مشاور و تولید کننده محصولات افزودنی و قطعات جانبی بتن _ ارائه دهنده خدمات فنی و مهندسی بتن

Produce & Repconsultant, producer of concrete products providing engineering and technical services
طرح اختلاط بتن


طرح اختلاط بتن

 

  • هدف طرح اختلاط بتن

- چندي و چوني اجزاء بتن - اغلب تعيين كميت (چندي) اجزاء مد نظر است

 

  • روش طرح اختلاط

- دلخواه -  اغلب روش ها جنبه راهنمايي دارد

 

  • اطلاعات اوليه مورد نياز

- خواسته هاي مورد نياز بتن

-  ويژگي هاي سنگدانه

- ترجيحاً ويژگي هاي سيمان ، آب و افزودني

 

·     محل تهيه طرح و نيازمندي ها

- آزمايشگاه و ابزار سنجش اجزاء، رطوبت سنجي، براي ساخت مخلوط آزمون و اختلاط و آزمايش هاي لازم براي بتن بر روي مخلوط مربوطه و تعديل طرح با توجه به نتايج

 روش تعیین نسبت‌ اجزاء مخلوط بتن

 

  

بخش بتن

روش تعیین نسبت‌ اجزاء مخلوط بتن

 

 

بخش بتن

مرکز تحقیقات ساختمان ومسکن

 


كميته تدوين:

دكتر پرويز قدوسي

دكتر علي‌اكبر رمضانيانپور

دكتر طيبه پرهيزكار

دكتر عليرضا باقري

دكتر محسن تدين

مهندس اميرمازيار رئيس‌قاسمي

مهندس عليرضا پورخورشيدي

 

كميته تهیه متن اولیه :

دكتر پرويز قدوسي

دكتر محسن تدين

مهندس اميرمازيار رئيس‌قاسمي

مهندس عليرضا پورخورشيدي

 

كميته بازبيني و كنترل:

دكتر علي‌اكبر رمضانيانپور

دكتر پرويز قدوسي

دكتر طيبه پرهيزكار

مهندس اميرمازيار رئيس‌قاسمي

دكتر عليرضا باقري

دكتر هرمز فاميلي

دكتر مهدي قاليبافيان

دكتر محسن تدين


روش تعیین نسبت‌ اجزاء مخلوط بتن

بخش اول : مقدمه

1-1- کلیات 

طرح مخلوط بتن فرآیند تعیین نسبت اجزاء بتن است، به نحوی که بتن تولید شده تا حد امکان مقرون به‌صرفه باشد و الزامات مورد نیاز را تأمین کند. این الزامات معمولاً ، مقاومت فشاری، کارائی و دوام می‌باشد.

تعيين نسبت‌هاي اجزاي بتن بر اساس روابط تجربي انجام مي‌شود. طرح مخلوط به مفهوم فرآیندي است كه طی آن تركيب مناسب اجزاي بتن، طبق مشخصات فني داده شده، تعيين مي گردد. سازوکار طرح مخلوط پيچيده است زيرا با تغيير دادن يك متغير ممكن است خواص بتن بصورت متضاد تحت تأثير قرار بگيرد. براي مثال افزودن آب به مخلوط بتن با کارآیی کم، ممكن است رواني را افزايش دهد اما مقاومت را كم مي کند. در حقيقت، كارآئي خود از دو مولفه اصلي تشكيل يافته است كه شامل رواني (آساني در جاري شدن) و چسبندگي (مقاومت در مقابل جداشدگي ذرات) مي باشد كه وقتي به مخلوط آب افزوده مي شود، ممکن است اين دو مشخصه، عملکردی مخالف یکدیگر نشان دهند. بنابراين طرح مخلوط هنر متعادل كردن اين اثرهای متضاد است. بسياري از مهندسين از اينكه نمي توان طرح مخلوط را بر اساس يك سري روابط و محاسبات عددی انجام داد، احساس ناخشنودي مي كنند، اما با درك صحيح اصول و با كمي تجربه مي توان به هنر طرح مخلوط مسلط شد.

در طرح مخلوط ممكن است معيارهاي ديگري مانند كاهش جمع شدگي، خزش و ... در نظر گرفته شود. هر چند تاكنون تلاش زيادي در خصوص جنبه هاي نظري طرح مخلوط انجام شده است، اما هنوز از روش‌هاي تجربي استفاده مي‌شود. به‌عبارت ديگر روش هاي طرح مخلوط براي انتخاب اوليه نسبت‌ها مفيد مي باشند، اما براي تعيين نسبت‌هاي نهايي نياز به ساخت مخلوط‌‌های آزمایشی و تنظيم نسبتها است. روابط تجربي، بطور معمول به عنوان راهنما مورد استفاده قرار مي‌گيرند و مخلوط‌هاي آزمايشي بر اساس اين روابط ساخته مي‌شوند. در صورت مغاير بودن مشخصه بتن تازه و سخت شده مخلوط‌هاي آزمايشي با مشخصه مورد نظر، بايد در طرح مخلوط تجديد نظر به‌عمل آيد.

در روش ارائه شده به‌عنوان روش ملی طرح مخلوط بتن، تطابق با استاندارد سنگدانه‌های بتن( استاندارد ملی ایران 302) و همچنين آيين‌نامه بتن ايران و ویژگی‌های سيمان پرتلند (استاندارد ملی ایران 289 ) در نظر گرفته شده است.

لازم بذكر است كه روش ارائه شده بعنوان راهنماي اوليه طرح مخلوط به‌كار ميرود و بايد مخلوط‌هاي آزمايشي در آزمايشگاه و همچنين مطابق با شرايط كارگاه ساخته شوند و پس از بررسی نتایج مقاومت فشاری و دیگر الزامات طرح، نسبت‌های مخلوط نهایی گردند.

