طرح اختلاط بتن

روش های طرح اختلاط بتن

بشر امروزه بسیار بیشتر از قبل نیاز به استفاده از بتن و سازه‌های بتنی دارد، هم‌چنین، تمایل به استفاده از بتنی با دوام بالا و مرغوبیت بسیار زیاد دارد. بتن ترکیبی از شن، ماسه، سیمان و آب است. برای به‌دست آوردن بتنی با کیفیت و مقاومت بالا، نیاز به تعیین مقادیر دقیق اجزای مورد استفاده در بتن است، که این امر توسط طرح اختلاط بتن صورت می‌گیرد.

روش‌های طرح اختلاط بتن متنوعی موجود است، از جمله می‌توان به روش‌های ۲۱۱ – ACI آمریکا،BS  انگلیسی، آلمانی و روش مخلوط ملی ایران اشاره نمود. از روش ملی ایران که برگرفته از روش آلمانی است، با ایجاد ویژگی‌های خاص، برای طرح اختلاط بتن‌های سبک، بتن‌های حجیم و بتن‌های سنگین استفاده می‌شود. نکات برجسته در طرح اختلاط بتن (طبق مبحث نهم مقررات ملی ساختمان – ویرایش پنجم)، عبارت‌اند از:

• 9-22-4-7 طرح مخلوط بتن
• 9-22-4-7-1 الزامات اجرایی

الف- طرح مخلوط بتن باید چنان تعیین شود که بتن شرایط زیر را برآورده نماید:

1. جا‌ی‌دهی بدون جداشدگی در داخل قالب، زوایای آن و اطراف میل‌گردها فراهم شود.
2. شرایط محیطی استاندارد، پیش از شروع کار مهیا شود.
3. انطباق بر رده مورد نظر، به کمک آزمایش مقاومت نمونه‌های عمل‌آوری شده استاندارد انجام گیرد.

• طرح مخلوط بتن، باید مطابق روش طرح مخلوط ملی یا روش دیگری که توسط آزمایشگاه دارای صلاحیت ارایه شده باشد، صورت پذیرد. استفاده از هر روش، در صورت برآورده نمودن خواسته‌های مندرج در مشخصات فنی پروژه و رعایت رابطه‌ی حجم مطلق، قابل قبول باشد. هم‌چنین از نتایج آزمایش مقاومت که برای مستندسازی طرح مخلوط به کار می‌روند، نباید بیش از دو سال گذشته باشد.
•  مصالح بتن که برای طرح مخلوط، به کار برده می‌شوند، باید از همان مواردی باشند که در پروژه‌ی موردنظر به کار برده خواهند شد.
• در مواردی که در بخش‌های مختلف سازه، از انواع و رده‌های مختلف بتن استفاده می‌شود، برای هر یک از آن‌ها باید طرح اختلاط جداگانه، مطابق الزامات اجرایی این بند باشد.

روند تعیین طرح اختلاط بتن

در این قسمت از مقاله روند تعیین طرح اختلاط بتن، را با جزییات توضیح خواهیم داد. در ابتدا گام‌های آن را به‌ترتیب ارایه می‌نماییم، سپس جزییات هر گام را مطرح می‌کنیم:

• گام اول: انتخاب اسلامپ
• گام دوم: انتخاب اندازه حداکثر سنگ‌دانه‌ها
• گام سوم: تعیین میزان آب مخلوط و هوا
• گام چهارم: انتخاب نسبت آب به سیمان
• گام پنجم: تعیین مقدار سیمان
• گام ششم: تعیین مقدار سنگ‌دانه‌های درشت
• گام هفتم: تعیین مقدار سنگ‌دانه‌های ریز
• گام هشتم: تنظیم رطوبت بتن

انتخاب اسلامپ

اولین گام در طرح اختلاط بتن، انتخاب اسلامپ است که، انتخاب‌های پیشنهادی برای سازه‌های مختلف  (ACI-211-89)به صورت جدول زیر است:

 

🔸نوع سازه	🔸اسلامپ میلی‌متر
	🔸حداکثر	🔸حداقل
پی‌ها و شالوده دیوارهای بتن آرمه	75	25
پی‌ها و دیوارهای غیرمسلح	75	25
تیرها و دیوارهای بتن آرمه	100	25
ستون‌های سازه	100	25
روسازی دال‌ها	75	25
بتن حجیم	75	25

انتخاب اندازه حداکثر ابعاد دانه‌ها

بزرگ‌ترین بعد دانه شنی طبق مبحث نهم بند 9-22-4-6 به این‌صورت است که؛ اندازه‌ی اسمی بزرگ‌ترین سنگ‌دانه نباید از حداقل موارد زیر بزرگ‌تر باشد:

• یک پنجم کوچک‌ترین بعد داخلی قالب
• یک سوم ضخامت دال
• سه چهارم حداقل فاصله‌ی آزاد میان آرماتورهای تکی یا گروهی
• سه چهارم حداقل ضخامت پوشش بتنی روی آرماتورها.

