آب اختلاط بتن و فیلم بررسی استانداردهای آن از صفر تا صد

به طور کلی می‌توان گفت آب اختلاط بتن ، آبی است که برای آشامیدن مناسب بوده و همچنین مزه و بوی خاصی نداشته باشد. اما آب آشامیدنی تنها گزینه است؟ خیر! برای ساخت بتن می‌توان از آب‌های دیگری نیز استفاده کرد. در این مقاله در مورد مشخصات آب مصرفی بتن ، نقش آب در بتن و تمامی آب‌هایی که جهت اختلاط می‌توان استفاده کرد، به طور کامل توضیح داده شده است. پس با آکادمی عمران همراه باشید!

اختلاط بتن چیست؟

به زبان ساده به نسبت اجزاء مصالح در ساخت بتن، طرح اختلاط بتن گویند. در طرح اختلاط، باید نسبت‌ها به طور دقیق مشخص شوند چرا که کارایی بتن به میزان زیادی وابسته به این موارد است. در مقاله “ بتن “ به طور کامل درباره تمام خصوصیات و کاربردهای این متریال پرکاربرد توضیح دادیم.

با مشاهده فیلم زیر، دید بهتری نسبت کاربرد آب اختلاط بتن و خصوصیات آن پیدا کنید.

یکی از مهم‌ترین موارد در طرح اختلاط بتن، استاندارد آب مصرفی بتن است. آبی که در اختلاط بتن استفاده می‌شود به طور مستقیم بر کیفیت آن تاثیر گذار است. لذا در این مقاله بیشتر در مورد آب اختلاط بتن و استانداردهای آن توضیح می‌دهیم.

آب اختلاط بتن و ناخالصی‌ها

نقش کیفیت آب مصرفی در بتن بسیار مهم بوده و غیرقابل چشم پوشی است. چرا که در صورت استفاده از آب نامناسب امکان آسیب به میلگردها و مصالح سنگی مدفون در بتن وجود دارد.

ابتدا باید بدانیم استاندارد آب مصرفی در بتن به طور کلی چیست و چه مواردی را بررسی می‌کند؟

• تمیزی آب
• صاف بودن آب
• عدم وجود ماده زیان‌آور (سولفات‌ها، کلرورها و غیره)
• pH بین 5 تا 8.5

حال در این مقاله در رابطه با تمامی ناخالصی‌هایی که ممکن است در آب مصرفی بتن وجود داشته باشند، به طور کامل توضیح خواهیم داد و همچنین حد مجاز آن‌ها را نیز خواهیم گفت.در رابطه با میزان آب مورد نیاز برای ساخت بتن‌هایی با مقاومت‌های متفاوت در مقاله ” طرح اختلاط بتن ” به طور کامل توضیح داده‌ایم. خواندن این مقاله جامع و کامل را به شما پیشنهاد می‌کنم.

• آب مصرفی شهر

جدول زیر تجزیه 7 نمونه آب مختلف، شامل شش نمونه آب مصرفی شهر و یک نمونه آب دریا را نشان می‌دهد:

(اگر مقاله را در گوشی مطالعه می‌کنید برای نمایش بهتر جدول در گوشی، تلفن خود را بچرخانید.)

طبق نتایج به دست آمده این آب‌ها، آب مناسب برای ساخت بتن هستند. پس می‌توان نتیجه گرفت هر منبع آبی که نتیجه تجزیه آن‌ها با یکی از آب‌های جدول مشابه باشد، احتمالاً جهت استفاده در بتن مناسب است.

به طور کلی آبی که ذرات محلول موجود در آن از 2000 قسمت در میلیون (ppm) کمتر باشد، جهت ساخت بتن مناسب است. اگر از این میزان بیشتر باشد، باید جهت تعیین اثر این مواد بر روی مقاومت و زمان گیرش بتن آزمایش‌هایی انجام شود.

طوفان تخفیفی آکادمی عمران تو راهه

مشاهده جزئیات

در ادامه هریک از این ناخالصی‌ها را بررسی می‌کنیم.

• کربنات و بی‌کربنات‌های قلیایی

یکی از مواردی که وجودشان در آب اختلاط بتن زیان‌آور است، کربنات و بی‌کربنات‌ها هستند.

کربنات‌ها و بی‌کربنات‌های سدیم و پتاسیم اثرات متفاوتی بر زمان گیرش سیمان‌های مختلف دارند.