 

1-2- دامنه کاربرد

دامنه کاربرد این روش طرح مخلوط به شرح زیر می‌باشد:

×      تعیین نسبت‌های اختلاط اجزای بتن‌های معمولی مورد مصرف در ساختمان‌ها و سازه‌های بتنی متعارف

×      دستیابی به مشخصات فنی مورد انتظار از بتن، که این مشخصات فنی مورد نظر معمولاً بر اساس آئین نامه‌های معتبر تعیین و ملاک عمل قرارمی‌گیرند. مشخصات فنی می‌توانند شامل، مقاومت مشخصه فشاری، پارامترهای دوام، حداکثر اندازه سنگدانه، پوشش روی میلگردها و ... باشند.

×      این روش، برای طرح مخلوط بتن‌های ویژه نظیر: بتن‌های حجیم، بتن‌های با مقاومت زیاد، بتن‌های سبک و سنگین، بتن‌های حاوی مواد پوزولانی و یا حباب هواساز تدوین نشده است.

 

 

بخش دوم  :  مبانی طرح

 

2-1- حاشیه ایمنی مقاومت

به دلیل تغییرات در مقدار مقاومت بتن، ناشی از غیریکنواختی احتمالی در مصالح، اجزای بتن، ساختن، ریختن، تراکم، عمل‌آوری و ... مخلوط بتن باید طوری طرح گردد که از مقاومت میانگین بیشتری نسبت به مقاومت مورد نظر برخوردار باشد. بنابراین مقاومت مشخصه، که در واقع همان مقاومت مورد نظر در طراحی و ساخت سازه‌ می‌باشد، باید به اندازه حاشیه ایمنی افزایش داده شود ( مقاومت فشاری متوسط لازم). حاشیه ایمنی مقاومت بر اساس اطلاعات آماری تعیین می‌گردد. روش تعیین حاشیه ایمنی در بخش دوم شرح داده شده است.

 

2-2- اندازه‌گیری روانی

در روش طرح مخلوط ارائه شده، برای سنجش روانی بتن از آزمایش اسلامپ استفاده شده است. طبقه‌بندی روانی بتن تازه در این روش طرح مخلوط مطابق استاندارد ایران به شماره 3519  در نظر گرفته شده است جدول (2-1) . 

 

جدول 2-1- طبقه بندی بتن تازه بر اساس مقدار اسلامپ

طبقه‌بندی

اسلامپ (میلیمتر)

S1

سفت

10 تا 40

S2

خمیری

50 تا90

S3

روان

100 تا  150

S4

خیلی روان (سیال)

بزرگتر یا مساوی 160

 

در صورتيكه اسلامپ بتن  تازه کمتر از 10 میلیمتر و یا بیشتر از 210 میلیمتر باشد آزمایش اسلامپ دقت مناسبی ندارد و باید از روشهای مناسب دیگر برای اندازه‌گیری روانی استفاده نمود. ‌ 

 

2-3- آب آزاد

کل آب مخلوط بتن شامل آب جذب شده توسط سنگدانه برای رسیدن به شرایط اشباع با سطح خشک و همچنین آب آزاد برای انجام هیدراتاسیون سیمان و تامین کارائی می‌باشد.

چنانچه در شرایط واقعی مقدار رطوبت سنگدانه‌ها در حد کمتر از حالت اشباع با سطح خشک باشد، باید مقدار آب مورد نیاز برای رساندن سنگدانه‌ به حالت اشباع با سطح خشک تعیین و به مقدار آب اختلاط افزوده شود و در صورتیکه مقدار رطوبت سنگدانه‌ها بیش از رطوبت سنگدانه در حالت اشباع با سطح خشک باشد باید مقدار آب معادل رطوبت اضافی از آب اختلاط کم گردد.

در روش ارائه شده، نسبت آب به سیمان به‌صورت نسبت آب آزاد به سیمان در نظر گرفته شده است و مقدار آب آزاد نیز بر اساس رطوبت سنگدانه‌ها در حالت اشباع با سطح خشک منظور گردیده است.

 

2-4- نوع سنگدانه‌ها      

دو عامل بسیار مهم که از ویژگیهای سنگدانه می‌باشند و در مشخصه‌های بتن اثر می‌گذارند، شکل ذرات و بافت سطحی سنگدانه است. شکل ذرات عامل مهمی در کارآیی مخلوط است و بافت سطحی بر پیوستگی بین خمیر سیمان و سنگدانه و مقاومت بتن مؤثر است. در روش ملی طرح مخلوط بتن، سنگدانه از نظر شکل به دو نوع گردگوشه و  گوشه‌دار (تیزگوشه) تقسیم شده است.

بطور کلی سنگدانه شکسته شامل ذرات غیر منظم و تیزگوشه است و معمولاٌ بافت سطحی دانه‌ها نیز زبر می‌باشد. بنابراین کارآیی مخلوط کاهش می‌یابد اما معمولاً مقاومت آن نسبت به مخلوط با سنگدانه گردگوشه بیشتر است. لذا انتخاب نوع سنگدانه برای بتن با مقاومت‌های نسبتاٌ زیاد از اهمیت بیشتری برخوردار است و اصلح است که از سنگدانه‌های شکسته استفاده شود. شایان ذکر است، تاثیر شکل و بافت درشت‌دانه‌ها در این خصوص بیشتر از ریزدانه‌ها می‌باشد.

