بررسی روش های رایج دیگر و مقایسه با روش ملی طرح مخلوط بتن

بررسی روش های رایج دیگر و مقایسه با روش ملی طرح مخلوط بتن

در روش طرح مخلوط ACI 211.1 امکان استفاده از یک رده مقاومتی سیمان یعنی پرتلند نوع 1 در طرح مخلوط اولیه بتن وجود دارد و روشن نیست که شکل سنگدانه های درشت مصرفی در هنگام تعیین نسبت آب به سیمان چیست.

در روش جدید طرح مخلوط BRE انگلیس امکان بکارگیری سه رده مقاومتی اروپایی برای سیمان وجود دارد و شکل سنگدانه های درشت تا حدودی قابل استفاده در تعیین نسبت آب به سیمان می باشد.

به هرحال اگر به صورت اصولی از ساخت مخلوط آزمون طرح مخلوط اولیه بهره گیری نماییم، تاثیر رده های مقاومتی سیمان را در مقاومت بتن حاصله خواهیم بود و می توانیم در نسبت آب به سیمان و سایر اجزا به ویژه سیمان اصلاحات لازم را به عمل آوریم و طرح مخلوط تعدیل شده نهایی را مشخص کنیم.

در روش ملی طرح مخلوط بتن می توان انتظار داشت مخلوط آزمون، مقاومتی نزدیک به مقاومت هدف را با در نظر گرفتن مقاومت واقعی سیمان بدست دهد.

 

ارائه طرح های مخلوط رده های مقاومتی بتن با رده های مختلف مقاومتی سیمان

ارائه طرح های مخلوط رده های مقاومتی بتن با رده های مختلف مقاومتی سیمان

فرضیات

با استفاده از سه رده مقاومتی سیمان یعنی 325-1، 425-1 و 525-1، طرح مخلوط اولیه بتن بر اساس روش ملی برای رده­های مقاومتی C12، C16، C20، C25، C30، C35، C40 و C45 ارائه می­شود. در این طرح­ها حداکثر اندازه شن 25 میلی­متر و به­صورت شن صد­درصد شکسته منظور می­گردد. در حالی­که ماسه ها به صورت کاملا گرد گوشه رودخانه ای در نظر گرفته می­شود.

برای محاسبه مقاومت هدف (متوسط لازم) طرح اختلاط، از حاشیه امنیت ارائه شده در آیین نامه بتن ایران استفاده شده است و فرض آن است که انحراف معیار مقاومتی کارگاه مشخص نیست.

جدول 1- مقاومت هدف طرح مخلوط رده های مختلف مقاومتی بتن طبق آبا

رده بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

C40

C45

مقاومت فشاری متوسط لازم برای طرح

18

5/23

5/28

5/34

5/40

5/45

51

56

 

 

بتن مصرفی برای پمپاژ در نظر گرفته شده است و اسلامپ آن پس از ساخت ،125 میلی متر فرض شده است.

دانه بندی شن و ماسه به صورت زیر منظور شده است و برای دانه بندی مطلوب مخلوط سنگدانه آن جهت بتن پمپی، دانه بندی متوسط با توان 4/0– 5/0n= در نظر گرفته شده است.

جدول 2- دانه بندی شن و ماسه مصرفی و دانه بندی مورد استفاده و دانه بندی های مطلوب پمپی

الک

25

19

5/9

75/4

38/2

2/1

6/0

3/0

15/0

شن مخلوط

100

70

20

0

 

 

 

 

 

ماسه

100

100

100

90

60

40

20

15

5

مخلوط سنگدانه (50% شن + 50% ماسه)

100

85

60

45

30

20

10

5/7

5/2

دانه بندی 5/0n=

100

85

59

40

27

17

11

6

2

دانه بندی 4/0n=

100

88

64

46

32

22

14

8

3

 

جدول 3- اطلاعات مربوط به سنگدانه مصرفی

نوع مصالح

چگالی SSD

ظرفیت جذب آب (درصد)

درصد شکستگی

مدول ریزی

حداکثر اندازه اسمی

شن

60/2

5/1

100

10/7

25

ماسه

55/2

5/2

0

70/3

75/4

 

در طرح های اختلاط بتن ها از مواد روان کننده استفاده نمی شود.

 

روند تهیه طرح های اختلاط با توجه به فرضیات موجود

طبق روش ملی طرح مخلوط، مدول ریزی مخلوط سنگدانه 40/5 بدست می آید. بر اساس این روش درصد شکستگی متوسط معادل سنگدانه برای محاسبه مقدار آب 33 درصد محاسبه می شود.

برای تعیین نسبت آب به سیمان از منحنی های نسبت آب به سیمان – مقاومت فشاری که برای رده های مختلف مقاومتی سیمان و سنگدانه های درشت گرد­گوشه و شکسته تهیه شده است استفاده می شود. با توجه به شکستگی کامل شن ها از منحنی­های 325-C، 425-C و 525-C استفاده می گردد.

مقدار آب مورد نیاز بتن با استفاده از مدول ریزی و درصد شکستگی معادل و اسلامپ مورد نیاز بدست می آید که پس از تعیین مقدار سیمان، مقدار آب اصلاح می گردد و سپس مجددا مقدار سیمان طرح اختلاط اولیه بتن محاسبه می شود. در نهایت مقدار شن و ماسه مصرفی با توجه به رابطه حجم مطلق و درصد هوای غیر عمدی یک درصد و با در نظر گرفتن چگالی اشباع با سطح خشک آنها بدست می آید.

 

طرح های اختلاط اولیه بدست آمده

اطلاعات و نتایج زیر پس از محاسبات انجام شده بر اساس فرضیات و داده های فوق بدست آمده است.

 

جدول 4- نتایج طرح های اختلاط اولیه بتن رده های مقاومتی مختلف برای رده سیمان 325-1

رده مقاومتی بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

مقاومت هدف طرح

18

5/23

5/28

5/34

5/40

5/45

نسبت آب به سیمان

7/0

62/0

56/0

48/0

42/0

36/0

آب آزاد

178

178

178

180

189

198

سیمان مصرفی

254

285

318

372

456

552

شن SSD

949

936

922

896

849

797

ماسه SSD

930

918

904

879

833

781

وزن مخصوص بتن تازه متراکم

2311

2316

2322

2327

2327

2329

 

برای رده مقاومتی C40  و بالاتر با حاشیه امنیت مفروض، نسبت آب به سیمان لازم در محدوده روش­ملی طرح­مخلوط نمی­باشد.

 

جدول 5- نتایج طرح های اختلاط اولیه بتن رده های مقاومتی مختلف برای رده سیمان 425-1

رده مقاومتی بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

C40

مقاومت هدف طرح

18

5/23

5/28

5/34

5/40

5/45

51

نسبت آب به سیمان

72/0

67/0

62/0

55/0

49/0

44/0

39/0

آب آزاد

178

178

178

178

179

185

193

سیمان مصرفی

246

267

289

321

364

419

502

شن SSD

952

943

934

921

901

870

824

ماسه SSD

934

925

916

903

883

853

808

وزن مخصوص بتن تازه متراکم

2309

2313

2317

2322

2327

2327

2328

 

برای رده مقاومتی C45  و بالاتر با حاشیه امنیت مفروض، نسبت آب به سیمان لازم در محدوده روش­ملی طرح­مخلوط نمی­باشد.

 

جدول 6- نتایج طرح های اختلاط اولیه بتن رده های مقاومتی مختلف برای رده سیمان 525-1

رده مقاومتی بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

C40

C45

مقاومت هدف طرح

18

5/23

5/28

5/34

5/40

5/45

51

56

نسبت آب به سیمان

74/0

70/0

66/0

62/0

57/0

52/0

47/0

42/0

آب آزاد

178

178

178

178

178

178

182

182

سیمان مصرفی

242

254

268

288

314

341

387

448

شن SSD

954

948

943

934

923

912

888

854

ماسه SSD

935

930

925

916

906

895

871

837

وزن مخصوص بتن تازه متراکم

2309

2311

2313

2317

2321

2325

2327

2327

 

 

تفسیر نتایج و بحث

همانگونه که مشاهده می شود، با تغییر رده مقاومتی سیمان و افزایش آن، با توجه به فرض های انجام شده، عیار سیمان مصرفی در بتن کاهش می یابد.

همچنین با افزایش رده مقاومتی بتن، تاثیر افزایش رده مقاومتی سیمان در کاهش عیار سیمان بیشتر می گردد.

