محاسبه طرح اختلاط بتن

عبارت طرح اختلاط بتن کارگاهی ، محاسبه طرح اختلاط بتن ، طرح اختلاط بتن چیست 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.

روش مناسب طرح مخلوط بتن

در روش ملی طرح مخلوط بتن و راهنمای آن سعی شده است اشکالات موجود در سایر روشها حتی الامکان حذف شود و برای کشور مفید واقع گردد. همچنین پیش بینی شده است بتوان در حاشیه خلیج فارس و با توجه به عدم انطباق دانه بندی سنگدانه ها بویژه ماسه با محدوده استاندارد ایران از این روش بهره گرفت و تاثیر مواد روان کننده بر بتن، تاثیر دوده سیلیسی بر مقدار آب و حتی نسبت آب به سیمان طرح منظور گردد و مقدار آب طرح با توجه به دانه بندی و سطح ویژه سنگدانه ها و شکل آن بدست آید. ضمنا سطح و رده مقاومتی سیمان در نسبت آب به سیمان طرح موثر می باشد. همچنین در این روش، دانه بندی مطلوب برای حداکثر اندازه های مختلف ارائه شده است و توصیه شده تا در هر پروژه از کدام منطقه در نواحی دانه بندی مطلوب استفاده شود و بر اساس آن سهم سنگدانه های ریز و درشت به هر تعداد بدست آید، و در نهایت با توجه به رابطه حجم مطلق مقدار کل سنگدانه و مقدار هریک از آنها محاسبه گردد.

روش ملی طرح مخلوط بتن و راهنمای آن در ادامه ارائه می شود.

 

خلاصه ای از روش ملی و راهنمای طرح مخلوط بتن

طرح مخلوط بتن با توجه به مشخصات و ویژگی های سنگدانه (دانه‌بندی، شکل و حداکثر اندازه سنگدانه) و سیمان و خواسته‌های پروژه از بتن مانند مقاومت، کارآیی و دوام و هم چنین نوع و اثر مواد افزودنی، مقدار هوای موجود در بتن و توجه به سایر ویژگی های بتن تازه مانند جداشدگی و آب انداختن و جمع‌شدگی انجام می‌شود.

در روش ملی طرح مخلوط بتن، ابتدا می‌توان نسبت آب به سیمان را با توجه به مقاومت هدف طرح و نوع سیمان وشکل سنگدانه درشت بدست آورد و پس از آن با توجه به دوام بتن مقدار آن کنترل ‌شود. سپس محدوده دانه‌بندی با توجه به نوع قطعه و وسایل حمل و ریختن و با عنایت به ویژگی های بتن تازه همچون کارآیی، جداشدگی، آب انداختن و جمع‌شدگی و هم چنین حداکثر اندازه سنگدانه موجود مشخص می‌گردد و به دنبال آن با در نظر گرفتن این محدوده، سهم سنگدانه‌ها در مخلوط سنگدانه تعیین می‌شود و در نتیجه، مخلوط حاصله با توجه به این سهم‌ها محاسبه می‌گردد. در مرحله بعد مدول نرمی مخلوط سنگدانه تعیین می شود و در صورت لزوم چگالی متوسط مخلوط سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک نیز می تواند بدست ‌آید. همچنین درصد شکستگی معادل برای مخلوط سنگدانه تعیین می شود. تعیین مقدار آب آزاد با توجه به سطح کارآیی و مدول نرمی مخلوط سنگدانه و شکل (درصد شکستگی معادل) سنگدانه‌ها به صورت تقریبی تعیین می‌شود. سپس مقدار سیمان محاسبه می‌گردد و با حداکثر و حداقل مجاز سیمان مقایسه می‌شود و در صورت عدم وجود مشکل، مقدار آب در صورت لزوم اصلاح و مجدداً مقدار سیمان محاسبه می‌گردد.

در نهایت با توجه به حجم هوای موجود در بتن و چگالی متوسط ذرات مواد سیمانی، مقدار کل حجم سنگدانه اشباع با سطح خشک طبق رابطه حجم مطلق بدست می‌آید. همچنین مقدار حجمی و وزنی هر یک از سنگدانه‌ها تعیین می‌شود. بدین ترتیب طرح مخلوط اولیه حاصل می‌گردد و باید مخلوط آزمون آزمایشگاهی ساخته و تعدیل طرح مخلوط انجام شود تا طرح مخلوط نهایی بدست آید.

مشروح عملیات فوق به صورت گام‌های مشخص همراه با جزئیات و توضیحات لازم در این بخش از نظر می گذرد. برخی گام‌ها می‌تواند به ترتیب ذکر شده انجام نشود. بکارگیری افزودنی می‌تواند تغییراتی را بوجود آورد و بروز مشکل بویژه افزایش مقدار سیمان از سقف حداکثر مجاز عیار سیمان ویا مشخص نبودن درصد شکستگی متوسط چند شن نیمه شکسته مصرفی نیز باعث می‌شود تغییرات جدی در این مراحل حاصل گردد. در صورتیکه چند شن نیمه شکسته بکارگرفته شود، لازم است ابتدا سهم سنگدانه ها با مشخص کردن محدوده دانه بندی مطلوب بدست آید و درصد متوسط شکستگی شن تعیین گردد و به دنبال آن نسبت آب به سیمان مشخص شود و سایر گام ها دنبال گردد.

1- گام اول: تعیین نسبت آب به سیمان (نسبت آب آزاد به مواد سیمانی)

نسبت وزنی آب آزاد (آب مؤثر) به مواد سیمانی در صورت عدم بکارگیری افزودنی کاهنده آب (روان‌‌کننده) با توجه به مقاومت فشاری استوانه ای 28 روزه هدف طرح مخلوط، نوع سیمان از نظر سطح مقاومتی و شکل سنگدانه درشت (گردگوشه یا تیزگوشه بودن شن) از شکل 1 بدست می‌آید. این منحنی‌ها با توجه به وجود 1 تا 2 درصد هوای غیر عمدی در بتن و بکارگیری سنگدانه‌هایی با حداکثر اندازه 19 تا 25 میلی متر ارائه شده است.

تغییر در نسبت آب به سیمان، به دلیل تغییر میزان هوای غیر عمدی و یا تغییر حداکثر اندازه اسمی سنگدانه ها در طرح مخلوط اولیه چندان ضروری به نظر نمی‌رسد، اما طراح مخلوط در صورت نیاز می‌تواند اصلاحاتی جزئی در نسبت آب به سیمان به عمل آورد که معمولاً به 02/0 نمی‌رسد در حالي كه دقت نسبت آب به سیمان حاصله از شکل مورد نظر نيز در همین حدود می‌باشد.

1-1- در صورت استفاده از مواد حباب‌زا و ایجاد حباب عمدی لازم است در ازای هر یک درصد حباب هوای عمدی 5 درصد از نسبت آب به سیمان کاست،‌ زیرا بتن حبابدار از مقاومت کمتری برخوردار می‌شود. برای مثال اگر 3 درصد هوای عمدی در بتن ایجاد شود باید 15 درصد از نسبت آب به سیمان کم نمود. یعنی اگر نسبت آب به سیمان اولیه برابر 5/0 باشد پس از کسر 15 درصد، مقدار آن 425/0 می گردد.

مسلماً در صورتی که 3 درصد هوای عمدی خواسته باشیم، با توجه به احتمال وجود هوای غیر عمدی، مجموع درصد هوای بتن قطعاً بیشتر از 3 درصد خواهد بود. معمولا درصد هوای مطلوب بصورت مجموع این دو نوع هوا ارائه می گردد.

1-2- با توجه به درصد شکستگی متوسط (تیزگوشه‌گی) موجود در سنگدانه‌های درشت می‌توان از درون‌یابی بین منحنی‌های مربوط به سنگدانه گردگوشه (R) و تیز گوشه (C) استفاده نمود. درصد شکستگی متوسط سنگدانه‌های درشت را می‌توان با مشاهده حدس زد و مورد استفاده قرار داد و یا بر اساس آزمایش (پیوست 1) این راهنما و با توجه به تعیین سهم سنگدانه‌های درشت مصرفی، درصد شکستگی متوسط سنگدانه‌های درشت را بدست آورد.

لازم به ذکر است که برای سهولت از تأثیر ناچیز تیزگوشه‌گی سنگدانه‌های ریز بر مقاومت بتن و نسبت آب به سیمان صرفنظر شده است.