 

2-5- دانه‌بندی سنگدانه

دانه‌بندی سنگدانه‌ها نیز عامل مهمی در خواص بتن می‌باشد. معمولاٌ محدوده دانه‌بندی طوری در نظر گرفته می‌شود که از طرفی از حجم فضای خالی بین سنگدانه‌ها تا آنجا که امکان دارد، کاسته شود و از طرف دیگر کارآیی مناسبی برای بتن تأمین گردد. زیرا اگرچه می‌توان منحنی دانه‌بندی و محدوده آن را طوری ارائه کرد که حداقل فضای منافذ بدست آید اما ممکن است، چنین مخلوطی دارای کارآیی مناسبی نباشد.

در روش ملی طرح مخلوط بتن، منحنی‌های ترکیب شن و ماسه با حداکثر اندازه سنگدانه‌های 5/9، 19، 25 و 5/37 میلیمتر در نظر گرفته شده است، بگونه‌ای که با انتخاب درصد مناسب سنگدانه ریز و درشت استاندارد (استاندارد ملی ایران 302) توزیع دانه‌ها مطابق محدوده منحنی‌های ارائه شده حاصل می‌گردد.

 

2-6- سیمان مصرفی

انواع مختلف سیمان و رده مقاومت سیمان در آهنگ کسب مقاومت بتن و خواص بتن اثر مستقیم دارد. در این روش طرح مخلوط، نوع سیمان مصرفی پرتلند با رده‌های مقاومتی 325 ، 425 و 525 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (طبق استاندارد ایران) در نظر گرفته شده است. در صورتیکه از انواع دیگر سیمان پرتلند استفاده ‌شود باید روند کسب مقاومت و مقدار مقاومت آن بر اساس آزمایشهای مربوطه تعیین و با رده‌بندی انتخاب شده در این طرح مطابقت داده شود.        

 

2-7- شرایط عمل آوری و سن آزمایش

معمولاٌ مقاومت بتن با افزایش سن آن، افزوده می‌شود اما در بسیاری از مشخصات فنی، مقاومت 28 روزه به‌عنوان معیار سنجش مقاومت، ذکر می‌گردد. بر همین اساس در این روش طرح مخلوط، مقاومت آزمونه‌‌های استوانه‌ای بتن که تا سن 28 روز در شرایط استاندارد عمل‌آوری شده‌اند (مطابق با آیین‌نامه بتن ایران) در نمودارها و منحنی‌ها در نظر گرفته شده است.

 

2-8- دوام

دوام بتن، عملکرد بتن در شرایط محیطی است که در معرض آن قرار می‌گیرد و در افزایش عمر مفید پیش‌بینی شده آن بسیار حائز اهمیت است. بنابراین نسبت اجزای مخلوط که در این روش تعیین می‌گردد باید با مقادیر مجاز در مشخصات فنی خصوصی و همچنین آیین‌نامه بتن ایران مقایسه گردد. معمولاٌ طرح مخلوط بتن بر اساس دوام با محدود کردن نسبت آب به سیمان، حداقل و یا حداکثر مقدار سیمان و انتخاب نوع سیمان و یا مواد افزودنی معدنی و شیمیایی، صورت می‌گیرد.


 

بخش سوم  : تعيين انحراف معيار و مقاومت فشاري متوسط لازم

 

3-1   مقاومت فشاري متوسط لازم

مقاومت فشاري متوسط لازم مطابق با “ آيين‌نامه بتن ايران “ بايد برابر با بزرگترین مقدار بدست آمده از هر یک از دو رابطه زیر در نظر گرفته شود :  

 

(3-1)                                                                                     N/mm2 fcm = fc + 1.34 s + 1.5

(3-2)                                                                                          N/mm2 fcm = fc + 2.33 s - 4

 كه در آنها :

 

fcm = مقاومت فشاري متوسط بتن، N/mm2

fc = مقاومت فشاري مشخصه بتن ، بر اساس آزمونه‌هاي استوانه‌اي، N/mm2

S = انحراف استاندارد مقاومت فشاري آزمونه‌ها،  N/mm2

(هر N/mm2 1 تقریباً معادل kg/cm2    10  می‌باشد)

 

3-2   تعيين انحراف معيار

براي تعيين انحراف معيار مي‌توان از دو روش استفاده كرد. اگر از نتايج آماری پروژه‌هاي مشابه قبلی استفاده مي‌گردد، بايد طبق بند 3-2-1 انحراف معيار محاسبه گردد.

منظور از پروژه‌هاي مشابه پروژه‌هايي است كه:

-       مصالح مصرفي بكار رفته در آن و پروژه موجود از نظر نوع و مشخصات فني تشابه داشته باشند.

-       شرايط نظارت وکنترل کیفیت  آنها و پروژه موجود تشابه داشته باشند.

-       مقدار تفاوت در مقاومت فشاري مشخصه بتن در آنها و پروژه موجود از  N/mm2  7  بيشتر نباشد. 

در غير اينصورت برای مواردی که اطلاعات آماری وجود ندارد، از روش ارائه شده در بند 3-2-2 استفاده ميشود. 

3-2-1  محاسبه انحراف معيار بر اساس نتايج آماری پروژه‌هاي قبلی

در اين روش باید بر اساس نتايج مقاومت فشاري آزمونه‌ها كه از پرونده آزمايشهاي پروژه‌هاي مشابه بدست آمده است، انحراف معيار را با استفاده از رابطه 3-3 محاسبه كرد.