تعیین مقدار آب و هوای لازم

مقادیر طبیعی آب و هوا براساس اسلامپ و بزرگ‌ترین بعد دانه‌ها  (ACI-211-89)را در جدول زیر ارایه خواهیم کرد. ضمن این‌که درصد تقریبی هوای غیرعمدی که در بتن بدون حباب، هوا ایجاد می‌شود، در این جدول پیش‌بینی‌ شده است:

 

 

🔸اسلامپ میلی‌متر	🔸مقدار تقریبی آب برحسب کیلوگرم بر مترمکعب، براساس بزرگترین بعد دانه‌ها
	9.5	12.5	19	25	37.5	50	75	150
🔸بتن بدون حباب هوا
25-50	207	199	190	179	166	154	130	113
75-100	228	216	205	193	181	169	145	124
150-175	243	228	216	202	190	178	160	–
🔸بتن بدون حباب هوا
درصد تقریبی هوای غیرعمدی	3	2.5	2	1.5	1	0.5	0.3	0.2
🔸بتن هوادار
25-50	181	175	168	160	150	142	122	107
75-100	202	193	184	175	165	157	133	119
150-175	216	205	197	184	174	166	154	–
🔸مقادیر متوسط درصد هوای پیشنهادی براساس شرایط محیطی:
شرایط عادی	4.5	4.0	3.5	3.0	2.5	2.0	1.5	1.0
شرایط متوسط	6.0	5.5	5.0	4.5	4.5	4.0	3.5	3.0
شرایط شدید	7.5	7.0	6.0	6.0	5.5	5.0	4.5	4.0

تعیین مقدار نسبت آب به سیمان

این نسبت براساس مقاومت فشاری بتن (ACI-211-89)و شرایط محیطی، طبق جدول زیر انتخاب می‌شود:

 

 

🔸مقاومت فشاری 28 روزه بر حسب مگاپاسکال	🔸نسبت آب به سیمان
	🔸بتن بدون حباب	🔸بتن هوادار
40	0.42	–
35	047	0.39
30	0.54	0.45
25	0.61	0.52
20	0.69	0.60
15	0.79	0.70

هم‌چنین حداکثر نسبت مجاز آب به سیمان در شرایط محیطی نامناسب  (ACI-211-89)طبق جدول زیر است:

🔸نوع سازه	🔸سازه‌هایی که به‌طور پیوسته یا متناوب مرطوب هستند یا تحت اثر سیکل‌های یخ زدن و آب شدن قرار دارند	🔸سازه‌های در معرض آب دریا و یا سولفات‌ها
مقاطع ظریف(نظیر نرده‌ها، جان پناه‌ها، تیرچه‌ها  کارهای تزیینی) و مقاطعی با پوشش متر از 5 میلی‌متر روی آرماتورها	0.45	0.40
سایر سازه‌ها	0.50	0.45

تعیین مقدار سیمان مورد نیاز مصرفی

پس از تخمین نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان مورد نیاز به راحتی قابل محاسبه است.

تعیین مقدار سنگ دانه های بزرگ

حجم دانه‌های بزرگ به‌صورت خشک در واحد حجم بتن (ACI-211-89) براساس جدول زیر، با اطلاع از بزرگ‌ترین اندازه اسمی سنگدانه و مدول نرمی محاسبه می‌شود. سپس از آن ضریبی استخراج می‌شود که، با ضرب آن در جرم حجمی دانه خشک، نیمه متراکم، مقدار شن در واحد حجم بتن به‌دست می‌آید.

