طرح اختلاط بتن چیست ؟
عبارت طرح اختلاط بتن چیست ، روش محاسبه طرح اختلاط بتن و نمونه طرح اختلاط بتن در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران –شما می توانید جهت دسترسی به مطالب ، استانداردها و محصولات مورد نظر خود از طریق پنجره جستجو در سمت راست صفحه اقدام نماید.
همچنین شما می توانید جهت کسب مشاوره و اطلاعات تکمیلی فنی ، اجرایی و مالی با بخش فنی و مهندسی و یا فروش مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 09120916271-44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.
طرح اختلاط بتن به معنی تعیین نسبت به کارگیری از اجزا تشکیل دهنده بتن به روش وزنی و یا حجمی می باشد.
|
نمونه طرح اختلاط بتن با عیار 350 کیلوگرم سیمان |
|||
|
ردیف |
شرح مصالح |
واحد |
مقدار |
|
1 |
شن 3/8 |
کیلوگرم |
530 |
|
2 |
شن 3/4 |
کیلوگرم |
340 |
|
3 |
ماسه |
کیلوگرم |
1050 |
|
4 |
سیمان |
کیلوگرم |
350 |
|
5 |
آب |
کیلوگرم |
128 |
|
6 |
افزودنی فوق روان کننده DEZOBUILD D-10 |
کیلوگرم |
2 |
|
وزن تجمعی |
2400 |
||
راهنماي تهيه طرح مخلوط بتن و ارائه آن
تهيه كننده: کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران
1- مقدمه: در پروژه‌هاي مختلف نياز به تهيه طرح مخلوط بتن جهت ساخت آن در كارگاه وجود دارد. تهيه طرح مخلوط بتن داراي روشهاي مختلفي مي‌باشد كه در دنيا برخي از آنها كاربرد بيشتري دارند. معمولاً براي استفاده از روش خاص طرح مخلوط بتن، اجباري در كار نيست اما ممكن است در پروژه‌اي خاص، مشاور و طراح پروژه توصيه اكيد براي بكارگيري روش معيني داشته باشد. بهرحال طرح مخلوط، يك عمليات فني- محاسباتي هنرمندانه آزمايشگاهي كارگاهي است و تجربه افراد نيز در آن موثر است اما سعي مي‌شود روند مشخصي بكار گرفته شود تا وحدت رويه بوجود آيد. در اين نوشته سعي شده است اين وحدت رويه بوجود آيد.
2- مراحل كلي: در اكثر روشهاي طرح مخلوط بتن، مراحل مشتركي طي مي‌شود و اختلاف در مراحل تهيه طرح مخلوط بتن محدود مي‌باشد.
مراحل و گامهاي تهيه طرح اختلاط بتن به قرار ذيل است:
الف: جمع‌آوري نيازها و خواسته‌هاي مربوط به بتن مورد نظر بويژه از مشخصات فني خصوصي پروژه
ب: جمع‌آوري اطلاعات و داده‌هاي مربوط به اجزاء بتن از طريق انجام آزمايش در حدي كه در طرح مخلوط كاربرد دارد.
پ: بررسي نتايج مربوط به اجزاء بتن و تصميم‌گيري در مورد بكارگيري آنها در بتن مورد نظر و انطباق نتايج با مشخصات استاندارد يا مشخصات فني خصوصي و عمومي پروژه و يا آئين نامه‌هاي موجود.
ت: تصميم‌گيري در مورد روش محاسبات طرح مخلوط اوليه (روش آمريكايي، روش ملي، ساير روشهاي اروپايي) مگر اينكه در مشخصات فني خصوصي پروژه استفاده از روش خاصي را ملزم كرده باشد.
ث: پيگيري محاسبات طرح مخلوط اوليه بتن طبق يك روش شناخته شده طرح اختلاط با توجه به خواسته‌هاي پروژه و اطلاعات مربوط به اجزاء بتن
ج: ساخت مخلوط آزمون بر اساس نتايج طرح مخلوط اوليه بتن با مصالح مورد نظر و انجام اصلاحات رطوبتي در مورد سنگدانه مرطوب و آب مصرفي مخلوط در آزمايشگاه
چ: انجام آزمايشهاي بتن تازه و سخت شده بر روي مخلوط آزمون و مقايسه آن با خواسته‌هاي پروژه از بتن و مقاومت هدف
ح: حك و اصلاح طرح مخلوط اوليه بتن در جهت انطباق با خواسته‌هاي پروژه و دستيابي به طرح مخلوط نهايي در آزمايشگاه
خ: ساخت مخلوط آزمون كارگاهي با وسايل بتن سازي در كارگاه و بكارگيري دقت‌هاي معمول كارگاهي و اصلاحات رطوبتي
د: انجام آزمايشهاي بتن تازه و بتن سخت شده براي مخلوط آزمون كارگاهي و بررسي چشمي و كنترل قابليت پمپ كردن يا پاشيدن بتن و بررسي وضعيت بتن از نظر جداشدگي، آب انداختن و غيره.
ذ: در صورت لزوم انجام حك و اصلاح بر روي طرح مخلوط نهايي آزمايشگاهي در جهت دستيابي به طرح مخلوط نهايي
ر: ارائه طرح مخلوط بتن
اين گامها دقيقاً به ترتيبي كه ذكر شد انجام مي‌گردد و تحت تاثير نوع روش بكارگيري شده قرار نمي‌گيرد. ترتيب اين مراحل نيز تحت هيچ شرايطي دستخوش تغيير واقع نمي‌شود.
3- جمع‌آوري نيازها و خواسته‌هاي مربوط به بتن:
خواسته‌هاي پروژه در مورد بتن معمولاً در درجه اول از مشخصات فني عمومي و مشخصات فني خصوصي استخراج مي‌شود. در ادامه، روشهاي خاص ساخت، حمل، ريختن و تراكم بتن، خواسته‌هايي را در مورد كيفيت بتن به طرح مخلوط تحميل مي‌كند كه بسيار مهم است. در صورتي كه نتوان با توجه به شرايط و محدوديت‌هاي اجرايي، خواسته‌ها را مشخص نمود لازم است با مذاكره با مسئولين اجرايي و يا مكاتبه با آنها، خواسته‌ها و نيازمنديها را معين و فهرست نمود.
اين خواسته‌ها ممكن است در مورد بتن تازه و يا سخت شده باشد و گاه محدوديتهايي را در مورد اجراي بتن يا اجزاء بتن مطرح نمايد كه در زير بدانها پرداخته مي‌شود.
الف: مقاومت مشخصه بتن در سن مقرر با ذكر شكل و اندازه آزمونه بتني و يا ذكر رده بتن و آئين‌نامه يا مقررات مورد نظر
ب: مقاومت فشاري متوسط لازم براي طرح مخلوط بتن طبق آئين نامه يا مقررات و يا مشخصات فني در صورتي كه انحراف معيار مقاومتي بتن كارگاه مشخص نباشد و يا ارائه نگرديده باشد.
پ: كارايي بتن كه در پاي كار مورد نياز است با ذكر نوع آزمايش كارايي و همچنين كارايي بتن بلافاصله پس از اختلاط آن
ت: بافت دانه‌بندي و وضعيت ظاهري بتن و نماي آن از نظر درشتي و ريزي
ث: ساير ويژگيهاي مورد نظر درباره بتن تازه مانند جداشدگي، آب انداختن، جمع شدگي، زمان گيرش اوليه و نهايي و چگالي
ج: ساير ويژگيهاي مكانيكي مورد نظر درباره بتن سخت شده مانند مدول الاستيسيته، پيوستگي با ميلگرد، خزش، خستگي، مقاومت خمشي، مقاومت كششي، ضريب پواسون و…
چ: ساير ويژگيهاي فيزيكي و دوام در مورد بتن سخت شده مانند چگالي، مقاومت ويژه الكتريكي، جذب آب حجمي، جذب آب موئينه، عمق نفوذ آب تحت فشار، نفوذپذيري در برابر آب، نفوذپذيري در برابر هوا يا اكسيژن، عبور جريان الكتريكي از بتن يا نفوذ سريع يون كلريد بتن، ضريب انتشار يون كلريد، جذب آب سطحي اوليه بتن، مقاومت در برابر چرخه‌هاي يخبندان و آبشدگي، سايش، پوسته شدگي در برابر محلول نمك طعام و…
ح: نحوه ساخت بتن، وسيله حمل و ريختن، وسيله تراكم و ويژگيهاي هر يك در ارتباط با بتن مورد نياز.
