۱۱ عاملی که می تواند بر مقاومت و استحکام بتن تأثیر بگذارد

بتن به طور گسترده‌ای در دنیای ساخت و ساز استفاده می‌شود. بتن از مواد مختلفی تشکیل شده است که البته همه آن‌ها نقش متفاوتی دارند. خواص بتن به طور کلی به اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن مانند سیمان، سنگدانه‌های درشت، سنگدانه‌های ریز (ماسه) و آب بستگی دارد. در این مطلب سعی داریم نکات مربوط به مقاومت و استحکام بتن را در اختیار شما بگذاریم.

تمام دنیا آرزو می‌کنند که سازه آن‌ها مستحکم و بادوام باشد و برای این کار همیشه سازه‌های خود را مطابق با استحکام و خدمات مطلوب طراحی می‌کنند. مقاومت و استحکام بتن یک نشانه کلی از کیفیت بتن می‌دهد. زیرا ارتباط مستقیمی با عملکرد مادام العمر سازه بتنی دارد. پیمانکاران بتن از مقاومت و استحکام بتن مراقبت می‌کنند که نشان دهنده توانایی سازه در تحمل بارهای مختلف (به عنوان مثال بار مرده، بار زنده، بار زلزله، بار باد و غیره) است. مقاومت بتن را می‌توان با آزمایش‌های مختلفی که بر روی آن انجام می‌شود مانند مقاومت فشاری، مقاومت کششی و مقاومت خمشی اندازه گیری کرد.

جدای از آزمایشات فوق، عوامل مختلفی نیز وجود دارد که می‌تواند بر مقاومت بتن نیز تأثیر بگذارد که در ادامه مطلب به موارد بارز آن عوامل می‌پردازیم:

۱.نسبت آب به سیمان

نسبت وزن آب به وزن سیمان را نسبت آب به سیمان می‌گویند. مهمترین عامل برای به دست آوردن مقاومت بتن است. نسبت w/c کمتر منجر به مقاومت بیشتر بتن می‌شود. معمولا از نسبت آب به سیمان ۰.۴۵ تا ۰.۶۰ استفاده می‌شود. آب بیش از حد منجر به جدا شدن و ایجاد فضای خالی در بتن می‌شود. نسبت آب به سیمان با مقاومت بتن نسبت معکوس دارد. زمانی که نسبت w/c افزایش می‌یابد مقاومت بتن کاهش می‌یابد و زمانی که نسبت w/c کاهش می‌یابد مقاومت بتن افزایش می‌یابد. همچنین معمولا استفاده از افزودنی‌های روان کننده بتن؛ مقدار آب اختلاط را بسته به ترکیبات مواد افزودنی از ۵ تا ۱۲ درصد کاهش می‌دهد.

۲.تراکم بتن

تراکم بتن چگالی بتن را افزایش می‌دهد زیرا فرآیندی است که در آن حفره‌های هوا از بتن تازه قرار داده شده حذف می‌شود که بتن را فشرده و متراکم می‌کند. وجود حفره‌های هوا در بتن مقاومت آن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. تقریبا ۵ درصد از حفره‌های هوا می‌تواند مقاومت بتن را ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش دهد. حتی در یک نسبت آب به سیمان استحکام با دقت‌های مختلف تراکم متفاوت است. در بتن کاملا متراکم شده، مقاومت بیشتر از بتن کم متراکم است.