 

🔸بزرگ‌ترین اندازه اسمی دانه‌ها، میلی‌متر	🔸حجم دانه‌های خشک میله‌خورده در واحد حجم بتن براساس مقادیر مختلف مدول نرمی ماسه
	2.40	2.60	2.80	3.00
9.5	0.50	0.48	0.46	0.44
12.5	0.59	0.57	0.55	0.53
19	0.66	0.64	0.62	0.60
25	0.71	0.69	0.67	0.65
37.5	0.75	0.73	0.71	0.69
50	0.78	0.76	0.74	0.72
75	0.82	0.80	0.78	0.76
150	0.87	0.85	0.83	0.81

ضمن این‌که، وزن مخصوص شن خشک در محدوده 1600 تا 1800 کیلوگرم بر مترمکعب است، در نتیجه وزن شن بر حسب کیلوگرم خواهد بود. سوالی که در ذهن ایجاد می‌شود این است که، مدول نرمی چیست؟مدول نرمی به مجموع درصدهای تجمعی دانه‎های به‌جا مانده روی الک‌های استاندارد (منهای زیر الک) تقسیم بر صد است. سری الک‌های استاندارد شامل الک‌هایی است که اندازه هر الک دو برابر اندازه الک قبلی باشد. در واقع مدول نرمی، اندازه دانه‌ها را تعیین می‌کند، به‌طوری‌که هر چه سنگ‌دانه بزرگ‌تر، مدول نرمی آن‌ بیشتر و هرچه ریزدانه‌ها کوچک‌تر، مدول نرمی آن کمتری است.

تعیین مقدار سنگ دانه های ریز

تعیین مقدار سنگ‌دانه‌های ریز یا ماسه، با در دست داشتن سایر پارامترها و کم‌کردن مجموع آن‌ها از وزن یک مترمکعب بتن به‌دست می‌آید. وزن مخصوص ماسه اشباع با سطح خشک (SSD)، حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم در مترمکعب است. تخمین وزن یک متر مکعب بتن در جدول زیر آورده شده است:

🔸بزرگ‌ترین اندازه سنگدانه برحسب mm (in)	🔸تخمین اولیه جرم واحد حجم بتن ((kg/
	🔸بتن هوازایی نشده	🔸بتن هوازایی شده
9/5 ()	2280	2200
12/5 ()	2310	2230
19 ()	2350	2280
25 (1)	2380	2285
37/5 (1)	2415	2320
50 (2)	2445	2345
75 (3)	2490	2395
150 (6)	2525	2435

تنظیم رطوبت بتن

همواره در طرح اختلاط بتن، فرض بر این است که، سنگ‌دانه‌ها در حالت اشباع با سطح خشک هستند. اما از آنجایی‌که در کارگاه‌ها سنگ‌دانه‌ها رطوبتی کمتر یا بیشتر از حالت اشباع با سطح خشک دارند، بنابراین وزن اجزای بتن، مطابق با آن، باید تصحیح گردد. حال لازم است درباره حالت اشباع توضیح بیشتری ارایه دهیم. اگر با نگاه کردن به سنگ‌دانه، سطح آن خیس به نظر برسد، اما پس از لمس کردن سنگ‌دانه، دست مرطوب نشود، سنگ‌دانه حالت اشباع با سطح خشک دارد، در این مواقع در محاسبات، آب به‌صورت موثر یا آزاد در نظر گرفته می‌شود.

انواع روش‌های کف سازی بتنی الیافی

بتن یکی از مصالح پر مصرف در صنعت راه، تونل و ساختمان سازی است. این محصول دارای خاصیت شکنندگی بالا و مقاومت کششی و خمشی پایین است. یکی از موادی که در طرح اختلاط بتن استفاده می‌شود، الیاف بتن است. الیاف مصرفی بتن لازم است طبق استانداردهای ASTM-D7508 و ASTM-C1116 باشند. لازم به ذکر است که روش‌های زیر براساس آیین نامه ACI360 جهت تامین مقاومت کششی بتن برای جلوگیری از ایجاد ترک و حفظ عمق ترک خوردگی‌ها در کف‌سازی و روسازی بتن بر روی زمین ارایه شده اند:

• آرماتوربندی
• مش آماده
• الیاف ماکروسینتتیک
• الیاف فلزی

مقایسه روش های آرماتور بندی و مش آماده

در حین استفاده از دو روش آرماتوربندی و مش آماده، با رعایت استانداردهای فوق، شبکه میل‌گرد حرارتی، در ارتفاع یک‌سوم از سطح بتن و در بالای تار خنثی بتن قرار می‌گیرد. هم‌چنین می‌توان افزود، ضخامت بتن روی سطح شبکه میل‌گرد باید 2.5 سانتیمتر باشد. در واقع به‌خاطر مشکلات اجرایی، به‌طور عملی نمی‌توان میل‌گرد را در یک سوم بالای ضخامت دال قرار داد. از طرفی حفظ پوشش بتن روی میل‌گرد، برای دال‌های با ضخامت زیر 12 سانتی‌متر، ریسک بسیار بالایی برای پیمانکاران دارد. بنابراین اگر میل‎‌گرد حرارتی در یک سوم بالای سطح بتن قرار نگیرد، رویه بتن خیلی زود شاهد تر‌ک‌های زیاد و بزرگ خواهد بود. میل‌گرد حرارتی تنها در دو بعد یعنی در لایه‌ای که داخل بتن قرار گرفته، می‌تواند ترک‌ها را کنترل کند، بنابراین ترک‌ها به راحتی در سایر قسمت‌های بتن افزایش یافته و به این روش مقاومت بتن کاهش می‌یابد.