 


 



(3-3)                                                                                                                      انحراف معیار

 كه در آن :

 x: مقاومت فشاری آزمونه

m : میانگین مقاومت فشاری آزمونه‌ها

n = تعداد آزمونه‌ها  

نتايج آزمايش حداقل 30 نمونه متوالي بايد از پروژه‌ مشابه قبلی موجود باشد. اگر كمتر از 30  نتیجه آزمایش موجود باشد بايد بر اساس رابطه 2-4، ضريب اصلاحي براي انحراف معيار محاسبه گردد :

(3-4)                                                                     ، ضريب اصلاحي انحراف معيار 

كه در آن :

      n = تعداد آزمونه‌ها 

چنانچه نتايج آزمايش حداقل 30  نمونه متوالي موجود نباشد، مي توان از دو گروه نمونه‌هاي متوالي با مجموع حداقل 30  آزمايش استفاده كرد. در چنين حالتي بايد انحراف معيار دو گروه آزمايش بر اساس رابطه 3-5 به صورت ميانگين آماري محاسبه گردد :

(3-5)                                                                                          

 

كه در آن :

  = ميانگين آماري انحراف معيار در گروه نمونه‌هاي متوالي

S1 , S2 = انحراف معيار محاسبه شده از دو گروه نمونه‌هاي متوالي

n1 , n2 = تعداد نمونه‌ها در دو گروه متوالي 

·      اگر از روش “ محاسبه انحراف معيار بر اساس نتايج پروژه‌هاي مشابه“ استفاده مي‌شود بايد موارد زير در نظر گرفته شوند :

-       مقدار انحراف معیار فرض شده باید پس از کسب اطلاعات کافی در حین اجرای پروژه، بر اساس انحراف معیار واقعی اصلاح گردد.

-        در هيچ شرايطي نبايد انحراف معيار كمتر از N/mm2 3 در نظر گرفته شود.

 

3-2-2   تعيين انحراف معيار در صورت عدم دسترسي به اطلاعات آماري

در مواردي كه نتايج مقاومت فشاري آزمونه‌ها از نتایج آماری پروژه‌هاي قبلی ، در دسترس نباشد، مي‌توان بر اساس سطح نظارت و كنترل كيفيت كارگاه و مقاومت مشخصه بتن مقدار انحراف معيار را از جدول 3-1 تخمین زد. 

 

جدول 3-1   انحراف معيار بر اساس رتبه‌بندي كارگاه و مقاومت مشخصه بتن

رتبه‌بندي كارگاه

 

مقاومت مشخصه بتن (N/mm2)

10 و كمتر

11 تا 20

21 تا 30

31 تا 40

41 و بيشتر

الف

4

5/4

5

5/5

6

ب

5

5/5

5/6

7

7

ج

5/5

6

5/7

8

8

 

رتبه‌بندي كارگاه به شرايط توليد، نظارت و كنترل كيفيت بستگي دارد. به طور كلي كارگاه‌ها به 3 درجه الف، ب و ج تقسيم مي‌شوند. براي تعيين رتبه كارگاه بايد از اطلاعات داده شده در جدول  3-2   استفاده كرد.

 

جدول 3-2  رتبه بندي كارگاه‌ها بر اساس وضعيت توليد بتن، نظارت و كنترل كيفيت

شرايط توليد  و کنترل

وضعیت كنترل کیفیت

الف

ب

ج

توزین یا پیمانه کردن سيمان

وزني

وزني

حجمي

توزین یا پیمانه کردن سنگدانه

وزني

حجمي

حجمي

كنترل دانه‌بندي سنگدانه

كنترل شده

كنترل شده

بدون كنترل

كنترل رطوبت سنگدانه

كنترل شده

كنترل شده

بدون كنترل

نظارت بر توليد

در سطح عالي

در سطح خوب

درسطح ضعيف

امكانات آزمايشگاهي

موجود است

موجود است

در سطح محدود

تداوم در آزمايش

مداوم

گاهي اوقات

در سطح محدود

نيروي متخصص توليد بتن

وجود دارد

وجود دارد

در سطح محدود

 

 

بخش چهارم : روش طرح مخلوط

 

 طرح مخلوط بتن بايد بر اساس در نظر گرفتن همه يا تعدادي از عوامل زير صورت گيرد:

·           نسبت آب به سيمان (يا نسبت آب به مواد سيماني)

·           مشخصات و خصوصيات سنگدانه  (شکل، بافت و حداكثر اندازه سنگدانه)

·           مقاومت

·           كارايي

·           دوام

همه اين عوامل با در نظر گرفتن مواردي مانند نوع سيمان، مواد افزودني، مقدار هواي بتن و ... تأثير مي‌پذيرد.

 

 4-1-  گام اول : تعيين نسبت آب به سيمان

نسبت موثر آب به سيمان به مفهوم نسبت مقدار آب آزاد به مقدار سيمان در بتن تازه است. ارتباط بين نسبت آب به سيمان و مقاومت بتن بر اين اساس است كه افزايش نسبت آب به سيمان سبب افزایش منافذ مويينه در بتن مي‌شود. بنابراين با كاهش نسبت آب به سيمان به مقاومت بتن افزوده مي شود.نسبت آب به سيمان اثر قابل توجهي در مقاومت بتن دارد.

  از همه مهمتر وقتي كه مقدار سيمان تغيير داده مي شود و مقدار آب ثابت نگه داشته مي‌شود، رواني بتن به همان نسبت تغيير نمي كند. به‌عبارت ديگر افزايش مقدار سيمان تا حد معيني، مقاومت فشاري را افزايش مي‌دهد زيرا از نسبت آب به سيمان كاسته مي شود، اما رواني تقریباً بدون تغيير مي ماند،. از طرف ديگر وقتي كه مقدار سيمان ثابت نگه داشته مي‌شود و مقدار آب تغيير می‌كند، رواني بتن در حدی قابل توجه تغيير مي كند. اگر رواني بتن در حد سفت باشد، امكان دارد به دليل عدم تراكم مطلوب، مقاومت فشاري كاهش يابد.