خ: ذكر محدوديت‌هاي خاص در ارتباط با اجزاء بتن مانند انواع سيمان مصرفي مجاز، حداكثر اندازه سنگدانه مجاز، نوع سنگدانه مصرفي، انواع افزودنيهاي مجاز، عيار سيمان مجاز (حداقل و حداكثر) و يا ميزان مجاز مواد چسباننده
د: ذكر محدوديت‌هاي خاص در مورد بتن مانند حداكثر نسبت آب به مواد سيماني در مشخصات فني پروژه و يا با توجه به محدوديت‌هاي آئين نامه‌اي در شرايط مختلف
ذ: ذكر شرايط محيطي قرارگيري بتن و رويارويي با مواد زيان آور مانند سولفات موجود در آب زيرزميني و خاك
4- جمع‌آوري اطلاعات و داده‌هاي مربوط به اجزاء مصرفي در بتن و شرايط كارگاهي:
با توجه به نيازها و خواسته‌هاي پروژه و محدوديت‌هاي مورد نياز، لازم است اطلاعات و داده‌هايي در مورد مصالح مصرفي در بتن كه عمدتاً به كمك آزمايش بدست آمده است جمع‌آوري گردد تا در مراحل بعدي مورد استفاده قرار گيرد. اين اطلاعات علاوه بر داده‌هايي است كه جهت كنترل كيفيت و انطباق مصالح با مشخصات فني يا مشخصات استاندارد بكار گرفته مي‌شود. مسلماً مصرف مصالح مورد نظر در بتن بايد مجاز باشد. بديهي است اطلاعات مربوط به ويژگيهاي مصالح براي تشخيص انطباق با استاندارد و مجاز بودن مصرف آنها بايد جمع‌آوري گردد كه در اينجا بدان اشاره نمي‌شود.
4-1- داده‌ها و اطلاعات مربوط به سنگدانه مصرفي:
اطلاعات و داده‌هاي زير در مورد سنگدانه مجاز مصرفي در بتن براي تهيه طرح مخلوط بتن كاربرد دارد. ممكن است برخي از اين ويژگيها در روش خاصي مورد استفاده قرار گيرد و يا مورد نياز نباشد.
الف: دانه بندي سنگدانه‌هاي درشت و ريز مصرفي
ب: حداكثر اندازه اسمي سنگدانه درشت مصرفي طبق تعريف رايج
پ: شكل و درصد شكستگي تقريبي سنگدانه‌هاي مصرفي و تطويل و تورق سنگدانه‌هاي مصرفي
ت: چگالي ذرات اشباع با سطح خشك سنگدانه‌هاي درشت و ريز مصرفي
ث: ظرفيت جذب آب سنگدانه‌هاي درشت و ريز مصرفي
ج: وزن مخصوص توده‌اي مخلوط شن خشك متراكم با ميله
چ: وزن مخصوص توده‌اي غير متراكم شن و ماسه خشك (در صورت پيمانه كردن حجمي سنگدانه)
ح: درصد افزايش حجم ماسه در رطوبت‌هاي مورد نظر (در صورت پيمانه كردن حجمي سنگدانه)
خ: مدول نرمي (ريزي) سنگدانه ريز و احياناً سنگدانه درشت مصرفي
4-2- داده‌ها و اطلاعات مربوط به سيمان مصرفي:
اطلاعات و داده‌هاي زير در مورد سيمان مصرفي در بتن جهت تهيه طرح مخلوط بتن كاربرد دارد. ممكن است برخي از اين ويژگيها در روشهاي خاصي كاربرد نداشته باشد.
الف: نوع سيمان مصرفي
ب: چگالي ذرات سيمان مصرفي
پ: مقاومت فشاري ملات ماسه سيمان استاندارد
ت: وزن مخصوص توده‌اي سيمان فله‌اي (در صورت پيمانه كردن حجمي سيمان)
4-3- داده‌ها و اطلاعات مربوط به افزودنيهاي مصرفي:
اطلاعات و داده‌هاي زير در مواد افزودنيهاي مصرفي بتن مي‌توان بكار گرفته شود.
الف: نوع افزودني مصرفي و مواد پايه آن
ب: ذكر اهداف اصلي مصرف افزودني‌ها و ويژگيهاي عمده مواد مورد نظر
پ: چگالي ذرات افزودني پودري يا چگالي مواد مايع
ت: درصد آب موجود در افزودنيهاي مايع
ث: وزن مخصوص توده‌اي افزودنيهاي پودري (در صورت پيمانه كردن حجمي)
4-4- اطلاعات مربوط به شرايط ساخت بتن در كارگاه:
در رابطه با محاسبه مقاومت هدف اطلاعات زير مي‌تواند بكار آيد.
الف: انحراف معيار مقاومت فشاري بتن در كارگاه
ب: نحوه اندازه‌گيري اجزاء بتن (حجمي يا وزني) و دقت آن
پ: وسيله ساخت و اختلاط بتن
ت: امكانات آزمايشگاهي و كنترل كيفي بتن و تعيين رطوبت سنگدانه
ث: نيروي انساني متخصص و نظارت بر توليد
5- بررسي نتايج ويژگيهاي اجزاء بتن و تصميم‌گيري در مورد بكارگيري آنها
اطلاعات و داده‌هاي اجزاء بتن در دو بخش جداگانه كاربرد دارد. برخي اطلاعات و نتايج آزمايشها مي‌تواند براي انطباق اجزاء بتن با مشخصات استاندارد يا مشخصات فني پروژه بكار گرفته شود. برخي از نتايج آزمايشهاي انجام شده بر روي اجزاء بتن، بصورت مستقيم يا غير مستقيم، در طرح اختلاط بتن بكار مي‌آيد. ويژگيهاي مشتركي نيز وجود دارد كه در هر دو بخش كاربرد دارند.
بهرحال پس از بررسي نتايج ويژگيهاي اجزاء بتن مي‌توان تشخيص داد كه مصالح مزبور انطباق با استاندارد يا مشخصات فني پروژه دارد يا خير؟ در صورت تاييد انطباق بايد در مورد امكان مصرف آن در بتن مورد نظر بررسي لازم بعمل آورد. ممكن است مصالحي منطبق با استاندارد يا مشخصات پروژه باشد اما نتواند نيازهاي بتن مورد نظر را تامين نمايد.
6- محاسبات طرح مخلوط اوليه بتن
بسته به روش انتخابي براي طرح مخلوط بتن، گامهاي محاسبات طرح اختلاط نيز ممكن است تغيير كند اما گامهاي مشتركي در همه روشها وجود دارد.
از آنجا كه نتيجه نهايي طرح مخلوط بتن در همه روشها يكسان است نمي‌توان بكارگيري يك روش را اجباري نمود. مسلماً طرح مخلوط اوليه در روشهاي مختلف يكسان نيست. اما از آنجا كه مخلوط آزمون ساخته مي‌شود و دستيابي به بتن مطلوب منجر به حك و اصلاح در طرح مخلوط اوليه مي‌گردد، نتيجه طرح مخلوط در نهايت نزديك به هم خواهد بود. در يك روش نيز ممكن است تقدم و تاخر گامها امكان پذير باشد. گاه با توجه به مصالح موجود مي‌توان ترتيب برخي مراحل محاسباتي را تغيير داد.
6-1- گامهاي روش طرح مخلوط آمريكايي ACI
گامهاي اين روش در زير تشريح مي‌شود. اين روش داراي محدوديت‌هاي خاصي است كه امكان بكارگيري آن در برخي حالات در ايران وجود ندارد.
