در این مقاله، به موضوع نسبت آب به سیمان در بتن های 350، خود تراکم، مگر و یا در جدول طرح اختلاط بتن پر مقاومت، میزان آن در ملات ماسه سیمان، دوغاب تزریق و مواردی از این دست پرداخته شده است. و در ادامه به دنبال آن هستیم تا به سوالات مرتبط مانند: نسبت w/c در شرایط معمول و هوای سرد چقدر است، تاثیر حداقل و حداکثر نسبت اب چیست، نسبت آب به سیمان چیست و چگونه با مقاومت بتن ارتباط دارد؟ پاسخ دهیم.
بتن در تمامی مراحل، از ترکیب خمیری تا سفت شدن، تحت تأثیر نسبت و واکنشهای مابین سیمان و آب قرار دارد. اگرچه ممکن است باور آن برای شما سخت باشد، اما این رابطه همانند هر رابطه دوستانه دیگری، برای به ثمر رسیدن نیاز به مراقبت عالمانه و محبتآمیز دارد. زیرا نسبت آب به سیمان، یک ارتباط شکننده بین دو ماده ضروری است که نقش اساسی در پیدایش و دوام ساختار بتنی ایفا میکند.
نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن
نسبت آب به سیمان در بتن و ملاتهای ساختمانی مختلف، به نسبت بین وزن آب و وزن سیمان در یک مترمکعب انواع مخلوطهای بتن پرمقاومت، خودتراکم، ملات و دوغاب سیمانی اشاره دارد. این مفهوم نخستین بار توسط محقق مشهور آمریکایی داف آ. آبرامز در سال ۱۹۱۸ مطرح شده است.
شما ممکن است نام Duff Abrams را به واسطه یکی از اختراعات کلاسیک او در ایجاد روش آزمایشی برای کارایی مخلوط بتن با استفاده از آنچه که به «آزمایش اسلامپ» نامیده میشود و برای اندازهگیری قوام و کارایی بتن تازه بکار میرود بشناسید.
این مفهوم در گذر زمان و همزمان با پیشرفتهای حاصل شده در طرح اختلاط بتن به دلیل استفاده از خاکستر بادی و مواد پوزولانی دیگری مانند انواع ژل میکروسیلیس توسعه یافت. و ما امروزه با مفهوم گستردهتر «نسبت آب به مواد دارای ترکیبات سیمانی» مواجه هستیم.
نسبت آب به سیمان چیست و چگونه با مقاومت بتن ارتباط دارد؟
همان طور که از تصاویر شماتیک بالا مشاهده میشود، نسبت آب به سیمان عامل مهمی در تعیین مقاومت نهایی بتن است. نسبت آب به سیمان بیشتر منجر به بتن ضعیفتر میشود، در حالی که نسبت کمتر منجر به بتن قویتر میشود.
به طور مشخص نسبت آب به سیمان با مقاومت بتن رابطه معکوس دارد و نسبتهای معمولی از ۰.۳ تا ۰.۸ متغیر است.
حداقل نسبت آب به سیمان در بتن چقدر است
نسبت آب به سیمان کمتر، در حدود ۰.۴ در صورت عمل آوری مناسب، باعث ایجاد خمیر سیمان متراکم و قویتر شده که این روند در نهایت به مقاومت بالاتر ختم میشود. لیکن ساخت، حمل و پمپاژ بتن با این نسبت آب به سیمان کم شما را با مشکلات زیادی مواجه میکند که برای رهایی از این چالشها استفاده از انواع فوق روان کنندههای بتن میتواند عملکردی شیبه یک معجزه داشته باشد.
روان کننده شیمیایی با روشهایی مانند بهبود پراکندگی ذرات سیمان در مخلوط بتن تازه و جلوگیری از به دام افتادن آب اختلاط به افزایش و حفظ کارایی در طول زمان کمک کرده و به بتن اجازه میدهد حتی با محتوای آب کمتر نیز به راحتی جریان پیدا کند.
این امر به ویژه در تولید بتن مگر (به واسطه عیار سیمان پایین) ساخت بتن پر مقاومت و طرح اختلاط بتن خود تراکم با حداقل نسبت W/C از اهمیت بالاتری برخوردار است. بنابراین استفاده از ابر روان کنندههای بتن بر پایه پلی کربوکسیلات در تولید این بتنهای خاص با میزان آب به سیمان پایین یک جزء کلیدی محسوب میشود.
