【موضوع روز】【نسخه عمرانی ۲۰۱۶۰۶۱۶】

نسبت آب به سیمان، استحکام سیمان، میزان گاز، میزان گل در مصالح دانه‌ای، توزیع استحکام مصالح دانه‌ای، روش‌های نگهداری، افزودنی‌ها

عوامل اصلی تأثیرگذار بر استحکام بتن عبارتند از: روش تهیه بتن، روش نگهداری آن و مواد تشکیل‌دهنده بتن. نسبت آب به سیمان، روش مخلوط‌کردن و شیوه لرزش در تهیه بتن، همگی تأثیر زیادی بر استحکام بتن دارند. در شرایطی که عملکرد مصالح حفظ شود، کاهش حداکثری نسبت آب به سیمان می‌تواند استحکام بتن را افزایش دهد. برای بتن‌های سفت و خشک، بهتر است از میکسرهای فشاری استفاده شود، در حالی که برای بتن‌های پلاستیکی، باید از میکسرهای خودپرتابی بهره گرفت. استفاده از روش لرزش برای فشردن بتن، می‌تواند استحکام آن را افزایش دهد؛ در مورد بتن‌های سخت و خشک، این روش می‌تواند استحکام اولیه آن‌ها را ۲۰ تا ۳۰ درصد افزایش دهد. روش‌های دیگر مانند جذب آب با استفاده از واکوم، فشرده‌سازی، لرزش تحت فشار و سانتریفیوژ نیز می‌توانند باعث فشرده‌تر شدن بتن شده و در نتیجه استحکام آن را افزایش دهند. تأثیر سیستم نگهداری بر استحکام عمدتاً از سه جنبه شامل دمای نگهداری، مدت زمان نگهداری و رطوبت در هنگام نگهداری است. هرچه دمای نگهداری بالاتر، مدت زمان نگهداری طولانی‌تر و رطوبت در هنگام نگهداری بیشتر باشد، استحکام بتن نیز بالاتر خواهد بود. از میان مواد مختلف تشکیل‌دهنده بتن، قدرت سیمان رابطه تقریباً خطی با قدرت بتن دارد؛ یعنی هرچه قدرت سیمان بالاتر باشد، قدرت بتن نیز بالاتر خواهد بود. مصالح، تأثیری بر استحکام بتن دارند. سنگ‌های شکسته، به دلیل سطح ناهموار و چندضلعی بودنشان، دارای چسبندگی مکانیکی خوبی هستند که می‌تواند استحکام بتن را افزایش دهد. اما با افزایش نسبت آب به سیمان، این اثر به تدریج کاهش می‌یابد. هرچه میزان گل و مواد آلی در مواد ریزدانه بیشتر باشد، استحکام بتن کاهش بیشتری خواهد داشت

پاسخ: درجه مقاومت سیمان و نسبت آب به سیمان، عوامل اصلی تعیین‌کننده مقاومت بتن هستند.

مواد تشکیل‌دهنده و نسبت‌های آن‌ها. تأثیر درجه استحکام بتن و نسبت آب به سیمان. تأثیر مصالح ساختمانی. ادویه‌ها و مواد افزودنی. شرایط نگهداری. روش آزمایش

یاد گرفتم: مهم‌ترین عامل، نسبت آب به سیمان است. اگر در بتن‌های تولید شده در محل، مشکلاتی در استحکام وجود داشته باشد، دلیل اصلی آن کنترل نادرست نسبت آب به سیمان است. البته اگر دقت اندازه‌گیری در ایستگاه‌های مخلوط‌کنی مناسب نباشد، ترکیب مواد مختلف تغییر کرده و این امر نیز بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. البته مواردی مانند استحکام بتن، میزان گاز، میزان گل در مصالح دانه‌ای، ترکیب استحکامی مصالح دانه‌ای، روش‌های نگهداری و شرایط آزمایش نیز وجود دارد

عوامل مؤثر بر استحکام بتن چندگانه هستند و به طور کلی شامل چهار مورد اصلی می‌باشند: ترکیب مواد، روش تهیه، شرایط پرورش و شرایط آزمایش.