  با استفاده از شكل 4-1 براساس مقاومت ملات استاندارد سيمان (رده مقاومتی سیمان)و مقاومت  فشاری متوسط بتن، نسبت آب به سيمان  (w/c ) تعيين مي‌گردد. در منحني هاي شكل 4-1 ، مقدار هواي ناخواسته در بتن 1 تا 2 درصد فرض شده است. همچنین در ارائه منحنی‌ها، حداکثر اندازه سنگدانه‌ها 19 تا 25 میلیمتر فرض شده و در یک نسبت آب به سیمان برابر، با کاهش حداکثر اندازه سنگدانه، مقاومت فشاری افزایش می‌یابد. در صورت استفاده از مواد حباب‌ ساز، به ازاي هر يك درصد حباب هواي عمدي بايد 3 درصد از نسبت آب به سيمان (تعيين شده از شكل 4-1) كاسته شود تا مقاومت فشاري مورد نظر حاصل گردد. در  این منحني‌ها رده‌بندي سيمانها بر اساس مقاومت استاندارد آنها و همچنين شكل سنگدانه‌هاي درشت از نظر تیز‌گوشه یا گردگوشه بودن در نظر گرفته شده است. به اين نكته باید دقت كرد كه در طرح مخلوط بتن‌هایی که تنها، معیار مقاومت و روانی باید کنترل شوند، استفاده از درشت‌دانه‌های تیزگوشه و یا گردگوشه چندان تفاوتی ندارد، اما اگر نسبت آب به سيمان بعنوان معیار دوام محدود شده باشد، مخلوط بتن با سنگدانه گردگوشه نياز به سيمان كمتري دارد.

همچنین به طور كلي حباب هواي عمدي موجود در بتن باعث كاهش آب آزاد براي تأمين كارآيي مي‌گردد. به ازاء هر يك درصد حباب هواي عمدي (مازاد بر هواي ناخواسته)، 5/2 درصد از آب آزاد مورد نياز در مخلوط كاسته مي‌شود. 

4-2-  گام دوم : انتخاب منحني سنگدانه

براي ساخت بتن منسجم ضروري است كه سنگدانه‌هاي ريز و درشت به گونه‌ای با یکدیگر مخلوط شوند که ضمن ایجاد انسجام کافی، بتن نیز دارای کارائی مناسب باشد. بدین منظور بر اساس منحنی‌های ارائه شده در شکل‌های 4-2 الی 4-5 برای حداکثر اندازه سنگدانه‌های 5/9 ، 19 ، 25 ، 5/37 میلیمتر نسبت اختلاط ریزدانه‌ها و درشت‌دانه‌ها تعیین می‌گردد. سپس بمنظور محاسبه مقدار آب لازم (گام سوم)، مدول نرمی سنگدانه‌ها محاسبه می‌شود. برای محاسبه مدول نرمي باید، مجموع تجمعي وزنی مانده روي الك‌هاي 5/37 ، 19، 5/9، 75/4، 36/2، 18/1، 6/0، 3/0 و 15/0 ميليمتر سنگدانه‌ها  بر عدد  100 تقسیم کرد.

 اهميت دانه بندي را مي توان به اين صورت مطرح كرد كه مقدار خمير سيمان در بتن تابع فضاي خالي بين سنگدانهها و كل مساحت سطح سنگدانهها ميباشد. زيرا منافذ بين سنگدانهها توسط خمير سيمان اشغال ميگردد و سطح سنگدانهها بايد با خمير سيمان اندود شود. وقتي كه اندازه سنگدانه يكنواخت باشد، حجم منافذ بين سنگدانهها افزايش مييابد. اما اگر از سنگدانه‌هایی با اندازه مختلف استفاده شود، ذرات كوچكتر بین دانه‌های بزرگتر قرار ميگيرند و به اين ترتيب منافذ كاهش مييابند و از مقدار مورد نياز خمير سيمان كاسته مي شود. بطور نظری ميتوان براي هر حداکثر اندازه سنگدانه، يك منحني دانهبندي با حداقل فضاي منافذ را بدست آورد. اما چنين توزيع اندازه نميتواند بتن با كارآئي مناسب توليد كند. بنابراين بايد بين كارآئي و اقتصاد تعادل برقرار نمود.

  معمولاً توليد سنگدانه‌ها به نحوي است كه دانه‌بندي آنها کاملاً با دانه‌بندي استاندارد مطابقت ندارند. بنابراين ضروري است كه سنگدانه‌ها با دانه‌بندی‌هاي مختلف بگونه‌اي اصلاح شوند كه در محدوده‌هاي استاندارد سنگدانه‌هاي ريز يا درشت يا مخلوط آنها قرار گيرند. براي تعيين نسبت‌هاي سنگدانه‌ها با دانه‌بندي مختلف مي‌توان از روشهاي متداول محاسباتي و يا ترسيمي استفاده كرد (پیوست الف).

مقاومت بتنها با نسبت يكسان آب به سيمان بویژه در مقادیر کم آن با  كاهش اندازه حداكثر سنگدانه، معمولاً افزايش مي يابد.  دليل اين پديده احتمالاً اين است كه مقاومت پيوستگي بين خمير سيمان و ذرات سنگدانه بزرگ كمتر از سنگدانه كوچك ميباشد، زيرا مساحت ويژه سنگدانه بزرگ كمتر از سنگدانه كوچك است. از طرف ديگر افزايش اندازه حداكثر، مقدار آب مورد نياز مخلوط را براي كارآئي مشخص كاهش مي دهد. در نتيجه نسبت آب به سيمان كاهش و مقاومت افزايش مي يابد.  بنابراين افزايش اندازه  سنگدانه دو اثر متضاد دارد. بر اساس حداكثر اندازه سنگدانه مصرفي در بتن، مي‌توان از شكل‌هاي 4-2  تا  4-5  منحني مورد نظر را انتخاب نمود. در شكل‌هاي مذكور حروف A ، B و C نشان دهنده محدوده دانه‌بندي درشت، متوسط و دانه‌بندي ريز مي‌باشند. چنانچه دانه‌بندي سنگدانه در محدوده 1  قرار بگيرد، منحني دانه‌بندي درشت و اگر دانه بندی مطابق با محدوده 2 ‌باشد، منحنی دانه‌بندی ريز محسوب مي‌‌گردد. در واقع تمایل به سمت فوقانی منحنی، باعث می‌شود که مخلوط داراي بافت ريزتر، چسبنده‌تر و داراي قابليت پمپ‌پذيري بيشتري باشد.