برای مثال کربنات سدیم سبب تسریع روند گیرش می‌شود اما وجود این نمک‌ به میزان غلظت بالا می‌تواند سبب کاهش مقاومت بتن شود.

زمانی که تمامی نمک‌های محلول، بیشتر از 1000 قسمت در میلیون باشند، باید جهت تعیین میزان اثر این مواد بر گیرش و مقاومت 28 روزه بتن، آزمایش‌هایی انجام شود.

• کلرور و سولفات در آب اختلاط بتن

یکی از مهم‌ترین دلایل برای خوردگی میلگردها یا کابل‌های پیش تنیده، وجود کلرور زیاد در آب اختلاط بتن است.

مقدار کلروری که سبب خوردگی میلگردها می‌شود، حدود 0.6 کیلوگرم بر متر مکعب بتن است.

تنها راه وارد شدن کلرورها به مخلوط بتن آب نیست، بلکه از طریق مواد افزودنی، سنگدانه‌ها، سیمان، مجاورت با نمک‌های یخ‌زدا نیز می‌توانند وارد مخلوط بتن شوند.

برای آشنایی بیشتر با انواع افزودنی‌های بتن، مقاله ” مواد افزودنی بتن ” را مطالعه کنید.

میزان کلرور مورد قبول در آب طبق جدول زیر است:

(اگر مقاله را در گوشی مطالعه می‌کنید برای نمایش بهتر جدول در گوشی، تلفن خود را بچرخانید.)

مقدار مورد قبول کلرور در مخلوط‌های بتن، متفاوت است. برای مثال مقدر کلرور سدیم با غلظت 200 قسمت در میلیون، در بتنی که در زمان بهره‌برداری خشک بوده و برای واکنش‌های خوردگی نیز استعداد کمی دارد، مجاز است.

نباید مقدار یون کلرور آب اختلاط بتن در بتن پیش تنیده یا در بتنی که با مواد کار گذاشته آلومینیومی مسلح شده است، بیش از حد باشد.

در چنین شرایطی، آبی که مقدار یون کلرور آن از 500 قسمت در میلیون کمتر باشد، قابل قبول است.

طبق جدول زیر، آب اختلاطی که شامل 10000 قسمت در میلیون سولفات سدیم است، به صورتی رضایت بخش مورد استفاده قرار گرفته است.

کمیته 201 موسسه بتن آمریکا تحت عنوان ” راهنمایی برای بتن با دوام”، مقدار یون کلرور را بر حسب وزن سیمان به درصدهای زیر محدود می‌کند:

• دیگر نمک‌های معمول در آب اختلاط بتن

یکی از مواردی که ممکن است وجودشان در آب اختلاط بتن زیان‌آور باشد، نمک‌ها هستند.

کربنات‌های کلسیم و منیزیم در آب خیلی محلول نبوده و بنابراین به ندرت در غلظتی هستند که بر مقاومت مخلوط بتنی اثرگذار باشند.

بی‌کربنات‌های کلسیم و منیزیم در برخی از آب‌های شهری وجود دارند، که تا 400 قسمت در میلیون غلظت یون بی‌کربنات، در چنین شکلی زیان آور نیست.

سولفات منیزیم و کلرور منیزیم در غلظت‌های زیاد می‌توانند وجود داشته باشند، بدون آنکه اثرات زیان آوری بر روی مقاومت مخلوط بتنی بگذارند.

با غلظت‌هایی تا مقدار 40000 قسمت در میلیون از کلرور منیزیم می‌توان مقاومت خوبی به دست آورد. غلظت‌های سولفات منیزیم باید کمتر از 25000 قسمت در میلیون باشند.

برخی اوقات کلرور کلسیم تا مقدار 2 درصد وزنی سیمان (30000 تا 40000 قسمت در میلیون) جهت سریع شدن، سخت شدن و کسب مقاومت در بتن‌هایی که پیش تنیده نیستند، استفاده می‌شود.

نمک‌های آهن

آب‌های زمینی طبیعی در مواقع نادری دارای بیشتر از 20 تا 30 قسمت در میلیون آهن هستند. با این حال، ممکن است آب‌های معادن اسیدی، مقادیر بیشتری داشته باشند.

به طور معمول نمک‌های آهن تا میزان غلظت 40000 قسمت در میلیون، اثر نامطلوبی بر مقاومت ملات ندارند.

