تبلیغات
جوجه معمارها - طرح اختلاط بتن سبکدانه قسمت اول
جوجه معمارها
معماری هنر طراحی نظام مندانه ،همراه با حس زیبایی شناختی انسان است
صفحه نخست       پست الکترونیک          تماس با ما              ATOM            طراح قالب
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


وبلاگ تخصصی معماری مرجع نرم افزار و فایلهای معماری طراحی نقشه باتوجه به نیاز شما (تجاری،اداری،مسکونی)پذیرفته میشود
09175481851
09037059061
سیدحمید راد

مدیر وبلاگ :مجله زردآلو

  طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غیر سازه ای (
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا باید خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نیز این خواسته ها عبارتند از :
مقاومت فشاری در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرایط محیطی یا سولفاتی ، اسلامپ و کارآئی بتن ، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرایط محیطی ، و احتمالا" موارد دیگری همچون مدول الاستیسیته یا خواص فیزیکی مکانیکی دیگر مثل قابلیت انتقال حرارت و غیره ، در کنار این موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بویژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدودیت ها و خواسته ها باشد .
    -   
در کنار این خواسته ها ، داده هائی نیز بر اساس اطلاعات موجود از سیمان ، سنگدانه و ... در دست است و یا باید در آزمایشگاه بدست آید از جمله اینها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
نوع سیمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سیمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان ، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ریزدانه ، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها ، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی ، رژیم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با میله ( در طرح امریکائی ) ، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ویژگیهای مکانیکی و دوام سنگدانه ها ، مدول ریزی سنگدانه ها و ریزدانه ها         ( بویژه در روش امریکائی) ، چگالی ذرات سیمان و افزودنیها : گاه لازمست دانه بندی یا مدول ریزی سبکدانه ها معادل سازی شود یعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات ، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ریزی حجمی تبدیل گردد که در این حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعیین کنیم .
روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آید . نسبت آب به سیمان از جداول راهنما یا تجربیات گذشته و شخصی فرض می گردد . پس مقدار سیمان در این صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عیار سیمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان یا کارآئی ، مقدار آب مشخص می شود .
اختلاف عمده روش ها در تعیین مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بویژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه یا نیمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی ، بیشتر می گردد .
در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحادیه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ریز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه یا یکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آید، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعیین شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گیرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آید . فرمول حجم مطلق در شکل ساده آن در این حالت بصورت زیر است :
                                                                                                                   

که C و   و   به ترتیب وزن سیمان ، آب آزاد و کل سنگدانه ها بصورت اشباع با سطح خشک است و   و   و   به ترتیب چگالی ذرات سیمان ، آب و چگالی متوسط سنگدانه های اشباع با سطح خشک می باشد و   حجم هوا در واحد حجم بتن است .
با داشتن اطلاعات مورد نیاز ، مجهول ما فقط   می باشد که تعیین می شود . اگر افزودنی     داشته باشیم حجم افزودنی از تقسیم وزن به چگالی آن بدست می آید و در رابطه قرار داده می شود .
پس از تعیین  با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفیت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعیین کرد . وزن مخصوص بتن تازه نیز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آید ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتیجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن میتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانید و طرح اختلاط را نهائی کرد. امریکائی ها نیز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و یا نیمه سبکدانه توصیه نموده اند :

1.   
روش حجم مطلق :

در این روش عملا" پس از تعیین آب آزاد ، سیمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آید . این روش برای بتن معمولی ، نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در این حالت تعیین مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفیت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" یک اشکال مفهومی نیز در این حالت وجود دارد و آن اینکه آیا اصولا" در هنگام ریختن و گیرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسیده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعیین حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خیلی زیاد است . استفاده از این روش بویژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اینکه از یک چگالی یا وزن دیگر با توجه به جذب آب واقعی در این حالت استفاده نمود که روش بسیار دقیقی حاصل می گردد . امروزه سعی شده است با این روش به طرح اختلاط مناسب دست یافت . مثلا" در روش های اروپائی که این مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نیم ساعته ، 1 ساعته یا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد.
آنچه در اینجا اهمیت دارد آنست که در هنگام گیرش نسبت آب به سیمان واقعی چقدر است و با دانستن اینکه آبهای موجود در بتن ، در سنگدانه یا خمیر سیمان است به این نتیجه رسید که                            آب آزاد واقعی چیست و چقدر می باشد . مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقیقه یا 30 دقیقه تعیین می کنند . این امر مستلزم آنست که رژیم جذب آب سبکدانه را بدانیم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنیم .

2.   
روش حجمی ( Volumetric ) :

در روش حجمی از یک مخلوط آزمون با مقادیر تخمینی استفاده می شود ( آب ، سیمان ، سنگدانه ریز و درشت ) . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمایشهای لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابلیت تراکم ، ماله خوری و کارآئی ، خصوصیات دیگر نیز می تواند در زمانهای بعد بدست آید ( مثل مقاومت و ..... ) . اما پس از ساخت بتن و اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعیین می شود . حجم محاسباتی بتن نیز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای یکی شدن این ها صورت  می گیرد . مسلما" باید اهداف مقاومتی و دوام نیز تأمین گردد . در اینجا نیز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گیرد . لازم به ذکر است که این روش برای بتن های نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنین در این روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد .

3.   
روش وزنی یا فاکتور چگالی                                                                        ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) :

این روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ریز دانه معمولی کاربرد دارد یعنی صرفا" برای بتن نیمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعریف خاصی است که فقط در ACI 211.2  ( در ضمیمه A ) آمده است و با تعریف چگالی تفاوت دارد . S  فاکتور چگالی بصورت زیر می باشد.  C وزن سبکدانه ( خشک یا مرطوب ) و B وزن پیکنومتر پر از آب و A وزن پیکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد .                                                                 
 
بنابراین در این تعریف وضعیت رطوبتی مشخص نیست و میتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما باید وضعیت رطوبتی در هر مورد گزارش شود یعنی بگوئیم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معین برابر S می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امریکائی ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سیمان ، مقدار سیمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آید که در این رابطه مدول زیری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نیاز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه     می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و یا ضمیمه B مربوط به  ACI 211.2  مشخص شود که بر این اساس آب کل بدست می آید . در این روش نیز باتوجه به وزن یک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آید و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادیر بدست آمده صورت می گیرد تا بتن مطلوب حاصل شود .   
   
کاربردهای بتن سبک
همانطور که می دانیم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غیر سازه ای . از این نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی دیگری استفاده می نمائیم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ریز دانه . در این نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .

•   
ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نیز دو نوع بتن داریم : مسلح و غیر مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غیر مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را باید از این جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبیه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پیش تنیده هم باشد . جالب است بدانیم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است . کشتی Atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی  Selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند . همچنین در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدلیل محدودیت هائی در تولید ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زیادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود . 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریائی تا پایان جنگ جهانی دوم در امریکا ساخته شد که ظرفیت آنها از 3 تا        000/ 140 تن بود .
جالب است بدانیم تا این اواخر یک کشتی بنام Peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود ، شناور بود و آزمایشهای ارزشمندی نیز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی میلگردها و کربناسیون می باشد .
مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نیز بر خلاف ساخت کشتی ها ، تولید و ساخت آنها ادامه یافته است اما بدلیل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی ، تولید کشتی مقرون به صرفه نمی باشد .
در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زیادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنیا ساخته شد . بطور مثال در ایالات متحده و کانادا بیش از 150 پل و ساختمان از این نوع مورد    بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز امریکا ، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده اند .
ساختمان 42 طبقه در شیکاگو ، ترمینال TWA در فرودگاه نیویورک ( 1960 ) ، فرودگاه Dulles واشنگتن در 1962 ، کلیسائی در نروژ در 1965 ، پلی در وایسبادن آلمان در 1966 و    پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله این موارد هستند . در هلند ، انگلستان ، ایتالیا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 میلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظیم گاز طبیعی ، اسکله شناور ، مخزن نفت در زیر آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نیمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی ، جایگاه تماشاچی در برخی استادیومها و همچنین سقف این استادیومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است .
بزرگترین بنای بتن سبکدانه ، یک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 میلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 میلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدلیل نیاز برخی شرکتهای نفتی در امریکا ، نروژ و مکزیک ، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و   فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسید و نتایج آن منتشر شده است .
FIP ( fib )
برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد .
بتن اسفنجی معمولا" بع دو نوع گازی و کفی تقسیم میشود . این نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نیز می نامند و در برخی منابع بتن Cellular نام دارد . اغلب بتن های گازی و کفی غیر سازه ای هستند اما برخی بتن های گازی از قابلیت سازه ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار  می باشند 
بتن های اسفنجی عمدتا" پر کننده هستند . ساخت برخی پانل های جداکننده ، ایجاد کف سازی و شیب بندی ، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنج غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن گازی است . نوعی بتن گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتنی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفی و گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .
کاربردهای بتن فاقد ریزدانه نیز در مبحث جداگانه ای نیز ارائه شده است

 

 

طرح اختلاط بتن

 

روش گام به گام طرح اختلاط بتن بادوام
مبتنی بر آیین نامه    
ACI 211.1

 

تخمین جرم مورد نیاز اجزاء مخلوط بتن شامل گامهای منطقی و نسبتاً ساده ای می باشد که طی آن خصوصیات مصالح موجود در ارایه یک مخلوط مناسب برای کار مورد نظر مخلوط می گردند.

