طرح اختلاط بتن سبک چیست؟ + روش اجرا
طرح اختلاط بتن سبک، به فرمول ها و دستورالعمل های استاندارد برای ساخت بتن سبک اشاره دارد. برای مطالعه تعیین نسبت های اختلاط بتن سبک با ما در ادامه این مقاله همراه باشید.
مسعود تاجیک درصورتی‌که قصد استفاده از بتن سبک را دارید و تجهیزات و مواد لازم برای تولید آن در کارگاه موجود است، باید یک طرح اختلاط بتن استاندارد برای تولید بتن سبک داشته باشید. این مقاله به اصول و جزئیات این طرح و معرفی استانداردهایی برای آزمایش بتن سبک تازه تولید شده اختصاص دارد.
سفارش و خرید: قالب بتن فلزی
چرا به طرح اختلاط بتن سبک نیاز دارید؟
بتن سبک بتنی است که دانه‌بندی مناسب، حداقل حفره برای حداقل سیمان و حداقل تغییر حجم هنگام خشک شدن را دارد و وزن و چگالی آن نسبت به بتن معمولی، به میزان قابل‌توجهی کاهش پیدا کرده است. برای رسیدن به چنین بتن سبکی، باید طرح اختلاط بتن سبک داشته باشید.
تعداد سنگ‌دانه‌های سبک تأثیر زیادی روی طرح اختلاط بتن سبک و تعیین نسبت‌ها و روش‌های کنترل بتن با سنگ‌دانه سبک دارد. داشتن طرح اختلاط بتن سبک مناسب، روی تعیین مدت‌زمان از دست دادن رطوبت سنگ‌دانه‌ها و رسیدن به یک بتن سبک با کیفیت بالا و حداقل حفره نیز تأثیر خواهد داشت.
تعیین نسبت‌های اختلاط چگونه انجام می‌شود؟
گاهی اوقات ملزومات پروژه و شرایط فنی آن تعیین‌کننده نسبت‌های اختلاط بتن سبک است. در غیر این صورت، می‌توانید از روش‌های توصیه شده در استاندارد ACI 211.1-91 کمک بگیرید:
روش وزنی:
در این روش از فرمول زیر که به توده ویژه سنگ‌دانه‌های سبک وابسته است برای تعیین نسبت‌ها در طرح اختلاط بتن سبک استفاده می‌شود:
S = [C/(C-E)]
در این فرمول C وزن سنگ‌دانه‌های آزمایش شده مرطوب یا خشک، E وزن سنگ‌دانه‌های درشت بر حسب گرم و S هم چگالی ویژه است.
در این روش مجموع وزن‌های کلیه مصالح موجود در مخلوط، معادل کل وزن مخلوط در نظر گرفته می‌شود و اگر وزن واحد حجم مشخص باشد، وزن سیمان و آب از کل وزن مخلوط کسر می‌شود. سپس با استفاده از وزن توده ویژه و درصد سنگ‌دانه درشت، حجم سنگ‌دانه درشت در واحد حجم بتن به دست می‌آید.
مطلب مرتبط: همه چیز در مورد بتن معمولی
روش حجمی:
در این روش به نسبت حجم سنگ‌دانه‌ها به حجم کل بتن توجه می‌شود. در حالت عادی حجم کل سنگ‌دانه غیرمتراکم بین ۴۰ تا ۶۰ درصد حجم کل بتن است. البته این نسبت به نسبت‌های سنگ‌دانه ریزدانه به درشت‌دانه، طبیعت سنگ‌دانه‌ها، میزان سیمان و خواص بتن سبک مورد انتظار وابسته است.