۳.مواد تشکیل دهنده بتن

ترکیبات اصلی بتن سیمان، ماسه، سنگدانه و آب است. کیفیت هر ماده بر مقاومت و استحکام بتن تأثیر می‌گذارد. بنابراین، همه مواد باید معیارهای استاندارد برای استفاده در بتن مانند موارد زیر باید در نظر گرفته شود:

معیار اول: نوع و مقدار سیمان

مقدار سیمان به شدت بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. محتوای سیمان بیشتر، تمایل به ترک‌های انقباضی را در هنگام عمل آوری و سخت شدن بتن افزایش می‌دهد. انواع سیمان نیز تاثیر زیادی بر خواص بتن سخت شده دارند. طبق استاندارد IS ۴۵.۲۰۰۰، حداقل مقدار سیمان مشخص شده از ۳۰۰ تا ۳۶۰ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن برای شرایط مختلف قرار گرفتن در معرض و برای گریدهای مختلف بتن متغیر است. حداکثر میزان سیمان در بتن نیز به ۴۵۰ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن محدود شده است. عیار سیمان یعنی عیار ۳۳، عیار ۴۳، عیار ۵۳ نیز بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. هر چه درجه بالاتر باشد، استحکام بالاتر به ویژه استحکام اولیه بالا است.

معیار دوم: انواع و مقدار سنگدانه

مقاومت و استحکام بتن به مقاومت سنگدانه‌ها بستگی دارد. کیفیت پایین سنگدانه باعث کاهش مقاومت بتن می‌شود. مقدار سنگدانه نیز بر خواص بتن سخت شده تأثیر می‌گذارد. در محتوای ثابت سیمان، مقدار بیشتر سنگدانه باعث کاهش مقاومت بتن می‌شود. شکل و درجه‌بندی سنگدانه تا آنجایی که مقاومت بتن مورد توجه قرار می‌گیرد، نقش عمده‌ای دارد.

آیا می دانید گروت اپوکسی چیست و چه کاربردی دارد؟

معیار سوم: کیفیت آب

کیفیت آب در فرآیند گیرش و سخت شدن بتن نقش بسزایی دارد. اسیدی، روغنی، سیلتی و آب دریا نباید در مخلوط بتن استفاده شود. ناخالصی‌های آب تأثیر نامطلوبی بر مقاومت بتن می‌گذارد. بنابراین همیشه در مخلوط بتن از آب آشامیدنی استفاده می‌شود. به خصوص آب ناخالص ممکن است منجر به خوردگی بتن؛ کربناته شدن یا حمله اسیدی شود، بنابراین عمر بتن را کاهش می‌دهد.

۴.عمل آوری بتن

عمل آوری بتن برای جلوگیری از انقباض پلاستیک، کنترل دما، توسعه مقاومت و دوام بسیار ضروری است. عمل آوری رطوبت و دمای مطلوب را در عمق و نزدیک سطح پس از قرار دادن و تکمیل بتن برای توسعه مقاومت فراهم می‌کند. به عبارت دیگر، عمل آوری آب کافی را برای تکمیل فرآیند هیدراتاسیون بدون وقفه در اختیار بتن قرار می‌دهد که برای توسعه مقاومت مهم است. معمولا پخت ۷ روزه معادل ۷۰ درصد مقاومت فشاری است. دوره پخت بستگی به نوع سیمان و ماهیت کار دارد. به طور کلی، برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۷ تا ۱۴ روز است. روش‌های زیادی برای پخت مانند آب‌پاشی و غوطه‌وری، اسپری کردن و مه‌پاشی پوشش‌های مرطوب اشباع و غیره وجود دارد.

از این رو لطفا به یاد داشته باشید که در هنگام اختلاط بتن تا حد امکان از آب کمتر استفاده کنید و پس از بتن ریزی تا حد امکان از آب استفاده کنید.

۵.شکل سنگدانه

اشکال زیادی از سنگدانه‌ها مانند زاویه‌ای، مکعبی، دراز، دراز و پوسته پوسته، نامنظم و گرد وجود دارد.

سنگدانه‌های زاویه دار دارای بافت خشن هستند و سنگدانه‌های گرد دارای بافت صاف هستند. بنابراین، سنگدانه‌های گرد، مشکل‌عدم اتصال خمیر سیمان و سنگدانه را ایجاد می‌کنند. سنگدانه‌های زاویه دار در بتن اثر به هم پیوستگی بهتری از خود نشان می‌دهند اما سنگدانه‌های زاویه دار حاوی مقدار بیشتری حفره است. برای این کار، شما نیاز به کل دانه‌بندی شده داشتید. شکل سنگدانه‌ها در مورد بتن با مقاومت بالا و کارایی بالا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که از نسبت w/c بسیار پایین استفاده می‌شود. در چنین مواردی برای کارایی بهتر، سنگدانه‌های مکعبی با درجه‌بندی یکنواخت مورد نیاز است.