نمک‌های غیرآلی متفرقه

نمک‌های مختلف موجود در آب اختلاط بتن می‌توانند سبب کاهش زیادی در میزان مقاومت و تغییراتی در زمان گیرش مخلوط بتنی شوند. برخی از این نمک‌ها عبارتند از:

• نمک‌های منگنز
• نمک‌های قلع
• نمک‌های روی
• نمک‌های مس
• نمک‌های سرب

از میان نمک‌های گفته شده، نمک‌های روی، مس و سرب بیشترین اثر را دارند.نمک‌های دیگری همانند کندگیرکننده‌ها که به خصوص فعال هستند، شامل موارد زیر است:

• یدات سدیم
• فسفات سدیم
• آرسنات سدیم
• بورات سدیم

تمامی این نمک‌ها زمانی که با غلظتی در حد چند دهم درصد وزنی سیمان، وجود داشته باشند، به میزان زیادی گیرش و کسب مقاومت را  کند می‌کنند.

غلظت این نمک‌ها تا مقدار 500 قسمت در میلیون در آب اختلاط بتن قابل قبول است.

نوعی نمک دیگر که ممکن است برای بتن مضر باشد، سولفور سدیم است. حتی وجود 100 قسمت در میلیون از این نمک سبب الزامی شدن آزمایش می‌شود.

• آب دریا

به طور معمول آب دریایی که تا مقدار 35000 قسمت در میلیون نمک‌های محلول را دارد، به عنوان آب مصرفی برای بتن بدون میلگرد مناسب است.

بتنی که با آب دریا ساخته می‌شود، ممکن است مقاومت اولیه بیشتری نسبت به بتن‌های معمولی داشته باشد، اما مقاومت آن پس از 28 روز ممکن است کمتر باشد.

راه حل این کاهش مقاومت، کم کردن نسبت آب به سیمان است. با تنظیم متناسب طرح اختلاط، می‌توان بتن خوبی را با آب دریا تهیه کرد.

زمانی که آب شیرین مناسبی در دسترس نباشد، آب دریا را می‌توان جهت ساخت بتن مسلح یا آرمه استفاده کرد. استفاده از آب دریا ممکن است سبب افزایش خطر خوردگی شود، اما در صورت رعایت موارد زیر می‌توان از آن استفاده کرد:

• میلگردها به میزان کافی پوشش داشته باشند.
• بتن آب بند باشد.
• وجود حباب‌های هوا به مقدار کافی باشد.

برای آشنایی بیشتر با بتن مسلح یا آرمه به مقاله ” بتن مسلح ” مراجعه کنید.

سازه‌های بتن مسلح یا بتن آرمه‌ای که در مخلوط بتن آن، از آب دریا استفاده شده و در مجاورت محیط‌های دریایی قرار می‌گیرند، باید نسبت آب به سیمان آن‌ها کمتر از 0.45 و حداقل پوشش میلگردها 3 اینچ (75 میلی‌متر) باشد.آب دریا را جهت ساخت بتن پیش تنیده‌ای که فولادهای پیش تنیده آن با مخلوط بتنی در تماس است، نباید مصرف کرد.

برخی مواقع شن و ماسه‌ای که از سواحل دریا توسط لایروبی جزر و مد به دست می‌آید، جهت ساخت بتن استفاده می‌شود. معمولاً میزان نمک دریا روی دانه‌ها، بیشتر از 1 درصد وزن آب اختلاط بتن نیست.

بیشترین مقدار نمک در ماسه‌های ساحلی که بالاتر از حد بالایی مد دریا قرار دارند، وجود دارد.

میزان نمک موجود در مخلوط‌های بتنی که با این دانه‌ها و آب آشامیدنی ساخته می‌شوند، کمتر از مقدار نمکی است که در بتن تهیه شده با آب دریا و دانه‌های بدون نمک وجود دارد.

نمک‌های سدیم و پتاسیم موجود در آب دریا که برای آب مصرفی بتن استفاده می‌شوند، می‌توانند عناصری را تولید کنند تا همانند ترکیب با مواد قلیایی سیمان، با دانه‌های فعال قلیایی ترکیب شوند.

بنابراین حتی زمانی که میزان مواد قلیایی سیمان کم است، آب دریا نباید با دانه‌های فعال قلیایی شناخته شده مستعد، مصرف شود.

• آب‌های اسیدی

قابل قبول بودن آب اختلاط بتن اسیدی باید بر اساس میزان غلظت (بر حسب قسمت در میلیون) اسیدها در آب باشد. برخی اوقات پذیرفتن آب مصرفی بططتن براساس pH است که نشانگر میزان غلظت یون هیدروژن است.