الف: تعيين مقاومت فشاري متوسط (هدف) لازم براي طرح مخلوط بتن با توجه به حاشيه امنيت آئين نامه‌اي يا به كمك انحراف معيار موجود يا فرضي
ب: تعيين نسبت آب به سيمان با توجه به مقاومت فشاري هدف و نوع مصالح مصرفي در سن مقرر با توجه به نوع بتن (معمولي يا حبابدار)
پ: مقايسه نسبت آب به سيمان لازم براي تامين مقاومت فشاري با حداكثر نسبت آب به سيمان لازم در جهت دستيابي به دوام مورد نظر با توجه به شرايط محيطي و جوي و رويارويي با مواد زيان آور و نوع مصالح مصرفي و محدوديت آئين نامه‌اي، و بكارگيري از كمترين مقدار بعنوان نسبت آب به سيمان طرح مخلوط اوليه
ت: تعيين مقدار آب آزاد طرح مخلوط اوليه بتن با توجه به كارايي لازم و حداكثر اندازه سنگدانه بتن و شكل سنگدانه‌ها و نوع بتن (معمولي يا حبابدار)
ث: مشخص كردن و فرض درصد هواي موجود در بتن معمولي و حبابدار با توجه به حداكثر اندازه سنگدانه و شرايط محيطي
ج: محاسبه مقدار سيمان طرح مخلوط اوليه بتن با توجه به نسبت آب به سيمان طرح اوليه و مقدار آب آزاد آن و مقايسه آن با حداقل و حداكثر سيمان مجاز و استفاده از آن در صورت عدم وجود مشكل و يا استفاده از حداقل سيمان در صورت كمتر بودن مقدار محاسباتي از حداقل سيمان مجاز و يا استفاده از مقدار سيمان نزديك به حداكثر سيمان مجاز و مصرف روان كننده يا اقدام مناسب ديگر براي كاهش سيمان
چ: محاسبه مقدار مدول ريزي (نرمي) ماسه مصرفي و اطمينان از انطباق دانه‌بندي سنگدانه درشت مصرفي (مخلوط شن) با يكي از دانه‌بندي‌هاي استاندارد شن در ASTM و تعيين سهم هر يك از شن‌ها براي داشتن مخلوط شن استاندارد
ح: تعيين حجم شن مخلوط متراكم با ميله با توجه به حداكثر اندازه شن و مدول نرمي ماسه و كارايي بتن و با عنايت به مورد مصرف و نحوه حمل و ريختن بتن
خ: محاسبه مقدار شن مخلوط خشك با توجه به حجم شن مزبور و وزن مخصوص توده‌اي شن خشك متراكم با ميله
د: محاسبه مقدار هر شن بصورت خشك به تفكيك با توجه به سهم هر شن در مخلوط
ذ: محاسبه شن‌ها بصورت اشباع با سطح خشك با توجه به وزن خشك آنها و ظرفيت جذب آب هر يك
ر: محاسبه حجم مطلق هر يك از اجزاء بتن با توجه به چگالي ذرات هر يك از آنها
ز: محاسبه حجم مطلق ماسه با توجه به حجم ساير اجزاء و حجم هواي موجود در بتن
ژ: محاسبه وزن ماسه اشباع با سطح خشك با توجه به حجم مطلق ماسه و چگالي ذرات اشباع با سطح خشك آن
س: محاسبه وزن يك متر مكعب بتن متراكم تازه با جمع كردن اوزان اجزاء بتن (سيمان، آب آزاد، شن و ماسه اشباع با سطح خشك و افزودني)
ش: محاسبه وزن خشك ماسه با توجه به ظرفيت جذب آب و مقدار آب موجود در آن
ص: محاسبه مقدار آب كل طرح مخلوط اوليه با جمع كردن آب آزاد و آب موجود در سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك.
مي‌توان بند ت و ث را قبل از بندهاي الف، ب و پ به انجام رسانيد.
6-2- گامهاي روش ملي طرح مخلوط بتن:
مراحل وگامهاي اين روش در ذيل آورده شده است. اين روش فعلاً براي حداكثر اندازه تا 38 ميليمتر ارائه شده است و قابليت‌هاي ويژه‌اي را در طرح مخلوط بتن‌هاي مختلف بويژه در ايران دارا مي‌باشد.
الف: تعيين محدوده دانه‌بندي مطلوب با توجه به مورد مصرف، نحوه و حمل و ريختن و كارايي بتن و حداكثر اندازه سنگدانه مصرفي
ب: تعيين سهم حجمي هر يك از سنگدانه‌هاي مصرفي با توجه به محدوده دانه‌بندي مطلوب و دانه‌بندي هر يك از سنگدانه‌ها و محاسبه دانه‌بندي مخلوط سنگدانه بتن
پ: تعيين درصد شكستگي متوسط سنگدانه‌هاي درشت با توجه به سهم هر شن در مجموع مخلوط شن و درصد شكستگي هر كدام
ت: تعيين مقاومت فشاري متوسط (هدف) لازم براي طرح مخلوط بتن با توجه به حاشيه امنيت آئين نامه‌اي و يا به كمك انحراف معيار بدست آمده از رده‌بندي كيفي توليد بتن در كارگاه و يا انحراف معيار مقاومتي موجود كارگاه
ث: تعيين نسبت آب به سيمان با توجه به مقاومت هدف و رده مقاومتي سيمان و درصد شكستگي متوسط سنگدانه درشت در سن مقرر و با توجه به نوع بتن معمولي يا حبابدار
ج: مقايسه نسبت آب به سيمان لازم براي تامين مقاومت فشاري با حداكثر نسبت آب به سيمان لازم در جهت دستيابي به دوام مورد نظر با توجه به شرايط محيطي و جوي و رويارويي با مواد زيان آور و نوع مصالح مصرفي و محدوديت بتن ماسه‌اي و استفاده از كمترين مقدار بعنوان نسبت آب به سيمان طرح مخلوط اوليه
چ: محاسبه مدول ريزي (نرمي) مخلوط سنگدانه بتن با توجه به دانه‌بندي مخلوط سنگدانه
ح: تعيين معادل درصد شكستگي متوسط سنگدانه‌هاي ريز و درشت با توجه به سهم هريك و درصد شكستگي آنها
خ: تعيين مقدار آب آزاد لازم براي دستيابي به كارايي مورد نظر با توجه به مدول ريزي مخلوط سنگدانه و معادل درصد شكستگي متوسط آنها و نوع بتن معمولي يا حبابدار
د: محاسبه مقدار سيمان يا مواد سيماني با توجه به مقدار آب آزاد و نسبت آب به سيمان طرح مخلوط اوليه و مقايسه آن با حداقل و حداكثر سيمان مجاز و استفاده از مقدار محاسبه شده در صورت قرار داشتن در بين دو مقدار حداقل و حداكثر مجاز و يا استفاده از حداقل مجاز سيمان در صورت قرار گرفتن مقدار سيمان در زير حداقل مجاز و يا استفاده از مقدار سيمان نزديك به حداكثر مجاز و بكارگيري روان كننده يا اقدام مناسب ديگر براي كاهش سيمان
ذ: تصحيح مقدار آب آزاد با توجه به ميزان سيمان محاسبه شده و نوع و درصد پوزولان مصرفي يا موجود در سيمان
ر: محاسبه مجدد مقدار سيمان با توجه به مقدار آب تصحيح شده و نسبت آب به سيمان و طي مراحل مقايسه‌اي فوق
ز: مشخص كردن مقدار درصد و حجم هواي غير عمدي بتن معمولي و درصد و حجم هواي موجود يا لازم در بتن حبابدار
ژ: محاسبه مجموع احجام مطلق سيمان، آب و افزودني و حجم هواي بتن
س: محاسبه حجم مطلق مخلوط سنگدانه بتن با توجه به مجموع احجام مطلق ساير اجزاء و حجم هواي بتن
ش: محاسبه حجم هر يك از سنگدانه‌ها با توجه به سهم هريك از آنها
ص: محاسبه وزن اشباع با سطح خشك هريك از سنگدانه‌ها با توجه به حجم هريك و چگالي اشباع با سطح خشك آنها
ض: محاسبه وزن يك متر مكعب بتن متراكم تازه با جمع كردن اوزان اجزاء بتن (سيمان، آب آزاد، شن و ماسه اشباع با سطح خشك و افزودني)
ط: محاسبه اوزان سنگدانه‌هاي خشك با توجه به مقادير اشباع با سطح خشك و ظرفيت جذب آب هريك
ظ: محاسبه مقادير آب موجود در سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك
ع: محاسبه مقدار آب كل طرح مخلوط اوليه با توجه به جمع كردن مقادير آب آزاد و آب موجود در سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك
در صورت استفاده از يك شن مي‌توان بندهاي الف، ب و پ را پس از بندهاي ت، ث، ج به انجام رسانيد. همچنين مي‌توان بندهاي چ، ح، خ را قبل از بندهاي ت، ث، ج انجام داد.
7- ساخت مخلوط آزمون طرح مخلوط اوليه بتن
هيچ تضميني وجود ندارد كه طرح مخلوط بدست آمده بتواند نيازها و خواسته‌ها برآورده كند. زيرا به دليل ملحوظ نكردن بسياري از عوامل، دقت كافي در تعيين مقادير نسبت آب به سيمان، مقدار آب آزاد در نتيجه سيمان و ساير اجزاء وجود ندارد. بنابراين لازم است با ساخت دقيق طرح مخلوط اوليه، بتوان از صحت آن اطمينان حاصل نمود. مخلوطي كه بدين منظور ساخته مي‌شود را مخلوط آزمون يا آزمايشي مي‌نامند. در اين راه، اقدامات مربوط را مي‌توان به صورت زير برشمرد.