۶.حداکثر اندازه مصالح

سنگدانه‌های سایز بزرگتر استحکام کمتری دارند زیرا سطح کمتری برای ایجاد پیوند دارند که مسئول استحکام است. سنگدانه با اندازه بزرگتر بتن را ناهمگن می‌کند. هنگامی که تحت فشار قرار می‌گیرد، بارگذاری را به طور یکنواخت توزیع نمی‌کند. به دلیل نشت داخلی، مشکل ایجاد ریزترک در بتن زمانی رخ می‌دهد که از سنگدانه‌های بزرگتر در بتن استفاده شود.

۷.درجه بندی کل

درجه‌بندی سنگدانه‌ها توزیع اندازه ذرات سنگدانه‌ها را تعیین می‌کند. این مهمترین عامل برای مخلوط بتن است. سه نوع سنگدانه دانه‌بندی شده وجود دارد. سنگدانه‌های خوب دانه‌بندی شده حاوی تمام اندازه ذرات سنگدانه هستند. به طوری که مقدار کمتری حفره داشته باشند. استفاده از سنگدانه‌های با دانه‌بندی خوب استحکام بیشتری به بتن می‌دهد.

۸.وضعیت آب و هوا

شرایط آب و هوایی نیز به دلایل مختلف بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. در آب و هوای سرد، بتن بیرونی به دلیل تغییر ناگهانی آب و هوا در معرض عمل انجماد و ذوب مکرر قرار می‌گیرد. باعث تخریب بتن می‌شود. با تغییر در میزان رطوبت، مواد منبسط و منقبض می‌شوند. باعث ایجاد ترک در بتن شد.

۹.دما

با درجه معینی از افزایش دما، سرعت فرآیند هیدراتاسیون در آن افزایش می‌یابد که به سرعت قدرت می‌گیرد. تغییرات ناگهانی دما باعث ایجاد گرادیان حرارتی می‌شود که باعث ترک خوردن و پوسته شدن بتن می‌شود. به طوری که مقاومت نهایی بتن در دمای بسیار بالا کمتر می‌شود.

۱۰.نرخ بارگذاری

مقاومت بتن با افزایش سرعت بارگذاری افزایش می‌یابد زیرا در بارگذاری‌های بالا زمان کمتری برای خزش وجود دارد. خزش باعث ایجاد تغییر شکل دائمی در سازه در بارگذاری ثابت می‌شود. به طوری که شکست در مقادیر محدود کرنش به جای تنش رخ می‌دهد. در بارگذاری سریع، مقاومت بار بهتر از بارگذاری آهسته است.

۱۱.عمر بتن

با افزایش سن بتن، درجه هیدراتاسیون بیشتر می‌شود. فرآیند هیدراتاسیون واکنش شیمیایی آب و سیمان است. هیدراتاسیون ژلی را تولید می‌کند که نقش مهمی در پیوند ذرات اجزای بتن دارد. بنابراین مقاومت بتن با افزایش سن افزایش می‌یابد. به طور معمول، مقاومت بتن پس از ۱۱ سال دو برابر می‌شود، مشروط بر اینکه عوامل نامطلوب وجود نداشته باشد.

آگاهی از عوامل موثر بر مقاومت بتن از جهات مختلف به ویژه در طراحی سازه، انتخاب مصالح برای بتن، رعایت احتیاط در شرایط مختلف آب و هوایی، انتخاب روش‌های مختلف برای بتن ریزی، هدف‌گذاری عمر بهتر سازه‌های ساختمانی، برای نگهداری کم ساختمان مفید است.