طرح اختلاط بتن سبک چیست؟ + روش اجرا
بتن سبک بتنی با دانه‌بندی مناسب است؛ به گونه‌ای که حداقل مقدار حفره را جهت نیاز به حداقل مقدار سیمان داشته باشد و حداقل تغییر حجم در اثر خشک شدن را باعث شود. در واقع بتن سبک، بتنی است که وزن و چگالی آن به مقدار قابل توجهی کاهش یافته و در مقابل، مقاومت بالایی داشته باشد. در ساخت دیوار پیش ساخته بتنی ارزان از این نوع بتون گاها استفاده می شود. از آن‌جا که برای تولید این بتن، نسبت اختلاط باید به صورتی باشد که در عین وزن کم، مقاومت بالا ایجاد کند، در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن شدیم به صورت گام به گام، طرح اختلاط بتن سبک را بررسی کنیم.
کلیات طرح اختلاط بتن سبک
بیشتر بودن جذب سنگدانههای سبک تأثیر زیادی روی تعیین نسبت‌ها و روش‌های کنترل بتن با سنگدانه سبک دارد. به طور معمول در تولید این بتن سنگدانههای مرطوب ترجیح داده می‌شود، زیرا جذب کمتر آنها حین مخلوط کردن تأثیر کمتری روی افت اسلامپ ضمن مخلوط کردن، حمل و جای‌دهی دارد. به بتن تولید شده با سنگدانههای سبک اشباع باید اجازه داد تا پیش از قرار گرفتن در معرض یخ زدن و آب شدن، رطوبت اضافی خود را از دست دهند.
دانه‌بندی سنگدانههای سبک باید مناسب بوده و به گونه‌ای باشد که حداقل مقدار حفره را جهت نیاز به حداقل مقدار سیمان داشته باشد و حداقل تغییر حجم در اثر خشک شدن را باعث شود. جایگزینی بخشی یا تمام سنگدانههای ریز سبک با ماسه معمولی همراه با دانه‌بندی خوب، به طور معمول نسبت بزرگ‌تری از سنگدانههای درشت را به دنبال دارد. در صورتی که حصول مقاومت طراحی با مشکل مواجه شود، باید استفاده از سنگدانه درشت با حداکثر اندازه کوچک‌تر مد نظر قرار گیرد.
چرا به طرح اختلاط بتن سبک نیاز دارید؟
بتن سبک بتنی است که دانه‌بندی مناسب، حداقل حفره برای حداقل سیمان و حداقل تغییر حجم هنگام خشک شدن را دارد و وزن و چگالی آن نسبت به بتن معمولی، به میزان قابل‌توجهی کاهش پیدا کرده است. برای رسیدن به چنین بتن سبکی، باید طرح اختلاط بتن سبک داشته باشید تا بتوانید فونداسیون دکل خود ایستا بهتری را بسازید.
تعداد سنگدانههای سبک تأثیر زیادی روی طرح اختلاط بتن سبک و تعیین نسبت‌ها و روش‌های کنترل بتن با سنگدانه سبک دارد. داشتن طرح اختلاط بتن سبک مناسب، روی تعیین مدت‌زمان از دست دادن رطوبت سنگدانهها و رسیدن به یک بتن سبک با کیفیت بالا و حداقل حفره نیز تأثیر خواهد داشت.
تعیین نسبت‌های اختلاط چگونه انجام می‌شود؟
گاهی اوقات ملزومات پروژه و شرایط فنی آن تعیین‌کننده نسبت‌های اختلاط بتن سبک است. در غیر این صورت، می‌توانید از روش‌های توصیه شده در استاندارد ACI 211.1-91 کمک بگیرید:
روش وزنی:
در این روش از فرمول زیر که به توده ویژه سنگدانههای سبک وابسته است برای تعیین نسبت‌ها در طرح اختلاط بتن سبک استفاده می‌شود:
S = [C/(C-E)]
در این فرمول C وزن سنگدانههای آزمایش شده مرطوب یا خشک، E وزن سنگدانههای درشت بر حسب گرم و S هم چگالی ویژه است. در این روش مجموع وزن‌های کلیه مصالح موجود در مخلوط، معادل کل وزن مخلوط در نظر گرفته می‌شود و اگر وزن واحد حجم مشخص باشد، وزن سیمان و آب از کل وزن مخلوط کسر می‌شود. سپس با استفاده از وزن توده ویژه و درصد سنگدانه درشت، حجم سنگدانه درشت در واحد حجم بتن به دست می‌آید.
روش حجمی:
در این روش به نسبت حجم سنگدانهها به حجم کل بتن توجه می‌شود. در حالت عادی حجم کل سنگدانه غیرمتراکم بین ۴۰ تا ۶۰ درصد حجم کل بتن است. البته این نسبت به نسبت‌های سنگدانه ریزدانه به درشت‌دانه، طبیعت سنگدانهها، میزان سیمان و خواص بتن سبک مورد انتظار وابسته است.