 

جدول 7- درصد­کاهش عیار­سیمان­مصرفی بتن­رده­های­مختلف مقاومتی برای سیمان­های 425-1 و 525-1 در­مقایسه­با سیمان 325-1

رده مقاومتی بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

C40

C45

درصد کاهش برای سیمان 425-1

1/3

3/6

1/9

7/13

1/20

1/24

بیشتر از 30

بیشتر از 35

درصد کاهش برای سیمان 525-1

7/4

9/10

7/15

6/22

1/31

2/38

بیشتر از 45

بیشتر از 50

 

 

در صورتی که در طرح های اختلاط فوق، محدودیت نسبت آب به سیمان و حداقل عیار سیمان یا حداکثر عیار سیمان وجود داشته باشد، وضعیت طرح ها متفاوت خواهد بود.

در صورتی که حداقل عیار سیمان مجاز مطرح شود، اگر این حداقل مجاز بیشتر از مقدار سیمان حاصل از محاسبه باشد نمی توان به کاهش عیار سیمان امید داشت. فرض کنید در طرح مخلوط بتن C25 موضوع رویارویی با حمله سولفات ها ایجاب کند که حداقل 370 کیلوگرم سیمان بکار رود. هنگامی که از سیمان 325-1 استفاده شود عیار سیمان 372 و با بکارگیری سیمان های 425-1 و 525-1 به ترتیب عیار سیمان 321 و 288 بدست می آید که به دلیل محدودیت فوق مجبور خواهیم شد تا عیار سیمان 370را بکار بریم. بنابراین بالا بردن رده مقاومتی سیمان، کمکی به کاهش عیار سیمان نخواهد کرد.

 باوجود محدودیت نسبت آب به سیمان و بکارگیری حداکثر مجاز برای آن و کمتر بودن این نسبت آب به سیمان در مقایسه با نسبت آب به سیمان حاصل از مقاومت ،کاهش عیار سیمان به صورت جدی ممکن است حاصل نشود.  اگر در این طرح مخلوط قرار باشد به دلیل محدودیت حداکثر نسبت آب به سیمان برابر 5/0، طرح اختلاط کامل شود، از آنجا که با سیمان 325-1، نسبت آب به سیمان 48/0 و با سیمان های 425-1 و 525-1 به ترتیب نسبت آب به سیمان 55/0 و 62/0 بدست می آید. با محدودیت فوق مجبور هستیم نسبت آب به سیمان را به 5/0 محدود کنیم. هنگام بکارگیری سیمان های 425-1 و 525-1 عیار سیمان برابر 356 بدست می آید و صرفه جویی چندانی در مقایسه با عیار سیمان 372 برای سیمان های رده 325-1 حاصل نمی شود.

اگر حداکثر عیار سیمان مجاز اعمال گردد، بکارگیری رده سیمانی بالاتر کمک می کند در بسیاری از موارد محدودیت مزبور رعایت شود و تهیه طرح مخلوط بدون بکارگیری روان کننده تسهیل گردد. فرض کنید در حاشیه خلیج فارس و دریای عمان قرار باشد طرح مخلوط بتن با رده C35 با حداکثر نسبت آب به سیمان 45/0 و حداقل سیمان 350 و حداکثر عیار سیمان 425 کیلوگرم در متر مکعب بتن طبق آیین نامه پیشنهادی پایایی بتن در خلیج فارس و دریای عمان را ارائه دهیم. طبق جداول فوق برای سیمان 325-1، نسبت آب به سیمان 36/0 و عیار سیمان 552 کیلوگرم حاصل می شود که نمی توان از آن استفاده کرد زیرا عیار سیمانی بیش از 425 کیلوگرم دارد و لذا با مصرف فوق روان کننده، مقدار آب و در نتیجه سیمان مصرفی را می توان کاهش داد.

در حالی که با مصرف سیمان 425-1، نسبت آب به سیمان 44/0 و عیار سیمان 419 کیلوگرم را داریم و بدون مصرف روان کننده به نتیجه می رسیم. با مصرف سیمان 525-1، نسبت آب به سیمان 52/0 و عیار سیمان 341 کیلوگرم می شود که نیاز به تغییر دارد. اولا نسبت آب به سیمان باید به 45/0 تبدیل شود و بدین ترتیب عیار سیمان اولیه 396 کیلوگرم می شود که با اصلاح مقدار آب از 178 به 184 مقدار سیمان طرح 409 کیلوگرم در متر مکعب خواهد شد و بدون مصرف روان کننده همه چیز قابل قبول خواهد بود.

همانگونه که در بتن هایی با رده مقاومتی کم ،تاثیر رده سیمانی بر مصرف سیمان جدی نیست، در ملات های بنایی نیز نمی توان به کاهش جدی مصرف سیمان امیدوار بود بویژه اینکه کاهش شدید عیار سیمان، ملات را از کارایی مناسب دور می کند و نمی توان عیار سیمان را در این ملات ها از 200 کیلوگرم در متر مکعب و حتی در مواردی از 250 کیلوگرم در متر مکعب کمتر در نظر گرفت. در واقع محدودیت مصرف حداقل سیمان در این ملات ها و کم اهمیت بودن مقاومت در اینگونه موارد، کاهش مصرف سیمان را به دنبال نخواهد داشت.

مخلوط های تجویزی در نشریه 101 و 55 (مشخصات فنی عمومی راه و کارهای ساختمانی) ارائه شده است. در نشریه 101 مقادیر عیار سیمان با توجه به طبقه بتن (رده بتن) به صورت زیر ارائه شده است.

 

جدول 8- رده های مقاومتی و عیار سیمان در مخلوط های تجویزی

رده مقاومتی بتن

C12

C16

C20

C25

C30

C35

عیار سیمان

200

250

300

350

400

450

اسلامپ (cm)

5-5/2

5-5/2

5-5/2

10-5

10-5

10-5

 

 

لازم به ذکر است که این عیار­ها بدون توجه به حداکثر اندازه سنگدانه، شکل سنگدانه ها و نوع و رده مقاومتی سیمان ارائه شده است و اگر قرار باشد از این مخلوط های تجویزی استفاده شود، مصرف سیمان پر مقاومت در کاهش عیار سیمان تاثیری نخواهد داشت. تاثیر افزایش اسلامپ در عیار بتن نیز طرح نشده است. ضمناً لازم به ذکر است در این نشریه به صراحت اعلام شده است که جدول مخلوط های تجویزی برای بتن های با رده بالاتر از C25 کاربردی ندارد و باید       نسبت های اختلاط از طریق مطالعات آزمایشگاهی بدست آید اما متاسفانه در جدول مزبور نسبت ها و مقاومت های رده C30 و C35 ارائه شده است.

 

مواد تشکیل دهنده افزودنیهای کاهنده آب بتن و طبقه بندی و دسته بندی آنها

مواد تشکیل دهنده افزودنیهای کاهنده آب و طبقه بندی و دسته بندی آنها : افزودنیهای روان کننده یا کاهنده آب را می توان از نظر نوع و ماده بکار رفته در آنها ، قدرت روان کنندگی یا کاهندگی آب ، تک کاره بودن یا چند منظوره بودن دسته بندی و طبق بندی نمود .

5-1-طبقه بندی روان کننده ها (کاهنده آب) از نظر نام مواد تشکیل دهنده : این افزودنیها را می توان با نامهای کلی شیمیایی زیر دسته بندی و طبقه بندی کرد اما به دلیل گستردگی آنها نمی توانیم ادعا نماییم که نام همه آنها را ذکر کرده ایم .

5-1-1- مواد حباب زا متشکل از چربیهای حیوانی یا گیاهی ، پروتئین ها ، صمغ ها و شیره های گیاهی ، پودر آلومینیوم و ...   .

5-1-2- اسیدهای لیگنو سولفونیت و نمکهای آنها ( لیگنوسولفوناتها)

Ligno Sulfonic Acids and their Salts (Ligno Sulfonates)                        

5-1-3- مشتقات و مواد تغییر یافته یا اصلاح شده اسیدهای لیگنوسولفونیت و نمکهای آنها

5-1-4- اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمکهای آنها

Hydroxylated Carboxylic Acids and Their Salts                                    

5-1-5- مشتقات و مواد تغییر یاقته یا اصلاح شده اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمکهای آنها

5-1-6- فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده

5-1-7- فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده

5-1-8-مخلوط ردیف های قبلی

5-1-9- برخی کربوهیدراتها اپلی ساکاریدها ، اسیدهای شکر ، گلوکوناتها

5-1-10- ترکیبات پلیمری خاص مانند سلولزها- اترها، مشتقات ملامین ، مشتقات نفتالین ، سیلیکون ها ، هیدروکربورهای سولفوناته

5-1-11- برخی مواد غیر آلی مانند نمکهای روی ، براتها ، فسفاتها و کلریدها

5-1-12- آمین ها و مشتقات آنها

5-1-13- اسیدهای پلی کربوکسیلیک اترها و مشتقات آنها

5-1-14- برخی پلیمرها مانند آکریلاتها  Acrylates               

5-2- طبق بندی روان کننده ها (کاهنده های آب) بتن از نظر قدرت کاهندگی آب و میزان نحوه عملکرد :

اصولا" این مواد بر سطح سنگدانه ها و سیمان اثر می کنند و در سطح مشترک آب و این اجزاء بتن تغییراتی ایجاد می کنند . در سطح سیمان بار منفی به وجود می آورند و ذرات یکدیگر را دفع و پراکنده می نمایند . حبابهای هوا نیز از دانه ها و سیمان جدا می شوند و کارآیی افزایش می یابد اما هر چند به دلیل افزایش سطح تماس آب با ذرات پراکنده شده سیمان هیدراسیون بهتر انجام می شود اما معمولا" ساختار خمیر سیمان هیدراته تغییر نمی کند .

