عوامل موثر بر کارایی بتن: 10 عامل مهم

عوامل موثر بر کارایی بتن را در دو گروه اصلی میتوان بررسی کرد. گروه عوامل داخلی که مربوط به خصوصیات بتن تازه از جمله طرح اختلاط، خصوصیات سنگ دانه ها و مواد افزودنی است و گروه عوامل خارجی که به شرایط پروژه، شرایط جوی و محل ریختن بتن مرتبط است. بنابراین یک بتن تازه در پروژه ای ممکن است از کارایی لازم برخوردار باشد ولی در پروژه دیگر کارا به حساب نیاید. افزودنی های بتن مثل ژل میکروسیلیس می توانند روی کارایی بتن تاثیرگذار باشند. در این مقاله از شرکت بتن کاور می خواهیم ابتدا تعریف مناسبی از کارایی بتن ارائه بدهیم. سپس به توضیح تفاوت بین کارایی و روانی بتن می پردازیم و عوامل موثر بر کارایی بتن را توضیح می دهیم.

کارایی بتن Workabilitiy چیست؟

کارایی بتن یا کارپذیری بتن (Workabilitiy) عبارت از امکان انجام فعالیت های لازم بر روی بتن تازه از لحظه تولید تا زمان سخت شدن بتن می باشد. پس بتنی کارپذیر محسوب میشود که در مراحل حمل، بتن ریزی، جا دادن در قالب، تراکم و پرداخت سطح بدون قالب با مشکل اجرایی مواجه نشود. میزان کارایی بتن علاوه بر مشخصات خود بتن، به مشخصات پروژه و شرایط محیطی نیز وابسته است.

بطوریکه بتن تازه تولید شده برای یک پروژه از کارایی لازم برخوردار است ولی همان بتن در پروژه ای دیگر کارایی مطلوب را ندارد.

پس کارایی بتن را میتوان در دو گروه اصلی بررسی کرد:

• گروه عوامل داخلی: که شامل مشخصات خود بتن تازه می شود.
• گروه عوامل خارجی: که به مشخصات پروژه و شرایط محیطی در زمان بتن ریزی مرتبط است.

اشتباه رایج: برخی از دست اندر کاران صنعت ساخت و ساز “کارایی بتن” را با “روانی بتن” یکسان می دانند. این یک اشتباه است که متاسفانه رایج شده است.

تفاوت کارایی بتن و روانی بتن

روانی بتن به قابلیت جاری شدن بتن تازه گفته می شود و خصوصیتی ذاتی از بتن است که از آزمایش اسلامپ تعیین می شود. روانی بتن به طرح اختلاک بتن، مواد افزودنی و مشخصات سنگدانه ها ارتباط دارد. بنا به عبارتی روانی بتن در بر گیرنده عوامل داخلی موثر بر کارایی بتن می باشد.

کارایی بتن علاوه بر روانی که عاملی داخلی است به شرایط محیطی و شرایط پروژه نیز بستگی دارد. از مهم ترین مواردی که تفاوت روانی بتن و کارایی بتن را مشخص میکند میتوان به روش بتن ریزی و جزِیات فولادگذاری بتن آرمه اشاره کرد. میزان روانی بتن شرط مهمی برای میزان کارایی بتن در شرایط سخت اجرایی و پروژه های خاص است لیکن شرط لازم کارایی بتن نبیست.

بطوریکه یک بتن تازه با روانی و اسلامپ کم، برای اجرای در عضو بتنی غیر مسلح و زمانی که بتن مستقیما از تراک میکسر به محل بتن ریزی ریخته میشود، یک بتن کارا محسوب می شود چون شرایط پروژه برای بتن ریزی در ساده ترین حالت است. همین بتن برای یک سازه بتن مسلح با آرایش فولادگذاری متراکم که در محلی قرار دارد که می بایست بتن پمپ شود کارا نیست چون برای عبور بتن از منافذ آزاد بین میلگردها و امکان پمپاژ به روانی بیشتری نیاز است. میتوان گفت کارایی بتن فراتر از روانی بتن و در بر گیرنده موارد بیشتری می باشد.