عوامل مؤثر بر استحکام بتن: ۱. استحکام سیمان و نسبت آب به سیمان؛ استحکام سیمان و نسبت آب به سیمان، مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده استحکام بتن هستند. سیمان، جزء چسبنده در بتن است و میزان استحکام آن، مستقیماً بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. در شرایط یکسان نسبت مواد، هرچه استحکام سیمان بالاتر باشد، استحکام بتن نیز بالاتر خواهد بود. هنگام استفاده از یک سیمان یکسان (با نوع و مقاومت یکسان)، مقاومت بتن عمدتاً توسط نسبت آب به سیمان تعیین می‌شود ； هنگامی که بتن به اندازه کافی محکم شود، هرچه نسبت آب به سیمان بیشتر باشد، حفرات در سنگ سیمانی بیشتر می‌شود، استحکام کمتر می‌گردد و چسبندگی آن به مواد معدنی نیز کاهش می‌یابد؛ در نتیجه استحکام بتن نیز کمتر خواهد بود. به عکس، هرچه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، استحکام بتن بیشتر خواهد بود. رابطه تقریبی بین استحکام فشاری بتن و نسبت آب به سیمان و استحکام سیمان به شکل زیر است: fcu=αafce(C/W—αb) که در آن، C مقدار سیمان موجود در هر متر مکعب بتن، بر حسب کیلوگرم، است ； W—میزان آب مصرفی در هر متر مکعب بتن، کیلوگرم ； fcu—مقاومت فشاری بتن در ۲۸ روز، MPa ； fce—مقاومت واقعی بتن، MPa ； αa، αb — ضرایب تجربی هستند که مرتبط با نوع مصالح ساختمانی و غیره می‌باشند و مقادیر آن‌ها باید از طریق آزمایش تعیین شود. معمولاً مقادیر آن‌ها به شرح زیر است: برای سنگ‌دانه: αa=0.46، αb=0.07. برای سنگریزه: αa=0.48، αb=0.33. FCE باید از طریق آزمایش تعیین شود. هنگامی که امکان دریافت مقدار واقعی استحکام بتن وجود ندارد، می‌توان از فرمول زیر برای تخمین fce استفاده کرد: fce = γc · fce,k؛ که در آن، fce,k مقدار رده استحکام بتن است، به واحد MPa ； γc — ضریب اضافه برای مقدار درجه استحکام بتن (معمولاً ۱.۱۳ در نظر گرفته می‌شود). ۲. تأثیر مصالح سنگی: وضعیت سطحی مصالح سنگی بر چسبندگی بتن به این مصالح تأثیر می‌گذارد و در نتیجه بر استحکام بتن نیز تأثیر می‌گذارد. سطح سنگ‌ریزه ناهموار است و چسبندگی آن بالاست ； سطح سنگریزه‌ها صاف است و چسبندگی کمی دارند. بنابراین، در شرایط یکسان نسبت مواد، استحکام بتن سنگ‌دانه‌ای بالاتر از استحکام بتن سنگریزه‌ای است. اندازه حداکثر دانه‌های مصالح سنگی نیز بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد؛ هرچه اندازه حداکثر دانه‌ها بزرگتر باشد، استحکام بتن کمتر خواهد بود. همچنین، هرچه درصد شن کمتر باشد، استحکام فشاری بتن بیشتر خواهد بود و برعکس، استحکام فشاری بتن کمتر خواهد شد. سوم، افزودنی‌ها و مواد ترکیبی: افزودن افزودنی‌ها به بتن، باعث می‌شود که بتن دارای استحکام زودهنگام و استحکام بالایی باشد؛ همچنین، استفاده از موادی که باعث افزایش استحکام زودهنگام می‌شوند، می‌تواند استحکام بتن در مراحل اولیه را به طور قابل توجهی افزایش دهد ； استفاده از مواد کاهنده آب، می‌تواند میزان آب مورد نیاز برای مخلوط کردن بتن را به طور قابل توجهی کاهش دهد؛ در چنین شرایطی، بتن حتی با نسبت خاکستر پایین‌تر نیز می‌تواند به خوبی فرم بگیرد و درخشش بالایی در تست استحکام ۲۸ روزه داشته باشد. افزودن مواد افزودنی به بتن، می‌تواند چگالی سنگ بتنی را افزایش دهد، استحکام اتصال بین سنگ بتنی و مواد معدنی را بهبود بخشد و استحکام بلندمدت بتن را ارتقا دهد. بنابراین، استفاده از کاهنده‌های پرکارایی آب و مواد ترکیبی در بتن، اقدامات فنی ضروری برای تولید بتن با استحکام و عملکرد بالا است. چهارم: دما و رطوبت مورد نیاز برای نگهداری؛ سخت شدن بتن، نتیجه هیدراتاسیون سیمان و تبلور آن است. دمای نگهداری تأثیر قابل توجهی بر سرعت هیدراتاسیون سیمان دارد؛ هرچه دمای نگهداری بالاتر باشد، سرعت هیدراتاسیون اولیه سیمان بیشتر شده و استحکام اولیه بتن نیز بالاتر خواهد بود. رطوبت بالا می‌تواند آب مورد نیاز برای هیدراتاسیون مناسب سیمان را فراهم کند و به افزایش استحکام کمک کند. در دماهای پایین‌تر از ۲۰ درجه سانتی‌گراد، هرچه دمای نگهداری پایین‌تر باشد، استحکام فشاری بتن نیز کمتر خواهد بود؛ اما در محدوده ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد، دمای نگهداری تأثیر چندانی بر استحکام فشاری بتن ندارد. هرچه رطوبت محیط نگهداری بالاتر باشد، استحکام فشاری بتن نیز بالاتر خواهد بود؛ برعکس، هرچه رطوبت کمتر باشد، استحکام فشاری بتن پایین‌تر خواهد بود. پنجم: سن بتن: در شرایط نگهداری مناسب، استحکام بتن با افزایش سن آن افزایش می‌یابد. در ۷ تا ۱۴ روز اول، شدت مقاومت بتن به سرعت افزایش می‌یابد؛ پس از ۲۸ روز، این افزایش کندتر می‌شود. دوره زمانی لازم برای ادامه افزایش مقاومت بتن بسیار طولانی است و مقاومت