قدرت افزودنیهای مختلف از نظر روان کنندگی یا کاهندگی آب متفاوت است و به صورت ذیل می باشد . قدرت این مواد برحسب میزان کاهش آب مشخص می شود نه قدرت روان کردن آنها .

5-2-1- روان کننده ها (کاهنده های آب) معمولی یا نسل اول این مواد :

موادی که قدرت کاهندگی آب در آنها حداکثر 15 درصد برای بتن روان تر و 10 تا 12 درصد بتنهای نیمه شل می باشد جزء این دسته هستند .

مواد حباب زا ، اسیدهای کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و نمکهای آنها و مشتقات و مواد تغییر یافته آنها ، لیگنوسولفوناتها و اسیدهای آنها و مشتقات و مواد تغییر یافته این مواد ، همچنین کربوهیدراتها ، پلی ساکاریدها و اسیدهای شکر و گلوکوناتها را می توان در این دسته قرار داد . به هر حال این قدرت کاهش آب برای میزان ماده توصیه شده نباید کمتر از 5 درصد باشد .

از آنجا که این مواد در ابتدا و در دهه 50 میلادی ساخته و رایج شدند بعدها به عنوان نسل اول شناخته شدند .

این مواد معمولا" میزان مصرف کاملا" متفاومت دارند . لیگنو سولفوناتها بسیار رایج هستند و به صورت پودر قهوه ای تیره است که 40 گرم از آنها در 60 گرم آب حل می شود . چگالی مایع بین 16/1 تا 18/1 می باشد.

5-2-2- روان کننده های ممتاز (کاهنده آب با دامنه زیاد) یا فوق روان کننده نسل اول و روان کننده نسل دوم: اینها موادی هستند که قدرت کاهندگی آب آنها در بهترین شرایط حداکثر 25 درصد و معمولا" محدود  به 18 تا 20 درصد می باشد . به هر حال حداقل قدرت کاهش آب در آنها برای میزان ماده توصیه شده نباید از 12 درصد کمتر باشد . این مواد در دهه 70 میلادی ساخته شدند و به کار رفتند .

مولکولهای سنگین و زنجیره های طولانی پلیمری مانند فرم آلدئید نفتالین سولفوناته فشرده و فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده از جمله معروفترین و پر مصرفترین این دسته از روان کننده ها می باشند . این مواد به ترتیب به صورت پودر قهوه ای تیره و سفید هستند که 35 گرم آنها در 65 گرم آب حل می گردد .

چگالی محلول نوع نفتالینی 17/1 تا 20/1 و نوع ملامینی 09/1 تا 12/1 می باشد .

5-2-3- ابر روان کننده ها ( فوق روان کننده های ممتاز ) یا فوق روان کننده نسل دوم و روان کننده نسل سوم : این مواد در بهترین شرایط دارای قدرت کاهندگی آب حداکثر 35 تا 40 درصد هستند و معمولا" در بتن های نیمه شل به 30 درصد محدود می شود . این مواد باید چسبندگی مناسبی را به وجود آورد .

اسیدهای پلی کربوکسیلیک هیدروکسیلاتی و مواد اتری ، همچنین آکریلاتها از جمله این دسته مواد هستند . در دهه 80 میلادی به تدریج ساخته شدند و در دهه 90 میلادی مصرف آنها رایج گردید . تولید و مصرف آنها نتیجه جذابیت بکارگیری فوق روان کننده های نسل اول و نتایج مصرف آنها در افزایش کارآیی ، مقاومت و دوام بتنها بود زیرا سعی داشتند بتوانند کاهش آب بیشتری را داشته باشند .

معمولا" این مواد به شکل مایع می باشد و چگالی آنها به صورت معمول بین 05/1 تا 07/1 است .

5-3- طبقه بندی روان کننده ها از نظر نوع عملکرد در مورد گیرش ، تسریع در کسب مقاومت یا کند کردن ، حفظ روانی و سایر خواص بتن تازه یا سخت شده :

از نظر قدرت روان کنندگی و هم چنین از نظر گیرش و روند کسب مقاومتهای اولیه در ASTM C494 و ASTM C1017 این مواد دسته بندی شده اند . در ASTM C494 افزودنیهای روان کننده ( یا کاهنده آب) به 5 دسته تقسیم شده اند .

نوع A :  کاهنده آب معمولی (خنثی) با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب .

نوع D :  کاهنده آب و دیرگیر کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری مشخص .

نوع E :  کاهنده آب و تسریع کننده با حداقل 5 درصد قدرت کاهندگی آب و زودگیری و کسب مقاومت اولیه بیشتر  .

نوع F :  کاهنده قوی آب (خنثی) با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و کسب مقاومت اولیه بیشتر .

نوع G :  کاهنده قوی آب و دیر کننده با حداقل 12 درصد قدرت کاهندگی آب و دیرگیری اما کسب مقاومت اولیه بیشتر .

در این تقسیم بندی عملا" کاهنده قوی آب با خاصیت زودگیری وجود ندارد بلکه کسب مقاومت اولیه بیشتر مد نظر بوده است و محدودیتهای مربوط به مقاومت و زمان گیرش اولیه و نهایی از نظر انحراف نسبت به مخلوط کنترل پیش بینی شده است در ASTM C1017 افزودنیهایی که تولید بتن روان (خود تراکم یا خود تراز) Flowing con. می نماید به دو دسته تقسیم شده اند که مسلما" جزء فوق روان کننده های قوی قرار دارند .

نوع A : روان کننده (خنثی) Plasticizer

نوع B : روان کننده دیرگیر کننده Plasticizer and Retarder  

نوع A و B حداقل افزایش حدود 90 میلی متر را باید نسبت به مخلوط کنترل ایجاد نمایند و مقاومت 3 روزه ، 7 و 28 روزه و 6 ماهه و یکساله آنها نسبت به مخلوط کنترل نباید از 90 درصد کمتر باشد .

نوع A نباید انحرافی بیشتر از یک ساعت زودتر یا 5/1 ساعت دیرتر در زمان گیرش به وجود آورد (گیرش اولیه و نهایی) .

نوع B باید در گیرش اولیه انحرافی به میزان 1 ساعت دیرتر تا 5/3 ساعت دیرتر به وجود آورد و در گیرش نهایی باید حداکثر 5/3 ساعت تاخیر ایجاد نماید .

در هر دو مشخصات استاندارد C494 و C1017 در مورد محدودیتهای مقاومت خمشی ، تغییر طول ( جمع شدگی) و افزایش طول و حداقل فاکتور دوام منظور شده است .

برخی افزودنیهای روان کننده ذاتا" از کندگیری برخوردار هستند اما می توان با تغییراتی در یون فلزی نمک آنها در این امر تغییراتی ایجاد نمود . مثلا" لیگنوسولفوناتها ذاتا" کندگیر هستند و به عنوان یکی از مواد کندگیر (دیرگیر) کننده دسته نوع B طبق ASTM C494 کاربرد وسیعی دارند . یون کلسیم به آنها کندگیری و یون سدیم به آنها زودگیری در مقابل کندگیری می دهد . به هر حال لیگنوسولفوناتها معمولا" نمی توانند در دسته F و G و یا نوع A و B قرار گیرند .

معمولا" فرم آلدئید ملامین سولفوناته فشرده ذاتا" زودگیرتر از بقیه هستند اما با افزودن مواد کندگیر به آنها در این خاصیت تغییراتی ایجاد می شود در حالیکه نوع نفتالینی آن ذاتا" کندگیرتر است .

در حفظ روانی نیز این مواد با یکدیگر تفاوت دارند اما به طور کلی نمی توانند روانی را به مدت طولانی حفظ کنند . برخی حفظ روانی بسیار کم و برخی بیشتر دارند . تولید کنندگان این مواد سعی کرده اند با ایجاد تغییراتی در این مواد و یا افزودن برخی مواد به آنها این خاصیت حفظ روانی را گسترش دهند . مثلا" با اضافه نمودن Copolymer به روان کننده های دارای پایه نفتالینی و به گروه سولفونیک و کربوکسیل روانی را در مدت بیشتری حفظ کنند (به ویژه در هوای گرم) . اینگونه روان کننده ها با نام Slump Retaining (نگهدارنده اسلامپ) شناخته می شوند .