مقدار pH بیانگر شدت بوده و بهترین تعیین کننده واکنش‌های اسیدی با بازی به حساب نمی‌آید.

معمولاً آب‌های اختلاط شامل اسید کلریدریک، اسید سولفوریک و سایر اسیدهای غیرآلی تا میزان غلظت 10000 قسمت در میلیون، بر مقاومت مخلوط بتنی اثرات بدی ندارند.

آب‌های اسیدی با میزان pH کمتر از 3 ممکن است در نقل و انتقال مشکلاتی را به وجود بیاورند، به همین دلیل باید تا حد امکان از به کار بردن آن‌ها خودداری کرد.

برای آگاهی از تمام نکات نقل و انتقال بتن، به مقاله ” ماشین حمل بتن ” مراجعه کنید.

• آب‌های قلیایی

آب‌هایی که میزان غلظت هیدواکسید سدیم در آن‌ها 0.5 درصد وزنی سیمان (6000 تا 10000 قسمت در میلیون) باشد، مقاومت مخلوط بتنی را چندان تحت تأثیر قرار نمی‌دهد، البته به شرطی که سبب تسریع گیرش نشود. با این حال، غلظت‌های بیشتر ممکن است میزان مقاومت مخلوط بتنی را کاهش دهد.

هیدرواکسید پتاسیم تا مقدار غلظت‌های 1.2 درصد وزنی سیمان (18000 تا 24000 قسمت در میلیون) روی مقاومت بتنی که از برخی سیمان‌ها به دست می‌آید، اثر کمی دارد.

اما همین میزان غلظت زمانی که با سیمان‌های دیگر استفاده شود، ممکن است مقاومت 28 روزه را به میزان زیادی کاهش دهد.

• فاضلاب‌های صنعتی

بیشتر آب‌هایی که فاضلاب صنعتی دارند، میزان مواد جامدشان کمتر از 4000 قسمت در میلیون است. زمانی که چنین آبی، به عنوان آب اختلاط در بتن استفاده می‌شود، کاهش مقاومت فشاری عموماً بیشتر از حدود 10 درصد نیست.

فاضلاب‌های صنعتی که از کارخانه‌ها بیرون می‌آیند، ممکن است دارای ناخالصی‌های زیان آوری باشند. برخی از این کارخانه‌ها عبارتند از:

• دباغی
• رنگ‌سازی
• کک سازی
• کارگاه‌های شیمایی
• کارگاه‌های گالوانیزه‌کننده

بهتر است هر فاضلابی که حتی دارای چند صدم قسمت در میلیون مواد جامد غیرمعمولی است، قبل از استفاده آزمایش شود.

• آب دارای فاضلاب‌های بهداشتی

فاضلاب معمولی ممکن است در حدود 400 قسمت در میلیون مواد آلی داشته باشد. پس از آن که فاضلاب در یک سیستم تصفیه، به خوبی رقیق شد؛ میزان غلظت به حدود 20 قسمت در میلیون یا کمتر می‌رسد.

البته این میزان در آب اختلاط بتن برای اینکه اثر قابل توجهی بر روی مقاومت مخلوط بتنی داشته باشد، بسیار کم است.

• شکر

معمولاً میزان کم شکر در حد 0.03 درصد تا 0.15 درصد وزنی سیمان، سبب کند شدن گیرش مخلوط بتنی می‌شود. مقادیر بالاتر از این حدود، با سیمان‌های گوناگون متغیر است.

مقاومت 7 روزه ممکن است کاهش یابد، در حالی که مقاومت 28 روزه ممکن است بهبود یابد. زمانی که میزان شکر تا حدود 0.2 درصد وزنی سیمان افزایش یابد، گیرش سیمان معمولاً تندتر خواهد شد.

شکر به مقدار 0.25 درصد وزنی سیمان یا بیشتر، ممکن است سبب تسریع گیرش و کاهش مقاومت 28 روزه به میزان قابل توجهی شود.

معمولاً کمتر از 500 قسمت در میلیون شکر در آب اختلاط بتن ، اثر بدی بر روی مقاومت مخلوط بتنی ندارد. اما اگر میزان غلظت از این مقدار بالاتر رود، باید آزمایش‌هایی برای زمان گیرش و مقاومت مخلوط بتنی انجام داد.