موارد زیر و یا تعدادی از آنها ممکن است جزء الزامات طرح در مشخصات فنی مشخص شده باشند:

•       حداکثر نسبت آب به سیمان یا نسبت آب به مواد سیمانی

•       حداقل مقدار سیمان

•       مقدار هوای بتن

•       اسلامپ

•       بزرگترین اندازه سنگدانه

•       مقاومت

•       دیگر الزامات مربوط به مواردی نظیر حاشیه ایمنی مقاومت، مواد افزودنی انواع خاص سیمان، مواد سیمانی دیگر، یا سنگدانه ها

با اعمال مراحل زیر می توان جرم اجزای تشکیل دهنده بتن در متر مکعب را به نحوی مطلوب تعیین نمود.

با اعمال مراحل زیر می توان جرم اجزای تشکیل دهنده بتن در متر مکعب را به نحوی مطلوب تعیین نمود.

گام اول: انتخاب اسلامپ

 

 

گام دوم: انتخاب بزرگترین اندازه سنگدانه

§    بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه ها باید بزرگترین اندازه ای انتخاب شود که بصورت اقتصادی در دسترس بوده و باابعاد سازه نیز همخوانی داشته باشد.

 

 

 

§    بزرگترین اندازه اسمی سنگدانه نباید از یک پنجم کمترین فاصله بین دو وجه قالبها، یا یک سوم ضخامت دالها یا سه چهارم کمترین فاصله خالص بین تک میلگردها، دسته میلگردها و یا کابلهای پیش کشیده، بزرگتر شود.

 

گام سوم: تخمین آب اختلاط و مقدار هوای محبوس

§       مقدار آب مورد نیاز در واحد حجم بتن برای ایجاد یک اسلامپ مشخص عمدتاً به:

 

     بزرگترین اندازه اسمی، شکل ذرات و دانه بندی سنگدانه ها، دمای بتن، مقدار هوای ایجاد شده و کاربردر مواد افزودنی شیمیایی بستگی دارد.

§    در صورت استفاده ازسنگدانه های درشت گرد گوشه با دانه بندی مناسب ،می توان از مقدارآب بدست آمده kg 18برای بتن حباب هوا داده نشده و 15 kg برای بتن حباب هوا داده شده کاست.

§       درصورت استفاده از مواد افزودنی روان کننده نیز، می توان از مقدار آب 5% یا بیشتر کاست.

 

 

گام چهارم: انتخاب نسبت آب به سیمان یا نسبت آب به مواد سیمانی

 

§    در تعیین نسبت w/c یا w/c+p نه تنها الزامات مقاومت بلکه عوامل دیگری مانند دوام نیز دخالت دارند. برای بتن های دارای سیمان پرتلند نوع I مقادیر تقریبی و محافظه کارانه در جدول زیر داده شده است.

§    مقداردرصد  w/cتخمینی برای بتنهای حباب هوا داده نشده تا 2% و برای بتنهای حباب هوا داده شده تا 6% می باشد و مقادیر بیشتر با کاهش مقاومت فشاری همراه هستند.

§    نسبت بندی ارایه شده برای سنگدانه های 19 تا 25 میلی متر صحیح می باشد و برای سنگدانه های با اندازه کوچکتر این نسبتها افزایش می یابد.

 

 

 

برای بتن های در معرض شرایط محیطی شدید (نامساعد) باید نسبت w/c یا w/c+p

پایین نگهداشته شوند.

حداکثر نسبت آب به سیمان یا آب به سیمانی مجاز برای بتن در شرایط محیطی شدید (نامساعد)

 

 

 

 

هنگامیکه پوزولانهای طبیعی، خاکستر بادی روباره آهن گدازی بوده سیلیس، که مواد پوزولای نامیده می شوند در بتن بکار روند برای تعیین نسبت w/c+p از پوشیده استفاده می شود.

 

 

 

گام پنجم: محاسبه مقدار سیمان

 

§       مقدار سیمان در واحد حجم بتن بوسیله مقادیر مشخص شده در گامهای 3 و 4 تعیین می شود.

§       مقدار سیمان لازم برابر با حاصل قسمت مقدار آب اختلاط تخمینی (گام 3) به نسبت آب به سیمان (گام 4) می باشد.

 

گام ششم: تخمین مقدار سنگدانه درشت

 

§    با سنگدانه های با اندازه اسمی برابر و دانه بندی یکسان، می توان بتنی با کارآیی رضایت بخش ایجاد نمود بشرط اینکه حجم مشخصی از سنگدانه درشت در واحد حجم بتن بکار رود.

§    برای کاهش دادن کارایی مورد نیاز برای کفسازی وغیره ممکن است مقادیر بدست آمده از جدول 10% افزایش یابدوبرای بدست آوردن کارایی بیشتر نیز ممکن است مقادیر10% کاهش یابند.

 

 

 

 

 

گام هفتم: تخمین مقدار سنگدانه ریز (ماسه)

§    1) مقدار سنگدانه ریز با کم کردن اجزای معلوم از کل مقادیر واحد حجم بتن بدست می آید. برای اینکار می توان هر یک از دو شیوه زیر را بکار برد.






آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی