یکی از کارهای رایج در ساخت و ساز، طرح مخلوط کردن بتن در کارگاه یا مکان ساخت پروژه است. طرح مخلوط کردن بتن که با نام اختلاط بتن نیز شناخته می‌شود، به چندین روش انجام می‌گیرد که در استفاده از آن هیچ‌گونه محدودیت و اجباری وجود ندارد. با این حال در برخی از پروژه، مدیر یا پیمانکار پروژه روش معین و خاصی را برای مخلوط کردن بتن تاکید می‌کند. در هر صورت طرح اختلاط بتن، یک عملیات فنی و محاسباتی است که مهم‌ترین قدم در موفقیت آن تجربه است تا یک مخلوط یکپارچه و با کیفیت به دست آید. طرح اختلاط بتن یک زبان مشترک برای تمام فعالان صنعت ساخت و ساز است.
طرح اختلاط بتن چیست؟
در تعریف کلی، طرح اختلاط بتن به روشی گفته می‌شود تعیین نسبت اجزاء بتن به نحوی انجام گیرد که هم خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام آن حذف شود و هم صرفه اقتصادی داشته باشد.به همین خاطر این فرآیند باید طبق مشخصات فنی مواد و با ترکیب مناسب انجام گیرد. طرح اختلاط بتن که در تعریف کلی از ترکیب سیمان، آب و سنگدانه تشکیل می‌شود، شاید به نظر ساده برسد، اما در واقع این یک فرآیند پیچیده و حساس است، زیرا با تغییر دادن یک ماده ممکن است خواص بتن به طور کامل تحت تاثیر قرار گیرد. به همین خاطر انجام آن بسیار به تجربه و مهارت پیمانکار بستگی خواهد داشت.
یکی دیگر از مواردی که در طرح مخلوط بتن تاثیر دارد، عملکرد آن و پروژه مدنظر است. به عنوان مثال ممکن است یک پیمانکار بخواهد خزش، جمع شدگی و دیگر خصوصیات بتن را افزایش دهد به همین خاطر باید نوع سیمان مصرفی، شکل و اندازه سنگدانه و نوع مواد افزودنی را به درستی انجام و ترکیب کند. طرح اختلاط بتن در ایران برگفته از روش آلمانی است. در این روش تطابق با استاندارد سنگدانه‌های بتن (استاندارد ملی ایران به شماره 302) و همچنین آیین‌نامه بتن ایران و ویژگی‌های سیمان پرتلند (استاندارد ملی ایران به شماره 389) در نظر گرفته شده است. در طرح اختلاط بتن باید نکات زیر رعایت شود:
- تعیین اقتصادی‌ترین و عملی‌ترین روش ترکیب مصالح
- حفظ کارآیی و چسبندگی بتن در حالت تازه با انتخاب مصالح با کیفیت
- حفظ دوام و استحکام بتن در حالت سخت شده با انتخاب مواد و مصالح مناسب
- کاهش مصرف سیمان بدون افت کیفیت
عیار بتن چیست؟
عیار بتن که به صورت اختصاری با حرف انگلیسی M نشان داده می‌شود، به حداقل مقاومت فشاری 28 روزه مورد نیاز برای ساخت یک سازه بتنی گفته می‌شود. همچنین عدد مقاومت بتن برحسب مگاپاسکال محاسبه می‌گردد. عیار بتن نشان دهنده طرح اختلاط بتن است. به عنوان مثال برای بتن با 20 مگاپاسکال مقاومت فشاری طرح اختاط آن 3: 5/1: 1 است که این به معنای نسبت ماسه: شن : سیمان خواهد بود.
انتخاب عیار مناسب برای سازه بتنی
عیار بتن براساس سازه مورد نظر انتخاب می‌شود که در دو نوع انجام می‌گیرد، که عبارتند از:
- طرح اختلاط اسمی: این طرح برای ساخت و سازه‌های مقیاس کم و ساختمان‌های مسکونی کوچک (کلیه پروژه‌هایی که مصرف بتن در آن پایین است) مورد استفاده قرار می‌گیرد. طرح اختلاط اسمی، باعث بالا رفتن ضریب اطمینان پروژه‌ها خواهد شد که این موضوع از کنترل کیفیت مداوم و رخ دادن مشکلات عمومی در حین ساخت و ساز جلوگیری می‌کند. معمولا در طرح اختلاط اسمی از بتن با عیارهای M15 تا M25 استفاده می‌شود.
- طرح اختلاط طراحی: در این نوع اختلاط بتن، نسبت ترکیب مواد تشکیل دهنده بتن از طریق آزمایش‌های مختلف بررسی می‌شود. در این روش بسیار مهم است نوع مواد، مخلوط کردن آن‌ها، انتقال و جانمایی بتن با بهترین کیفیت انجام گیرد. طرح اختلاط طراحی به دلیل صرفه اقتصادی در پروژه‌های مقیاس بزرگ کاربرد دارد. عیار مناسب M30 به بالا است.