• لای یا ذرات معلق

در حدود 2000 قسمت در میلیون از رس معلق یا ذرات ریزسنگ در آب اختلاط مجاز است. اگر از مقدار گفته شده بیشتر باشد،   ممکن است اثری بر مقاومت مخلوط بتنی نداشته باشد، ولیکن می‌تواند بر سایر خواص برخی از مخلوط‌های بتنی اثرگذار باشد

قبل از استفاده،آب گل آلود را باید از میان حوضچه‌های ته نشینی گذراند یا از طریق روش‌های دیگری آب‌ها را تصفیه کرد؛ به طوری که میزان لای و رس که به مخلوط اضافه می‌شود، کم شود.

زمانی که ذرات سیمان در آب‌های شستشویی که دوباره استفاده می‌شود، به مخلوط بتنی بازگردانده شود؛ مقدار 40000 تا 50000 قسمت در میلیون می‌تواند مورد قبول واقع شود.

• چربی‌ها

انواع مختلفی از چربی‌ها بعضاً در آب اختلاط بتن وجود دارد. چربی‌های معدنی (نفت) که با چربی‌های نباتی یا حیوانی مخلوط نشده باشند، احتمالاً اثرات کمتری برروی کسب مقاومت نسبت به سایر چربی‌ها دارند.

چربی معدنی در غلظت‌های بیشتر از 2 درصد وزنی سیمان، ممکن است مقاومت مخلوط بتنی را بیشتر از 20 درصد کاهش دهد.

• خزه‌ها

آبی که دارای خزه است جهت تهیه و ساخت مخلوط بتنی مناسب نیست. چرا که خزه‌ها می‌توانند با تأثیر بر هیدراسیون سیمان، یا ایجاد مقادیر زیادی هوا که وارد مخلوط بتنی می‌شود، سبب کاهش مقاومت آن به مقدار زیادی شود.

همچنین خزه ممکن است برروی دانه‌های سنگی نیز وجود داشته باشد، که در این حالت سبب کاهش میزان چسبندگی مخلوط بتنی خمیر سیمان و سنگدانه‌ها می‌شود.

نقش آب در بتن چیست؟

نقش آب‌ در بتن ، تنها در مرحله ساخت آن نبوده و در موارد زیر نیز کاربرد دارد:

• با استفاده از آب می‌توان ناخالصی‌ها را از مصالح شست و تمیز کرد. وجود ناخالصی بر مسائل مختلف مانند گیرش، مقاومت و غیره مخلوط بتنی مؤثر است.
• علاوه بر کاربرد آب در عمل آوری بتن، حتی بخار آب هم کاربرد دارد! یکی از روش‌های عمل آوری بتن، عمل آوری با بخار آب است و همچنین از بخار آب می‌توان برای محافظت و گرم کردن برخی از مصالح استفاده کرد.

برای آشنایی با عمل آوری و انواع روش‌های آن مقالات ” عمل آوری بتن ” را مطالعه کنید.

جمع بندی آب اختلاط بتن

بر اساس آیین نامه بتن ایران (آبا) حداکثر مقادیر مجاز زیان آور در آب‌های مصرفی بتن به شرح زیر است:

انواع آزمایش برای آب اختلاط بتن

اگر در مناسب بودن آب جهت اختلاط شک دارید، در این مواقع می‌توانید از مخلوط به دست آمده مکعبی تهیه کنید و سپس مقاومت آن را در 7روز و 28 روز با نمونه‌هایی که با استفاده از آب‌های شرب ساخته شده‌اند مقایسه کنید، در صورتی که حداقل 90 درصد با یکدیگر مشابه باشند، قابل استفاده است.

مکعب‌های ملات سیمان باید طبق «روش استاندارد آزمایش مقاومت فشاری ملات‌های سیمان هیدرولیکی» ساخته و آزمایش شوند. (آزمایش شماره C109 انجمن آمریکایی)

به طور کلی مهم‌ترین آزمایش‌های آب مصرفی بتن بدین شرح است:

ناخالصی بیش از حد آب اختلاط بتن ، ممکن است سبب شوره زدن، لکه دار شدن یا خوردگی میلگرد شود. بنابراین باید به مقادیر کلرورها، قلیایی‌ها، سولفات‌ها و ذرات جامد در آب اختلاط بتن دقت شود.

در صورتی که مایل به یادگیری ریز به ریز نکات اجرای ساختمان هستید به شما توصیه می‌کنیم دوره اجرای ساختمان را از دست ندهید.

مسیر پیشنهادی مطالعه مقالات آکادمی عمران

مشاهده مسیر یادگیری