بتن همچنان در حال افزایش است. تأثیر دما بر ویژگی‌های بتن: دمای بتن، تحت تأثیر انرژی گرمایی موجود در خود بتن قرار دارد. از آنجایی که دمای بتن با دمای هوای اطراف تفاوت دارد، تبادل گرمایی بین بتن و محیط اطراف رخ می‌دهد. در مورد بتن تازه آماده شده، علاوه بر افزایش گرمای بتن ناشی از هیدراتاسیون سیمان، سایر تغییرات گرمایی ناشی از تبادل گرمایی بین بتن و محیط اطراف است. هنگامی که دمای محیط بسیار پایین باشد، این تبادل گرمایی باعث کاهش سریع دمای بتن می‌شود. برای بتن تازه آماده شده، سرعت کاهش دما، میزان هیدراتاسیون را تعیین می‌کند؛ به عبارت دیگر، هرچه کاهش دما سریع‌تر باشد، رشد استحکام بتن آهسته‌تر خواهد بود. هنگامی که بتن زودتر از موعد یخبندد، استحکام آن دیگر افزایش نخواهد یافت؛ همچنین مقدار آب آزاد موجود در داخل بتن نیز بیشتر خواهد شد. در نتیجه، تنش ناشی از یخبندان نیز بیشتر خواهد شد و این امر باعث پوسیدگی بتن می‌شود. دلایل کاهش استحکام بتن را می‌توان در سه مورد زیر خلاصه کرد: ۱. پس از یخبندان آب، حجم آن ۹ برابر می‌شود؛ هرچه مقدار آب آزاد در بتن بیشتر باشد، تنش ناشی از یخبندان نیز بیشتر خواهد بود. حجم بتن که در اثر یخبندان بزرگ شده، پس از ذوب شدن یخ، کوچک نخواهد شد و همان‌طور باقی خواهد ماند. بنابراین، پس از یخ‌زدن بتن تازه هموژن، درصد حفره‌های آن به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. اگر درصد مشبکی به ۱۵ افزایش یابد. شدت ۱۰ کاهش خواهد یافت. وقتی که تنش ناشی از انبساط یخی به حدی می‌رسد که باعث ایجاد ترک‌ها شود، سازه بتنی خراب می‌شود و استحکام آن دیگر افزایش نمی‌یابد. ②در اطراف مصالح ساختمانی، لایه‌ای از آب یا ماده سیمانی وجود دارد؛ پس از یخبندان، قدرت چسبندگی این لایه به شدت کاهش می‌یابد و حتی پس از ذوب شدن یخ نیز نمی‌تواند دوباره به حالت اولیه خود برگردد. آزمایش‌هایی انجام شده است که نشان می‌دهد در صورت از بین رفتن کامل قدرت چسبندگی، استحکام مصالح ساختمانی ۱۳ درصد کاهش می‌یابد. ③در فرآیندهای یخ‌زدن و ذوب شدن، پدیده انتقال آب رخ می‌دهد؛ هنگام یخ‌زدن، به دلیل دمای پایین سطح بتن، ابتدا بتن یخ می‌زند و فشار ناشی از این یخ‌زدن باعث فشرده شدن آب به سمت داخل بتن می‌شود. در فرآیند حل شدن، ابتدا تنش‌های داخلی حل می‌شوند و سپس آب به سمت سطح فشرده می‌شود؛ در نتیجه آب از جهت مخالف حرکت می‌کند. به دلیل تغییر حجم آب، موقعیت نسبی اجزای مختلف بتن تغییر می‌کند؛ این امر می‌تواند به راحتی باعث ایجاد ترک‌های ساختاری در بتن‌های تازه که هنوز استحکام کافی ندارند، شود. چند ساعت اول پس از ریختن بتن، خطرناک‌ترین زمان‌ها هستند؛ مقاومت بتن ممکن است در اثر یک یا دو چرخه یخ‌زدن و ذوب شدن به شدت آسیب ببیند. از طریق مشاهده مشخص شد که با نگه داشتن بتن تازه آماده‌شده در دمای مشخصی برای مدتی، می‌توان به استحکام لازم برای مقاومت در برابر یخبندان رسید؛ از این رو مفهوم «استحکام بحرانی برای مقاومت در برابر یخبندان» مطرح شد. مفهوم استحکام بحرانی به این صورت تعریف می‌شود: استحکام اولیه‌ای که بتن تازه تهیه‌شده، پس از یخ‌زدگی و سپس در شرایط نگهداری در دمای مناسب، قادر به افزایش استحکام خود است و می‌تواند به میزانی بالاتر از شاخص طراحی رسد. در زمان رسیدن به استحکام بحرانی، بخش قابل توجهی از آب مورد نیاز برای مخلوط کردن بتن، در هیدرات‌های تشکیل شده ثابت شده است؛ در این حالت، نه تنها مقدار آب قابل یخ‌زدگی کمتر است، بلکه خود بتن نیز دارای استحکام مشخصی شده و توانایی مقاومت در برابر یخ‌زدگی را دارد. در حال حاضر، مفهوم استحکام بحرانی توسط بسیاری **پذیرفته شده و در استانداردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، مهم‌ترین مسائلی که در ساخت بتن در فصل زمستان باید حل شوند، عبارتند از دو مورد زیر. ①، جلوگیری از یخ زدن بتن است. ②، افزایش استحکام بتن، به‌ویژه استحکام در مراحل اولیه. تحلیل علل کاهش فرسایش بتن؛ کاهش فرسایش بتن یک مشکل رایج است. عوامل مؤثر بر کاهش فرسایش بتن چندگانه هستند و این عوامل با یکدیگر در ارتباط‌اند. عمدتاً شامل چهار بخش است: اول، بخش سیمان؛ مانند انواع ترکیبات معدنی موجود در سیمان، میزان هر یک از این ترکیبات، تطابق میزان قلیا، ریزی، توزیع اندازه ذرات و غیره؛ دوم، بخش افزودنی‌های شیمیایی؛ مانند ترکیبات شیمیایی کاهنده‌های پایداری آب، وزن مولکولی، درجه پیونددهی، میزان سولفوراسیون، غلظت یون‌های تعادلی و همچنین انواع و میزان استفاده از کندکننده‌های پایداری آب؛ سوم، شرایط محیطی؛ مانند دما، رطوبت، زمان حمل و نقل و غیره؛ چهارم، نسبت آب به سیمان در خود بتن، ترتیب افزودن کاهنده‌های پایداری آب، انواع مواد افزودنی و نسبت مصرف آن‌ها.