چگونه نسبت‌های اولین مخلوط آزمایشی را تخمین بزنید؟
در طرح اختلاط بتن سبک منظور از نسبت‌های اولین مخلوط آزمایشی، نسبت‌های مربوط به موارد زیر است:
- میزان اسلامپ
- میزان اختلاط آب‌وهوا
- اندازه سنگ‌دانه‌ها
- نسبت آب به سیمان و رابطه آن با مقاومت فشاری بتن
- حجم سنگ‌دانه درشت نسبت به حجم کل بتن
- تخمین وزن اولیه بتن تازه با درشت‌دانه و ریزدانه
برای به دست آوردن هر کدام از این نسبت‌ها، می‌توانید به جداول زیر مراجعه کنید:
نسبت اسلامپ
| انواع اجرا | حداکثر اسلامپ (mm) | حداقل اسلامپ (mm) |
| تیرها و دیوارهای مسلح | ۱۰۰ | ۲۵ |
| ستون‌ها | ۱۰۰ | ۲۵ |
| دال‌های کف | ۷۵ | ۲۵ |
نسبت اختلاط آب‌وهوا
| اسلامپ میلی‌متر | ۹٫۵ میلی‌متر | ۱۲٫۵ میلی‌متر | ۱۹ میلی‌متر | ۲۵ میلی‌متر | ۳۷٫۵ میلی‌متر | ۵۰ میلی‌متر |
| بتن بدون حباب هوا | ||||||
| ۲۵-۵۰ | ۲۰۷ | ۱۹۹ | ۱۸۷ | ۱۷۸ | ۱۶۳ | ۱۵۴ |
| ۷۵-۱۰۰ | ۲۲۸ | ۲۱۶ | ۲۰۲ | ۱۹۳ | ۱۷۸ | ۱۶۹ |
| ۱۵۰-۱۷۵ | ۲۴۳ | ۲۲۸ | ۲۱۳ | ۲۰۲ | ۱۹۰ | ۱۷۸ |
| مقدار تقریبی هوای محبوس در بتن بدون هوا (%) | ۳ | ۲٫۵ | ۲ | ۱٫۵ | ۱ | ۰٫۵ |
| بتن دارای حباب هوا | ||||||
| ۲۵-۵۰ | ۱۸۱ | ۱۷۵ | ۱۶۶ | ۱۶٫ | ۱۴۸ | ۱۴۲ |
| ۷۵-۱۰۰ | ۲۰۲ | ۱۹۳ | ۱۸۱ | ۱۷۵ | ۱۷۰ | ۱۶۰ |
| ۱۵۰-۱۷۵ | ۲۱۶ | ۲۰۵ | ۱۹۳ | ۱۸۴ | ۱۷۲ | ۱۶۶ |
| میانگین کل هوای پیشنهادی برای شرایط ملایم | ۴٫۵ | ۴٫۰ | ۳٫۵ | ۳٫۰ | ۲٫۵ | ۲٫۰ |
| میانگین کل هوای پیشنهادی برای شرایط متوسط | ۶٫۰ | ۵٫۵ | ۵٫۰ | ۴٫۵ | ۴٫۵ | ۴٫۰ |
| میانگین کل هوای پیشنهادی برای شرایط سخت | ۷٫۵ | ۷٫۰ | ۶٫۰ | ۶٫۰ | ۵٫۵ | ۵٫۰ |
نسبت آب به سیمان
| مقاومت فشاری مشخصه (MPa) ƒ c | حداکثر مجاز نسبت وزنی آب به سیمان در بتن بدون حباب هوا | حداکثر مجاز نسبت وزنی آب به سیمان در بتن با حباب هوا |
| ۱۷٫۵ | ۰٫۶۷ | ۰٫۵۴ |
| ۲۱٫۰ | ۰٫۵۸ | ۰٫۴۶ |
| ۲۴٫۸ | ۰٫۵۱ | ۰٫۴۰ |
| ۲۸٫۰ | ۰٫۴۴ | ۰٫۳۵ |
| ۳۱٫۵ | ۰٫۳۸ | – |
| ۳۵٫۰ | – | – |
نسبت اندازه سنگ‌دانه‌های درشت به حجم بتن
| حداکثر اندازه سنگ‌دانه میلی‌متر | حجم خشک شده در کوره در واحد حجم بتن برای مدول نرمی ماسه ۲٫۴۰ | حجم خشک شده در کوره در واحد حجم بتن برای مدول نرمی ماسه ۲٫۶۰ | حجم خشک شده در کوره در واحد حجم بتن برای مدول نرمی ماسه ۲٫۸۰ | حجم خشک شده در کوره در واحد حجم بتن برای مدول نرمی ماسه ۳٫۰۰ |
| ۹٫۵ | ۰٫۵۸ | ۰٫۵۶ | ۰٫۵۴ | ۰٫۵۲ |
| ۱۲٫۵ | ۰٫۶۷ | ۰٫۶۵ | ۰٫۶۳ | ۰٫۶۱ |
| ۰٫۱۹ | ۰٫۷۴ | ۰٫۷۲ | ۰٫۷۰ | ۰٫۶۸ |
نسبت آب به سیمان و مقاومت فشاری
| مقاومت فشاری ۲۸ روزه MPa | نسبت وزنی آب به سیمان بتن بدون حباب هوا | نسبت وزنی آب به سیمان بتن با حباب هوا |
| ۴۲ | ۰٫۴۱ | – |
| ۳۵ | ۰٫۴۸ | ۰٫۴۰ |
| ۲۸ | ۰٫۵۷ | ۰٫۴۸ |
| ۲۱ | ۰٫۶۸ | ۰٫۵۹ |
| ۱۴ | ۰٫۸۲ | ۰٫۷۴ |
تخمین اولیه وزن بتن تازه
| توده ویژه | تخمین اولیه چگالی بتن سبک با حباب هوا (کیلوگرم بر مترمکعب) | تخمین اولیه چگالی بتن سبک با حباب هوا (کیلوگرم بر مترمکعب) | تخمین اولیه چگالی بتن سبک با حباب هوا (کیلوگرم بر مترمکعب) |
| ۴% | ۶% | ۸% | |
| ۱٫۰۰ | ۱۵۹۵ | ۱۵۶۰ | ۱۵۲۰ |
| ۱٫۲۰ | ۱۶۸۰ | ۱۶۴۵ | ۱۶۰۵ |
| ۱٫۴۰ | ۱۷۷۰ | ۱۷۲۵ | ۱۶۹۰ |
| ۱٫۶۰ | ۱۸۵۰ | ۱۸۱۰ | ۱۷۷۵ |
| ۱٫۸۰ | ۱۹۳۵ | ۱۹۰۰ | ۱۸۵۵ |
| ۲٫۰۰ | ۲۰۲۰ | ۱۹۸۰ | ۱۹۴۰ |
مطلب مرتبط: همه چیز در مورد بتن غیر مسلح
چگونه می‌توان طرح اختلاط بتن سبک را اصلاح کرد؟
به جز متغیرهای مؤثر در طرح اختلاط بتن سبک که در بالا معرفی شد، متغیرهای تولید و اجرا هم می‌توانند بر این طرح اثرگذار باشند و ممکن است به دلیل تأثیر آنها، نیاز باشد که طرح اختلاط بتن سبک را اصلاح کنید.