10 عامل موثر بر کارایی بتن

عوامل موثر بر کارایی بتن، علاوه بر روانی بتن مواردی چون تجهیزات و وسایل حمل و بتن ریزی، فاصله حمل بتن، جزییات و تراکم فولادگذاری، شکل قالب و تعدد دسترسی ها جهت بتن ریزی و متراکم سازی یا ویبره زدن، کیفیت سطوح قالب برداری یا بدون قالب را نیز در بر میگیرد. هر یک از این عوامل مبحث مفصلی بوده و به عوامل دیگری بستگی دارند. استفاده از افزودنی های بتن هم روی کارایی بتن تاثیرگذار است.

1- عوامل موثر بر کارایی بتن: افزودنی های بتن

هر جا از افزودنی های بتن نام برده می شود، انتظار بر افزایش یک قابلیت یا تقویت یکی از قابلیت های بتن است. طبیعتا در افزایش کارایی و روانی بتن هم میتوان روی افزودنی های بتن حساب کرد.

مواد افزودنی که به افزایش کارایی بتن کمک می کنند عبارتند از:

• روان کننده بتن
• فوق روان کننده بتن
• ابر روان کننده بتن
• مواد افزودنی هوازا

روان کننده های بتن مشخصا روانی و قابلیت جاری شدن بتن را افزایش میدهند. مواد افزودنی هوازا نیز با ایجاد حباب های خیلی ریز هوا در مخلوط بتن باعث افزایش حجم خمیر سیمان و در نتیجه افزایش روانی و کارایی بتن تازه می گردند. عامل مهم موثر دیگر بر کارایی بتن، نوع سیمان است. سیمان زودگیر باعث کاهش سریعتر روانی بتن و سیمان دیرگیر باعث کاهش کندتر روانی بتن می گردد.

2- عوامل موثر بر کارایی بتن: میزان آب

مهمترین عامل در میزان روانی و کارایی بتن، آب است که اصطکاک بین ذرات را کاهش داده و قابلیت جاری شدن مخلوط بتن را افزایش میدهد. هرچه مقدار آب در هر مترمکعب بتن بیشتر باشد روانی بتن نیز بیشتر خواهد بود. نسبت آب به سیمان یکی از عوامل مهم تاثیر گذار بر روانی بتن تازه و مقاومت و دوام بتن سخت شده است. هرچه نسبت آب به سیمان بیشتر کارایی و روانی بتن تازه بیشتر و مقاومت و دوام بتن سخت شده کاهش میابد. معمولا نسبت آب به سیمان بین 0.45 تا 0.6 کارایی و مقاومت و دوام خوبی برای بتن ایجاد می کند. پس نتیجه می گیریم تعیین مقدار بهینه نسبت آب به سیمان از اهیت خاصی برخوردار است.

3-عوامل موثر بر کارایی بتن: نسبت، شکل، بافت و دانه بندی سنگدانه ها

سنگدانه های مصرفی در بتن نیز نقش بسزایی در روانی و کارایی بتن دارند. موارد زیر بیانگر نقش سنگدانه ها در کارایی بتن تازه می باشند:

• اندازه بزرگترین سنگدانه
• شکل سنگدانه ها
• دانه بندی سنگدانه ها
• زبری سطح سنگ دانه ها
• تخلخل سنگدانه ها

کارایی بتن با حداکثر اندازه سنگدانه بتن نسبت عکس دارد. بطوریکه به ازای خمیر سیمان مشخص بزرگتر بودن اندازه سنگ دانه ها باعث کاهش کارایی بتن تازه میگردد. شکل سنگدانه های بتن نیز در روانی و کارایی بتن تازه موثر است. هرچه سنگدانه ها قلوه ای و گرد گوشه تر روانی بتن بیشتر و هرچه درازتر و گوشه دار تر روانی و کارایی بتن کمتر میشود.