الف: فراهم نمودن مقدار كافي از مصالح آزمايش شده مصرفي
ب: تعيين درصد رطوبت هريك از سنگدانه‌ها
پ: محاسبه مقدار سنگدانه مرطوب با توجه به مقدار سنگدانه خشك طرخ مخلوط اوليه و درصد رطوبت موجود در آنها
ت: محاسبه مقدار آب مصرفي براي ساخت بتن با كسر مقدار رطوبت موجود در سنگدانه‌ها از مقدار آب كل طرح مخلوط اوليه
ث: مشخص كردن حجم بتن مخلوط آزمون با توجه به مقادير بتن لازم جهت انجام آزمايشهاي بتن تازه و سخت شده مورد نياز
ج: تعيين مقادير اجزاء بتن مخلوط آزمون با توجه به حجم بتن مخلوط آزمون و مقادير اجزاء بتن در يك مترمكعب بتن تازه متراكم
چ: ساخت مخلوط آزمون با مخلوط كن (ترجيحاً مشابه وسيله ساخت بتن در كارگاه) در آزمايشگاه طبق دستورهاي استاندارد و يا روش مورد نظر
8- انجام آزمايش بر روي مخلوط آزمون و مقايسه آن با خواسته‌ها
گامهاي اين مرحله به قرار ذيل است.
الف: تهيه آزمونه براي آزمايشهاي بتن تازه و انجام آزمايش بر روي بتن تازه
ب: تهيه آزمونه براي آزمايشهاي بتن سخت شده و انجام آزمايش در موعد مقرر
پ: مقايسه نتايج آزمايشهاي بتن تازه مخلوط آزمون با خواسته‌هاي پروژه و طرح مخلوط بتن
ت: مقايسه نتايج آزمايشهاي بتن سخت شده مخلوط آزمون با خواسته‌هاي پروژه و طرح مخلوط بتن بويژه با مقاومت هدف
9- حك و اصلاح (تصحيح) طرح مخلوط اوليه بتن براي دستيابي به طرح مخلوط نهايي در آزمايشگاه:
اگر نتايج مخلوط آزمون، خواسته‌هاي پروژه را در مورد بتن برآورده نمايد، طرح مخلوط نهايي همان طرح مخلوط اوليه خواهد بود. در غير اينصورت لازم است با تغيير در مقادير اجزاء و نسبت‌هاي آنها سعي نمود به خواسته‌هاي مورد نظر دست يافت. از آنجا كه نتايج آزمايشهاي بتن تازه پس از مدت كوتاهي بدنبال ساخت مخلوط آزمون حاصل مي‌گردد مي‌توان تصحيحات لازم را در زمان كوتاهي اعمال نمود و دوباره مخلوط را ساخت و به مخلوط نهايي (از نظر خواص بتن تازه) دست يافت.
براي اينكه تهيه طرح مخلوط نهايي بدليل طولاني مدت بودن تعيين نتايج بتن سخت شده بطول نينجامد، بهتر است سه طرح مخلوط اوليه با نسبت‌هاي آب به سيمان نزديك به هم (با اختلاف حدود 02/0) تهيه كنيم و سه مخلوط آزمون پس از تصحيحات مربوط به بتن تازه بسازيم تا در سن مقرر (معمولاً 28 روز) يكي از آنها را انتخاب نمائيم. در غير اينصورت اگر يك مخلوط آزمون ساخته شود لازم است پس از سن مقرر، حك و اصلاح لازم را بويژه در مورد نسبت آب به سيمان اعمال نمائيم و دوباره مخلوط آزمون را بسازيم. در اين حالت مخلوط نهايي آزمايشگاهي حاصل مي‌گردد و معمولاً مي‌تواند در كارگاه ساخته شود مگر اينكه در مشخصات پروژه ساخت مخلوط آزمون كارگاهي پيش بيني شده باشد.
10- ساخت مخلوط آزمون كارگاهي:
از آنجا كه ممكن است امكانات ساخت بتن در كارگاه شرايط ويژه‌اي را دارا باشد يا براي حمل و ريختن بتن از پمپ استفاده گردد و يا نحوه خاصي از حمل و ريختن بكار رود كه به كيفيت بتن حساس باشد و يا بتن پاشي مدنظر باشد، لازم است مخلوط بتن در شرايط واقعي كارگاهي و با وسايل موجود ساخت و حمل، ريختن و تراكم و پرداخت ساخته شود و اجرا گردد تا كيفيت بتن در عمل به آزمايش در آيد و از نظر مقاومتي و خواص بتن سخت شده نيز كنترل گردد.
11- انجام آزمايشهاي بتن تازه و سخت شده بر روي مخلوط آزمون كارگاهي:
پس از ساخت مخلوط آزمون كارگاهي، انجام آزمايشهاي بتن تازه و سخت شده بايد در دستور كار قرار گيرد. همچنين بويژه لازم است نسبت به بررسي‌هاي نظري در مورد بتن اقدام گردد و قابليت پمپ كردن يا پاشيدن بتن كنترل شود و مقايسه‌اي بين وضعيت موجود با خواسته‌هاي اجرايي صورت پذيرد.
12- حك و اصلاح طرح مخلوط با توجه به مشاهدات و نتايج كارگاهي:
در صورت وجود مغايرت وضعيت طرح مخلوط بتن با خواسته‌هاي اجرايي، در عمل، لازم است طرح مخلوط به نحوي اصلاح شود كه نتيجه مطلوب عايد گردد و به مخلوط نهايي دست يابيم.
13- ارائه طرح مخلوط نهايي بتن:
لازم است طرح مخلوط نهايي بتن بصورت زير و بطور كامل ارائه گردد. ارائه مطلوب نتايج طرح مخلوط بتن مرحله مهمي به حساب مي‌آيد.
13-1- ارائه اطلاعات عمومي پروژه و طرح مخلوط بتن
الف: نام پروژه، نام كارفرما، نام مشاور، نام سازنده و محل اجراي پروژه
ب: نام درخواست كننده طرح اختلاط بتن و نام تهيه كننده و ارسال كننده نمونه سنگدانه، سيمان، آب و افزودني
پ: نام سازه و قطعه‌اي كه بتن در آن ريخته مي‌شود.
13-2- ارائه اطلاعات مربوط به بتن و محدوديت‌هاي فني و اجرايي آن
الف: نوع بتن (ساده يا غير مسلح، مسلح، پيش تنيده، پيش ساخته، بتن آماده، سبك، سنگين، معمولي، حبابدار، خود تراكم، پمپي، اليافي، پيش آكنده و…)
ب: مقاومت فشاري مشخصه بتن بهمراه شكل و ابعاد آزمونه و سن مقرر
پ: انحراف معيار بدست آمده يا فرضي يا حاشيه امنيت منظور شده در آئين نامه مربوطه
ت: مقاومت فشاري هدف (ميانگين طرح اختلاط) با ذكر روابط آئين نامه‌اي
ث: كارايي مطلوب درپاي كار و فاصله زماني اختلاط تا آزمايش و كارايي مطلوب بلافاصله پس از اختلاط
ج: درصد هواي بتن غير عمدي فرضي يا عمدي مورد نظر
چ: بافت دانه‌بندي بتن، آب انداختن، جداشدگي، ظاهر و نماي بتن مورد نظر و جمع شدگي
ح: محدوده چگالي بتن متراكم تازه مورد نظر
خ: محدوديت‌هاي مربوط به زمان گيرش بتن
د: محدوديت‌هاي دوام مانند نفوذپذيري، جذب آب حجمي، جذب آب موئينه، عمق نفوذ آب تحت فشار، نفوذپذيري در برابر اكسيژن، عبور جريان الكتريكي از بتن، نفوذ سريع يون كلريد در بتن، ضريب انتشار يون كلريد، جذب آب سطحي اوليه بتن، دوام در برابر چرخه‌هاي يخبندان و آبشدگي، پوسته شدگي در برابر محلول نمك طعام، سايش و غيره بهمراه ذكر استانداردهاي مربوطه
ذ: شرايط محيطي رويارو با بتن و تماس با مواد زيان آور (شرايط اقليمي و جوي، مقدار سولفات و يون كلريد موجود در خاك و آب زيرزميني)
ر: حداقل پوشش بتني روي ميلگرد (در صورت مسلح بودن) با ذكر مرجع
ز: ذكر وسيله ساخت بتن و نوع سنجش مقادير اجزاء بتن و سطح كنترل كيفي و نظارت در ساخت بتن در كارگاه مورد نظر
س: ذكر وسيله يا وسايل حمل و ريختن و تراكم بتن
ش: ذكر ساير ويژگيهاي مكانيكي و فيزيكي بتن سخت شده مانند چگالي، مدول الاستيسيته، ضريب پواسون، مقاومت خمشي، مقاومت كششي، پيوستگي با ميلگرد، خزش، خستگي، رنگ
ص: ذكر محدوديت‌هاي مربوط به سيمان مصرفي مجاز، حداقل و حداكثر مجاز عيار سيمان بهمراه مرجع تعيين آن
ض: ذكر حداكثر اندازه مجاز سنگدانه و نحوه مشخص نمودن آن با ذكر مرجع و احياناً محدوديت‌هاي مربوط به شكل و نوع سنگدانه
ط: ذكر حداكثر مجاز نسبت آب به سيمان و مرجع آن