وجود روان کننده هایی که یون Na (سدیم) دارند  به جای کلسیم دارو در مواردی مشکل زاست . اگر واکنش زایی سنگدانه ها با قلیاییها را داشته باشیم افزودن اینگونه روان کننده ها موجب تشدید واکنش زایی و انبساط می شوند .

حفظ چسبندگی به ویژه برای Flowing Con. ضروری است وگرنه با افزایش شدید روانی ، شاهد جداشدگی خواهیم بود . معمولا" در این گونه بتنها ، ریز دانه بیشتر مصرف می شود و گاه از مواد لزجت زا (VMA) استفاده می گردد .

نحوه عملکرد مواد روان کننده در بسیاری موارد تابع میزان C3A در سیمان گزارش شده است . مثلا" سیمان نوع 5 به فوق روان کننده کمتری نیاز دارد . به هر حال در سیمان با C3A کم ممکن است این مواد ،کندگیری بیشتری ایجاد نمایند .

برخی روان کننده های معمولی (نسل اول) حباب زایی دارند در حالیکه نسل دوم معمولا" فاقد حباب زایی می باشند .

برای اینکه در عمل با افت اسلامپ مواجه نشویم برخی روان کننده ها یا فوق روان کننده ها را دیرتر به بتن می افزایند یا بخشی از آنها را در دیگ مخلوط کن بتن ساز می ریزند و بخشی دیگر را در محل به داخل تراک میکسر اضافه نموده و خوب مخلوط می کنند تا از خاصیت روان کنندگی به مدت طولانی تری بهره برند .

به هرحال جداشدگی و آب انداختن و کندگیری و تغییر در میزان حباب هوا محتمل است . تاثیر شدید بر جمع شدگی ، خزش ، مدول E برای روان کننده ها گزارش نشده است و افت مقاومت در طول زمان مطرح نگردیده است .

با مصرف دوده سیلیسی ، روان کننده های معمولی به کار نمی آیند و لازم است از فوق روان کننده ها استفاده شود .

با افزایش بیش از حد توصیه شده روان کننده ها به مخلوط بتن معمولا" آب انداختن بیشتر ، جداشدگی و کندگیری بیشتری را شاهد خواهیم بود . مقدار مصرف افزودنی معمولا" بر حسب درصد وزنی سیمان داده می شود اما برای مواد مایع گاه حجم آن را به ازاء 100 کیلو سیمان مطرح می کنند .

 

 

فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنیهای روان کننده(کاهنده آب ) بتن

فلسفه و دلایل بکارگیری افزودنیهای روان کننده(کاهنده آب ) : به طور کلی می توان گفت امروزه اکثر بتنها در کشورهای پیشرفته با افزودنیهای مختلف منجمله روان کننده ها ساخته می شود افزودنی ها طبق ASTM C125 به موادی غیر از آب ، سنگدانه ، سیمان هیدرولیکی و الیاف گفته می شود که در هنگام اختلاط و یا درست قبل از اختلاط به بتن یا اجزاء آن اضافه می شود تا خاصیت جدیدی را در بتن خمیری یا سخت شده بوجود آورد . کمیته ACI 212 بیست هدف از مصرف افزودنیها را فهرست کرده است .

از دهه 40 میلادی که مصرف افزودنیها در بتن آغاز شد ظرف مدت 20 سال ، 275 محصول در بازار بریتانیا 340 محصول متنوع در آلمان عرضه شد . امروزه اکثر بتنهای تولید شده در کشورهای پیشرفته حاوی یک یا چند مده افزودنی می باشند . در دهه 90 میلادی 88 درصد از بتنهای کانادا ، 85 درصد از بتنهای استرالیا و 77 درصد از بتنهای ایالات متحده آمریکا دارای مواد افزودنی شیمیایی بوده اند !

سه دلیل مستقل و یک دلیل ترکیبی را می توان برای افزودنیهای روان کننده (کاهنده آب) برشمرد .

3-1- افزایش روانی (کارآیی) بتن و ملاتها: اگر این مواد را به بتن یا ملات بیفزاییم روانی و کارآیی آنها را اضافه تر می کند بدون اینکه در مقادیر و نسبت سایر اجزاء بتن و ملات تغییری حاصل شود .

این امر نحول مهمی را در صنعت ساخت و ساز ، حمل و ریختن و تراکم بتن فراهم آورد ، زیرا با داشتن W/C و W آب امکان ریختن بتن روان تری را در قالب بوجود می آورد و می توانستند آن را براحتی در قالب جای دهی کنند و متراکم نمایند . علی القاعده در این حالت نباید تغییری در مقاومت و دوام بتن و نفوذپذیری آن بوجود آید اما تجربیات آزمایشگاهی نشان داد که علیرغم ثابت بودن W/C ، مقاومت و دوام بهبود می یابد و نفوذپذیری کم می شود . علت این پدیده را می توان پراکندگی و توزیع یکنواخت تر و بهتر سیمان در بتن و ملات دانست زیرا سیمان از حالت کلوخه بودن خارج می شود و آب می تواند به نحو کاملتری اطراف دانه های سیمان را بگیرد و پخش شدگی بهتر و همگنی توزیع سیمان در بتن و ملات را شاهد خواهیم بود .

البته در این حالت به دلیل افزایش روانی باید نگران جداشدگی و آب انداختن بیشتر بتن باشیم ولی به دلیل توزیع بهتر سیمان و مجزا شدن ذرات آن از یکدیگر عملا" رشد مقاومتی بهتری را انتظار داریم .

3-2- کاهش آب مصرفی (کاهندگی یا تقلیل آب) : اگر بخواهیم روانی بتن را ثابت نگهداریم ، می توان با مصرف این افزودنیها ، مقدار آب را با توجه به قدرت کاهندگی آب و میزان مصرف این مواد کاهش داد . در این حالت اگر عیار سیمان بتن و ملات ثابت فرض شود ، نسبت آب به سیمان کاهش می یابد و مسلما" مقاومت و دوام بتن و ملات افزایش چشمگیری را نشان می دهد و نفوذپذیری کاهش خواهد داشت . یک طریقه ساخت بتنهای آب بند و با نفوذپذیری کم ، کاهش W/C است . این قابلیت تحول عظیمی را در صنعت بتن بوجود آورد زیرا امکان افزایش دوام و مقاومت فراهم آمده بود .

کاهش آب انداختن و جمع شدگی از جمله مزایای کاهش W/C می باشد . در این حالت حجم خمیر سیمان نیز کمتر می شود.

3-3- کاهش عیار سیمان بتن و ملات : اگر W/C و روانی بتن و ملات را ثابت نگهداریم ، با توجه به خاصیت کاهش آب که توسط این مواد ایجاد می شود ، می توان عیار سیمان را به همان نسبت کاهش داد . با توجه به مطالبی که قبلا" مطرح گردید . علاوه بر کاهش جمع شدگی و ترک خودگی بتن و ملات در مرحله خمیری بودن ، جمع شدگی و ترک خوردگی بتن سخت شده نیز کاهش می یابد .این کاهش عیار سیمان در واقع باعث افزایش مقاومت و پایایی بتن و کاهش نفوذپذیری بتن می گردد .

علاوه بر این ممکن است کاهش عیار سیمان به عنوان یک هدف برای کاهش گرمازایی بتن باشد و یا یک هدف اقتصادی محسوب گردد . باید گفت با مصرف این مواد همواره نمی توان بتن یا ملات ارزانتری را ساخت و این هدف ممکن است با وجود قیمتهای خاصی برای سیمان و افزودنی مورد نظر و میزان مصرف آن و تاثیر این مواد بر کاهش آب و در نتیجه کاهش سیمان عملی گردد . با کاهش قیمتهای این مواد و افزایش قدرت تاثیر و کاهش میزان مصرف آنها و هم چنین افزایش قیمت سیمان در سالهای اخیر ، کاهش هزینه ساخت بتن با روان کننده ها در کشورهای دیگر عملی شده و در ایران نیز گاه این کاهش محقق شده و انتظار می رود در آینده به طور کامل شاهد آن باشیم .

3-4- دستیابی به مجموعه ای از اهداف : با توجه به فلسفه و دلایل مصرف افزودنیهای روان کننده ( کاهنده آب) ، می توان مجموعه ای از اهداف فوق را نشانه روی کرد .

بدین ترتیب مجموعه ای از اهداف فنی و اقتصادی ممکن است حاصل گردد اما به هر حال در این حالت ، تاکید و فشار بر یک هدف وجود ندارد .

 

طرح اختلاط بتن مناسب جهت سواحل و حاشیه خلیج فارس

مخلوط بتن مناسب برای حاشیه خلیج فارس

در آیین نامه پایایی، مقدماتی برای تهیه مخلوط بتن مناسب منظور شده است. ضوابطی برای سنگدانه، سیمان و آب در این آیین نامه مشاهده می شود. محدودیت بیشتر در مورد مقدار گذشته از الک شماره 200، محدودیت جذب آب سنگدانه ها طبق آبا، محدودیت درصد یون کلرید در سنگدانه همانند آبا، محدودیت بیشتر در مورد مقاومت سایشی سنگدانه درشت، محدودیت بیشتر در مورد کلوخه های رسی و ذرات سست و نرم نسبت به آبا، محدودیت نوع سیمان طبق آبا و تفسیر آن و ضوابطی برای آب طبق آبا پیش بینی شده است.

با توجه به طبقه بندی و دسته بندی شرایط محیطی به 5 شرایط مختلف در این منطقه با توجه به شرایط خوردگی و حاد بودن آن، حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی از 5/0 تا 4/0 و حداقل مواد سیمانی سیمانی از 300 تا 375 کیلوگرم و حداکثر مواد سیمانی به 425 کیلوگرم محدود گردیده است. حداقل میزان پوشش روی میلگردها از 25 تا 90 میلیمتر و حداقل رده بتن به C30 تا C40 محدود شده است. در این مورد درباره نوع سیمان و الزامی یا اختیاری بودن مصرف مواد جایگزین سیمان نکاتی قید شده است. علاوه بر این ضوابط و محدودیت های کاهش پوشش روی میلگردها با توجه به حفاظت سطحی یا افزایش رده مقاومتی مطرح گردیده است. همچنین محدوده مناسب درصد وزنی جایگزینی سیمان برای دوده سیلیسی به میزان 6 تا 8 درصد توصیه شده است اما در مورد سرباره، خاکستر بادی و پوزولان های طبیعی درصد خاصی مطرح نشده است. بهرحال مصرف دوده سیلیسی کمتر از 6 درصد توصیه نمی شود و عملکرد مناسبی بویژه در درصدهای 5 و کمتر ندارد و درصدهای بالاتر از 8 درصد نیز از نظر فنی و اقتصادی توجیهی ندارد.

در این منطقه حداکثر اندازه مجاز سنگدانه مصرفی به 20 میلیمتر محدود شده است و توصیه می شود از دانه بندی نسبتا ریزی استفاده گردد. روانی بتن باید در حدی باشد که بتوان آنرا بخوبی حمل کرد و ریخت، به نحوی که موجب جداشدگی، آب انداختن و جمع شدگی نگردد.

محدودیت های فوق در جداول برگرفته از آیین نامه پایایی دیده می شود.

اقتضای رعایت حداکثر اندازه سنگدانه مصرفی، دانه بندی نسبتا ریز، روانی مطلوب بویژه برای پمپ کردن بتن و محدود شدن حداکثر عیار مواد سیمانی و بویژه محدودیت نسبت آب به سیمان و حداقل رده مقاومتی آنست که از روان کننده ها بهره بگیریم و اغلب اوقات نیاز به فوق روان کننده داریم. اگر از دوده سیلیسی استفاده شود، نیاز به آب بیشتر قطعی است و برای عدم افزایش آب به سیمان و پراکندگی مناسب دوده سیلیسی در مخلوط نیاز مبرمی به فوق روان کننده ها وجود دارد. بهتر است از سنگدانه درشت شکسته و از ماسه گردگوشه در طرح ها استفاده کرد در حالیکه منعی برای استفاده از سنگدانه درشت گردگوشه یا ماسه شکسته وجود ندارد اما دستیابی به مقاومت مورد نیاز و رعایت حداکثر عیار سیمان مصرفی را مشکل می کند و نیاز به W/C کمتر و روان کننده بیشتری خواهیم داشت.

جدول 2-1- محدوديت هاي پيشنهادي براي ميزان مواد مضر در سنگدانه‌ها  براي ساخت بتن مسلح در منطقه خليج فارس

حداكثر مجاز×

(درصد)

نوع مصالح

روش آزمایش

نوع ماده زیان آور

1

درشت دانه

روش تر با استفاده از الك شماره 200 (دت 218)

مواد ريز رسي و گردوغبار

3

ريزدانه

2

درشت دانه

(دت 221)

كلوخه‌هاي رسي و ذرات سست و نرم

3

ريزدانه

02/0

درشت دانه

(دت 231)

كلريد Cl-

04/0

ريزدانه

4/0

درشت دانه

(دت 230)

سولفات SO3--

4/0

ريزدانه

 

همچنين مقاديرحداكثر كلريد و سولفات محلول در آب در بتن سخت شده 28 روزه (ناشي از كل مواد تشكيل‌دهنده) بايد طبق محدوديت‌هاي ذكر شده در آيين‌نامه آبا باشد.

× به توضيحات ذيل جداول مربوطه دراستاندارد 302 ايران مراجعه شود.   

 

 

 

 

جدول 2-2- محدوديت‌هاي پيشنهادي براي خواص فيزيكي و مكانيكي سنگدانه ها ي مصرفي

محدوديت

ويژگي

ريزدانه

درشت دانه

جدول (3-3) فصل 3

جدول (3-4) فصل 3

دانه بندي (بر اساس استاندارد ايران)

 

كمتر از 5/2% وزني

 

كمتر از 5/2%وزني

ميزان جذب آب

بر اساس (دت 210 و دت 211)

كمتر از 15%

 

كمتر از 15%

 

افت وزني در 5 سيكل با MgSO4

سلامت مصالح (دت 212)

كمتر از 10%

كمتر از 12%

افت وزني در 5 سيكل با Na2SO4

كمتر از 40%

كمتر از 40%

در حالت عادي بدون سايش و فرسايش

مقاومت در برابر سايش (آزمايش لس‌آنجلس) (دت 215)

 

كمتر از 30%

 

كمتر از 30%

در صورتيكه در معرض سايش يا ضربه باشد

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 3-1-  دسته بندي شرايط محيطي كه سازه در معرض آن قرار دارد

شرايط

دسته بندي

طبقه‌بندي

سازه‌هاي روزميني كه در معرض خطر نفود يون كلريد بر اثر وزش بادهاي داراي يونهاي نمك نيستند.

سازه‌هاي روزميني درنواحي نزديك به ساحل و در معرض وزش بادهاي حاوي يونهاي كلريد.

قسمتهايي از سازه كه در تماس با خاك است و بالاي ناحيه مويينگي خاك واقع شده است (به علت فشار كم آب يا وجود سيستم زهكشي، خطر نفوذ شديد آب از سطح به داخل بتن وجود ندارد) و يا قسمت‌هايي كه دائماُ در زير آب دريا واقع‌اند.

قسمتهايي از سازه كه درتماس با خاك مهاجم است و در زير سطح آب زيرزميني واقع شده است (آب براحتي مي‌تواند از سطح به داخل نفوذ پيدا كند).

سازه‌هاي دريايي (داراي قسمتهايي در ناحيه جزرومدي و ناحيه پاشش)

سازه‌هاي نگهدارنده‌هاي آب و تصفيه‌خانه فاضلاب

A

 

 

B

C

 

 

D

 

E

F

متوسط

 

شديد

شديد

 

 

فوق‌العاده شديد

 

فوق‌العاده شديد

فوق‌العاده شديد 

 

طبقه‌بندي بر اساس آبا با در نظر گرفتن شرايط منطقه تقسيم‌بندي شده است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول 3-2 - حداقل مقدار سيمان، نوع سيمان، نسبت آب به سيمان و حداقل ميزان پوشش با توجه به دسته‌بندي شرايط محيطي

حداقل رده بتن

حداقل ميزان پوشش روي ميلگرد (mm)

حداكثر نسبت آب به مواد سيماني

حداقل مقدار مواد سيماني

(kg/m3)

نوع سيمان انتخابي

شرايط

شالوده‌ها

ديوارها و پوسته‌ها

دال

تير و ستون

30C

 

 

 

30C

 

 

 

35C

 

 

 

35C

 

 

40C

 

-

 

 

 

-

 

 

 

60

 

 

 

90

 

 

90

25

 

 

 

30

 

 

 

30

 

 

 

55

 

 

55

30

 

 

 

35

 

 

 

35

 

 

 

60

 

 

60

45

 

 

 

50

 

 

 

50

 

 

 

75

 

 

75

 

5/0

 

 

 

45/0

 

 

 

45/0

 

 

 

4/0

 

 

4/0

 

300

 

 

 

325

 

 

 

350

 

 

 

350

 

 

375

سيمان پرتلند نوع (1) و (2) و يا به همراه مواد جايگزين سيمان*

 

سيمان پرتلند نوع (1) و (2) و يا به همراه مواد جايگزين سيمان

 

سيمان پرتلند نوع (1) و (2) و يا به همراه مواد جايگزين سيمان

 

سيمان پرتلند نوع (2) به همراه  مواد جايگزين سيمان

 

سيمان پرتلند نوع (2) به همراه  مواد جايگزين سيمان

A

 

 

 

 

B

 

 

 

C

 

 

 

 

D

 

 

EوF

 

 *مواد جايگزين سيمان شامل دوده سيليس، روباره، خاكستر بادي و پوزولانهاي طبيعي يا مصنوعي هستند كه بايد مشخصات آنها و عملكرد آنها قبل از مصرف تأييد شده باشد.

  • در صورتي كه حفاظت هاي سطحي اعمال شود، از مقادير ذكر شده مي‌توان تا mm 20  كاهش داد.
  • اگر ردة بتن به اندازة 5 مگاپاسكال بالاتر از حداقل رده باشد، مي‌توان 5 ميليمتر از مقدار پوشش كاهش داد. مشروط بر اينكه اندازة پوشش ميلگرد از 25 ميليمتر در محيط متوسط، 35 ميليمتر در محيط شديد و 50 ميليمتر در محيط فوق‌العاده شديد كمتر نشود.
  •   براي ميلگرد با قطر بيش از 36 ميليمتر مقادير پوشش بايد 10 ميليمتر اضافه شود.
  • در صورت مصرف حباب‌زا مي‌توان حداقل رده بتن را 5 مگاپاسكال كاهش داد.

 

 

 

 

جدول 6-1- مقادير مجاز آزمايش‌هاي نفوذپذيري بتن مسلح براي اعمال دوام در شرايط محيطي منطقه( طبق جدول3-1 )

محدوده مجاز

آزمايش

شرايط D,E,F

شرايط C,B

شرايط A

 

حداكثر 2 درصد

 

 

 حداكثر 10 ميليمتر

 

 

 

حداكثر 2000 كلمب

 

حداكثر 3 درصد

 

 

 حداكثر 30 ميليمتر

 

 

 

حداكثر 3000 كلمب

 

حداكثر 4 درصد

 

 

 حداكثر 50 ميليمتر

 

 

 

حداكثر 3000 كلمب

1 – جذب آب  نيم‌ساعته (در سن 28 روز)

Water absorption test

BS 1881,part122,1983

 

2- نفوذ آب (در سن 28 روز)

Depth of Penetration of water under pressure

BS EN 12390-8: 2000

DIN 1048 , Part 5, 1991

 

3-نفوذ كلريد (در سن 28 روز)

Rapid chloride penetration test

ASTM C 1202, 1994

 

آزمايشهاي فوق در بمنظور ارزيابي در كوتاه‌مدت بكار مي‌رود. مسلماً انجام آزمايش‌هاي فوق در درازمدت قابليت اعتماد بيشتري دارد.

انجام آزمايشهاي شماره 1 و 2 (جذب آب و نفوذ آب) براي كليه پروژه‌هاي حاشيه خليج فارس و درياي عمان الزامي مي‌باشد.

آزمايش شمارة 3  (نفوذ كلريد) براي تمام سازه‌هاي دريايي كه در معرض مستقيم آب دريا  ساير و سازه‌هايي كه تا فاصلة 500 متر  از حاشية ساحل قرار دارند، اكيداًُ توصيه مي‌گردد.   

 

انواع روش های طرح مخلوط ( اختلاط ) بتن

انواع روش های طرح مخلوط ( اختلاط ) بتن

روش های مختلفی برای طرح مخلوط بتن در دنیا وجود دارد که رایج ترین آنها روش آمریکایی ACI و روش انگلیسی BRE است. در روش آمریکایی دانه بندی مطلوبی بصورت مستقیم ارائه نشده است و مقدار شن بر اساس مدول ریزی ماسه و وزن مخصوص شن متراکم با میله و حداکثر اندازه شن و با توجه به این نکته که دانه بندی آنها باید در محدوده استاندارد ASTM C33 باشد، بدست می آید و سهم ماسه در انتهای کار با توجه به مقادیر آب، سیمان و شن بصورت محاسباتی می تواند بر اساس رابطه حجم مطلق بدست آید و عملا دانه بندی خاصی حاصل می شود. در روش انگلیسی نیز سهم ماسه صرفا بر اساس درصد گذشته از الک 6/0 میلیمتر بدست می آید و فرض آنست که شن و ماسه از دانه بندی استاندارد انگلیس تبعیت می کند و عملا یک دانه بندی برای مخلوط حاصل می گردد، اما برای تعیین مقدار سنگدانه ها دقت کافی ندارد.

مقدار W/C در روش آمریکایی بدون توجه به شکل شن و نوع رده مقاومتی سیمان و وجود پوزولان ها ارائه می شود، هرچند در روش انگلیسی جدید بدان پرداخته شده است و این موارد دیده می شود.

در حدس اولیه مقدار آب در هر دو روش، مقدار آب تابع شکل سنگدانه و حداکثر اندازه است. هرچند در روش آمریکایی در مورد شکل سنگدانه ریز ابهام وجود دارد اما بهرحال مسئله دانه بندی سنگدانه و نقش عیار سیمان بتن و وجود پوزولان ها در هر دو روش مطرح نشده است.

برای ویژگی های مخلوط بتن مناسب در بسیاری از منابع آیین نامه ای محدودیت های W/C یا رده مقاومتی و یا حداقل و حداکثر عیار سیمان در شرایط خورنده و یا در مجاورت آبهای شور مطرح شده است اما برای ما کافی نیست.

برای کشورهای عربی در محیط خلیج فارس و دریای عمان و حتی دریای سرخ، CIRIA پیشنهادهایی را ارائه داده است. این پیشنهادها دست مایه ای شد تا نسبت به تنظیم آیین نامه ملی پایایی بتن در خلیج فارس اقدام شود، هرچند تفاوتهایی آشکار در مورد ضوابط سنگدانه مصرفی، سیمان مصرفی، حداقل و حداکثر مواد سیمانی مصرفی، نسبت آب به سیمان و درنهایت ضوابط عملکردی بتن، مصرف دوده سیلیسی و توصیه های اجرایی برای ساخت و ریختن و عمل آوری بتن و ضخامت پوشش بتنی روی میلگرد، بین دو نوشته وجود دارد که کاملا مشهود است.

 

دوام بتن چیست ؟

دوام بتن چیست ؟

دوام بتن ابعاد مختلفی دارد.

- پایایی در برابر عوامل فیزیکی (آتش، یخبندان و آب شدگی پی در پی، تبلور نمک ها)

- پایایی در برابر تهاجم شیمیایی (سولفات ها، کربناسیون، تاثیر واکنش قلیایی ها با سنگدانه ها بر بتن)

- پایایی در برابر عوامل مکانیکی (سایش، خلازایی، ضربه)

- تخریب در اثر خوردگی میلگرد

پی بردن به دوام بتن در شرایط مختلف نیاز به قرار گرفتن در این شرایط و طی شدن زمان قابل توجه داردو معمولا امکان انجام تحقیق در شرایط واقعی وجود ندارد و یا از حوصله دست اندرکاران خارج است. برای اینکه مشخص شود یک بتن در چنین شرایطی بطور مناسب و مطلوب عمل می کند نیاز به آزمایش هایی کوتاه مدت دارد که در این آزمایش ها عوامل تهاجمی یا اعمالی تشدید می شود (تسریع شده) و یا آزمایش بصورت تسریع نشده و در شرایط معمولی انجام می گردد که در این حالت دوم معیار مقایسه تغییر می کند.

گاه برخی آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام و در معرض عاملی غیر از عامل موردنظر مورد استفاده قرار می گیرد و با توجه به تجربیات موجود در پروژه های واقعی و در کارهای تحقیقاتی آزمایشگاهی معیارهایی ارائه می شود.

نمونه ای از آزمایش های کوتاه مدت تسریع شده در برابر عامل تشدید شده موردنظر، سایش یا آزمایش ASTM C1293 می باشد.

نمونه ای از آزمایش تسریع نشده کوتاه مدت در شرایط تشدید نشده را می توان آزمایش یخبندان و آب شدگی دانست.

از میان آزمایش های کوتاه مدت مرتبط با دوام که در معرض عامل اصلی موردنظر قرار نگرفته است می توان آزمایش جذب آب یا جذب آب مویینه را نام برد. شاید بتوان آزمایش های جمع شدگی را نیز مرتبط با دوام دانست. آزمایش های تراوایی (نفوذپذیری) نیز مرتبط با دوام به حساب می آید.

 

مشکلات بتن ریزی در هوای گرم بر بتن سخت شده

اثرات نامطلوب شرايط هواي گرم بر بتن سخت شده

الف) كاهش مقاومت بتن به دليل مصرف بيشتر آب در ميان مدت و دراز مدت

ب) كاهش مقاومت بتن به دليل دماي بالاي آن در هنگام بتن ريزي و پس از آن در ميان مدت و دراز مدت عليرغم افزايش مقاومت زود هنگام بتن (به ويژه در روزهاي اول، 1 تا 7 روز)

ج) افزايش تمايل به جمع شدگي ناشي از خشك شدن و ايجاد ترك هاي حرارتي

د) كاهش دوام بتن در برابر شرايط محيطي نامناسب در حين بهره برداري مانند يخ زدن وآب شدگي مكرر، سايش و فرسايش تري و خشكي مكرر بتن، حمله سولفات ها و حمله يون كلر محيط به دليل افزايش نفوذپذيري بتن در اثر ايجاد كريستال هاي درشت و كاهش مقاومت الكتريكي بتن كه نقش مهمي در افزايش نفوذپذيري در برابر يون كلر و ساير عوامل مزاحم شيميايي دارد و هم چنين كاهش دوام به دليل ترك خوردگي

ه) ايجاد خوردگي سريعتر ميلگردها به دليل افزايش نفوذپذيري بتن و يا ايجاد درزهاي سرد

و) كاهش يكنواختي سطح بتن و نا زيبائي سطح بتن نمايان به ويژه در مجاورت قالب، تغيير رنگ بتن به دليل تفاوت در آهنگ آبگيري، منظره بد به دليل وجود درز سرد

 

كنترل مقاومت مغزه‌هاي بتن سخت شده قطعات سازه

كنترل مقاومت مغزه‌هاي بتن سخت شده قطعات سازه

جهت بررسي بتن كم مقاومت، بررسي نحوه بتن‌ريزي، تراكم و عمل‌آوري مشكوك، ارزيابي سازه‌هاي اجرا شده و ايمني آن، بررسي و ارزيابي سازه‌هاي آسيب ديده  بايستي موارد ذيل را در نظر گرفت.

  • در صورتي كه منطقه ضعيف در بررسي بتن كم مقاومت مشخص شده باشد يا احتمال ضعف در آن جا داده شود ضمن بررسي مدارك كارگاهي و پس از انجام آزمايش هاي شناسايي توسط چكش اشميت يا اولتراسوتيك تهيه حداقل سه مغزه از نقاط ضعيف انجام مي‌شود. مناطق مشكوك يا محل هايي براي اخذ مغزه در بررسي و ارزيابي سازه‌هاي اجرا شده يا آسيب ديده بايد توسط ناظر يا مشاور مشخص شود و مغزه‌ها اخذ شودكه در اين حالت ممكن است مغزه‌ها بيش از سه مغزه‌ باشد.
  • بهتر است محل مزبور فاقد ميلگرد باشد و در جايي واقع شود كه آسيب و ضعف اساسي در عضو بوجود نياورد. تهيه مغزه از قطعاتي كه ارتفاع (ضخامت)‌آن ها از نظر مغزه كمتر باشد امكان پذير نيست. در اين حالت از دستگاه هايي كه محل ميلگرد رامشخص مي كند استفاده مي‌شود.
  • پس از تهيه مغزه‌ها بايد سر و ته آن بريده شود و كلاهك‌گذاري گردد. توصيه مي‌شود حتي اگر سطح خارجي صاف باشد باز هم به ميزان 2 تا 3 سانت بريده شود تا ترك هاي ناشي از   جمع شدگي، بر مقاومت موجود اثر نگذارد.
  • مغزه ها به صورت خشك يا اشباع تحت آزمايش فشاري قرار مي‌گيرند. در بررسي بتن معمولاً به شرايط بهره‌برداري توجه مي‌شود و شرايط رطوبتي مغزه مشخص مي‌شود. براي مغزه‌هاي خشك بايد 7 روز آن ها را در دماي 16 تا 27 درجه و در رطوبت نسبي كمتر از 60 درصد نگهداشت در صورتي كه شرايط اشباع مد نظر باشد مغزه‌ها بايد به مدت حداقل 40 ساعت در آب (يا آب آهك) غوطه‌ور شوند. بديهي است در صورت نياز به اشباع كردن، عمل كلاهك گذاري پس از خروج از آب انجام مي‌شود.
  • نتايج آزمايش مقاومت فشاري مغزه‌ها بايد به مقاومت نمونه استوانه اي استاندارد تبديل شود. دو نوع ضريب تبديل در اين رابطه بكار مي‌رود. ضرايب تبديل مقاومت مغزه بدليل نداشتن نسبت ارتفاع به قطر مورد نظر در جدول زير ديده مي‌شوند. حداقل قطر مغزه معمولاً 100 ميلي‌متر است، لذا ارتفاع مغزه نيز نمي‌تواند كمتر از 100 ميلي‌متر باشد. در صورتي كه قطر مغزه 100 ميلي‌متر باشد بايد آن را بر 02/1 تقسيم نمود تا مقاومت قطر 150 ميلي متري بدست آيد.

 

جدول 3: ضرايب تبديل مقاومت نمونه استوانه اي با نسبت ارتفاع به قطر كمتر از 2 به مقاومت نمونه استاندارد

نسبت به ارتفاع به قطر

94/1

75/1

5/1

25/1

1

ضريب تبديل

1

98/0

96/0

93/0

87/0

 

 

  • مقادير جدول(3) براي بتن‌هاي معمولي يا بتن‌هاي سبك با چگالي بيشتر از  kg/m3 1600  (به صورت خشك يا اشباع) بكار مي‌رود و مقاومت نمونه‌ها بايد بين 14 تا 42 مگاپاسكال باشد. از درون‌يابي مي‌توان ضريب تبديل را بدست آورد و در صورتي كه نسبت ارتفاع به قطر مغزه بيشتر از 1/2 باشد بايد آن را كوتاه‌تر نمود.
  • نتايج هر آزمونه و متوسط آن ها بايد پس از تبديل به مقاومت استوانه استاندارد در گزارش آورده شوند.

 