منحني‌هاي دانه‌بندي در شكل‌هاي 4-2 تا 4-5 درصد تجمعي گذشته از هر الك را بر حسب حجم نشان مي‌دهد. اگر چگالي ذرات سنگدانه‌ها با اندازه‌هاي مختلف، يكسان باشد، می‌توان منحنيها را به عنوان درصدهاي تجمعي وزني در نظر گرفت.

 


 



4-3-  گام سوم : تعيين مقدار آب آزاد بتن

مقدار آب آزاد بتن تابع عوامل متعددي مانند كارآيي مورد نظر، حداكثر اندازه سنگدانه، دانه‌بندي و نوع سنگدانه‌هاي مصرفي از نظر بافت و شكل است. مقدار آب مهمترين عامل تأثيرگذار بر كارآئي بتن ميباشد. افزايش مقدار آب باعث افزايش سهولت ریختن بتن و تراكم پذيري آن مي شود. هرچند، افزايش آب غير از كاهش مقاومت، منجر به جداشدگي ذرات و آب انداختن مي گردد.

مقدار آب مخلوط بايد در حدي باشد كه جذب ذرات سنگدانه شود و سپس فضاي بين ذرات سنگدانه را اشغال كند تا با ايجاد لايه‌ای از دوغاب سیمان بر روي سنگدانه ها حالت روغنكاري را بوجود آورد. بر همين اساس ذرات ريزتر نياز به آب بيشتري دارند. از طرف ديگر در صورت کمبود ذرات ريز (فیلر، پرکننده)، بتن نمي‌تواند حالت خميري نشان دهد. بنابراين نمي توان مقدار آب مخلوط را مستقل از دانه بندي سنگدانه در نظر گرفت.

با استفاده از منحني‌هاي شكل‌هاي 4-6 و 4-7  و بر اساس رواني مورد نظر و حداكثر اندازه سنگدانه مي‌توان مقدار آب آزاد بتن را بر حسب كيلوگرم بر مترمكعب تعيين نمود.

شكل 4-6  را براي سنگدانه‌هائی که به مقدار نسبتاً كمی آب نياز دارند، می‌توان ملاک قرار داد (سنگدانه‌هايي
گردگوشه با بافت سطحي كاملاُ صيقلي).

شكل 4-7  در مواردي كه سنگدانه‌ها به مقدار نسبتاً زيادی آب نياز دارند، بکار برده می‌شود (سنگدانه‌هاي شكسته و با بافت سطحي زبر). همانگونه که مشاهده می‌شود هرچه مدول نرمي بيشتر شود مقدار آب كمتري در طرح لازم است.

 


 



(با توجه به حساسیت کم منحنی برای اسلامپ رده S4، مقدار آب برای این رده براساس ساخت مخلوط‌های آزمایشی تعیین می‌شود)

 (با توجه به حساسیت کم منحنی برای اسلامپ رده S4، مقدار آب برای این رده براساس ساخت مخلوط‌های آزمایشی تعیین می‌شود)

 

این منحنی‌ها برای بتن‌هایی با عیار سیمانkg/m3350 تهیه شده است در صورتیکه عیار سیمان دیگری بکار رود لازم است به ازاء هر kg/m3 10 سیمان kg/m33 آب را در همان جهت تغییر داد.

در مواردي كه از ماده شيميايي روان‌كننده يا فوق‌روان‌كننده در مخلوط بتن استفاده مي‌‌شود، مي‌توان مقدار آب مخلوط را حدود 10 تا 30 درصد كاهش داد بدون آنكه در مقدار اسلامپ مورد نظر تغييري حاصل شود.

مقدار آب مورد نياز براي رساندن رطوبت سنگدانه‌ها از حالت خشك يا مرطوب به حالت اشباع با سطح خشك بايد نسبت به آب آزاد اصلاح شود.

در مخلوط‌های با عیار کم سیمان (kg/m3300)، ممکن است مخلوط طراحی شده بعلت کمبود ذرات ریز، خشن گردد. لذا در این موارد توصیه می‌شود از مواد زیر برای جبران کمبود ذرات ریز استفاده شود:

×      پوزولان استاندارد (استاندارد ملی ایران 3433 )

×      پودر سنگ آهک استاندارد

 

4-4-  گام چهارم – تعيين مقدار سيمان در بتن

پس از تعیین مقدار آب آزاد و نسبت آب به سيمان مي‌توان مقدار سيمان را بر حسب kg/m3  از فرمول 4-1  محاسبه كرد.

 

(4-1)                                                                      نسبت آب به سيمان  ÷ مقدار آب آزاد =  مقدار سيمان       

مقدار سيماني كه از رابطه 4-1 محاسبه مي‌گردد، بايد با مقدار حداكثر  يا حداقل اعلام شده در مشخصات فني و یا الزامات دوام مقايسه گردد. چنانچه مقدار سيمان محاسبه شده بيشتر يا كمتر از مقدار مورد نظر باشد، بايد آن مقدار مورد نظر انتخاب گردد.