ظ: ذكر حداقل و حداكثر مجاز درصد حباب هواي عمدي براي دستيابي به دوام مورد نظر بهمراه مرجع آن
13-3- اطلاعات مربوط به سيمان مصرفي:
الف: نام كارخانه توليد كننده سيمان
ب: نوع سيمان مصرفي در طرح و در صورت لزوم ذكر ويژگيهاي فيزيكي و مكانيكي و شيميايي آن
پ: چگالي ذرات سيمان مصرفي (بر اساس نتايج آزمايشگاهي يا فرض شده)
ت: مقاومت فشاري ملات ماسه سيمان استاندارد (در صورت نياز)
ث: وزن مخصوص توده‌اي سيمان (در صورت ساخت بتن با پيمانه كردن حجمي)
13-4- اطلاعات مربوط به سنگدانه مصرفي:
الف: ذكر كارگاه توليد كننده سنگدانه‌ها و در صورت امكان نام معدن سنگدانه‌ها به تفكيك
ب: ذكر نوع سنگدانه مصرفي (طبيعي يا مصنوعي، سبك يا معمولي يا سنگين، آلي يا معدني) و در صورت لزوم ذكر منشأ پيدايش آن
پ: ارائه دانه‌بندي سنگدانه‌هاي مصرفي و ذكر مدول نرمي بهمراه حداكثر اندازه آن
ت: ذكر شكل و درصد شكستگي تقريبي سنگدانه‌ها و ضريب تطويل و تورق آنها به تفكيك
ث: ذكر درصد گذشته از الك 75 ميكرون براي سنگدانه‌هاي مختلف
ج: ذكر چگالي ذرات اشباع با سطح خشك و ظرفيت جذب آب سنگدانه‌ها
چ: ارائه نتايج مواد زيان آور سنگدانه‌ها (در صورت نياز)
ح: وزن مخصوص توده‌اي سنگدانه خشك درشت دانه متراكم با ميله بصورت مخلوط شده با درصد معين از هر نوع شن (براي روش ACI)
خ: وزن مخصوص توده‌اي سنگدانه‌هاي ريز و درشت غير متراكم (در صورت ساخت بتن با پيمانه كردن حجمي) و درصد افزايش حجم ماسه در رطوبت‌هاي مختلف در صورت پيمانه كردن حجمي ماسه
13-5- اطلاعات مربوط به آب مصرفي:
الف: محل تامين آب و ذكر قابليت شرب آن
ب: ذكر ويژگيهاي شيميايي آب غير آشاميدني (PH و مواد معلق جامد، مواد جامد محلول در آب، سولفات، كلريد، معادل قليايي)
پ: ذكر ويژگيهاي فيزيكي مكانيكي آب غير آشاميدني (گيرش خمير سيمان، مقاومت فشاري ملات، انبساط خمير سيمان) در صورت نياز
13-6- اطلاعات مربوط به افزودنيهاي مصرفي و الياف
الف: نام توليد كننده يا فروشنده مواد افزودني مصرفي و الياف
ب: نوع افزودنيهاي مصرفي (شيميايي يا پودري معدني) بهمراه عملكرد اصلي افزودني و در صورت لزوم مواد اصلي تشكيل دهنده آن
پ: نام تجاري افزودني يا الياف
ت: ذكر مشخصات افزودني و الياف بر اساس اظهارات توليد كننده يا فروشنده
ث: مقادير حداقل و حداكثر ميزان مصرف افزودني و الياف بر اساس نظر توليد كننده
ج: چگالي افزودنيهاي مصرفي و الياف (تعيين شده در آزمايشگاه يا طبق اظهار توليد كننده)
چ: وزن مخصوص توده‌اي افزودني پودري و الياف 12 (در صورت ساخت بتن با پيمانه حجمي)
13-7- ذكر مقادير و نسبت‌هاي اجزاي طرح مخلوط بتن (اوليه و نهايي)
الف: نسبت آب به سيمان يا مواد سيماني
ب: آب آزاد (وزني يا حجمي)
پ: عيار سيمان (وزني و در صورت نياز حجمي)
ت: عيار مواد افزودني پودري معدني (جايگزين سيمان) بصورت وزني و در صورت نياز حجمي
ث: سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك به تفكيك به صورت وزني
ج: آب كل بتن (وزني يا حجمي)
چ: سنگدانه‌هاي خشك به تفكيك بصورت حجمي و در صورت نياز به صورت حجمي
ح: مواد افزودني شيميايي (وزني و در صورت نياز حجمي)
خ: وزن مخصوص محاسباتي بتن متراكم تازه
د: سهم هر يك از سنگدانه‌ها در مخلوط سنگدانه و دانه‌بندي مخلوط سنگدانه، درصد شكستگي متوسط مخلوط سنگدانه‌هاي درشت و در صورت بكارگيري روش ملي معادل درصد شكستگي متوسط مخلوط سنگدانه
ذ: مدول ريزي مخلوط سنگدانه‌ها (در صورت بكارگيري روش ملي)
ر: ذكر مقدار الياف بصورت وزني و در صورت نياز حجمي
13-8- ذكر ويژگيهاي بتن تازه و سخت شده مخلوط‌هاي آزمون
الف: اسلامپ يا كارايي حاصله پس از مدت مورد نظر
ب: وزن مخصوص بتن متراكم تازه
پ: درصد هواي بتن بهمراه روش اندازه‌گيري آن
ت: دماي بتن
ث: زمان گيرش بتن (در صورت نياز)
ج: تشريح وضعيت ظاهري بتن مانند آب انداختن، جداشدگي و بافت دانه بندي و غيره
چ: ذكر مقاومت فشاري آزمونه‌هاي بتن در سنين مورد نظر و متوسط آنها با ذكر شكل و اندازه آزمونه‌ها و روش استاندارد بكار رفته
ح: ذكر ساير نتايج آزمايشهاي مقاومتي مانند مقاومت خمشي، كششي، مدول ارتجاعي و… در سنين مورد نظر با ذكر شكل و اندازه آزمونه و روش مورد استفاده (نتيجه هر آزمونه و متوسط آنها) در صورت نياز
خ: ذكر نتايج آزمايشهاي تعيين چگالي، تخلخل، جذب آب حجمي، جذب آب موئينه و ساير آزمايشهاي دوام براي هر آزمونه و متوسط آنها در سنين مقرر بهمراه ذكر شكل و اندازه آزمونه و روش مورد استفاده در صورت نياز
انواع افزودنی‌ها و اثرات آن بر خواص بتن و توصیه‌های اجرایی مصرف آنها
عناوین مطالب مطروحه
– مقدمه
– ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس
– نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد روان کننده و آشنایی گسترده تر با آن ها در بتن های حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد دیرگیرکننده در بتن های حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد بازدارنده خوردگی در بتن های حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن های حاشیه خلیج فارس
– نقش مواد حفاظت کننده سطحی در سازه های بتنی حاشیه خلیج فارس
مقدمه
– لزوم مصرف افزودنی برای بهبود کیفیت بتن و بالا بردن مقاومت، دوام و نفوذپذیری
– نیاز به بتن با دوام و نفوذناپذیر در حاشیه خلیج فارس بویژه در مورد بتن مسلح
– وجود مشکل خوردگی میلگردهای بتن در حاشیه خلیج فارس
– عدم امکان ساخت بتن مطلوب بدون مصرف افزودنی های مختلف و ضروری
– وجود مشکلات اجرایی منجمله گرمی هوا
– عدم امکان رفع مشکلات اجرایی بدون مصرف افزودنی های لازم
– امکان افزایش عمر مفید سازه های بتنی با افزودنی ها
– گستردگی استفاده از بتن آماده و مشکلات آن
ویژگی های بتن مطلوب در حاشیه خلیج فارس
ویژگی های بتن مطلوب می تواند مربوط به موارد زیر باشد:
الف: ویژگی های ضابطه ای بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)
– کیفیت مصالح سنگی از نظر مکانیکی و وجود مواد زیان آور بویژه یون کلرید
– ویژگی های هندسی و شکلی مصالح سنگی مانند محدودیت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و شکستگی درشت دانه ها
– دانه بندی مصالح سنگی: بافت دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز
– کیفیت سیمان: مصرف سیمان هایی با C3A بیشتر از 5 و کمتر از 8 درصد
– کیفیت آب: محدودیت مواد زیان آور بویژه یون کلرید
– نسبت های اختلاط: محدودیت حداکثر نسبت آب به سیمان (45/0 و 4/0)، محدودیت حداقل و حداکثر عیار سیمان (حداقل 350 طبق آبا و 325 تا 375 طبق آیین نامه پایایی)