نقاط ضعف آرماتور بندی و مش جوشی آماده

با توجه به توضیحات فوق، از جمله معایب دو روش آرماتوربندی و مش جوشی آماده، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• عملکردی دو بعدی دارند.
• زمان‌بر هستند و اتلاف وقت فراوان دارند.
• در برابر خوردگی مقاوم نیستند.
• هزینه‌های جانبی بسیار برای تهیه اسپیسر و دستمزد اجرا و نگهداری و…دارند.
•  نسبت به دو روش الیاف ماکروسینتتیک و فلزی هزینه بالایی دارند.

مقایسه الیاف ماکروسینتتیک و فلزی

در طرح اختلاط بتن دو روش الیاف ماکروسینتتیک و الیاف فلزی، دیگر با چالش‌های شبه میل‌گرد حرارتی مواجه نیستند، اما الیاف پلیمری، مزایای بیشتری نسبت به الیاف فلزی دارند. در ادامه به برخی از خواص این دو روش، اشاره خواهیم داشت:

• هر دو روش عملکرد سه بعدی دارند.
• هر دو روش به‌سرعت قابل اجرا هستند.
• الیاف ماکروسینتتیک نسبت به الیاف فلزی، هزینه کمی دارند.
• به سیستم‌های توزین در کارخانه‌های تولید بتن، نیازی ندارند.
• در مکان بتن‌ریزی، توسط کارفرما می‌توانند به تراک میکسر اضافه شوند.
• با مصرف کمتر، در بتن جمع یا گلوله‌ای نمی‌شوند.
• در بتن‌های با قطر کم، استفاده می‌شوند.
• سطح پرداخت شده نهایی، اجرای باکیفیتی دارند.
• احتمال خوردگی در محیط‌های مستعد خوردگی، حذف می‌شود.
• عدم ایجاد خرابی برای دستگاه‌های پمپاژ بتن دارد.
• عدم کاهش روانی بتن را به‌همراه دارد.

ملاحظات اجرایی طرح اختلاط بتن کف سازی

در زمان اجرای طرح اختلاط بتن ملاحظاتی وجود دارد که در ادامه نکاتی را در این ‌باره بیان می‌نماییم:

• آماده‌سازی بستر
• قالب بندی و دال‌گذاری
• درزهای انبساطی
• اضافه کردن الیاف و افزودنی‌های مجاز به بتن
• اضافه کردن مقدار الیاف مورد نیاز به بتن به صورت آهسته
• اضافه کردن سایر افزودنی‌ها به بتن
• میکس مخلوط بتن الیافی با دور تند به مدت حداقل 10 دقیقه
• اجرای بتن‌ریزی
• اجرای ماله سینی و پروانه
• اجرای درز انقباضی با کاتر
• عمل‌آوری بتن بلافاصله پس از اتمام بتن‌ریزی

سیستم کفپوش بتن سخت الیافی جایگزین میل‌گرد

کف‌پوش بتن سخت الیافی، محصولی است که در واقع سخت‌کننده سطح بتن پودری یا ملاتی است که به صورت خشکه پاش (دستپاش) یا ملاتی روی سطح بتن تازه کف‌سازی اجرا می‌شود. این روش اجرا می‌شود تا یک سطح مقاوم در برابر سایش، ضربه، مواد شیمیایی  پردوام ایجاد کند. این محصول بسته به رده مقاومتی، حاوی سیمان پرتلند، سنگدانه و فیلرهای معدنی دانه‌بندی شده (از جمله سیلیس با خلوص بالا، سیلیکون کارباید، گرانول‌های سخت معدنی مثل مسباره و…) با مقاومت سایشی زیاد و مواد معدنی افزاینده مقاومت سایشی، افزودنی‌های شیمایی، رنگ‌دانه و…است. این محصول در 3 گرید کلی تردد سبک  (CTL)، متوسط (CTM) و سنگین (CTH) تولید می‌شود.