در صورتیکه از مواد افزودنی معدنی جایگزین سیمان (دودة سیلیسی و یا خاکستر بادی) استفاده می‌شود باید مقدار آب مورد نیاز و مواد سیمانی با در نظر گرفتن فاکتور مؤثر k محاسبه گردد.

اثر فاکتور k در تعیین دو عامل زیر در نظر گرفته می‌شود :

الف) در تعیین نسبت آب به مواد سیمانی (نسبت آب به سیمان بصورت )(مواد افزودنی × k + c)/ w  مطرح می‌شود).

ب) در محاسبه حداقل مقدار مواد سیمانی

 

4-4-1- فاکتور k  برای خاکستر بادی:

حداکثر مقدار خاکستر بادی باید مساوی و کمتر از 33 درصد وزنی سیمان باشد. چنانچه مقدار جایگزینی بیشتر از
33 درصد وزنی
سيمان باشد، مقدار مازاد در تعیین رابطه
(c + kf) / w و محاسبه حداقل مقدار مواد سیمانی منظور نمی‌گردد. در جدول 4-1  مقادیر k برحسب نوع سیمان مصرفی مشخص گردیده است.

 

 جدول 4-1- مقادير k برحسب رده مقاومتي سيمان براي جايگزيني خاكستر بادي بجاي سيمان

برای سیمان‌های با رده مقاومتی 325

2/0 = k

برای سیمان‌های با رده مقاومتی 425 و بیشتر

4/0 = k

 

   در مواردی که حداقل مقدار مواد سیمانی با در نظر داشتن ویژگیهای دوام تعیین می‌گردد، اجازه داده می‌شود حداکثر به مقدار kg/m3[ (200- حداقل مواد سیمانی) × k ]، از مقدار سیمان کاسته شود، به شرط اینکه مقدار مواد سیمانی (سیمان + خاکستر بادی) کمتر از حداقل مقدار سیمان تعیین شده بر اساس دوام نباشد.

 

4-4-2- فاکتور k  برای دوده سیلیسی : 

 

 

حداکثر مقدار دودة سیلیسی باید مساوی و کمتر از 11 درصد وزنی سیمان باشد. چنانچه مقدار جایگزینی دوده سیلیس بیش از 11 درصد با‌شد، مقدار مازاد در تعیین رابطه (c + ks) / w و تعیین حداقل مقدار مواد سیمانی منظور نمی‌گردد. در جدول 4-2  مقادیر فاکتور k بر حسب نسبت آب به سیمان مشخص گردیده است.

 

جدول 4-2- مقادير k بر حسب مقدار آب به سيمان براي جايگزيني دوده‌سيليسي بجاي سيمان
 
 

 

 

مقدار آب به سیمان

فاکتور k

توضیحات

کوچکتر یا مساوی 45/0

2

 

بزکتر از 45/0

2

در مواردی که احتمال خوردگی ناشی از کربناتاسیون و تهاجم ناشی از یخ‌زدن و آب شدن بدون استفاده از مواد حباب ساز وجود داشته باشد باید مقدار k مساوی 1  در نظر گرفته شود. 

 

 

 

 

 

 

مقدار (سیمان + k × دوده سیلیس) نباید کمتر از حداقل سیمان مورد نیاز برای شرایط دوام باشد. در مواردی که به علت الزامات دوام، مقدار حداقل سیمان مساوی یا کمتر از kg/m3 300 در نظر گرفته شود نباید مقدار کاهش سیمان محاسبه شده، در جایگزینی با دوده سیلیس بيشتر از 30 کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته شود.

           

4-5-  گام پنجم – تعيين مقدار سنگدانه در بتن

مقدار سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك آخرين جزء مجهول بتن در اين روش طرح مخلوط مي‌باشد كه طبق فرمول 4-2  تعيين مي‌گردد.

 (4-2)                                                                

 

كه در آن :

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

   c = جرم سيمان بر حسب  kg/m3

  Wf= جرم آب آزاد بر حسب kg/m3

  D = جرم مواد افزودني معدنی بر حسب kg/m3

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

  ASSD ρ = وزن مخصوص متوسط سنگدانه‌هاي اشباع با سطح خشك بر حسب g/Cm3

 c ρ = جرم مخصوص سیمان بر حسب g/Cm3  

w ρ = جرم مخصوص آب بر حسب g/Cm3 كه معادل 1 منظور مي‌شود 

D ρ = جرم مخصوص افزودني معدنی بر حسب g/Cm3

 

در جدول 4-3- مقدار هواي موجود در بتن (Va) بر اساس حداكثر اندازه سنگدانه بعنوان راهنما،  ارائه شده است.

 
جدول 4-3- مقدار هوای ناخواسته در بتن (Va)

حداكثر اندازه سنگدانه (mm)  

5/9

5/12

19

25

38

51

درصد هواي ناخواسته

3-5/1

5/2-25/1

2-1

5/1-75/0

1-5/0

5/0-25/0

 

کارائی بتن یکی از پارامترهای موثر بر مقدار هوای ناخواسته می‌باشد، لذا جهت تعیین درصد هوا با توجه به محدوده‌های ارائه شده در جدول 4-3، چنانچه كارآيي نسبتاً زياد باشد از مقادير كم هوا و اگر كارآيي در حد كم باشد، بايد از مقادير زياد هوا استفاده گردد.


برگ طرح مخلوط بتن

مقدار

مرجع محاسبه

شرح

مرحله

گام

در  سن........ روز.........     N/mm2

طبق الزامات

تعیین مقاومت مشخصه

1-1

1

N/mm2................                     

N/mm2 ………..                    