1-3- در صورتی که مقاومت فشاری 28 روزه ملات ماسه سیمان استاندارد که طبق روش استاندارد ملی ایران به شماره 393 بدست آمده است، کمتر از 325 کیلوگرم بر سانتی‌مترمربع باشد، از منحنی سیمان رده 325 استفاده می‌شود و نسبت آب به سیمان بدست آمده از منحنی‌های سیمان رده 325 در ضریب اصلاحی زیر ضرب می‌گردد تا نسبت آب به سیمان مورد نظر بدست آید.

 

325 ÷ (مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد 28 روزه) = ضریب اصلاحی نسبت آب به سیمان

  در صورتی که مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد 28 روزه، بین 325 تا 525 باشد با درون‌یابی می‌توان یک منحنی فرضی را بدست آورد و از آن بهره برد. اما اگر مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد 28 روزه به مراتب بیشتر از 525 باشد، می‌توان از ضریب اصلاحی فوق استفاده نمود اما مخرج کسر را باید عدد 525 قرار داد. توصیه می‌شود در صورت وجود اختلاف جزئی در مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد با اعداد 325، 425 و 525 (اختلاف کمتر از 5 درصد) می توان از منحنی‌های موجود استفاده نمود و نیاز به تغییر در این گام ضرورت ندارد.

1-4- در صورتی که اطلاعاتی در مورد مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد 28 روزه وجود نداشته باشد، حداقل مقاومت فشاری ملات ماسه سیمان استاندارد 28 روزه طبق استاندارد سیمان پرتلند (استاندارد ملی ایران به شماره 389) یا سیمان آمیخته پوزولانی (استاندارد ملی ایران به شماره 3432)، یا سیمان آمیخته سرباره‌ای (استاندارد ملی ایران به شماره 3517)، یا سیمان پرتلند آهکی (استاندارد ملی ایران به شماره 4220) و یا سیمان پرتلند سفید (استاندارد ملی ایران به شماره 2931) می‌تواند بکار رود. در جدول زیر حداقل مقاومت فشاری 28 روزه ملات استاندارد سیمان های تولیدی در ایران به عنوان راهنما ارائه می‌شود.

جدول حداقل مقاومت فشاری 28 روزه ملات استاندارد سیمان های تولیدی ایران طبق استانداردهای ملی

نوع سیمان پرتلند	حداقل مقاومت فشاری ملات 28 روزه استاندارد (kg/cm2)	نوع سیمان آمیخته	حداقل مقاومت فشاری ملات 28 روزه استاندارد (kg/cm2)
پرتلند 325-1	325	پرتلند پوزولانی	300
پرتلند 425-1	425	پرتلند پوزولانی ویژه	275
پرتلند 525-1	525	پرتلند سرباره‌ای	320
پرتلند نوع 2	315	پرتلند سرباره‌ای ضد سولفات	300
پرتلند نوع 5	270	پرتلند آهکی	330
پرتلند سفید	315

با استفاده از مقاومت جدول فوق و توضیحات مندرج در این گام برای اصلاح نسبت آب به سیمان می‌توان اقدام نمود. لازم به ذکر است بر اساس سیاست های جدید، کارخانه های تولید کننده سیمان پرتلند پوزولانی موظف شده اند حداقل مقاومت 28 روزه ملات خود را به 325 برسانند. اختلاف حداقل مقاومت های سیمان پرتلند نوع 2 یا پرتلند سفید با سیمان پرتلند نوع 325-1 در حدود 3 درصد است که کمتر از 5 درصد می باشد و می توان این اختلاف را نادیده گرفت.

1-5- در صورتی که سن مقاومت مشخصه بتن برای سیمان هایی با روند کند هیدراسیون مانند پرتلند نوع 5 یا سیمان های آمیخته بالاتر از 28 روزه باشد، می‌توان آن را با مقاومت 28 روزه سیمان پرتلند نوع 325-1 معادل دانست و از منحنی R – 325 و C – 325 با توجه به درصد شکستگی متوسط شن‌ها استفاده نمود.‌ همچنین می توان از جداول زیر استفاده کرد.

1-6- در صورتی که سن مقاومت مشخصه برای برخی بتن های حاوی سیمان هایی با روند هیدراسیون کند بیش از 28 روز باشد، نسبت آب به سیمان را می توان با عنایت به ضرایب مندرج در جدول زیر بدست آورد. هرچند جدول مزبور پایه علمی ندارد اما برای سهولت از آن استفاده می شود.

جدول- مقاومت ملات استاندارد سیمان ها در سنین مختلف بر حسب مقاومت 28روزه ملات استاندارد سیمان پرتلند 325-1

نوع سیمان	28 روزه	42 روزه	56 روزه	90 روزه
پرتلند نوع 325-1	00/1	05/1	1/1	2/1
پرتلند نوع 2	97/0	05/1	1/1	2/1
پرتلند نوع 5	85/0	95/0	05/1	2/1
پرتلند پوزولانی	92/0	97/0	05/1	2/1
پرتلند پوزولانی ویژه	85/0	92/0	05/1	2/1
پرتلند سرباره ای	00/1	05/1	1/1	2/1
پرتلند سرباره ای ضد سولفات	92/0	97/0	05/1	2/1
پرتلند سفید	97/0	05/1	1/1	2/1

در جدول زیر مقاومت 28روزه ملات استاندارد همه سیمان ها برابر 00/1 منظور شده است و ضرائب موجود نسبت به مقاومت 28روزه ملات استاندارد همان سیمان ارائه گردیده است.

جدول- مقاومت سنین مختلف ملات استاندارد سیمان ها در مقایسه با مقاومت 28 روزه ملات استاندارد همان سیمان

نوع سیمان	28 روزه	42 روزه	56 روزه	90 روزه
پرتلند نوع 325-1	00/1	05/1	1/1	2/1
پرتلند نوع 2	00/1	08/1	13/1	24/1
پرتلند نوع 5	00/1	12/1	24/1	41/1
پرتلند پوزولانی	00/1	05/1	14/1	3/1
پرتلند پوزولانی ویژه	00/1	08/1	24/1	41/1
پرتلند سرباره ای	00/1	05/1	1/1	2/1
پرتلند سرباره ای ضد سولفات	00/1	05/1	14/1	3/1
پرتلند سفید	00/1	08/1	13/1	24/1

1-7- در صورتی که از مواد افزودنی روان کننده (کاهنده آب) استفاده شود و نسبت آب به سیمان کمتر از 5/0 باشد، می‌توان از منحنی‌های شکل 2 این راهنما استفاده نمود. در شکل 1 روش ملی، بتنها فاقد روان کننده است و برای بتن‌هایی با نسبت آب به سیمان کمتر از 5/0 به تدریج بتن‌ها سفت‌تر شده و درصد هوای موجود در آن ها عملاً بیشتر از 1 تا 2 درصد می‌شود.

در منحنی‌های شکل 2 فرض شده است با بکارگیری روان کننده، عملاً از سفتی بتن کاسته شده و درصد هوای آن نیز کم شده است. با استفاده از روان کننده، سیمان بتن به طور قابل توجهی در خمیر سیمان و بتن پخش و توزیع می‌شود و کیفیت بتن بهبود می‌یابد، لذا مشاهده می‌شود مقاومت بتن‌ها بهبود قابل توجهی بویژه در نسبت‌های آب به سیمان کمتر از 45/0 خواهد یافت. بخشی از این افزایش مقاومت ممکن است به دلیل کاهش هوای باقیمانده در بتن باشد.

در صورتی که روان کننده از خاصیت حبابزایی برخوردار باشد و حدود 2 درصد هوای اضافی در بتن بوجود آورد عملاً باید از منحنی‌های شکل 1 استفاده نمود و افزایش مقاومت چندانی مشاهده نخواهد شد.

شکل 1- رابطه نسبت آب به سیمان و مقاومت فشاری بدون مصرف روان کننده

شکل 2- رابطه نسبت آب به سیمان و مقاومت فشاری با توجه به مصرف روان‌کننده

1-8- برای نسبت‌های آب به سیمان کمتر از 5/0 در صورتی که نسبت آب به سیمان ثابت باشد و عیار سیمان افزایش یابد، حجم خمیر سیمان بالاتر می رود و با کاهش مقاومت و دوام روبرو خواهند شد. بنابراین توصیه می‌شود، وقتی نسبت آب به سیمان کمتر از 45/0 می‌باشد از روان کننده استفاده گردد تا عیار سیمان بتن به طور قابل توجهی بویژه برای تأمین روانی بیشتر افزایش نیابد. این موضوع به نوعی در شکل 1 ملحوظ شده است، اما در شکل 2 به دلیل وجود روان کننده (بویژه برای ایجاد کاهندگی در آب و سیمان) کاهش مقاومت منظور نشده است.

1-9- در این راهنما مدل ریاضی منحنی‌های شکل‌های 1 و 2 در کنار شکل‌های مربوطه برای علاقمندان ارائه شده است تا در صورت نیاز بتوانند نرم افزار رایانه ای مورد نظر را تهیه نمایند. در نرم افزار موجود نیز از این مدل ها بهره گرفته شده است.

1-10- در صورتی که حداکثر نسبت آب به سیمان مجاز برای ایجاد دوام و نفوذناپذیری، کمتر از نسبت آب به سیمان بدست آمده از طریق مقاومت باشد، باید نسبت آب به سیمان مساوی یا کمتر از حداکثر مقدار مجاز را بکار برد. معمولا در این حالت مقاومت بدست آمده بیشتر از مقاومت مورد نظر (مقاومت هدف طرح) خواهد بود.

2- گام دوم: انتخاب محدوده منحنی مخلوط سنگدانه بتن

2-1- مبانی ارائه منحنی‌های دانه‌بندی مطلوب

دانه بندي مطلوب بتن در واقع بر اساس رابطه فولر ـ تامسون اصلاح شده بدست آمده است. در زير رابطه فولرـ تامسون مشاهده مي گردد.

رابطه اصلاح شده فولر- تامسون، در صورتيکه مرز سنگدانه و مواد ريز دانه 075/0 ميليمتر فرض شود، عبارت است از:

که در آن P درصد گذشته تجمعي از الک d (به صورت درصد حجمي)، D حداکثر اندازه سنگدانه و n توانی است که براي منحني A برابر 67/0، براي منحني B برابر 35/0 و براي منحني C برابر1/0 مي باشد.

منحني A درشت ترين و منحني C ريزترين دانه بندي را دارد. ناحیه (1) بین منحنی A و B و ناحیه (2) بین منحنی B و C می باشد. تقسیم ناحیه (1) به سه منطقه و ناحیه (2) به دو منطقه می تواند مفید واقع شود. این تقسیم بندی ها را می توان در جدول زیر مشاهده نمود.

جدول- تقسیم بندی نواحی مطلوب دانه بندی مخلوط سنگدانه بتن و توان های متناظر با آن به همراه موارد کاربرد پیشنهادی

ناحیه	منطقه	توان منحنی بالایی	توان منحنی پایینی	موارد کاربرد پیشنهادی مناطق مختلف*
(1)	1-1	55/0	67/0	شالوده و قطعات حجیم با روانی کم تا متوسط و رده اسلامپ S1 و S2 و غیر پمپی
	2-1	45/0	55/0	تیر و دال با روانی متوسط و رده اسلامپ S2 و بتن پمپی درشت بافت و نسبتا سفت
	3-1	35/0	45/0	ستون و دیوار با روانی رده S3، بتن پمپی ریز، بتن ترمی درشت بافت با رده اسلامپ S4 و بتن تعمیری درشت بافت
(2)	1-2	225/0	35/0	بتن ترمی ریز بافت، بتن های پاشیدنی با بافت دانه بندی متوسط، بتن خودتراکم درشت بافت و بتن تعمیری ریز بافت
	2-2	1/0	225/0	بتن پاشیدنی ریز بافت، بتن خودتراکم ریز بافت

* این پیشنهادها نمی تواند همواره بکار آید. وسائل حمل و ریختن، خطر جداشدگی، آب انداختن و جمع شدگی در کنار سطح روانی مطلوب و سلیقه های اجرایی می تواند از عوامل انتخاب نواحی مطلوب بحساب آید.

خروج از محدوده هاي مورد نظر به ويژه در الک هاي اول و الک هاي آخر قابل اغماض است.

منحني هاي دانه بندي مطلوب و روابط ارائه شده در واقع درصدهاي تجمعي گذشته حجمي از هر الک مي باشند و با فرض نزديکي چگالي ذرات سنگدانه درشت و ريز عملا مي توان درصد تجمعي گذشته وزني از هر الک را جايگزين آن نمود. اگر چگالي ذرات سنگدانه بيش از 5% با يکديگر تفاوت داشته باشند لازم است درصدهاي وزني موجود در دانه بندی هر یک از سنگدانه ها، درصد حجمي منظور شود يا درصدهاي حجمي منحنی مخلوط سنگدانه به وزني تبديل شود. به هر حال می توان با توجه به درصدهای حجمی محاسبه شده برای سهم هر یک از سنگدانه ها حجم هر یک را محاسبه نمود و با توجه به چگالی هر سنگدانه، وزن هر نوع سنگدانه را مشخص کرد.

جدول – درصدهای گذشته از الک‌های مختلف برای منحنی‌های مطلوب مخلوط سنگدانه بتن با حداکثر اندازه 5/37میلی متر^*

الک (م.م)	n
	67/0	6/0	55/0	5/0	45/0	4/0	35/0	3/0	25/0	2/0	15/0	1/0
5/37	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
25	76	78	79	81	82	84	85	86	88	89	90	91
19	63	66	68	70	72	74	76	78	80	82	84	86
5/12	47	51	53	56	58	61	64	67	70	72	75	78
5/9	39	42	45	48	51	54	57	60	63	66	69	72
35/6	29	33	36	38	41	45	48	51	55	58	61	65
75/4	24	27	30	33	36	39	42	45	49	52	56	60
38/2	14	17	19	22	24	27	30	33	37	40	44	48
19/1	8	10	12	14	16	18	21	24	27	30	33	37
6/0	5	6	7	9	10	12	14	16	18	21	24	27
3/0	2	3	4	5	6	7	8	9	11	13	15	17
15/0	1	1	2	2	2	3	4	4	5	6	7	8
مدول­ریزی×	44/6	28/6	13/6	97/5	83/5	66/5	48/5	31/5	10/5	90/4	68/4	45/4

* دقت اعداد مندرج در جدول 1± درصد می‌باشد. در صورتی که الک های 5/12 و 35/6 میلی متر در دانه بندی سنگدانه ها بکار نرفته باشد، نیازی به رعایت مقادیر ارائه شده برای این الک ها وجود ندارد.

× دقت مدول ریزی ارائه شده 02/0± می‌باشد.

جدول – درصدهای گذشته از الک‌های مختلف برای منحنی‌های مطلوب مخلوط سنگدانه بتن با حداکثر اندازه 25میلی متر^*

الک (م.م)	n
	67/0	6/0	55/0	5/0	45/0	4/0	35/0	3/0	25/0	2/0	15/0	1/0
25	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
19	83	84	85	86	87	88	89	90	91	92	93	94
5/12	62	65	67	69	71	73	75	77	79	81	83	85
5/9	51	55	57	59	62	64	67	69	72	74	77	79
35/6	39	42	45	48	50	53	56	59	62	65	68	71
75/4	31	35	38	40	43	46	49	52	56	59	62	65
38/2	19	22	24	27	30	32	35	39	42	45	49	52
19/1	11	13	15	17	20	22	25	27	30	34	37	40
6/0	6	8	9	11	12	14	16	18	21	23	26	29
3/0	3	4	5	6	7	8	9	11	13	15	17	19
15/0	1	2	2	2	3	3	4	5	6	7	8	9
مدول­ریزی×	95/5	77/5	65/5	52/5	36/5	23/5	06/5	89/4	69/4	51/4	31/4	13/4

* دقت اعداد مندرج در جدول 1± درصد می‌باشد. در صورتی که الک های 5/12 و 35/6 میلی متر در دانه بندی سنگدانه ها بکار نرفته باشد، نیازی به رعایت مقادیر ارائه شده برای این الک ها وجود ندارد.

× دقت مدول ریزی ارائه شده 02/0± می‌باشد.