– کارآیی: نیاز به روانی 75 تا 150 میلیمتر در غالب موارد بجز بتن ترمی یا برخی قطعات پیش ساخته
– نوع و نحوه ریختن و تراکم: بتن ریزی بدون جداشدگی و تراکم مناسب
– نحوه عمل آوری: عمل آوری مناسب و ترجیحا با رطوبت رسانی به مدت کافی
– دما در هنگام ریختن: حداکثر 30 یا 32 درجه
ب: ویژگی های عملکردی بتن مسلح (قسمت روی میلگرد)
– مقاومت فشاری 28 روزه بتن: حداقل رده C35 طبق آبا یا حداقل رده C30 تا C40 در آیین نامه پایایی
– جذب آب نیم ساعته بتن 28 روزه (BS 1881:Part 122): حداکثر 2 تا 3 درصد
– عمق نفوذ آب تحت فشار بتن 28 روزه (EN 12390: Part 8): حداکثر 10 تا 30 میلیمتر
– شاخص عبور جریان الکتریکی در بتن 28 روزه (ASTM C1202): حداکثر 2000 تا 3000 کولمب
– مقاومت ویژه الکتریکی 28 روزه: حداقل 50 تا 100 اهم متر
– ضریب جذب آب مویینه (روش Rilem): حداکثر 7/0 تا 9/0 میلیمتر بر جذر زمان برحسب ساعت
– جذب آب سطحی اولیه (ISAT) (BS 1881:Part 208):
حداکثر 25/0 تا 5/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 10 دقیقه اول)
حداکثر 15/0 تا 3/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 30 دقیقه)
حداکثر 1/0 تا 2/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در یک ساعت)
حداکثر 075/0 تا 15/0 میلیمتر بر مترمربع در ثانیه (در 2 ساعت)
– ضریب نفوذ گاز اکسیژن (روش Cembureau): حداکثر 17-10 تا 17-10×5 مترمربع
– ضریب انتشار یون کلرید در بتن: حداکثر 30 تا 150 میلیمتر مربع در سال
– جذب آب نهایی (ASTM C642): حداکثر 4 تا 6 درصد
نیاز مبرم به تغییر کیفیت بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس
با توجه به ویژگی های بتن مطلوب نمی توان از بتن های آماده معمولی در حاشیه خلیج فارس استفاده کرد.
وضعیت فعلی و مطلوب را می توان بصورت زیر مقایسه کرد:
وضعیت فعلی بتن های آماده
– فروش بتن براساس عیار سیمان
– فروش بتن براساس مقاومت های 28 روزه استوانه ای در حد 20 و 25 مگاپاسکال (25 و 30 مکعبی)
– استفاده از سنگدانه با حداکثر اندازه اسمی 25 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا درشت
– عدم محدویت نسبت آب به سیمان و نامشخص بودن آن
– عدم توجه به روانی مطلوب و افزودن آب در پای کار به علت کارآیی کم
– حمل در فواصل طولانی در هوای گرم بدون توجه به زمان گیرش اولیه
– عدم وجود محدودیت برای دمای بتن در هنگام ریختن
– عدم کنترل جدی میزان یون کلرید بتن
– عدم توجه به نوع سیمان مصرفی
– عدم توجه به محدودیت های عیار سیمان
– عدم بکارگیری افزودنی های فوق روان کننده، کندگیرکننده و میکروسیلیس و غیره
وضعیت مطلوب بتن های آماده
– فروش بتن براساس رده های مقاومتی 28 روزه استوانه ای 30 تا 40 مگاپاسکال (35 تا 45 مکعبی)
– رعایت حداکثر اندازه اسمی 20 میلیمتر و دانه بندی متوسط تا نسبتا ریز
– استفاده از شن نیمه شکسته یا شکسته و ترجیحا ماسه گردگوشه
– رعایت نسبت آب به سیمان 4/0 یا 45/0
– درنظر گرفتن روانی مطلوب با توجه به نوع قطعه و وسیله بتن ریزی
– رعایت محدودیت های عیار سیمان بویژه حداکثر عیار سیمان
– توجه به فاصله زمانی حمل و استفاده از کندگیرکننده بویژه در هوای گرم
– توجه به حداکثر دمای مجاز در هنگام ریختن بتن و مسلما ساخت بتن خنک در کارخانه
– کنترل مقدار یون کلرید موجود در بتن مسلح
– استفاده از سیمان های مناسب و مجاز برای بتن مسلح
– بکارگیری روان کننده یا فوق روان کننده
– استفاده از دوده سیلیسی و فوق روان کننده
نقش مواد افزودنی در بتن های حاشیه خلیج فارس
– برای دستیابی به بتن مطلوب و اجرای مناسب نیاز به افزودنی های مختلفی احساس می شود.
– برای تامین روانی با وجود کاهش نسبت آب به سیمان نیاز به روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.
– امروزه مواد روان کننده یا فوق روان کننده معمولا به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می شود.
– برای اجرای بهتر و دیرگرفتن بتن نیاز به مواد کندگیرکننده وجود دارد.
– گاه برای کاهش نفوذ یون کلرید و رطوبت در بتن نیاز به مصرف پوزولان های طبیعی و مصنوعی مناسب یا سرباره ها وجود دارد.
– دوده سیلیسی می تواند به شدت از نفوذ یون کلرید و خوردگی میلگردها بکاهد.
– بکارگیری دوده سیلیسی نیازمند بکارگیری فوق روان کننده بیشتری می باشد.
– امروزه در برخی پروژه ها از مواد بازدارنده خورندگی در بتن استفاده می شود.
– نقش برخی مواد آب بندکننده و یا دافع آب در بتن در کاهش خوردگی میلگردها روشن نیست اما بنظر می رسد کاهش نفوذ رطوبت و یون کلرید در بتن در اکثر موارد مثبت باشد.
– برخی مواد هرچند افزودنی محسوب نمی شود اما کمک مهمی را به انجام می رسانند مانند موادی که برای پوشش روی میلگردها و یا پوشش سطحی بتن بکار می روند.
نقش مواد روان کننده در بتن های حاشیه خلیج فارس و آشنایی گسترده تر با آنها
– مواد روان کننده معمولا پیوند اجزای بتن با یکدیگر و سایر اجزا را در بتن تازه کاهش می دهند.
– مواد روان کننده به توزیع سیمان و مواد پودری ریز در بتن کمک می کنند.
– مواد روان کننده موجب روان تر شدن بتن می گردند.
– مواد روان کننده می تواند به کاهش آب بتن منجر شود بدون اینکه روانی افزایش یابد.
– مواد روان کننده می تواند به کاهش نسبت آب به سیمان بتن منجر شود بدون اینکه روانی و عیار سیمان افزایش یابد.
– مواد روان کننده می تواند به افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن منجر شود حتی اگر نسبت آب به سیمان کاهش نیابد.
– مواد روان کننده می تواند موجب کاهش مصرف سیمان با حفظ روانی بتن گردد.
– مواد روان کننده می تواند به کاهش جمع شدگی و افزایش مقاومت و دوام و نفوذناپذیری بتن بدلیل کاهش مصرف سیمان با وجود ثابت بودن نسبت آب به سیمان منجر شود.
– مواد روان کننده می تواند در یک زمان به کاهش نسبت آب به سیمان، کاهش عیار سیمان و افزایش روانی منجر گردد و موجب افزایش مقاومت، دوام، نفوذناپذیری و کاهش جمع شدگی شود.
مثال هایی از طرح مخلوط بتن در حاشیه خلیج فارس
مثال1: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب بدون میکروسیلیس
مثال2: بکارگیری بتن در یک سازه بسیار نزدیک به ساحل یا در منطقه جزر و مد و یا بالای سطح آب با میکروسیلیس
مثال3: بکارگیری بتن در یک سازه با فاصله متوسط از ساحل بیرون خاک و یا درون خاک در نزدیکی ساحل و یا درون آب دریا
– در این مثال ها که نسبتا واقعی هستند نشان داده می شود که چگونه نیاز به مصرف مواد افزودنی روان کننده یا فوق روان کننده وجود دارد.
– در این مثال ها سعی شده از آنچه در آیین نامه پایایی بتن ایران آمده است کاملا تبعیت شود.