3-2-1 یا

3-2-2

تعيين انحراف معیار

1-2

fcm = fc + 34/1 s +یا 5/1

fcm = fc +  33/2s - 4

3-1

تعیین مقاومت فشاری متوسط لازم

1-3

525/ 425/ 325   kg/cm2

طبق الزامات

تعیین رده مقاومتی سیمان

1-4

تیزگوشه / گردگوشه

تیزگوشه / گردگوشه

 

تعیین نوع سنگدانه     ریزدانه

                           درشت دانه

1-5

 

شکل 4-1

تعیین نسبت آب به سیمان

1-6

 

طبق الزامات

حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان

1-7

……….میلیمتر

طبق الزامات

حداکثر اندازه سنگدانه

2-1

2

.............درصد ریزدانه    

.............درصد درشت دانه

شکلهای 4-2-1

تا 4-2-4

انتخاب منحنی مخلوط سنگدانه

2-2

 

بند 4-2

تعیین مدول نرمی

2-3

رده…………

طبق الزامات

تعیین اسلامپ

3-1

3

سنگدانه با نیاز به مقدار کم آب

سنگدانه با نیاز به مقدار زیاد آب

شكل 4-6 و 4-7

تعیین مقدار آب آزاد

3-2

…………kg/m3

بند 4-4

تعیین مقدارسیمان

4-1

4

…………kg/m3

طبق الزامات

حداکثر مقدار سیمان

4-2

…………kg/m3

طبق الزامات

حداقل مقدار سیمان

4-3

مقدار 4-1  اختیار شوداگر بزرگتر یا مساوی 4-2 است

مقدار 4-3  اختیار شود اگر بزرگتر از 4-1 است

 

 

 ..........kgمقدار سیمان:

  .......kg مقدار مواد افزودنی معدني:

بند 4-4

تصحیح مقدار سیمان

(در صورت استفاده از مواد افرودنی معدنی)

4-4

 

بند 4-4

تصحیح نسبت آب به سیمان

4-5

 

محاسباتی/فرض شده

محاسباتی / فرض‌شده

محاسباتی / فرض‌شده

جرم مخصوص سیمان

جرم مخصوص مواد افزودنی معدنی

جرم مخصوص سنگدانه

5-1

5

........درصد

جدول 4-3

مقدار هوای موجود در بتن

5-2

.............درصد ریزدانه

..........درصد درشت دانه

شکلهای

4-2-1 تا 4-2-4

تعیین مقدار سنگدانه در بتن

5-3

...........kg/m3

گام 2 مرحله 2-2

تعیین وزن ریزدانه

6-1

6

.............kg/m3

گام 2 مرحله 2-2

تعيين وزن درشت دانه

6-1

مقادیر مصالح مخلوط بتن (kg )

درشت دانه

ریزدانه

آب

مواد افزودنی معدنی

سیمان

 

 

 

 

 

 

در هر m3  بتن

 

 

 

 

 

برای ...m3  بتن












 

تاریخ: 1394/08/04      بازدید:5241

شرکت کلینیک بتن ایران

شرکت کلینیک بتن ایران

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران در قالب دو شرکت بازرگانی رایحه بتن سبز و مهندسی ژرف تابان مهر در سال 1385 ، با اندیشه ایجاد مرکزی تخصصی و کاربردی در زمینه ارائه خدمات فنی مهندسی ، بازرگانی و آموزشی در سطح کشور و منطقه با محوریت بتن راه اندازی گردیده است . کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، اولین و تنها مجموعه فنی و مهندسی با محوریت بتن در سطح کشور می باشد که توانسته با ارائه خدمات متنوع و تخصصی گامی نو و البته کارآمد در عرصه صنعت بتن کشور بردارد. این امر باعث گردیده تا کارفرمایان ، کارشناسان و مهندسین فعال در عرصه بتن کشور با در اختیار داشتن تیم کارآمد و تخصصی ، در کنار خود ، راه سخت اجرای پروژه عمرانی را با اطمینانی بیشتر و با کیفیت تر بردارند. کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران، با به کارگیری تیم های کارشناسی ، اجرایی ، تخصصی ، بازرگانی و آموزشی از میان فعالان و متخصصین بتن برجسته کشور و همکاری اساتید برجسته ، همواره سعی دارد تا با اولویت قراردهی کیفیت و تخصص باعث ارتقاء سطح کیفی ، مهندسی و اجرایی پروژه ها و با رفتن سطح عملی دست اندرکاران گردد. در این راستا ، کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران فعالیت خود را در سه شاخه کارشناسی - فنی و مهندسی ، آموزش و بازرگانی هدف دهی و پیگیری نموده و خواهد نمود و در این راستا موفق به اخذ ایزو 9001 ، ایزو 14001 ، ایزو 28001 و ایزو 29001 گردید است. هيات مديره اين شركت با اعتقاد و انديشه هميشگي به حضوري كارآمد و مثمر ثمر در جريان خروشان آباداني ايران عزيز و با بهره گيري از تجارب چندين ساله كارشناسان خود در پروژه های بزرگ عمراني در سطح كشور از يك سو و نيز تلفيق توامان آن با علوم روز مهندسي و اجرايي از سوي ديگر همواره سعي مي نمايد با حضور موثر خود در گستره پهناور عمران ايران ، گامي هر چند كوچك در راستاي ارتقا سطح كيفي پروژه هاي عمراني بردارد. از اين رو اميد است بتوانيم در اين راه حركتي درخور انجام نمايم.

با احترام-مدير عامل ايمان غلامي نيگچه


افراد آنلاین : 95   نفر    بازدید امروز : 16320   نفر    بازدید دیروز : 25910   نفر    بازدید  این ماه :  168174   نفر    بازدید ماه گذشته : 231200   نفر    بازدید کل : 11371702   نفر   
.کليه حقوق اين وب سایت متعلق به کلینیک بتن ایران است © توسعه دهنده:پرشیاداده