جدول – درصدهای گذشته از الک‌های مختلف برای منحنی‌های مطلوب مخلوط سنگدانه بتن با حداکثر اندازه 19میلی متر^*

الک (م.م)	n
	67/0	6/0	55/0	5/0	45/0	4/0	35/0	3/0	25/0	2/0	15/0	1/0
19	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
5/12	75	77	78	80	81	83	84	85	87	88	89	90
5/9	62	65	67	69	71	73	75	77	79	81	82	84
35/6	47	50	52	55	58	60	63	65	68	71	73	76
75/4	38	41	44	47	49	52	55	58	61	64	67	70
38/2	23	26	28	31	34	37	40	43	46	49	53	56
19/1	14	16	18	20	22	25	27	30	33	36	40	43
6/0	8	9	11	12	14	16	18	20	23	25	28	31
3/0	4	5	6	7	8	9	11	12	14	16	18	20
15/0	1	2	2	3	3	4	5	5	6	7	8	10
مدول­ریزی×	50/5	36/5	24/5	11/5	99/4	84/4	69/4	55/4	38/4	22/4	04/4	86/3

* دقت اعداد مندرج در جدول 1± درصد می‌باشد. در صورتی که الک های 5/12 و 35/6 میلی متر در دانه بندی سنگدانه ها بکار نرفته باشد، نیازی به رعایت مقادیر ارائه شده برای این الک ها وجود ندارد.

× دقت مدول ریزی ارائه شده 02/0± می‌باشد.

جدول – درصدهای گذشته از الک‌های مختلف برای منحنی‌های مطلوب مخلوط سنگدانه بتن با حداکثر اندازه 5/12میلی متر^*

الک (م.م)	n
	67/0	6/0	55/0	5/0	45/0	4/0	35/0	3/0	25/0	2/0	15/0	1/0
5/12	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
5/9	83	84	85	86	87	88	89	90	91	92	92	93
35/6	62	65	67	69	71	73	75	77	78	80	82	84
75/4	51	54	56	58	61	63	66	68	70	73	75	77
38/2	31	34	36	39	42	44	47	50	53	56	59	62
19/1	18	21	23	25	27	30	33	35	38	41	45	48
6/0	10	12	14	15	17	19	21	24	26	29	32	35
3/0	5	6	7	8	10	11	13	14	16	18	20	22
15/0	2	3	3	3	4	5	5	6	7	8	9	11
مدول­ریزی×	00/5	86/4	76/4	66/4	52/4	40/4	26/4	13/4	99/3	83/3	68/3	52/3

* دقت اعداد مندرج در جدول 1± درصد می‌باشد. در صورتی که الک های 5/12 و 35/6 میلی متر در دانه بندی سنگدانه ها بکار نرفته باشد، نیازی به رعایت مقادیر ارائه شده برای این الک ها وجود ندارد.

× دقت مدول ریزی ارائه شده 02/0± می‌باشد.

جدول – درصدهای گذشته از الک‌های مختلف برای منحنی‌های مطلوب مخلوط سنگدانه بتن با حداکثر اندازه 5/9میلی متر^*

الک (م.م)	n
	67/0	6/0	55/0	5/0	45/0	4/0	35/0	3/0	25/0	2/0	15/0	1/0
5/9	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100
35/6	75	77	79	80	81	83	84	85	86	88	89	90
75/4	61	64	66	68	70	72	74	75	77	79	81	83
38/2	37	40	43	45	48	50	53	56	58	61	64	66
19/1	22	25	27	29	32	34	37	39	42	45	48	51
6/0	12	14	16	18	20	22	24	26	29	32	34	37
3/0	6	8	9	10	11	12	14	16	18	20	22	24
15/0	2	3	3	4	5	5	6	7	8	9	10	12
مدول­ریزی×	60/4	46/4	36/4	26/4	14/4	05/4	92/3	81/3	68/3	54/3	41/3	27/3

* دقت اعداد مندرج در جدول 1± درصد می‌باشد. در صورتی که الک های 5/12 و 35/6 میلی متر در دانه بندی سنگدانه ها بکار نرفته باشد، نیازی به رعایت مقادیر ارائه شده برای این الک ها وجود ندارد.

× دقت مدول ریزی ارائه شده 02/0± می‌باشد.

2-2- انتخاب محدوده یا منحنی دانه‌بندی مطلوب بتن مورد نظر

برای انتخاب محدوده مطلوب با توجه به کاربرد و مشخصات اجرایی بتن، به جدول فوق مراجعه گردد.

 برای مواردی که مدنظر است بافت بتن‌ درشت دانه ‌باشد، بتن‌های با کارآیی کم، بتن شالوده‌ها و موارد مشابه، قرارگیری در ناحیه (1) و نزدیک به منحنی A (منطقه 1-1) توصیه می‌شود. آب انداختن و جداشدگی و جمع‌شدگی بیشتری را در این حالت انتظار داریم در حالی که مقدار آب آزاد مورد نیاز نیز کمتر خواهد بود.

در حالتی که ساخت بتن برای بتن‌ریزی درقطعاتی همچون تیر و دال با نمای معمولی در نظر می‌باشد قرارگیری در حد فاصل منحنی A و B در ناحیه (1) و در بخش میانی (منطقه 2-1) مناسب است. در حالتی که ساخت بتن برای بتن‌ریزی در قطعاتی همچون ستون و دیوار مد نظر است قرارگیری منحنی دانه‌بندی در ناحیه (1) و نزدیک تر به منحنی B (منطقه 3-1) توصیه می‌شود. آب انداختن و جداشدگی کمتر، جمع‌شدگی کمتر و نیاز به آب بیشتر از جمله خصوصیات نزدیکی به منحنی B می‌باشد. نمای این بتن کاملاً مطلوب است و بافت نسبتاً ریز‌تری را خواهیم داشت. برای بتن‌هایی که کارآیی نسبتاً زیادی دارند از جمله بتن‌های پمپی، قرار گیری در وسط ناحیه (1) و نزدیک تر به منحنی B (n از 4/0 تا 5/0) ضرورت دارد. برای بتن ترمی نزدیکی به منحنی B لازم است زیرا بتن روان با دانه بندی ریز و استعداد جداشدگی کم و آب انداختن ناچیز مورد نیاز است (n از 3/0 تا 4/0).

در حالت‌های خاص مانند استفاده از بتن‌های خود تراکم (خودتراز) یا برخی بتن‌های ترمی با روانی بسیار زیاد و برخی بتن‌های تعمیری، قرارگیری در ناحیه (2) به ویژه منطقه 1-2 توصیه می‌شود؛ برای بتن خود تراکم خیلی ریز به همراه پودرسنگ یا بتن های تعمیری خاص، نزدیکتر بودن به منحنی C (منطقه 2-2) ضرورت پیدا می کند. نیاز به آب زیاد برای ایجاد روانی، مصرف سیمان بیشتر و مسلماً آب انداختن و جداشدگی کمتر از جمله مزایای قرارگیری در این ناحیه می‌باشد و مسلماً بافت بسیار ریز و نمای بسیار مطلوبی را بدست می دهد. در بیشتر اوقات برای ایجاد چنین دانه بندی ریزی نیاز به مصرف ماسه های ریز (ماسه بادی) و پودر سنگ احساس می شود.

اگر نسبت آب به سیمان کم و عیار سیمان زیاد شود، کمبود ماسه در مخلوط بتن مشکلاتی را از نظر جداشدگی و آب انداختن بوجود نمی آورد و علی القاعده می توان از مخلوط درشت تری نیز استفاده نمود (نزدیک تر شدن به منحنی A). در این حالت سهم ماسه کمتر و سهم شن بیشتر خواهد شد. ضمنا توصیه می شود به نکاتی که در پیوست 7 ارائه شده است توجه گردد.

 

2-3- تعیین سهم سنگدانه‌ها برای دستیابی به منحنی دانه‌بندی مورد نظر در محدوده مطلوب

قبل از ساخت بتن بايد از تطابق دانه‌بندي سنگدانه‌هاي موجود با دانه‌بندي مورد نظر و يا استاندارد اطمينان حاصل كرد. در عمل چندين نوع سنگدانه‌ با دانه‌بندي‌هاي ‌مختلف موجود هستند كه بايد تركيب شوند و دانه‌بندي مطلوب حاصل گردد. در اين بخش یک روش محاسباتی به صورت آزمون و خطا براي محاسبه نسبت‌هاي سنگدانه‌هاي موجود ارائه شده است. دلیل انتخاب این روش امکان بکارگیری رایانه و استفاده از نرم افزار های موجود و یا برنامه های ساده است.

