنگدانه‌ها چیزی در حدود 2400 تا 2800 کیلوگرم بر مترمکعب است.

اگر بخواهیم بتن‌ها را بر اساس وزن مخصوص آن‌ها تقسیم‌بندی کنیم، می‌توانیم به سه دسته زیر تقسیم کنیم.

1) بتن‌های سبک با وزن مخصوص کمتر از 1800 کیلوگرم بر مترمکعب.

از این متریال در تولید مصالح سبک استفاده می شود.

2) بتن با وزن متوسط و چیزی در حدود 2200 تا 2600 کیلوگرم بر مترمکعب.

از این متریال در ساخت قطعات سازه ای مانند دال‌ها، ستون‌ها و پی‌ها استفاده می‌شود.

3) بتن‌های سنگین با وزن مخصوص 3000 تا 4000 کیلوگرم بر مترمکعب.

از این متریال در ساخت سازه‌های حساسی مانند نیروگاه‌ها، سدها و راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود.

حرارت زایی سیمان 

حرارت زایی سیمان موجب افزایش دما ۹ تا 14 درجه به ازای هر ۱۰۰ کیلوگرم سیمان در متر مکعب، طی ۱۸ تا ۷۲ ساعت می‌گردد.

به دلیل احتمال وقوع ترک‌های حرارتی، چنانچه حداقل بعد سازه از 60 تا 90 سانتی‌متر بزرگ‌تر باشد و یا مقدار مصرف سیمان از 355 کیلوگرم بر مترمکعب بیشتر باشد، باید از سیمان با حرارت زایی کمتر استفاده شود.

 

طرح اختلاط بتن با عیار 400

به طور کلی عیار یک طرح اختلاط بتن را مقدار سیمان در یک مترمکعب بتن تعیین می‌کند.

به طور مثال در مثال‌های بالا عیار سیمان به ترتیب 380 و 388 به دست آمد.

اجزای بتن و خصوصیات آن‌ها

 

سیمان

سیمان حدود 7 الی 15 درصد بتن را تشکیل می‌دهد. سیمان‌‌های مصرفی در مخلوط باید با توجه به مقاومت مورد نظر، شرایط محیطی و ابعاد سازه انتخاب شوند.

مقدار و نوع سیمان در سرعت کسب مقاومت مخلوط بتنی اثر دارد. بنابراین افزایش مقدار سیمان و یا استفاده از سیمان پرتلند نوع 3 (با مقاومت اولیه زیاد)، مناسب است.

برای مطالعه بیشتر راجع به انواع سیمان و خصوصیات آن‌ها به مقاله ” سیمان پرتلند “ مراجعه فرمایید.

سنگدانه‌ها

سنگدانه‌ها حدود 60 الی 80 درصد وزن مخلوط بتنی را تشکیل می‌دهند که به دو دسته تقسیم می‌شوند:

مصالح سنگی شکسته (تیزگوشه)

شن و ماسه طبیعی (گردگوشه یا رودخانه‌ای)

مشخصات فنی سنگدانه ها برای استفاده در اختلاط بتن باید از جنبه‌های زیر بررسی گردد:

دانه بندی

شکل دانه‌ها

رطوبت و جذب آب

مقاومت مکانیکی

جرم واحد حجم

مقاومت به سایش

مقاومت به یخ‌زدگی و ذوب (دوام)

مقاومت در مقابل سولفات‌ها

واکنش قلیایی

ناخالصی‌ها

برای مطالعه بیشتر در مورد مشخصات و سنگدانه بدانید حتما روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

آب مخلوط

حدود 5 الی 10 درصد اختلاط بتن را آب تشکیل می‌دهد. آب مصرفی در مخلوط بتنی باید عاری از هر گونه مواد یا محلول‌هایی باشد که عملکرد مطلوب آن را در کوتاه مدت و در دراز مدت دچار اختلال نمایند.

به طور معمول آبی را که طبق استانداردهای معتبر قابل آشامیدن بوده و مزه و بوی مشخصی نداشته باشد، می‌توان به عنوان آب اختلاط در ساخت مخلوط استفاده کرد.

ناخالصی‌های آب بر کیفیت مخلوط بتنی اثر گذاشته و مقدار ناخالصی‌های مجاز آب باید بررسی شود.

ویژگی‌های آب مناسب ساخت بتن عبارتند از:

اسیدی و بازی نباشد. (pH بین 6 الی 8)

درصد کربنات‌ها کمتر از 0.1 درصد باشد.

درصد جامدات (ذرات معلق) در آن (مانند سیلت) کمتر از 0.1 درصد باشد.

درصد کلرورها کمتر از 0.05 درصد باشد.

درصد سولفات‌ها کمتر از 0.1 درصد باشد.

برای این که در مورد مشخصات آب اختلاط بتن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

هوا

در بتن بدون هوا میزان حجم هوای موجود بین 0.5 تا 3 درصد و در بتن هوادار این میزان حدود 4 تا 8 درصد است.

 

مواد افزودنی

مواد افزودنی موادی با ترکیبات شیمیایی هستند که به میزان جزئی و به صورت درصدی از وزن سیمان به مخلوط اضافه می‌شوند تا خواص مطلوب مورد نظر را در مخلوط بتنی ایجاد کنند.

برای مطالعه بیشتر در مورد مواد افزودنی بتن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

 

پیمانه کردن حجمی مصالح

معمولا پیمانه کردن مصالح به روش وزنی و با استفاده از ترازوها صورت می‌گیرد. در شرایطی که نتوان از این روش استفاده نمود، می‌توانیم از پیمانه کردن مصالح به روش حجمی استفاده کنیم.

تمامی مراحل برای به دست آوردن داده‌های لازم جهت پیمانه کردن حجمی مانند گام‌های طرح اختلاط توضیح داده شده در این مطلب است، با این تفاوت که برای این امر نیاز به وزن مخصوص مصالح داریم.

به عنوان نمونه در مثال 2 وزن مخصوص ظاهری (SSD) درشت دانه را 2.65 بیان کرده است.

می‌دانیم وزن مخصوص ظاهری عبارت است از تقسیم وزن بر حجم. در این صورت با تقسیم وزن بر وزن مخصوص ظاهری می‌توانیم مقدار حجم را تعیین نماییم.

مترمکعب 0.337 = 2650 / 893.5  = حجم شن

سوالات متداول

انواع روش‎‌های طرح اختلاط بتن کدام‌اند؟!

از روش های طرح اختلاط بتن می توان به روش 211 – ACI آمریکا، BS انگلیسی، آلمانی و روش مخلوط ملی ایران اشاره کرد. در این مقاله روش 211 – ACI آمریکا و BS انگلیسی را گام به گام زیر ذره‌بین می‌بریم.

طرح اختلاط بتن c25 چگونه است؟

ما در این مقاله طرح اختلاط بتن c30 را با فیلم و گام به گام آموزش می‌دهیم. روند طرح اختلاط این دو رده بتن تفاوتی با هم ندارند.

برای اینکه به تمام نکات و ریزه کاری‌های اجرای ساختمان مسلط شوید توصیه می‌کنیم حتما به دوره اجرای ساختمان سر بزنید.