دانه بندی سنگدانه ها عامل مهم دیگری در کارایی بتن است. مصالح خوب دانه بندی شده فضای خالی کمتری و نیاز کمتری به خمیر سیمان برای پر کردن این فضاهای خالی دارند و لذا به ازای مقدار مشخصی از خمیر سیمان کارایی بیشتری برای بتن ایجاد می کنند. سنگدانه ها با سطح صاف و صیقلس تر کارایی و روانی بیشتر و سنگدانه ها با سطح زبر تر کارایی کمتری را سبب می گردند.

سنگدانه های متخلخل مقداری از آب را در اختلاط بتن را به خود جذب میکنند و روانی و کارایی بتن را کاهش می دهند.

4- عوامل موثر بر کارایی بتن: مقدار و نوع سیمان

مقدار خمیر سیمان نسبت مستقیم با روانی و کارایی بتن دارد. با افزایش مقدار سیمان در بتن، مقدار و نرمی خمیر سیمان نیز افزایش یافته و سطح تماس سنگدانه ها را بیشتر پوشش میدهد. همین مسئله باعث میشود در مخلوط بتن تازه درگیری و اصطکاک سنگدانه ها کمتر و روانی بتن و درنتیجه کارایی بتن افزایش یابد.

همچنین با رعایت نسبت های طرح اختلاط، افزایش مقدار سیمان باعث افزایش مقدار آب مصرفی در واکنش هیدراتاسیون شده که خود عامل موثر دیگری در کارایی و روانی بتن است.

5-عوامل موثر بر کارایی بتن: قالب بندی

شکل قالب، دسترسی ها و کیفیت سطح بتن قالب برداری بر کارایی بتن موثر هستند. شکل قالب عامل مهمی در تعیین کارپذیری بتن است. قالب هایی با گوشه های تیز یا با دسترسی هایی در فواصل زیاد باعث کاهش کارایی بتن در جاگیری در همه فضای قالب و نیز گاهی عدم تراکم پذیری مناسب بتن در مجاورت سطح قالب می شوند.

در اینگونه موارد معمولا با استفاده از بتن خود تراکم با روانی زیاد و عدم نیاز به ویبره زدن تا حدود زیادی مشکل برطرف می شود. با این وجود گاهی مشکل همچنان باقیست. پس طراحی قالب و تعبیه تعدد نقاط دسترسی جهت بتن ریزی و در صورت لزوم ویبره زدن عامل مهم دیگری است که میبایست در تعیین کارایی مورد نیاز در نظر گرفته شود.

کیفیت سطح بتن قالب برداری شده نیز عامل موثر دیگری در کارایی بتن می باشد. گاهی سطح قالب برداری شده بتن زیر کار است و با مصالحی دیگر پوشانده میشود در این گونه موارد اگر پوشش میلگردها رعایت شده باشد و شن زدگی یا ترک قابل ملاحظه ای در سطح قالب برداری شده به چشم نخورد معایب ذکر شده را میتوان با ملات ترمیمی اصلاح و پوشش نهایی را اجرا کرد. اما اگر سطح قالب برداری شده سطح نمایان و نهایی کار باشد، کارایی لازم در زمان بتن ریزی از اهمیت مضاعف برخوردار خواهد بود.

6-جزییات فولاد گذاری بتن

یکی از عوامل بسیار مهم که کارایی بتن مسلح را از بتن غیر مسلح متمایز میکند، آرایش فولادگذاری در بتن یا آرماتور بندی است. فولادگذاری متراکم ضمن تنگ کردن معابر عبور بتن امکان دسترسی به برخی از مناطق در فاصله دورتر را مانع شده و در دو مرحله جادادن بتن و تراکم بتن ایجاد مشکل می کند.

بنابراین بتن کارا برای جزییات فولادگذاری با تراکم بالای میلگرد نیاز به بتن تازه با کارایی بالاتری نسبت به تراکم کم فولادگذاری دارد. بتن غیر سازه ای که معمولا میگرد ندارد یا حداقل میگرد حرارتی در آن اجرا میشود طبیعتا بتن با حداقل روانی نیز همچنان کارا محسوب می شود.