آزمایش‌های کارگاهی و کنترل طرح اختلاط بتن سبک چیست؟
این آزمایش‌ها برای اطمینان از حفظ کیفیت و اطمینان از صحیح بودن ترکیب سیمان و آب انجام می‌شوند. ازآنجایی‌که ثابت نگه‌داشتن تمامی پارامترها در طرح اختلاط بتن سبک کار دشواری است، ممکن است مخلوط نهایی دارای کیفیت یکنواختی نباشد و به همین دلیل آزمایش‌های کارگاهی اهمیت زیادی پیدا می‌کنند. مهم‌ترین آزمایش‌ها میزان اسلامپ، واحد حجم و مقدار هوا را کنترل می‌کنند و باید حین تولید و استفاده دائماً انجام شوند.
همه این ها در ساخت فونداسیون پیش ساخته تهران اهمیت دارد. برای این آزمایش‌ها از استانداردهای ACI 301 و ASTM C173 استفاده می‌شود. برای پذیرش بتن تازه در کارگاه، باید آن را بر اساس موازین استاندارد ASTM C567 آزمایش کرد و درصورتی‌که اختلاف حجم بتن تازه با وزن استاندارد بیشتر از ۳۲ کیلوگرم باشد، باید طرح اختلاط بتن تازه را اصلاح کرد. آزمایش و اصلاح مهم‌ترین بخش تولید بتن سبک است و نباید از آن غافل شد. در صورت نادیده گرفتن موازین استانداردهای طرح اختلاط بتن سبک و عدم انجام آزمایش‌های لازم، بتن تولید شده مقاومت فشاری و استحکام لازم را نخواهد داشت.
اصلاح طرح اختلاط بتن سبک
بسیاری از متغیرهای مطرح حین تولید و اجرا ممکن است نیاز به اصلاح و تعدیل مخلوط‌ها در کارگاه را ایجاب نمایند. به طور کلی پارامترهای تعیین شده در مخلوط‌های آزمایشی باید در کارگاه به قوت خود باقی باشند. رواداری‌های مورد استفاده برای بتن معمولی امکان دارد برای بتن سبک کاملاً قابل استفاده نباشند؛ برای مثال، اسلامپ‌های پایین‌تر را می‌توان در بتن سبک برای جای‌دهی یکسان به کار برد.
مخلوط ممکن است سفت به نظر برسد، ولی در صورت طراحی صحیح به راحتی جریان خواهد یافت و تحت ارتعاش مکانیکی متراکم شده، اسلامپ‌های ۲۵ تا ۵۰ میلی‌متر را به آسانی می‌توان مورد استفاده قرار داد. اما هر گاه به واسطه نیاز، مقدار آب افزایش یابد، مقدار سیمان نیز متناسب با آن باید افزایش داده شود تا مقاومت طراحی کم نشود.
در واقع، همواره باید قانون نسبت آب به سیمان اعمال شود. هنگامی که مقدار رطوبت سنگدانهها تغییر می‌کند، باید دقت نمود که با اصلاح رطوبت، مقدار وزن سنگدانه خشک ثابت باقی بماند. در صورتی که دانسیته سنگدانهها تغییر کند، جهت حفظ همان حجم بتن تازه، حجم سنگدانه خشک باید ثابت باقی بماند. اگر وزن واحد حجم بتن نسبت به وزن مخلوط طراحی شده به طور محسوسی تغییر کند، ممکن است یک مخلوط جدید نیاز باشد. تغییر وزن واحد حجم ناشی از تغییر مقدار هوا را می‌توان با تغییر مقدار ماده حباب هوازا تصحیح نمود.
به طور کلی مهم‌ترین عامل در اصلاحات کارگاهی مخلوط ساخته شده از مصالح با کیفیت بالا و بدون تغییر، ثابت باقی ماندن مقدار سیمان، اسلامپ، مقدار هوا و وزن سنگدانه خشک در هر متر مکعب بتن است. داشتن حجم ثابت سنگدانه خشک، مستلزم محاسبات دائمی رطوبت و انجام تصحیحات لازم است. قواعد عملی زیر، راهنمایی برای اصلاحات تقریبی مخلوط بتن سبک سازه‌ای خواهد بود:
- هر ۱% افزایش در سنگدانه ریز، باعث افزایش آب به میزان ۲ کیلوگرم بر متر مکعب می‌شود.
- هر ۲ کیلوگرم بر متر مکعب افزایش در آب، افزایش حدود ۱% سیمان را می‌طلبد.
- هر ۱% افزایش در مقدار هوا، باعث کاهش مقدار آب به میزان ۳ کیلوگرم بر متر مکعب می‌شود. (همچنین مقاومت کاهش می‌یابد).
- هر ۲۵ میلی‌متر افزایش در اسلامپ، نیاز به افزایش آب را به میزان ۶ کیلوگرم بر متر مکعب ایجاد می‌کند.
- افزایش ۶ کیلوگرم بر متر مکعب در مقدار آب، مستلزم افزایش مقدار سیمان به میزان تقریبی ۳% است.
- اصلاحات مخلوط برای مقادیر سیمان، هوا و آب، با استفاده از روش حجم مطلق با روشی شبیه نسبت‌های بتن با وزن معمولی محاسبه می‌شود.