مقاومت بتن و نسبت آب به سیمان، مهم‌ترین عوامل تعیین‌کننده مقاومت بتن هستند. سیمان، جزء چسبنده در بتن است و میزان استحکام آن، مستقیماً بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. در شرایط یکسان نسبت مواد، هرچه استحکام سیمان بالاتر باشد، استحکام بتن نیز بالاتر خواهد بود. هنگام استفاده از یک سیمان یکسان (با نوع و مقاومت یکسان)، مقاومت بتن عمدتاً توسط نسبت آب به سیمان تعیین می‌شود ； هنگامی که بتن به اندازه کافی محکم شود، هرچه نسبت آب به سیمان بالاتر باشد، حفره‌های موجود در سنگ سیمانی بیشتر می‌شود، استحکام کمتر می‌گردد و چسبندگی آن به مصالح پرکننده نیز کاهش می‌یابد؛ در نتیجه استحکام بتن نیز کمتر خواهد بود. به عکس، هرچه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، استحکام بتن بیشتر خواهد بود.

(۱) درجه استحکام بتن و نسبت سیمان به آب؛ (۲) نوع، کیفیت و ترکیب مصالح جانبی؛ (۳) دما و رطوبت محیط نگهداری؛ (۴) سن بتن؛ (۵) شرایط آزمایش مانند ابعاد، شکل نمونه‌ها و سرعت اعمال بار.

مهم‌ترین عامل که بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد، نسبت آب به سیمان است. اگر در بتن‌های تولید شده در محل، مشکلاتی در استحکام وجود داشته باشد، دلیل اصلی آن عدم کنترل صحیح نسبت آب به سیمان است. البته، اگر دقت اندازه‌گیری‌ها در ایستگاه‌های مخلوط‌کنی مناسب نباشد، تغییراتی در نسبت مواد مختلف رخ می‌دهد که این امر نیز بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. البته مواردی مانند استحکام بتن، میزان گاز، میزان گل در مصالح دانه‌ای، ترکیب استحکامی مصالح دانه‌ای، روش‌های نگهداری و شرایط آزمایش نیز وجود دارد.

چهار جنبه: ترکیب مواد، روش تهیه، شرایط نگهداری و شرایط آزمایش

قابلیت مخلوط شدن بتن، استحکام بتن، تغییر شکل و دوام آن و غیره.

①درجه مقاومت بتن و نسبت سیمان به آب، مهم‌ترین و تعیین‌کننده‌ترین عوامل در تعیین مقاومت بتن هستند؛ (۲) نوع، کیفیت و ترکیب مصالح ساختاری؛ (۳) دما و رطوبت محیط نگهداری؛ (۴) سن بتن؛ (۵) شرایط آزمایش، مانند اندازه و شکل نمونه‌ها و سرعت اعمال بار.

رتبه بتن، مصالح، نسبت‌ها، دما، رطوبت، روش اجرا

مهم‌ترین عامل که بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد، نسبت آب به سیمان است. اگر در بتن‌های تولید شده در محل، مشکلاتی در استحکام وجود داشته باشد، دلیل اصلی آن عدم کنترل صحیح نسبت آب به سیمان است. البته، اگر دقت اندازه‌گیری‌ها در ایستگاه‌های مخلوط‌کنی مناسب نباشد، تغییراتی در نسبت مواد مختلف رخ می‌دهد که این امر نیز بر استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. البته مواردی مانند استحکام بتن، میزان گاز، میزان گل در مصالح دانه‌ای، ترکیب استحکامی مصالح دانه‌ای، روش‌های نگهداری و شرایط آزمایش نیز وجود دارد.

(۱) درجه مقاومت بتن و نسبت سیمان به آب؛ (۲) نوع، کیفیت و ترکیب مصالح ساختمانی؛ (۳) دما و رطوبت محیط نگهداری؛ (۴) سن بتن.

۱. درجه مقاومت بتن و نسبت سیمان به آب
۲. نوع، کیفیت و ترکیب مصالح جانبی
۳. دما و رطوبت محیط نگهداری
۴. سن بتن
۵. شرایط آزمایش مانند ابعاد، شکل نمونه‌ها و سرعت اعمال بار

آخرین بار، این پست توسط hesonchang214 در تاریخ ۱۹-۶-۲۰۱۶ ساعت ۱۶:۲۶ ویرایش شد؛ شامل چهار بخش است: ترکیب مواد، روش‌های تهیه، شرایط نگهداری و شرایط آزمایش.