دسته‌بندی عیار بتن برحسب کاربرد
به طور معمول از عیار M15 برای ساخت بتن معمولی و عیار 20M برای ساخت بتن مسلح استفاده می‌شود. عیار بتن برحسب کاربرد به صورت زیر دسته‌بندی تقسیم می‌گردد:
|
عیار بتن |
طرح اختلاط (نسبت ماسه: شن:سیمان) |
کاربرد |
نوع بتن |
|
عیار بتن معمولی |
|||
|
M5 |
1:5:10 |
پی بتنی |
بتن مگر |
|
M7/5 |
1:4:6 |
پی بتنی |
بتن مگر |
|
M10 |
1:3:6 |
ساخت جاده، پی دیوار، تسطیح |
بتن معمولی |
|
M15 |
1:2:4 |
ساخت جاده، زیرسازی، تسطح |
بتن معمولی |
|
M20 |
1:1.5:3 |
ساخت لارده، تیر، ستون، زیرسازی |
بتن مسلح |
|
عیار بتن استاندارد |
|||
|
M25 |
1:1:2 |
ساخت لارده، تیر، ستون، زیرسازی |
بتن مسلح |
|
M30 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساخت لارده، تیر، ستون، زیرسازی |
بتن مسلح |
|
M35 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساخت لارده، تیر، ستون، زیرسازی |
بتن مسلح |
|
M40 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساخت شاه تیر بتنی، پیش تنیده، لارده، تیر، ستون، زیرسازی |
بتن مسلح |
|
M45 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساخت سازه‌های مسلح مانند آزاد راه، جاده، بتن پیش تنیده، ستون، تیر پیش تنیده |
بتن مسلح |
|
عیار بتن با مقاومت بالا |
|||
|
M50 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساخت آزاد راه، جاده، شاه تیر بتنی، پیش تنیده، ستون تقویت شده، تیر پیش تنیده |
بتن مسلح |
|
M55 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
شاه تیر، پایه پل پیش تنیده |
بتن مسلح |
|
M60 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساختمان‌های بسیار بلند، پل‌های طویل، روکش‌های فوق نازک |
بتن مسلح |
|
M65 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساختمان‌های بسیار بلند، پل‌های طویل، روکش‌های فوق نازک |
بتن مسلح |
|
M70 |
براساس نظر پیمانکار (طراحی) |
ساختمان‌های بسیار بلند، پل‌های طویل، روکش‌های فوق نازک |
بتن مسلح |
روش طرح اختلاط بتن
تعیین طرح اختلاط بتن بر اساس ضوابط ACI211-1 ، به ترتیب مراحل زیر انجام می‌گیرد:
- انتخاب اسلامپ: در انتخاب اسلامپ توجه به این‌که سفت‌ترین مخلوط کمترین روانی را دارد و در عین حال می‌تواند بدون جداشدگی آن را جای‌دهی و متراکم کرد، باید رعایت شود. براساس جدول زیر می‌توانید مقدار مناسب اسلامپ را انتخاب کنید:
|
نوع المان سازه‌ای |
اسلامپ (میلی‌متر) |
|
|
حداقل |
حداکثر |
|
|
فونداسیون ساختمان، دیوارها از بتن مسلح |
30 |
80 |
|
پی‌ها، دیوارهای زیرسازه غیرمسلح |
30 |
80 |
|
تیرها و دیوارهای مسلح |
30 |
100 |
|
ستون‌های ساختمان |
30 |
100 |
|
دال‌ها، روسازی‌ها |
30 |
80 |
|
بتن حجیم |
30 |
50 |
- انتخاب اندازه سنگدانه مناسب: اندازه، سایز و صرفه اقتصادی سنگدانه متناسب با ابعاد سازه و مواد مصرفی در اختلاط بتن بسیار تاثیر دارد. سنگدانه‌های درشت‌تر باعث کاهش فضای منفذی می‌شوند که در حجم بتن نیز تاثیرگذار خواهد بود.
- تعیین مقدار آب مورد نیاز: مقدار آب مصرفی در اختلاط بتن براساس اسلامپ موردنظر، اندازه و شکل سنگدانه‌ها و همچنین مقدار حباب هوای مخلوط در نظر گرفته می‌شود. مقدار آب مورد نیاز در طرح اختلاط بتن را می‌توان براساس جدول زیر انتخاب کرد:
|
وزن آب به کیلوگرم در هر مترمکعب بتن (بدون ماده حباب هواساز) |
||||||||
|
اسلامپ میلی‌متر |
10 |
13 |
19 |
25 |
38 |
51 |
76 |
152 |
|
20 تا 50 |
207 |
198 |
186 |
177 |
162 |
153 |
139 |
112 |
|
75 تا 100 |
227 |
215 |
201 |
192 |
177 |
168 |
145 |
124 |
|
150 تا 180 |
242 |
227 |
212 |
201 |
186 |
177 |
159 |
136 |
|
بیشتر از 180 |
با اضافه کردن روان کننده به وسیله انجام آزمایش اسلامپ تعیین می‌شود |
|||||||
|
درصد تقریبی هوای داخلی مخلوط بتن |
3/0 |
2/5 |
2/0 |
1/5 |
1/0 |
0/5 |
0/3 |
0/2 |
- انتخاب نسبت آب به سیمان: نسبت آب به سیمان یکی از نکات بسیار پراهمیت و مهم در تعیین مقاومت بتن است. معمولا مقدار مناسب به وسیله آزمایشگاه بتن برای مصالح واقعی اندازه‌گیری می‌شود. همچنین می‌توان از جدول زیر نیز مقدار آب برای سیمان تیپ 1 استفاده کرد:
|
نسبت وزنی آب به سیمان |
|
|
مقاومت فشاری 28 روزه |
نسبت |
|
40 |
0/41 |
|
35 |
0/48 |
|
27 |
0/57 |
|
20 |
0/68 |
|
15 |
0/82 |