حداکثر نسبت آب به سیمان در بتن
محدوده نسبت آب به سیمان بالاتر از ۰.۸ به دلیل این مقدار آب بیشتر خمیر سیمان را رقیقتر کرده و در همین راستا فضاهای متخلخل بیشتر و پیوندهای ضعیفتری بین خمیر سیمان و سنگدانهها ایجاد میکند، همین مطلب سبب افزایش فضاهای خالی، نفوذپذیری و کاهش دوام بتن میگردد.
نکته نگران کننده دیگر در ارتباط با این بتنها مربوط به تمایل به ترک خوردگی، جمع شدگی و سایر معضلات مرتبط میگردد.
نسبت آب به سیمان در بتن 350
هر یک متر مکعب بتن، به طور معمول، از ۳۰۰ تا ۳۵۰ کیلوگرم سیمان تشکیل شده است. برای سادگی، فرض کنید ۳۲۵ کیلوگرم بر متر مکعب و نسبت آب به سیمان ۰.۴۵ داریم. یعنی در یک مترمکعب بتن، داریم:
- سیمان ۳۲۵ کیلوگرم
- آب: x ۰.۴۵ کیلوگرم آب / ۳۲۵ کیلوگرم سیمان = ۱۴۶.۲۵ کیلوگرم آب
خیلی عالی! اکنون تصور کنید، این بتن به محل پروژه رسیده و اپراتور پمپ (یا سایرین) شیلنگ آب را میگیرد و به بتن در حال تخلیه اضافه میکنند، زیرا فکر میکند بتن به سختی خارج میشود و فاقد کارایی مورد انتظار است. در عرض چند دقیقه (اگر در نظر داشته باشیم که یک شیلنگ میتواند از ۳۰ تا ۹۰ لیتر در دقیقه پمپاژ کند)، بین ۶۰ تا ۱۸۰ لیتر آب به میکسر اضافه میشود.
حال اگر ظرفیت کامیون میکسر حمل بتن را ۶ متر مکعب در نظر بگیریم، این بدان معنی است که نسبت آب به سیمان ما به طور قابل توجهی تغییر کرده و از ۰.۴۵ به ۰.۴۷۳ تا ۰.۵۲ رسیده است.
جدول نسبت آب به سیمان
پس از وقوع جریان بالا، تاثیر نسبت اب به سیمان را در نتایج آزمایشگاهی و مقاومت ۲۸ روزه بتن پیگیری میکنیم و متاسفانه شاهد کاهش ۱۷ درصدی در مقاومت فشاری آن در خواهیم بود.
نمودار پایین را بررسی کنید تا میزان تاثیر این نسبت شکننده را برای مقادیر مختلف آب به سیمان و مقاومتهای فشاری متناظر به وضوح درک کنید.
تاثیر نسبت اب به سیمان در مقاومت بتن
اگرچه تا اینجا بیشتر روی مقاومت فشاری تمرکز داشتیم، لیکن نباید مسئله دوام را دور از نظر داشته باشیم. چراکه دوام نیز با تغییر نسبت آب به سیمان به خطر میافتد. به عنوان مثال، زمانی که نسبت w/c بالا باشد، ذرات سیمان پراکنده میشوند.
این بدان معنی است که وقتی بتن سخت میشود، محصولات هیدراتاسیون سیمان کل فضا را نمیپوشاند و در نتیجه یک پوشش متخلخل ایجاد میشود. این موضوع به ما این نکته را به ما گوشزد میکند که:
هر چه نسبت آب به سیمان بیشتر باشد، بتن متخلخلتر و در نتیجه دوام کمتری دارد. و در مقابل، با نسبت آب به سیمان کمتر، بتن متخلخل کمتری دارد و دوام بیشتری دارد.
نتیجه گیری
اگر در مرحله تصمیم گیری برای طراح اختلاط بتن، ملات و یا دوغاب تزریق قرار دارید، بهتر است دست نگه دارید و مانند هر انتخاب حیاتی دیگری، پیچیدگیهای نسبت آب به سیمان را مدنظر داشته باشید و به جای اضافه کردن بیرویه آب، بهتر است تسلیم وسوسه نشوید. و اگر بتن ارسالی از کارخانه تولید بتن آماده با مشخصات مربوطه به پروژه شما مطابق نیست، حتما میکسر را به کارخانه برگردانید.
برای مشاوره، دریافت اطلاعات فنی انواع مواد افزودنی بتن و برتری یافتن بر چالشها پیش رو، با کارشناسان فنی و فروش گروه مهندسی بتن آزما تماس بگیرید.