روش آزمون و خطای محاسباتی، امروزه با توجه به استفاده از ماشین‌های حسابگر و رایانه، جایگاه ویژه‌ای را یافته است. بنابراین توصیه می‌شود از این روش استفاده گردد. مثال‌هایی از این روش در بخش مثال‌های طرح مخلوط بتن آمده است؛ اما اصول این روش در این جا مطرح می گردد. در این روش محدودیتی برای تعداد انواع سنگدانه و نوع دانه بندی آن ها وجود ندارد. پس از این که محدوده دانه بندی مطلوب انتخاب شد می توان برای هر یک از انواع سنگدانه، سهمی به صورت اعشاری منظور نمود (مانند x، y، z و…). لازم است سهم هر یک از سنگدانه ها را در مقادیر درصد گذشته تجمعی از هر الک برای همان سنگدانه ضرب نماییم و نتایج حاصله برای هر الک را با هم جمع کنیم. در این حالت دانه بندی مخلوط سنگدانه با توجه به سهم های مفروض بدست می آید. این دانه بندی با دانه بندی مطلوب مقایسه می گردد و در صورت عدم تطابق کامل، لازم است سهم ها را در جهتی تغییر داد که نتیجه مورد نظر حاصل گردد.

بدیهی است نمی توان انتظار داشت که در کارهای اجرایی بطور کامل به دانه بندی مطلوب دست یافت مگر اینکه بتوان مصالحی را بکار گرفت که تک اندازه باشند.

معمولاً سعی می شود با توجه به دانه بندی ماسه و بخش ریز منحنی دانه بندی مطلوب ابتدا سهم تقریبی ماسه را بدست آورد و سپس سهم های شن را فرض نمود تا سریع تر به نتیجه رسید.

ناپيوستگي در مخلوط حاصله يا قطع منحني مطلوب با زواياي قابل توجه، مطلوب نيست. بدیهی است اگر نتوان به محدوده مورد نظر نزدیک شد و رعایت آن الزامی باشد، تعویض سنگدانه (به ویژه ماسه) ضرورت خواهد داشت و یا لازم است دانه بندی موجود با بکارگیری سنگدانه دیگری اصلاح شود.

2-4- تعیین منحنی دانه‌بندی مخلوط حاصله با سهم‌های مورد نظر

با توجه به سهم‌های تعیین شده برای هر یک از سنگدانه‌های مورد استفاده، دانه‌بندی مخلوط سنگدانه بتن بدست می‌آید. بدین منظور لازم است سهم مورد نظر برای هر یک از سنگدانه در مقادیر تجمعی درصد گذشته از هر الک ضرب گردد و برای هر الک این مقادیر با یکدیگر جمع شود تا درنهایت مقادیر تجمعی درصد گذشته از هر الک برای مخلوط سنگدانه بتن تعیین گردد. هنگامی که از روش آزمون و خطای محاسباتی استفاده می شود، به صورت خودکار دانه بندی مخلوط سنگدانه با سهم های مورد نظر (سهم های فرضی) بدست می آید.

 

2-5- تعیین مدول نرمی (ریزی) مخلوط سنگدانه بتن

مدول نرمی (ریزی) مخلوط سنگدانه بتن در روش ملی، مجموع درصدهای تجمعی مانده بر روی الک‌های 5/37، 19، 5/9، 75/4، 38/2، 19/1، 6/0، 3/0، و 15/0 میلی متر تقسیم‌بر 100 می‌باشد.

لازم است دقت شود که از الک 25 میلی متر، 5/12، 35/6 و سایر الک‌هایی که از آن ها در تعریف مدول نرمی سنگدانه نام برده نشده است، نباید در محاسبه مدول نرمی استفاده نمود، هر چند در آزمایش دانه‌بندی یا محاسبه مخلوط سنگدانه بتن از این الک‌ها نیز استفاده شده باشد.

افزایش مدول نرمی به معنای درشت بافت شدن دانه‌بندی مخلوط و کاهش آن به معنای ریز بافت شدن می‌باشد. درشت بافت شدن به معنای کاهش سطح ویژه و ریز بافت شدن معادل افزایش سطح جانبی سنگدانه‌ها خواهد بود. در آخرین ردیف جداول دانه بندی مطلوب، مدول نرمی (ریزی) منحنی‌های مطلوب سنگدانه‌های بتن برای حداکثر اندازه‌های مختلف دیده می‌شود.

همان گونه که در جداول دانه بندی مطلوب دیده می‌شود، مدول نرمی منحنی 19A عملاً معادل 5/37B می‌باشد و یا مدول ریزی 5/9A بیشتر از مدول ریزی 5/37C می‌باشد، بنابراین سطح ویژه مخلوط سنگدانه‌ها تنها به حداکثر اندازه سنگدانه مربوط نخواهد بود و بافت دانه‌بندی نیز نقش اساسی در تغییر سطح ویژه (سطح جانبی) مخلوط سنگدانه‌های بتن دارد. در بسیاری از روش های طرح اختلاط به موضوع دانه‌بندی مخلوط سنگدانه و نقش آن در تعیین مقدار آب مخلوط بتن توجهی نشده است.

2-6- تعیین چگالی متوسط مخلوط سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک بتن

برای محاسبه مقدار کل سنگدانه در طرح مخلوط با استفاده از رابطه حجم مطلق، لازم است وزن مخصوص (چگالی) متوسط سنگدانه‌های مصرفی بدست آید. برای محاسبه چگالی متوسط رابطه زیر بکار گرفته می‌شود.

که در آن:

: چگالی متوسط ذرات سنگدانه‌ها به صورت اشباع با سطح خشک

 تا: سهم وزني هر یک از سنگدانه‌ها در کل مخلوط سنگدانه بتن به صورت اعشاری

 تا: چگالی اشباع با سطح خشک هر یک از سنگدانه‌ها

استفاده از روابط دیگر برای محاسبه چگالی متوسط باعث خطا در محاسبات می‌گردد.

در صورتی که حجم کل سنگدانه محاسبه شود و با توجه به سهم حجمی هر یک، حجم هر یک از سنگدانه ها بدست آید نیازی به محاسبه چگالی متوسط سنگدانه ها وجود ندارد و محاسبات انجام شده حتی در صورت وجود تفاوت جدی در چگالی ها از دقت برخوردار خواهد بود.

2-7- تعیین درصد شکستگی (تیزگوشه­گی) متوسط سنگدانه‌های درشت بتن برای تعیین نسبت آب به سیمان

    ‌

که در آن:

= درصد شکستگی متوسط شن‌ها

= درصد شکستگی هر یک از شن‌ها

= سهم هر یک از شن‌ها

مقدار  برای تعیین نسبت آب به سیمان کاربرد دارد. هم چنین از این پارامتر برای تعیین معادل درصد شکستگی متوسط سنگدانه‌های بتن جهت مشخص کردن مقدار آب آزاد استفاده می‌شود.

2-8- تعیین معادل درصد شکستگی (تیزگوشه­گی) متوسط سنگدانه‌های بتن برای تعیین مقدار آب آزاد اولیه بتن

که در آن:

 = معادل درصد شکستگی متوسط مخلوط سنگدانه‌های بتن

 = درصد شکستگی متوسط شن‌ها

 = درصد شکستگی تقریبی ماسه

 = مجموع سهم شن‌ها

= سهم ماسه

معادل درصد شکستگی متوسط مخلوط سنگدانه‌های بتن فقط برای تعیین مقدار آب آزاد اولیه بتن بکار می‌رود و درصد شکستگی متوسط مخلوط سنگدانه‌ها نمی‌باشد.

لازم به ذکر است که درصد شکستگی تقریبی ماسه صرفاً به صورت نظری باید حدس زده شود و روشی برای تعیین آن وجود ندارد.

 

3- گام سوم: تعیین مقدار آب آزاد بتن

هر چند آب عامل مهمی در تغییر روانی بتن می‌باشد اما نباید از تأثیر حداکثر اندازه، دانه بندی، مدول نرمی، شکل و بافت سطحی سنگدانه‌ها، نسبت آب به سیمان بتن و عیار سیمان آن غافل شد. وجود افزودنی‌های پودری معدنی (نوع و مقدار آن) و افزودنی‌های شیمیایی نیز تأثیر قابل ملاحظه‌ای بر روانی بتن دارد.