آشنایی گسترده تر با روان کننده ها
روان کننده های معمولی Placticizers (P) or Water Reducing Agents (WRA)
– روانکنندههای معمولی بیش از نیم قرن سابقه دارند. این مواد معمولاً به صورت لیگنوسولفونات ها در بازار ایران وجود دارد.
– روانکنندههای معمولی باید حداقل 5 درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.
– روانکنندههای معمولی حداکثر می توانند 12درصد از آب بتن را با حداکثر میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.
– روانکنندههای معمولی غالبا نقش کندگیرکننده را نیز دارا می باشند.
– روانکنندههای معمولی ممکن است تا حدودی حبابزایی داشته باشند.
– میزان مصرف پیشنهادی روانکنندههای لیگنوسولفوناتی بین 2/0 تا 1درصد وزنی سیمان است.
– غلظت مواد پودری روانکنندههای معمولی باید در حدود 38 تا 42 درصد وزن مایع باشد و در این حالت چگالی آن 17/1 تا 20/1 کیلوگرم بر لیتر است.
– ماده لیگنوسولفوناتی دارای رنگ قهوه ای تیره با بوی تند زننده الکلی می باشد.
– مواد روانکننده معمولی غالبا دارای افت اسلامپ کمی هستند و برای مدت بیشتری می توانند حفظ روانی نمایند.
– قیمت روانکننده معمولی مایع با غلظت معمول امروزه در محدوده 550 تا 650 تومان به ازای هر کیلو می باشد.
– با افزودن برخی افزونه ها به مواد روانکننده معمولی می توان بر حبابزایی، گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذارد.
روانکنندههای قوی یا فوقروانکنندهها
Super Placticizers (SP), High Range Water Reducing Agents (HRWRA)
– فوق روانکنندهها باید دست کم 12 درصد از آب بتن را با حداقل میزان مصرف پیشنهادی کاهش دهند.
– روانکنندههای قوی دارای دسته بندی های مختلفی از نظر نوع مواد متشکله هستند. سابقه برخی از این مواد بیش از روانکنندههای معمولی و سابقه بعضی از آنها کمتر از دو دهه است.
– فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده از جمله فوق روانکنندههای قدیمی است که معمولا به نام مواد نفتالینی شناخته می شود.
– فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده دارای رنگ قهوه ای تیره است و ذاتا کندگیر می باشد.
– غلظت فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده پودری در حدود 33 تا 37 درصد وزن مایع می باشد و در این حالت چگالی آن بین 16/1 تا 18/1 کیلوگرم بر لیتر است.
– میزان مصرف پیشنهادی فوق روانکننده نفتالینی بسته به غلظت آن بین 3/0 تا 5/1 درصد وزن سیمان است.
– حداکثر کاهش آب فوق روانکننده نفتالینی در حدود 22درصد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی می باشد.
– افت روانی فوق روانکننده نفتالینی متوسط می باشد و بهرحال باید مدنظر قرار گیرد.
– قیمت فوق روانکننده نفتالینی با غلظت متعارف و بسته به میزان کندگیری یا حفظ روانی بین 950 تا 1150 تومان به ازای هر کیلو می باشد.
– با افزودن برخی مواد به فوق روانکننده نفتالینی می توان بر زمان گیرش و حفظ روانی آن تاثیر گذاشت.
– فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله فوق روان کننده های نسبتا قدیمی هستند که معمولا به نام ملامینی شناخته می شود.
– فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده پودری دارای رنگ سفید و مایع آن بیرنگ متمایل به شکری است.
– فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتا از زودگیری برخوردار است و افت اسلامپ آن زیاد می باشد.
– غلظت مواد پودری ملامینی بین 20 تا 35 درصد وزنی مایع آن می باشد و چگالی آن بین08/1 تا 12/1 می باشد.
– با افزودن مواد کندگیرکننده و برخی افزونه های دیگر می توان زمان گیرش را زیادتر و افت اسلامپ آن را کمتر نمود.
– در مواردی که فاصله زمانی ساخت با حمل بتن زیاد است بهتر است این مواد را مصرف ننمود.
– حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12درصد باشد.
– حداکثر درصد کاهش آب مواد ملامینی ممکن است به بیش از 25 درصد بالغ شود.
– مواد پودری ملامینی در ایران ساخته می شود و بدین دلیل قیمت واحد آن عملا در حد روان کننده های معمولی است.
– قیمت مواد ملامینی مایع ایرانی بسته به غلظت آن بین 650 تا 800 تومان به ازای هر کیلو می باشد. قیمت نوع خارجی آن در حدود 30 تا 50 درصد بالاتر است.
– میزان مصرف مواد ملامینی مایع بسته به غلظت آن بین 5/0 تا 5/3 درصد می باشد.
– پلیکربوکسیلاتها یا مواد پلی کربوکسیلیک اتری از جمله فوق روان کننده های جدیدتر می باشند.
– مواد پلیکربوکسیلاتی بصورت مایع و به رنگهای طوسی یا زرد کدر به بازار عرضه می شود.
– مواد پلیکربوکسیلاتی معمولا بصورت خنثی می باشند و می توان آنرا زودگیر یا کندگیرتر نمود.
– مواد پلیکربوکسیلاتی معمولا از افت اسلامپ متوسطی برخوردار است که می توان مدت حفظ اسلامپ را افزایش داد.
– حداقل درصد کاهش آب این مواد به ازای حداقل میزان مصرف پیشنهادی نباید کمتر از 12 درصد باشد.
– حداکثر درصد کاهش آب این مواد به ازای حداکثر میزان مصرف پیشنهادی به حدود 35 درصد می رسد.
– میزان مصرف این مواد بین 3/0 تا 5/1 درصد پیشنهاد می شود.
– قیمت پلی کربوکسیلات ها بسته به نوع و غلظت آن بین 2500 تا 3200 تومان به ازای هرکیلو می باشد.
– چگالی پلی کربوکسیلات ها بین 05/1 تا 1/1 کیلوگرم بر لیتر می باشد.
– آکریلات ها از جمله فوق روان کننده های جدید هستند که کمتر در ایران مصرف می شود.
– آکریلات ها بصورت مایع شیری رنگ هستند.
نقش مواد دیرگیرکننده (Retarders) در بتن های حاشیه خلیج فارس
– این مواد مجازند زمان گیرش بتن را به میزان حداکثر 4ساعت به تاخیر اندازند.
– این مواد می توانند موجب حفظ اسلامپ در طول حمل و عملیات بتن ریزی شوند.
– این مواد می توانند سرعت هیدراسیون را در ابتدای کار کاهش و سرعت گرمازایی را کم کنند و به بتن ریزی های حجیم تا حدی کمک نمایند تا دمای مغز بتن آرام تر بالا رود و فرصت تبادل بیشتری بوجود آید و تنش های حرارتی کمتر گردد.
– وقتی فاصله زمانی حمل و مدت بتن ریزی یک محموله بطول میانجامد بهتر است از مواد دیرگیرکننده استفاده کرد.
– در صورتی که در مناطق گرم و خشک، بتن ریخته شده با تاخیر در گیرش مواجه شود احتمال ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری بدلیل تبخیر افزایش می یابد.
– مواد دیرگیرکننده موجود در بازار ایران عمدتا از نوع لیگنوسولفونات ها یا گلوکونات ها و یا فسفات کلسیم می باشد که گلوکونات ها عملکرد بهتری دارند.
نقش مواد پودری معدنی (پوزولان ها و روباره ها) در بتن حاشیه خلیج فارس
پوزولان ها
– پوزولان ها با آهک هیدراته (هیدروکسید کلسیم) ترکیب می شوند و ماده پرکننده و چسباننده بوجود می آورند که نفوذپذیری را کم کرده و pH خمیر سیمان را نیز کاهش می دهند. اغلب پوزولان ها دوام در برابر سولفات ها را بهبود می بخشند.
– پوزولان ها به صورت های طبیعی (خام یا کلسینه) و یا مصنوعی هستند.
– پوزولان های طبیعی ایران عمدتا بصورت توف ها یا خاکسترهای آتشفشانی در تولید سیمان بکار می روند و کمتر بصورت افزودنی در بتن استفاده می شود. سیمان های پرتلند پوزولانی ایران حاوی حداکثر 15 درصد از این نوع پوزولان ها می باشند.
– وجود حداکثر 15 درصد پوزولان طبیعی در سیمان آمیخته، تاثیر کمی بر کیفیت مقاومتی و دوامی بتن در دراز مدت دارد.
– مصرف پوزولان های طبیعی می تواند مصرف آب بتن را بیشتر کند که تاثیر منفی بر مقاومت و دوام را می تواند به همراه داشته باشد.