ضوابط و استاندارد نمونه‌برداري و آزمايش بتن

ضوابط نمونه‌برداري و آزمايش بتن

  • نمونه‌گيري بايد بصورت تصادفي ( عدم نمونه‌گيري عمدي از بتن سفت‌تر يا شل‌تر يا داراي وضعيت خاص در زمان خاص) باشد تا مباني آماري پذيرش بتن مخدوش نگردد و قضاوت صحيح ميسر باشد.
  • برداشتن نمونه از آخرين محل قبل از ريختن در قطعه برداشت شود.
  • به هيچ وجه بتن‌هايي كه در قالب قطعه ريخته شده‌اند مجدداً برداشت نشوند.  
  • هر نوبت نمونه‌گيري شامل حداقل دو آزمونه براي سن مقاومت مشخصه (28 روز) مي‌باشد كه در صورت نياز به تعيين مقاومت بتن در سن ديگر مي‌توان تعداد آزمونه را افزايش داد.
  • با توجه به نكات مندرج در تفسير جديد آيين نامه بتن ايران بهتر است يك آزمونه اضافي براي قضاوت در زماني كه اختلاف زيادي بتن دو آزمونه وجود دارد تهيه شود. اين آزمونه همان آزمونه شاهد كه اخذ آن در كارگاه ها  رايج است نمي‌باشد.
  • تهيه آزمونه‌هاي شاهد در آيين نامه خاصي پيش‌بيني نشده است اما رويه رايج در ايران است و تهيه و آزمايش آن مانعي ندارد.
  • در هر روز براي هر نوع بتن حداقل يك نوبت نمونه‌برداري لازم است.
  • حداقل 6 نوبت نمونه‌برداري از يك سازه براي يك رده بتن الزامي است (درACI پنج نوبت).
  • در ACI براي سازه هاي معمول ساختماني اخذ يك نوبت نمونه به ازاء هر 110 مترمكعب بتن يا هر 460 مترمربع سطح دال و ديوار ضروري است اما براي بسياري از سازه‌هاي خاص ( بجز بتن حجيم و سد) به ازاء هر 75 مترمكعب يك نوبت نمونه‌برداري لازم است. در قالب لغزنده حداقل يك نوبت نمونه‌برداري در هر 8 ساعت كار روزانه ضروري است.
  • در آبا در صورتيكه حجم هر نوبت اختلاط بيشتر از يك مترمكعب باشد براي دال و ديوار از هر 30 مترمكعب بتن يا هر 150 مترمربع سطح يك نوبت نمونه‌برداري ضروري است. همچنين در آبا براي تير و كلاف ( در صورت ريختن قطعات بصورت جدا از هم ) به ازاء هر 100 متر طول و براي ستونها به ازاء هر 50 متر طول يك نوبت نمونه‌برداري پيش‌بيني شده است . در تفسير جديد براي قطعاتي مانند شالوده هايي با حجم زياد، يك نمونه‌برداري از هر 60 مترمكعب بتن توصيه شده است ( بويژه هر نوبت اختلاط بيش از 2 مترمكعب ).
  • در آبا گفته شده است كه اگر حجم هر نوبت اختلاط كمتر از يك مترمكعب بتن باشد مي‌توان مقادير فوق را به همان نسبت كاهش داد يعني تعداد دفعات نمونه‌برداري بيشتر مي‌شود. مسلماً اگر به تشخيص دستگاه نظارت، كنترل كيفي مطلوبي در ساخت بتن ديده نشود و يكنواختي خوبي حاصل نگردد، مي‌توان از اين اختيار استفاده نمود.
  • طبق تفسير جديد آبا اگر حجم هر نوبت اختلاط بيش از 3 مترمكعب باشد ( مانند تراك ميكسر ) مي‌توان مقادير فوق را سه برابر نمود ( از هر 90 مترمكعب بتن دال و ديوار و 450 مترمربع سطح ، 300 متر تير و كلاف و 150 متر ستون).
  • طبق تفسير جديد آبا توصيه شده است نوبت‌هاي نمونه‌برداري در سازه بين طبقات مختلف و اعضاء مختلف توزيع گردد.
  • در محاسبه سطح دال و ديوار فقط يك وجه آن در نظر گرفته مي‌شود.
  • طبق آبا اگر حجم بتني در يك كارگاه از 30 مترمكعب كمتر باشد دستگاه نظارت به تشخيص خود در صورت رضايت مي‌تواند براي بخش بدون كيفيت بتن ( با توجه به سابقه مصرف بتن آماده يا طرح مخلوط خاص در ساير پروژه‌ها ) از نمونه‌برداري و آزمايش مقاومت صرفنظر كند. مسلماً ناظر بايد شواهد و قرائني را دال به رضايت بخش بودن بتن دردست داشته باشد و به هرحال مسئوليت عدم نمونه‌برداري به عهده ناظر خواهد بود     ( در ACI برابر 38 مترمكعب).
  • نتيجه هر نوبت نمونه‌برداري ميانگين نتيجه دو آزمونه در يك سن ( مانند سن 28 روزه ) مي‌باشد.
  • آزمونه‌هاي استاندارد استوانه‌هائي به قطر 150 ميلي‌متر و ارتفاع 300 ميلي‌متر است. در تفسير آبا - در صورتيكه نمونه مكعبي تهيه شود، اين نمونه مي‌تواند به استوانه استاندارد تبديل شود. نحوه تبديل در جدول زير مشاهده مي‌شود. همچنين در آبا مكعب 150 ميلي‌متري و 200 ميلي‌متري يكسان فرض شده است و در صورت تهيه استوانه به قطر 100 ميلي‌متر و ارتفاع 200 ميلي‌متر ضريب تبديل آن به استوانه استاندارد02/1 خواهد بود.

 

 

 

جدول 1: تبديل مقاومت مكعبي 150 ميلي‌متري به استوانه استاندارد و بالعكس

مقاومت فشاري مكعبي MPa

 25

30

35

40

45

50

55

ضريب تبديل استوانه به مكعب

25/1

20/1

17/1

14/1

13/1

11/1

1/1

مقاومت فشاري استوآن هاي استاندارد MPa

با توجه به ضريب 20

25

30

35

40

45

50

ضريب تبديل مكعب به استوانه

8/0

833/0

857/0

875/0

888/0

9/0

91/0

 

 

  • در برخي آيين نامه ها و مشخصات ممكنست نحوه تبديل مقاومت مكعبي به استوآن هاي متفاوت مي‌باشد كه در آبا معتبر تلقي نمي‌شود.
  • طبق تفسير جديد آبا اگر اختلاف مقاومت دو آزمونه بيشتراز 5 درصد ميانگين آن دو باشد نتيجه آزمونه سوم قاضي خواهد بود در اين صورت نتيجه پرت حذف مي‌شود و دو نتيجه ديگر ميانگين‌گيري مي‌شوند.
  • طبق تفسير جديد آبا اگر مشخص شود ايرادي در مراحل نمونه‌گيري تا آزمايش وجود دارد، نتيجه آزمونه مربوطه قابل استناد و ميانگين گيري نمي‌باشد.
  • اگر خطاهاي عده‌اي در تهيه نمونه قالب‌گيري و تراكم، نگهداري و محافظت، مراقبت،  حمل، عمل‌آوري و يا در انجام آزمايش تعيين مقاومت بتن وجود داشته باشد، نتيجه آن نوبت نمونه‌برداري در مرحله پذيرش ناديده گرفته مي‌شود و از ليست نتايج حذف مي‌گردد. در  غير اينصورت از نتيجه هيچيك از آزمونه ها نمي‌توان صرفنظر كرد.
  • عدم يكنواختي بتن تازه، عدم تراكم صحيح و كامل، نگهداري بتن در محيطي با دماي كمتر يا بيشتر از محدوده استاندارد بويژه در روز اول، فراهم ننمودن پوشش مانع تبخير آب، قراردادن نمونه درزير آفتاب يا در برابر باد، وجود شوك‌هاي حرارتي و رطوبتي، اعمال ضربه در خروج از نمونه از قالب و در حمل و نقل بويژه در روز اول، عمل‌آوري غير استاندارد از نظر رطوبتي و دما، انجام آزمايش فشاري برروي آزمونه‌هاي ناصاف و غيرگونيا يا لب پريده و بدون بكارگيري پوشش مناسب در سطح نمونه استوآن هاي ، طبق تفسير جديد آبا دليلي قابل قبول براي صرفنظر نمودن از نتايج نمونه‌برداري خواهد بود. بديهي است در غيراينصورت از نتيجه نمونه‌ها نمي توان صرفنظر كرد.

 

نكات مربوط به نمونه‌برداري از بتن تازه

نكات مربوط به نمونه‌برداري از بتن تازه

در نمونه‌برداري از بتن تازه نكات ذيل را بايد رعايت نمود.

  • بين اولين و آخرين بخش نمونه اخذ شده نبايد بيش از 15 دقيقه فاصله زماني وجود داشته باشد.
  • بخش‌هاي نمونه اخذ شده بايد به كمك يك بيل يا بيلچه مجدداً  بخوبي مخلوط شود تا يكنواختي در حداقل مدت زمان ممكن حاصل گردد.
  • آزمايش هاي تعيين اسلامپ و هواي بتن يا هر دو آن ها را بايد ظرف مدت 5 دقيقه پس از تهيه آخرين بخش بتن آغاز كرد.
  • قالب‌گيري از آزمونه‌هاي مقاومتي بايد ظرف مدت 15 دقيقه پس از تهيه نمونه مخلوط شده، آغاز شود و سريعاً ادامه يابد ( طبق دستور تهيه قالب).
  • آزمونه بايد در برابر باد، آفتاب و ساير عوامل تبخير سريع و نيز از نزديكي با مواد مضر و عوامل آسيب رسان محافظت شود.
  • حداقل اندازه نمونه براي آزمايش هاي مقاومت 25 ليتر است (حداقل 5 برابر حجم آزمونه‌ها) نمونه‌هاي كوچكتر براي انجام آزمايش هاي رواني ودرصد هوا مجاز تلقي مي‌شوند.
  • تهيه نمونه از مخلوط كن‌هاي ثابت ( بجز بتونيرها) با مخلوط نمودن 2 بخش يا بيشتر از نمونه‌هاي اخذ شده در فواصل منظم زماني در هنگام تخليه بخش‌هاي مياني مخلوط بتن انجام مي‌شود. هرگز نبايد از قسمت هاي اول و آخر مخلوط نمونه‌ گرفته ‌شود. نمونه اخذ شده بايد از تمام سطح جريان مخلوط گرفته شود و نبايد جدا شدگي در جريان بوجود آيد.
  • تهيه نمونه از بتونيرها با اخذ حداقل 5 بخش از بتن تخليه شده از بتونير و اختلاط آن ها انجام مي‌شود. بتن تخليه شده نبايد در معرض تبخير شديد يا جذب آب توسط سطح جاذب باشد.
  • تهيه نمونه از تراك ميكسر با مخلوط نمودن 2 بخش يا بيشتر از نمونه‌هاي اخذ شده در فواصل منظم زماني در هنگام تخليه بخش‌هاي مياني انجام مي‌شود. بايد از قسمت هاي اول و آخر تراك نمونه‌ گرفته شود و نبايد قبل از اختلاط كامل آب يا افزودني مورد نظر نمونه‌گيري شود. توصيه‌ مي‌شود بخش‌هاي اين نمونه از تخليه ، ،  و  تهيه شود. در انجام آزمايش رواني مي‌توان پس از تخليه 3/0 مترمكعب بتن از تراك ميكسر نمونه‌گيري را انجام داد.

 

        صفحه: 1 از  71