وقتی حدود روانی مطلوب با توجه به شرایط اجرایی، از قبیل وسایل حمل و ریختن و تراکم، نوع و اندازه قطعه و تراکم میلگردها و محدودیت‌های دیگر مانند عدم جداشدگی، آب انداختن و جمع‌شدگی مشخص شده باشد، می‌توان در روش ملی طرح مخلوط با داشتن مدول نرمی سنگدانه‌ها و معادل درصد شکستگی متوسط سنگدانه‌های بتن، مقدار تقریبی آب آزاد را بدست آورد. شکل 6 مقدار تقریبی آب آزاد مورد نیاز بتن را برای سنگدانه‌هایی ارائه می‌دهد که به دلیل شکل گردگوشه، و بافت سطحی صاف خود به آب کمی نیاز دارند. شکل 7 مربوط به سنگدانه‌هایی است که به دلیل شکل تیزگوشه و بافت سطحی زبر به آب بیشتری احتیاج دارند. مسلماً هر چقدر مدول نرمی سنگدانه بیشتر شود به آب کمتری در طرح مخلوط بتن نیاز است. منحنی های موجود برای متوسط سطوح کارآیی موردنظر یعنی اسلامپ 25، 70، 125 و185 میلی متر ارائه شده است. برای سایر اسلامپ ها می توان با درون یابی مقدار آب آزاد را بدست آورد.

مقدار تقریبی آب آزاد در شکل‌های 6 و 7 برای سطوح کارآیی S₁، S₂ ، S₃و S₄ بلافاصله پس از اختلاط (حداکثر 5دقیقه پس از پایان اختلاط) از منحنی‌های مربوطه قابل تعیین است. برای کارآیی رده S₀ نمی‌توان توصیه خاصی را داشت، زیرا حد پایینی آن مشخص نیست. هم چنین برای رده S₅ توصیه‌ای وجود ندارد؛ اما افزایش آب آن نسبت به رده S₄ از 2 درصد فراتر خواهد بود. همچنین در صورتی که کارآیی موردنظر در فاصله زمانی خاصی از پایان اختلاط لازم باشد، باید متناسبا به مقدار کارآیی افزود تا کارآیی بتن با فاصله زمانی 5دقیقه از پایان اختلاط بدست آید و مورد استفاده قرار گیرد.

در ویرایش نخست روش ملی طرح مخلوط بتن رده S4 وجود نداشت و مقدار آب رده S1 بیش از 10درصد کمتر از ویرایش دوم بود. ضمنا منحنی ها برای محدوده هر سطح کارآیی ارائه شده بود و درون یابی بین منحنی ها ممکن نبود.

شکل 6- رابطه مقدار آب آزاد بتن و مدول نرمی سنگدانه هنگامی که به آب کم نیاز است

(به دلیل گردگوشه­گی سنگدانه ها)

شکل 7- رابطه مقدار آب آزاد بتن و مدول نرمی سنگدانه هنگامی که به آب زیاد نیاز است

(به دلیل تیزگوشه­گی سنگدانه ها)

3-1- مقدار آب آزاد مورد نیاز بتن به عیار سیمان آن نیز بستگی دارد. منحنی‌های ارائه شده برای عیار سیمان kg/m³ 350 تهیه شده است. در صورتی که عیار سیمان بتن به میزان kg/m³ 10 بیشتر شود، مقدار آب آزاد مورد نیاز به میزان 2 کیلوگرم باید افزایش یابد. هر چند مقدار آب تغییر یافته به دلیل افزایش 10 کیلوگرم نسبت به 350 کیلوگرم سیمان بتن در حدود 5/1 تا 5/2 کیلوگرم در همان جهت خواهد بود، اما به دلیل کاهش مقدار سنگدانه بهتر است این تغییر را به 1 تا 2 کیلوگرم با توجه به ریزی سیمان و مدول نرمی سنگدانه‌ها محدود نمود. بدیهی است این افزایش مقدار آب به روانی بتن و نوع سیمان بستگی دارد.

اعمال این تغییرات مستلزم محاسبه عیار سیمان بتن است که در مرحله بعد انجام می‌شود و اصلاح مورد نظر فقط برای یک نوبت انجام می گردد و تکرار نمی شود.

3-2- مقدار آب مورد نیاز بتن به نوع افزودنی پودری معدنی موجود در بتن نیز بستگی دارد. برای مثال به ازاء هر 1 کیلوگرم دوده سیلیسي در بتن می‌توان 1-75/0 کیلوگرم به آب مورد نیاز بتن افزود. این مقدار به ریزی دوده سیلیسي و سیمان مصرفی ارتباط دارد.

در مورد سرباره ها عملا مقدار آب را تغییر نمی دهیم. پوزولان های طبیعی ایران در اغلب موارد نیاز به آب اضافی دارند، به ازای هر 10 کیلوگرم پوزولان طبیعی جایگزین سیمان، 5/0 تا 1 کیلوگرم به آب بتن اضافه می شود. اما برای خاکستر بادی با ریزی معمولی می‌توان به ازاء هر 10 کیلوگرم خاکستر جایگزین سیمان، در حدود 5/0 کیلوگرم از آب بتن کم نمود. اگر خاکستر بادی با ریزی متوسط بکار رود عملاً کاهش در مقدار آب ضرورت ندارد و حتی ممکن است نیاز به افزایش نیز احساس گردد. برای خاکسترهای بادی با ریزی زیاد (بسیار ریز) عملاً نیاز به افزایش آب وجود دارد که به ازاء هر 10 کیلوگرم از این نوع خاکستر بادی حتی ممکن است 5/0 تا 1 کیلوگرم به آب افزود.

3-3- مقدار آب آزاد مورد نیاز بتن در صورت استفاده از مواد حبابزا کاهش می‌یابد. به ازای هر یک درصد حباب هوای عمدی موجود در بتن عملاً در حدود 5/3 تا 4 درصد از آب مورد نیاز کاسته می‌شود. برای مثال اگر 3 درصد حباب هوای عمدی در بتن ایجاد نماییم در حدود 5/10 تا 12 درصد از آب آزاد مورد نیاز بتن برای ایجاد روانی مطلوب کاسته می‌شود. باید دانست با توجه به لزوم کاهش نسبت آب به سیمان، عملاً با مصرف مواد حباب‌زا، کاهش عیار سیمان امکان‌پذیر نمی‌باشد، بلکه افزایش جزئی در عیار سیمان ایجاد خواهد شد.

3-4- با مصرف افزودنی‌های روان کننده (کاهنده آب) و برخی کندگیرکننده‌ها می‌توان از مقدار آب آزاد مورد نیاز بتن کاست. در صورتی که هدف از مصرف این مواد کاهش آب آزاد بتن نباشد، بکارگیری آن ها منجر به افزایش روانی بتن خواهد شد. با مصرف روان‌کننده‌های معمولی می‌توان مقدار آب آزاد بتن را بین 5 تا 12 درصد (بسته به نوع ماده و میزان مصرف آن ها) کاهش داد. اگر از فوق‌روان‌کننده‌ها استفاده شود می‌توان با توجه به نوع ماده و میزان مصرف آن بین 12 تا 35 درصد از آب آزاد بتن کاست، بدون این که روانی آن ها دچار کاهش گردد.

بدیهی است با کاهش آب در این حالت، کاهش مصرف سیمان (مواد چسباننده) نیز می تواند حاصل گردد مشروط بر این که هدف ما کاهش نسبت آب به سیمان نباشد.

3-5- تعیین مقدار آب مورد نیاز بتن می‌تواند به صورت مستقیم از جداول و روابط پیوست شماره 2 بدست آید. در این حالت نیاز به دانه‌بندی سنگدانه‌ها و چگالی هر بخش اندازه‌ای آن و هم چنین عیار سیمان و مواد افزودنی پودری معدنی وجود دارد و چگالی ذرات آن ها نیز ضروری است، درحالی که هنوز عیار مواد سیمانی تعیین نشده است. بنابراین می‌توان عیار مواد سیمانی را حدود 350 کیلوگرم در نظر گرفت و مقدار آب تقریبی را بدست آورد و سپس با تعیین مقدار مواد سیمانی، مقدار آب آزاد را اصلاح کرد و مجدداً مواد سیمانی را تعیین کرد.