– مصرف پوزولان های طبیعی می تواند افت اسلامپ بیشتری را بوجود آورد که مثبت تلقی نمی شود.
– افزایش پوزولان طبیعی (بیش از 15 درصد) بر مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت تاثیر منفی می گذارد اما ممکن است برای دراز مدت مطلوب باشد.
– مصرف پوزولان طبیعی بیش از 30 یا 35 درصد ممکن است مفید نباشد و آهکی برای ترکیب یافت نشود و مقاومت های دراز مدت نیز افت کند.
– مهمترین پوزولان های مصنوعی مصرفی در ایران، دوده سیلیسی و خاکستر بادی هستند.
– دوده سیلیسی در سه کارخانه در ایران تولید می شود اما خاکستر بادی مصرفی از خارج وارد می گردد و بیشترین مصرف آنها در حاشیه خلیج فارس می باشد.
– دوده سیلیسی عمدتا مربوط به غبار کارخانه های فروآلیاژ یا فروسیلیس است که ذرات بسیار ریز تقریبا کروی شکل دارد و از نوع سیلیس آمورف (غیر بلوری) است.
– درصورت پودر کردن سنگ های سیلیسی بصورت خیلی ریز و میکرونیزه، میکروسیلیس حاصل نمی شود و فروش این مواد بعنوان میکروسیلیس یک نوع کلاهبرداری رایج تلقی می شود.
– ذرات میکروسیلیس معمولا در محدوده 05/0 تا 2/0 میکرون می باشد و سطح ویژه آن بین 13 تا 30 مترمربع در هر گرم می باشد (ریزی سیمان 3/0 مترمربع در هر گرم).
– واکنش دوده سیلیسی با آهک خمیر سیمان سریع تر از سایر پوزولان های طبیعی و مصنوعی است. بنابراین دیرگیری در بتن حاوی دوده سیلیسی عملا دیده نمی شود.
– بتن حاوی دوده سیلیسی چسبنده تر، چسبناک تر و آب انداختن و جداشدگی کمتر می گردد.
– امکان ترک خوردگی ناشی از تبخیر در بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود و نیاز به حفاظت رطوبتی بیشتری دارد.
– مقاومت های کوتاه مدت و میان مدت بتن میکروسیلیس دار بیشتر می شود اما تاثیر آن در دراز مدت روشن نیست.
– نفوذپذیری بتن میکروسیلیس دار کمتر می شود و مقاومت الکتریکی ویژه بتن بیشتر می گردد و یون کلرید کمتر نفوذ می کند.
– دوام بتن میکروسیلیس دار در برابر برخی سولفات ها محل تامل و اختلاف است.
– وجود میکروسیلیس، مصرف آب بتن را بشدت بالا می برد.
– امکان بکارگیری میکروسیلیس بدون فوق روان کننده امکان پذیر نیست.
– مصرف میکروسیلیس پودری در اختلاط بتن در بسیاری از موارد نتیجه مثبتی را ببار نمی آورد.
– بهتر است دوغاب یا ژل میکروسیلیس را در ساخت بتن بکار برد.
– بکارگیری 6 تا 8 درصد دوده سیلیسی (جایگزین سیمان) در بتن توصیه می شود.
– مصرف کمتر از 5 درصد دوده سیلیسی نتیجه مثبتی ببار نمی آورد و مصرف بیش از 10درصد از نظر فنی و اقتصادی توصیه نمی گردد.
– میکروسیلیس برای جلوگیری یا کنترل انبساط ناشی از واکنش قلیایی با سنگدانه های واکنش زا مفید است.
– میکروسیلیسی که بخوبی در بتن پخش نشده و بصورت کلوخه در آید می تواند در اثر واکنش با قلیاییها انبساط مخرب بوجود آورد.
– میکروسیلیس کار پمپاژ را مشکل می کند و موجب سایش وسائل و تجهیزات می گردد.
– برخی معتقدند که غبار میکروسیلیس در کارگاه می تواند بر سلامتی افراد تاثیر منفی گذارد.
– قیمت هر کیلو میکروسیلیس در ایران حدود 300 تومان می باشد (بدون هزینه بسته بندی و حمل)
– خاکستر بادی، خاکستر سیلیسی آمورف کوره ذغال سنگ است که کروی شکل بنظر می رسد و از دهانه دودکش کوره خارج می شود.
– اندازه ذرات خاکستر بادی بین 10 تا 40 میکرون است که انواع ریزتر نیز دارد.
– سطح ویژه خاکستر بادی معمولی بین 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم است که در انواع ریز ممکنست به شدت افزایش یابد.
– در سایر کشورهایی که نیروگاه زغال سنگی دارند، خاکستر بادی قابل توجهی حاصل می گردد و در ساخت سیمان آمیخته و یا بصورت افزودنی بکار می رود.
– مصرف خاکستر بادی موجب دیرگیری بتن، کاهش مقاومت اولیه، کاهش سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و حاوی کلرید می گردد و انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی ها را کنترل می کند و مقاومت دراز مدت را بالا می برد.
– مصرف 15 تا 25 درصد خاکستر بادی جایگزین سیمان در بتن در حاشیه خلیج فارس توصیه می شود اما مصرف بیشتر از 30 درصد نمی تواند کمکی به بالا بردن هرچه بیشتر کیفیت بتن نماید.
– مصرف خاکستر بادی ممکن است به کاهش آب مصرفی بتن نیز منجر گردد.
– پمپ کردن بتن حاوی خاکستر بادی بخوبی انجام می شود و سایش وسائل و تجهیزات مشاهده نشده است.
– قیمت هر کیلو خاکستر بادی معمولی در مبدا 30 تا 60 تومان و در حاشیه خلیج فارس 80 تا 120 تومان می باشد. خاکستر بادی خیلی ریز کیلویی 100 تا 120 تومان در مبدا و در جنوب ایران 200 تا 250 تومان تمام می شود.
روباره ها (سرباره ها)
– سرباره های اغلب کوره های ذوب فلزات می تواند به عنوان ماده سیمانی جایگزین سیمان بکار رود. معمول ترین سرباره مصرفی، سرباره کوره بلند ذوب آهن است که در ایران نیز تولید می شود.
– در ایران از سرباره برای ساخت سیمان آمیخته سرباره ای استفاده می شود و کمتر به عنوان افزودنی بکار می رود.
– روباره ها به عنوان ماده سیمانی در محیط قلیایی (آهک دار) مانند سیمان با آب ترکیب می شود و ماده پرکننده و چسباننده ایجاد می کند ولی آهک را مصرف نمی کند.
– روباره ها بر خلاف پوزولان ها، PH و قلیائیت محیط را پایین نمی آورد. به هر حال سرباره باید آمورف باشد و زود سرد شود.
– بهتر است مصرف روباره ها به عنوان افزودنی جایگزین سیمان بیش تر از 25 درصد وزن مواد چسبناننده باشد و می تواند بیش از 50 درصد نیز بکار رود.
– ایجاد کندگیری در بتن، کاهش جزیی مقاومت های اولیه و بهبود مقاومت های دراز مدت، کاهش گرمازایی و سرعت گرمازایی، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام در محیط های سولفاتی و کلریدی و کاهش انبساط مخرب مربوط به واکنش سنگدانه و قلیایی از جمله خواص سرباره در بتن است.
– سرباره با ریزی 4/0 تا 7/0 مترمربع در هر گرم بکار می رود و اندازه ذرات آن تا حدودی ریز تر از سیمان است.
– در محیط خلیج فارس وجود سرباره ها در بتن مفید بوده است و خوردگی میلگردها را کم کرده است.
– مصرف آب در بتن حاوی سرباره چندان دستخوش تغییر نمی گردد.
– بکارگیری سرباره ها به همراه پوزولان ها نیز تاثیر مثبتی را در این مناطق نشان داده است.
2-1 روانکنندههای معمولی (کاهنده‌های آب معمولی)
2-1-1- تعریف
روانکنندههای (کاهنده‌های آب) موادی هستند که می‌توانند مقدار آب لازم مخلوط بتن را برای رسیدن به یک کارایی معین در مقایسه با بتن شاهد کاهش دهند. همچنین قادر هستند مقدار کارایی مخلوط را بدون نیاز به تغییر در نسبت آب به سیمان افزایش دهند. این افزودنی‌ها، کیفیت بتن را برای رسیدن به یک مقاومت مشخصه و با مقدار سیمان کمتری بهبود می‌بخشند. همچنین این مواد، خواص بتن‌های دارای سنگدانه‌های با کیفیت پایین‌تر را بهبود می‌بخشند و بتن‌ریزی در شرایط سخت را سهل‌تر می‌کنند.