در چنین مواقعی برای رفع سفتی یا روان بودن بیش از حد بتن باید به نسبت آب به سیمان و قوانین میزان رطوبت مجاز سنگ‌دانه‌ها مراجعه کرد. اگر دانسیته سنگ‌دانه‌ها تغییر کند، برای حفظ حجم بتن تازه باید حجم سنگ‌دانه خشک را ثابت نگه داشت.
همچنین هر گونه تغییر وزن واحد حجم که از تغییر مقدار هوا ناشی شده را می‌توان با تغییر ماده حباب‌ساز تصحیح کرد. در صورت ثابت ماندن مقدار سیمان، اسلامپ، مقدار هوا و وزن سنگ‌دانه خشک در هر مترمکعب، می‌توان از قواعد زیر برای اصلاح طرح اختلاط بتن استفاده کرد:
- افزایش سنگ‌دانه ریز به میزان ۱ درصد، میزان آب را به اندازه ۲ کیلوگرم بر مترمکعب تغییر می‌دهد.
- به ازای هر ۲ کیلوگرم بر مترمکعب افزایش آب، سیمان حدود ۱% سیمان افزایش پیدا می‌کند.
- به ازای هر ۱ درصد افزایش مقدار هوا، مقدار آب به میزان ۳ کیلوگرم بر مترمکعب کاهش پیدا می‌کند.
- برای هر ۲۵ میلی‌متر افزایش در اسلامپ، نیاز به افزایش آب را به میزان ۶ کیلوگرم است.
- هر ۶ کیلوگرم بر مترمکعب افزایش مقدار آب، افزایش مقدار سیمان به میزان تقریبی ۳% را طلب می‌کند.
- اصلاحات مربوط به مقادیر سیمان، هوا و آب، با استفاده از روش حجم مطلق یا روشی مشابه با نسبت‌های بتن با وزن معمولی انجام می‌شود.
آزمایش‌های کارگاهی و کنترل طرح اختلاط بتن سبک چیست؟
این آزمایش‌ها برای اطمینان از حفظ کیفیت و اطمینان از صحیح بودن ترکیب سیمان و آب انجام می‌شوند. ازآنجایی‌که ثابت نگه‌داشتن تمامی پارامترها در طرح اختلاط بتن سبک کار دشواری است، ممکن است مخلوط نهایی دارای کیفیت یکنواختی نباشد و به همین دلیل آزمایش‌های کارگاهی اهمیت زیادی پیدا می‌کنند. مهم‌ترین آزمایش‌ها میزان اسلامپ، واحد حجم و مقدار هوا را کنترل می‌کنند و باید حین تولید و استفاده دائماً انجام شوند.
برای این آزمایش‌ها از استانداردهای ACI 301 و ASTM C173 استفاده می‌شود. برای پذیرش بتن تازه در کارگاه، باید آن را بر اساس موازین استاندارد ASTM C567 آزمایش کرد و درصورتی‌که اختلاف حجم بتن تازه با وزن استاندارد بیشتر از ۳۲ کیلوگرم باشد، باید طرح اختلاط بتن تازه را اصلاح کرد.
آزمایش و اصلاح مهم‌ترین بخش تولید بتن سبک است و نباید از آن غافل شد. در صورت نادیده گرفتن موازین استانداردهای طرح اختلاط بتن سبک و عدم انجام آزمایش‌های لازم، بتن تولید شده مقاومت فشاری و استحکام لازم را نخواهد داشت.