4- گام چهارم: تعیین مقدارسیمان بتن

با توجه به تعیین نسبت آب آزاد به مواد سیمانی و هم چنین مقدار آب آزاد، به سهولت مقدار مواد سیمانی بتن محاسبه می‌گردد (طبق رابطه 1 در متن اصلی روش ملی طرح مخلوط بتن).

4-1- در صورتی که مقدار مواد سیمانی بیشتر از kg/m³ 350 باشد، لازم است در مقدار آب آزاد اصلاحاتی را طبق بند 3-1 و 3-2 این راهنما بعمل آورد و مجدداً مقدار مواد سیمانی را تعیین کرد، اما به تکرار این عمل نیازي نیست.

4-2- در صورتی که مقدار مواد سیمانی بدست آمده، کمتر از حداقل مجاز عیار سیمان بتن طبق مشخصات فنی یا آیین‌نامه باشد، لازم است مقدار حداقل مجاز عیار سیمان در طرح مخلوط بتن بکار رود. در صورت لزوم در این حالت می توان اندکی بر مقدار آب افزود و روانی را نیز بالاتر برد.

4-3- در صورتی که مقدار مواد سیمانی حاصله از بندهای فوق از حداکثر مقدار مجاز عیار سیمان بتن بیشتر باشد لازم است مقدار عیار سیمان، مساوی یا اندکی کمتر از حداکثر مقدار مجاز سیمان انتخاب گردد. بدیهی است در این حالت نسبت آب به سیمان بیشتر از مقدار مورد نیاز مي گردد که قابل قبول نیست. بنابراین در این حالت برای خروج از بن بست موجود باید به یکی از روش های زیر عمل نمود.

الف- کاهش روانی بتن در صورت امکان

ب- افزایش حداکثر اندازه سنگدانه بتن در صورت امکان

ج- درشت بافت کردن دانه‌بندی بتن در صورت امکان

د- در صورت امکان بهبود کنترل کیفی و نظارت کارگاهی ساخت بتن برای کاهش مقاومت فشاری هدف و افزایش نسبت آب به سیمان در صورتی که نسبت آب به سیمان حاصله از مقاومت، تعیین کننده باشد (طرح مقاومت محور).

ه- در صورت امکان مصرف ماسه گردگوشه به شرطی که قبلاً ماسه تیزگوشه بکار رفته باشد.

و- مصرف روان کننده یا کاهنده آب برای کاهش آب آزاد مورد نیاز در صورت امکان.

بدیهی است ساده‌ترین و عملی‌ترین روش در بیشتر حالات، بکارگیری راه حل آخر است. در بند 3-4 این راهنما در این مورد نکاتی ذکر شده است که می تواند مورد توجه قرار گیرد.

به هر حال در صورتی که هر یک از روش های فوق بکار گرفته شود، لازم است با محدود کردن سیمان، مجدداً مقدار آب با توجه به نسبت آب به سیمان طرح، بدست آید.

 

4-4- منظور کردن ضریب k در صورت مصرف دوده سیلیسی و خاکستر بادی

برای محاسبه نسبت آب به سیمان معادل و عدم نیاز به منظور نمودن اثر دوده سیلیسی و خاکستر بادی معمولی جایگزین سیمان در مقاومت، امروزه در برخی منابع اروپایی از ضریب k استفاده می‌شود. هم چنین در بسیاری موارد برای محاسبه حداقل مواد سیمانی از این ضریب استفاده می‌گردد.

‌

که در آن:

: نسبت آب به سیمان معادل

: آب آزاد

M: مقدار افزودنی معدنی پودری فعال

برای خاکستر بادی ریز یا بسیار ریز، خاکستر پوسته برنج، متاکائولن یا سرباره ضریب k در این رابطه ارائه نشده است و نیاز به تحقیقات احساس می شود.

توجه به حداکثر مقدار مصرف خاکستر بادی معمولی و دوده سیلیسی و نکات مربوط به مصرف مازاد بر آن در متن اصلی ضروری است. این ضریب در شرایط مختلف ممکن است تغییر کند که باید طبق روش ملی دقیقاً مورد توجه قرار گیرد.

در روش ملی حداکثر مقدار خاکستر بادی معمولی 33 درصد وزن سیمان (25 درصد مجموع مواد چسباننده سیمانی) منظور می شود و صرفاً در صورت افزایش خاکستر بادی از این حد، مقدار مازاد نباید در محاسبه فوق برای نسبت آب به سیمان معادل و محاسبه حداقل مقدار مواد سیمانی منظور شود و عملاً شبیه پودر سنگ خواهد بود. بدیهی است اگر به مخلوط مورد نظر آهک شکفته اضافه گردد، مقدار مازاد نیز می تواند در محاسبه نسبت آب به سیمان معادل و محاسبه حداقل مقدار مواد سیمانی به حساب آید.

مقدار k برای سیمان هایی با رده مقاومتی 325 یا 425 و بیشتر متفاوت خواهد بود و به ترتیب 2/0 و 4/0 منظور می گردد. هر چند در روش ملی برای خاکسترهای بادی ریز یا خیلی ریز ضرایب خاصی ذکر نشده است اما باید دانست در این حالت ضریب k می تواند بالاتر رفته و حتی به 1 برسد.

در مورد دوده سیلیسی حداکثر مقدار آن باید 11 درصد وزن سیمان (10 درصد وزن مواد چسباننده)باشد و مازاد آن نباید در تعیین نسبت آب به سیمان معادل و حداقل مقدار مواد سیمانی منظور گردد. مقدار k به دلیل تأثیر قابل توجه دوده سیلیسی بر مقاومت بتن برابر 2 منظور شده است؛ اما برای نسبت های آب به سیمان بزرگتر از 45/0 و رویارو با کربناته شدن،  یخبندان و آبشدگی در حالت بدون مواد حبابزا مقدار k را مساوی 1 در نظر می گیریم.

اجازه داده شده است حداقل مقدار مواد سیمانی با درنظر گرفتن این ضریب کمتر شود؛ اما اگر حداقل سیمان kg/m³300 باشد عملاً حداکثر دوده سیلیسی 30 کیلوگرم و مقدار سیمان حداقل 270 کیلوگرم خواهد بود.

 

5- گام پنجم- تعیین مقدار سنگدانه بتن

آخرین مجهول در طرح مخلوط، مقدار سنگدانه بتن می‌باشد. استفاده از رابطه حجم مطلق همواره برای یافتن آخرین جزء مجهول بتن ضروری است. مجموع احجام مطلق اجزاء بتن اعم از دانه ای، پودری یا مایع به همراه حجم هوا، مساوی حجم بتن خواهد بود و اساس رابطه حجم مطلق نیز همین است. حجم مطلق اجزاء‌ بتن برابر حاصل تقسیم جرم آن ها بر چگالی آن ها می‌باشد.

بنابراین برای استفاده از رابطه حجم مطلق که در ویرایش نخست روش ملی به صورت رابطه (2) ارائه شده است، باید چگالی ذرات سیمان، چگالی مواد افزودنی پودری یا شیمیایی و چگالی متوسط سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک را داشت. هم چنین لازم است حجم هوای موجود در بتن را در رابطه مورد نظر قرار داد.

     (2)

كه در آن:

A_SSD = جرم كل سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك بر حسب kg/m³

c = جرم سيمان بر حسب kg/m³

w_f= جرم آب آزاد بر حسب kg/m³

D = جرم مواد جایگزین سیمان بر حسب kg/m³

V_a = حجم هواي موجود دربتن (عمدي و ناخواسته) بر حسب dm³

ρ_ASSD = وزن مخصوص متوسط سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك بر حسب kg/dm³

ρ_c = جرم مخصوص سیمان بر حسب kg/dm³

ρ_w = جرم مخصوص آب بر حسب kg/dm³ كه معادل 1 منظور مي‌شود

ρ_D = جرم مخصوص افزودني معدنی بر حسب kg/dm³

در ویرایش تجدید نظر شده جدید رابطه حجم مطلق تغییر نمود که در نتیجه لازم است رابطه حجم مطلق را به صورت زیر نوشت و حجم کل سنگدانه را بدست آورد. در این حالت نیازی به استفاده از چگالی متوسط سنگدانه های اشباع با سطح خشک وجود ندارد.