كاربرد سیستم کفپوش بتن سخت الیافی

طرح اختلاط بتن توسط سیستم کف‌پوش بتن سخت الیافی جایگزین میلگرد، در مکان‌های زیر کارآیی دارد:

• پارکینگ‌های طبقاتی
• صنایع خودرویی، غذایی، دارویی، شیمیایی، نظامی و…
• آشیانه هواپیماها و ایستگاه‌های مترو و قطار
• انواع انبارها، اسکله‌ها و باراندازها
• صنایع پتروشیمی و نیروگاهی
• محوطه‌سازی و پیست دوچرخه
• انواع کارخانجات صنعتی، کارگاه‌ها، سالن‌های تعمیر خودرو و…

مزایای سیستم کفپوش بتن سخت الیافی

طرح اختلاط بتن توسط سیستم کفپوش بتن سخت الیافی دارای مزایای زیر است:

• مقاومت مکانیکی، سایشی و ضربه‌ای بالا
• دوام و سختی بالا و نفوذپذیری پایین
• مقاومت خوب در برابر تولید گرد، خاک، مواد شیمیایی و هیدروکربن‌ها
• پیش‌گیری از لغزش، سرخوردگی پرسنل و ماشین آلات
• قابلیت تولید در رنگ‌های مختلف و بدون زنگ‌زدگی
• افزایش مقاومت سطح در برابر سیکل یخبندان
• مقرون به صرفه و قابلیت اجرای سریع
• فاقد یون کلر

هزینه های کفسازی الیافی و میلگرد

در این قسمت از مقاله، هزینه‌های طرح اختلاط بتن توسط کف‌سازی بتنی الیافی و مسلح با میل‌گرد را بررسی می‌کنیم. ‎ابتدا لازم است بدانیم، صرفه‌جویی اقتصادی در این روش بسیار زیاد است. از ویژگی‌های مهم به‌کار بردن الیاف در بتن، به جای مش‌بندی در کف‌سازی و روسازی‌های بتنی، سقف‌های عرشه فولادی، قطعات پیش‌ساخته بتنی، شاتکریت و لاینینگ تونل‌ها است. که این نتیجه حاصل از حذف میل‌گرد است. هم‌چنین در کارهای کفسازی و روسازی بتنی، که به‌طور معمول در مکان‌های صنعتی، انبارها، بنادر، راه‌های بتنی و پارکینگ‌ها کاربرد دارد، با حذف میلگرد حرارتی و جایگزینی آن با الیاف با مقاومت و کیفیت بالا و با دوز مصرفی درست و دقیق، از جنس پلیمری مانند الیاف فورتا اصل، بیش از 50 درصد از هزینه‌های اجرایی کاهش می‌یابد. ضمن این‌که سرعت و کیفیت انجام پروژه، افزایش می‌یابد.

قیمت

شرکت بتن شیمی ماهان در کنار ارایه این مقاله، جهت افزایش آگاهی درباره طرح اختلاط بتن و ویژگی‌های لازم برای اجرای مراحل این طرح، تلاش می‌کند بهترین محصولات و خدمات را با بیشترین طول عمر و ماندگاری بالا در اختیار مصرف‌کننده قرار دهد. کارشناسان ما در شرکت بتن شیمی ماهان آماده ارایه خدمات جدید در زمینه تامین مواد، مشاوره و اجرا، برآورد قیمت و پیشنهاد طرح‌های جایگزین کفسازی بتنی سنتی با مقاومت بالا هستند. ضمن این‌که این شرکت بهترین خدمات را با حداقل قیمت جهت رضایت مشتریان در اختیار ایشان قرار می‌دهد. لذا می‌توانید از کارشناسان ما در حوزه بتن، راهنمایی بگیرید.

کلام آخر

در این مقاله ابتدا طرح اختلاط بتن را، شرح دادیم و در ادامه، به تفضیل گام‌های اجرای طرح اختلاط بتن را از لحاظ فنی و فرمول بندی بیان کردیم. در انتها درباره طرح اختلاط بتن کفسازی الیافی و مزایای آن نسبت به کفسازی مسلح به میل‌گرد پرداختیم. شرکت بتن شیمی ماهان با ده‌ها سال تجربه در زمینه بتن، آماده ارایه خدمات و محصولات بتنی مرغوب، با دوام بالا به متخصصین و مهندسین حوزه بتن است. لذا جهت مشاوره و دریافت اطلاعات لازم، درباره‌ی نحوه‌ی اجرای کفسازی بتنی الیافی، براساس آخرین آیین‌نامه‌های اجرایی و استانداردها، با انواع دستگاه‌ها و تجهیزات مربوطه، می‌توانید از طریق راه‌های ارتباطی موجود در سایت بتن شیمی ماهان با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.