7-عوامل موثر بر کارایی بتن: شرایط جوی

هوای گرم با دمای بالا باعث افزایش سرعت در روند گیرش بتن و افزایش تبخیر آب مخلوط بتن و افزایش غلطت و ویسکوزیته بتن می گردد که هر دو عامل باعث کاهش کارایی یتن تازه می گردند.

هوای سرد نیز بطر غیر مستقیم بر کارایی بتن موثر است. برای بتن ریزی در زمستان و هوای سرد معمولا برای جبران سرمای هوا و افزایش درجه حرارت بتن و نیز افزایش سرعت گیرش بت از مواد افزودنی زودگیر استفاده میشود. این مواد کارایی بتن را کاهش و برای حفظ کارایی لازم برای متراکم کردن بتن استفاده از مواد روان کننده اجتناب ناپذیر است. هوای گرم و سر خارج از شرایط معمول در کاهش کارایی بتن موثر می باشند.

8-عوامل موثر بر کارایی بتن: وسایل و شرایط حمل و بتن ریزی

اگر استفاده از پمپاژ برای بتن ریزی ضروری باشد می بایست کارایی بتن در حدی باشد که بتن تازه بدون گیر کردن در لوله سیستم پمپاژ به راحتی حرکت کند. گیر کردن بتن در لوله یکی از معضلاتی است که ضمن متوقف شدن کار برای ساعاتی جهت تمیز کردن لوله و رفع انسداد آن، حجم زیادی از بتن مرجوع شده و به نخاله بتنی تبدیل میگردد. این پدیده هم افزایش هزینه ها را در بر دارد و هم مشکل زیست محیطی محسوب می شود. لذا توجه به سیستم بتن ریزی در تعیین کارایی لازم بتن تازه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

9-عوامل موثر بر کارایی بتن: کیفیت سطح تمام شده قالب بندی نشده

کیفیت سطح بتن قالب بندی نشده مورد انتظار در پروژه عامل مهم دیگری است که کارایی بتن تازه را تحت تاثیر قرار میدهد. به منظور پرداخت سطح قالب بندی نشده معمولا از تخته ماله یا ماله فلزی استفاده میکنند.اگر در زمان پرداخت سطح بتن یا ماله کشی، بتن کارایی لازم را نداشته باشد و این عمل با اعمال فشار نا متعارف صورت گیرد یا سنگدانه های بتن از سح بتن کنده میشوند و یا بتن چرداخت و ماله کشی نمی شود.

بنابراین میزان کیفیت سطح قالب بندی نشده مورد انتظار در پروژه در تععین کارایی لازم بتن تا لحظه ماله کشی و پراخت سطح بتن از اهمیت خاصی بر خوردار است.

10-عوامل موثر بر کارایی بتن: سن بتن تازه

بتن تازه با گذشت زمان سفت تر می گردد و کارایی آن کاهش می یابد. افزایش سن بتن تازه در کارایی بتن در عملیات اجرایی زمانبر اهمیت پیدا می کند. از جمله میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

• اگر فاصله حمل بتن از محل تولید بتن تا محل بتن ریزی زیاد باشد.
• اگر طول پمپاژ از محل بتن پای پمپ تا محل بتن ریزی زیاد باشد.
• در پروژه های بزرگ با سازه بتنی حجیم که حجم زیادی از بتن بدون درز و یکباره باید ریخته شود و نیاز به متراکم سازی یا پرداخت سطح بتن ریزی هم دارد.

در این موارد یا می بایست از مواد افزودنی مناسب مانند دیرگیر کننده سیمان استفاده کرد یا مصالح مخلوط بتن را بصورت خشک تا نزدیکی محل بتن ریزی حمل و در پای کار آب و مواد افزودنی را افزود. به هر حال سن بتن تازه نسبت غیر مستقیم با کارایی بتن دارد و باید در مسائل اجرایی مد نظر قرار گیرد.