5-1- فرض مقدار درصد هوای غیرعمدی موجود در بتن با توجه به حداکثر اندازه سنگدانه بتن و روانی آن طبق جدول 3 متن اصلی روش ملی انجام می‌شود. برای حداکثر اندازه‌های 5/9 تا 38 میلی متر، حداکثر و حداقل درصد حجم هوا 3 تا 5/0 درصد منظور شده است. مسلماً با افزایش روانی بتن می‌توان درصد هوای غیرعمدی محبوس در بتن را کمتر در نظر گرفت. درصد هوا باید در 10 ضرب شود و حجم هوا بر حسب دسی مترمکعب در رابطه حجم مطلق قرار گیرد.

 

جدول 3  مقدار درصد هوای ناخواسته در بتن (v_a)

حداكثر اندازه سنگدانه (mm)	5/9	5/12	19	25	38
درصد هواي ناخواسته	3-5/1	5/2-25/1	2-1	5/1-75/0	1-5/0

5-2- در صورتی که قرار باشد درصد حباب هوای عمدی مورد نظر به کمک مواد حباب‌زا بوجود آید، لازم است حجم هوای مورد نظر را در این رابطه حجم مطلق قرار داد. در این حالت نیازی به منظور کردن حجم افزودنی حباب‌زا در رابطه مزبور نمی‌باشد. به هر حال حجم هوای مورد نظر مجموع حباب هوای عمدی و غیر عمدی موجود در بتن خواهد بود.

 

5-3- چگالی ذرات سیمان و افزودنی‌های پودری معدنی باید طبق نتایج آزمایش های انجام شده در رابطه حجم مطلق قرار داده شود. در صورتی که این مقادیر به کمک آزمایش تعیین نشده باشد، می‌توان از حدود مقادیر تقریبی زیر استفاده نمود و مقدار فرضی را در رابطه حجم مطلق قرار داد. در این صورت ممکن است تغییر ناچیزی در مقدار سنگدانه بتن حاصل شود که قابل اغماض است.

جدول- مقادیر تقریبی چگالی انواع سیمان و مواد پودری معدنی

نوع سیمان	محدوده چگالی فرضی kg/dm3	نوع ماده پودری معدنی	محدوده چگالی فرضی kg/dm3
پرتلند نوع 1 (انواع رده‌ها)	10/3-05/3	پودر پوزولان طبیعی (توف)	60/2-50/2
پرتلند نوع 2	15/3-10/3	پودر سرباره کوره آهنگدازی	80/2-70/2
پرتلند نوع 3	10/3-05/3	پودر سرباره کوره فولاد سازی	20/3-8/2
پرتلند نوع 4	20/3-15/3	پودر سرباره کوره مسگدازی	00/4-80/3
پرتلند نوع 5	25/3-20/3	دوده سیلیسی	30/2-20/2
پرتلند سفید	05/3-00/3	خاکستر بادی	40/2-20/2
پرتلند پوزولانی	10/3-05/3	پودر سنگهای آهکی	70/2-50/2
پرتلند پوزولانی ویژه	05/3-00/3	پودر سنگهای سیلیسی (کوارتزی)	65/2-50/2
پرتلند سرباره‌ای	05/3-00/3	متاکائولن	4/2-2/2
پرتلند سرباره‌ای ضد سولفات	00/3-95/2	خاکستر پوسته برنج	4/2-2/2
پرتلند آهکی	10/3-05/3

5-4- در صورتی که قرار باشد مجموع وزن مواد سیمانی (چسباننده) در رابطه حجم مطلق بکار رود، لازم است میانگین وزنی چگالی ذرات سیمان و مواد پودری معدنی محاسبه گردد و در رابطه حجم مطلق قرار داده شود.

كه در آن:

: چگالی متوسط مواد چسباننده (سیمانی)

و: سهم هر یک از مواد چسباننده در کل مواد سیمانی (سیمان، ماده پودری معدنی)

و: چگالی ذرات سیمان و مواد پودری معدنی

اگر نسبت مواد پودری معدنی به سیمان داده شده باشد، لازم است سهم هر یک در کل مواد چسباننده (مواد سیمانی) بدست آید و سپس از این سهم‌ها در رابطه فوق استفاده گردد.

 

5-5- معمولاً به دلیل مقدار و حجم کم مواد افزودنی شیمیایی مانند زودگیرکننده، دیرگیرکننده، روان‌کننده و غیره، حجم آن را در محاسبه مقدار سنگدانه منظور نمی‌کنند، اما می‌توان با داشتن مقدار و چگالی این مواد، حجم مطلق آن را بدست آورد. چگالی این مواد را با آزمایش بدست می‌آورند، اما با استفاده از اطلاعات موجود در راهنمای مصرف افزودنی می‌توان چگالی اظهار شده توسط سازنده را بکار برد.

 

5-6- پس از تعیین مقدار کل جرم سنگدانه اشباع با سطح خشک بتن، با توجه به سهم هر یک از سنگدانه‌ها در مخلوط سنگدانه، مقدار هر سنگدانه به صورت اشباع با سطح خشک بدست می آید (A_SSDi).

در صورتیکه حجم کل سنگدانه بدست آمده باشد با توجه به سهم حجمی هر یک می توان حجم هر یک از سنگدانه ها را بدست آورد. سپس با ضرب چگالی هر یک از سنگدانه ها در حجم آن می توان جرم سنگدانه های اشباع با سطح خشک را به تفکیک تعیین نمود.

 

5-7- جرم یک مترمکعب بتن متراکم تازه با درصد هوای فرضی را می‌توان محاسبه نمود. بدیهی است جرم یک مترمکعب بتن، حاصل جمع مقادیر سیمان، مواد پودری معدنی، سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک، آب آزاد و مواد افزودنی شیمیایی آن می‌باشد.

C+P+A_SSD+W_f+D= G_B

در محاسبه فوق می توان بجای آب آزاد، آب کل را قرار داد که در این حالت بجای جرم سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک، جرم سنگدانه کاملا خشک بکار می‌رود.

 

5-8- با داشتن مقدار هر یک از سنگدانه‌ها به صورت اشباع با سطح خشک و ظرفیت جذب آب آن ها می‌توان مقدار سنگدانه‌های کاملاً خشک و آب موجود در آن ها را برای رسیدن به حالت اشباع بدست آورد.

كه در آن:

A_di: وزن سنگدانه به صورت کاملاً خشک بر حسب kg/m³

: وزن سنگدانه به صورت اشباع با سطح خشک

: ظرفیت جذب آب سنگدانه (به صورت اعشاری)

5-9- مقدار آب کل بتن برابر است با مقدار آب آزاد به اضافه آب موجود در سنگدانه‌های اشباع با سطح خشک بتن. در مواردی که آب کل داده می‌شود سنگدانه‌ها به صورت کاملاً خشک مطرح می‌گردد.

W_t = W_f + (A_SSD – A_d)

5-10- استفاده از آب آزاد و سنگدانه های اشباع با سطح خشک در کارگاه و آزمایشگاه عملاً مقدور نمی باشد زیرا لازم است سنگدانه ها به صورت اشباع با سطح خشک باشد که رسانیدن سنگدانه ها به این حالت در حجم زیاد امکان ناپذیر جلوه می کند. بنابر این سعی می شود مقادیر آب کل و مقادیر سنگدانه کاملا خشک، ارائه شود تا بتوان با تعیین رطوبت سنگدانه در کارگاه یا آزمایشگاه به سهولت مقدار آب مصرفی و سنگدانه مرطوب مصرفی را بدست آورد. البته می توان با داشتن ظرفیت جذب آب نیز به همراه سنگدانه SSD و رطوبت سنگدانه در آزمایشگاه و کارگاه مقادیر آب مصرفی و سنگدانه مرطوب مصرفی را بدست آورد؛ اما احتمال اشتباه زیاد خواهد شد. در آزمایشگاه می توان سنگدانه ها را کاملاً خشک نمود که این کار نیز توصیه نمی شود اما در کارگاه امکان این عمل فراهم نیست.

5-11- به هر حال مقادیر بدست آمده در پایان این مرحله منجر به تهیه طرح مخلوط اولیه می گردد و نمی تواند طرح مخلوط نهایی باشد مگر این که با ساخت مخلوط آزمون و اصلاح یا تعدیل طرح مخلوط اولیه به این نتیجه برسیم.