با توسعه مداوم علوم مواد ، زمینه های کاربرد بتن گسترده تر و گسترده تر می شوند. مهم نیست که از بتن در کدام زمینه استفاده می شود ، کلید طراحی نسبت مخلوط آن ، هدف قرار دادن کارآیی ، خصوصیات مکانیکی و دوام بتن است. مواد اولیه مناسب را انتخاب کرده و پارامترهای نسبت را برای پاسخگویی به نیازهای طراحی بهینه کنید. این مقاله از الزامات ذاتی طراحی نسبت مخلوط شروع می شود و به بررسی جهت تنظیم نسبت مخلوط تحت تأثیر عوامل مختلف ، که دارای اهمیت هدایت عملی برای طراحی و تولید بتن است.
الزامات فنی برای طراحی مخلوط بتن
هنگام طراحی نسبت مخلوط بتن ، ملاحظات اصلی برآورده کردن نیازهای فنی قابلیت کار ، خصوصیات مکانیکی و دوام است. در مرحله تولید و ساخت ، کارآیی مخلوط بتونی باید برآورده شود و خصوصیات آن عمدتاً شامل سیالیت ، انسجام و احتباس آب است. در شکل گیری بتن ، پخت و درشت و بعد از آن ، باید الزامات مربوط به خصوصیات مکانیکی را برآورده کرد ، که عمدتاً به استحکام بتن اشاره دارد. استحکام فشاری مکعب ، استحکام خمشی و توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل بتن (عمدتاً شامل انقباض شیمیایی ، انقباض کربناسیون ، تغییر شکل خشک و مرطوب ، تغییر شکل دما ، خزش و غیره). در مرحله استفاده بعدی ، الزامات دوام نیز باید برآورده شود ، و عملکرد آن عمدتاً شامل ضد آب ، ضد یخ ، کربن سازی ، خوردگی فولادی ، مقاومت در برابر خوردگی و غیره است.
02 تجزیه و تحلیل و تنظیم عوامل مؤثر بر نسبت مخلوط بتن
ترکیب و انتخاب مواد اولیه بتونی ، محیط ، قطعات ساختاری ، تکنیک های تولید و ساخت و غیره ، همه تأثیر زیادی در نیازهای فنی آن دارند که به نوبه خود بر طراحی مخلوط بتن تأثیر می گذارد.
2.1 مواد اولیه
مواد اولیه برای تهیه بتن به طور مستقیم خواص مختلف بتن را تعیین می کند. به عنوان مثال ، قدرت سیمان ، ماده اولیه اصلی ، نقش تعیین کننده ای در قدرت بتن دارد. نسبت سیمان آب ، میزان شن و ماسه ، تخلخل سنگ ، ترکیبات و ترکیبات همه نقش تعیین کننده ای در استحکام بتن دارند. عملکرد بتن تأثیر زیادی دارد.
2.1.1 تأثیر مواد اولیه بر عملکرد بتن
نسبت سیمان آب: اندازه نسبت سیمان آب بر سیالیت مخلوط بتونی تأثیر می گذارد: هرچه نسبت سیمان آب بزرگتر باشد ، سیالیت بهتر و رکود بیشتر می شود. با این حال ، اگر نسبت سیمان آب خیلی بزرگ باشد ، به راحتی می توان مخلوط را طبقه بندی و تفکیک کرد. ؛ هرچه نسبت سیمان آب کوچکتر باشد ، سیالیت نیز بدتر می شود. اگر نسبت سیمان آب خیلی کوچک باشد ، ارتعاش و جمع و جور آن دشوار خواهد بود. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، برای کاهش مصرف سیمان و صرفه جویی در هزینه ها ، باید نسبت سیمان آب تا حد امکان کاهش یابد. برای دستیابی به رکود مورد نیاز ، می توان عامل کاهش آب را اضافه کرد.
نرخ ماسه:اگر میزان شن و ماسه خیلی زیاد باشد ، سیالیت بتن کاهش می یابد و رکود کوچکتر می شود. اگر میزان شن و ماسه خیلی کم باشد ، انسجام و احتباس آب بتن ضعیف می شود و خونریزی ، تفکیک و دوغاب به راحتی رخ می دهد. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، نرخ ماسه ای که می تواند شکاف های بین سنگ ها را پر کند و حاشیه خاصی داشته باشد باید انتخاب شود.
کل: درانتخاب سنگدانه ها تأثیر بیشتری بر عملکرد بتن دارد. هنگامی که مقدار کل مصالح بدون تغییر باقی می ماند ، بتونی مخلوط شده با سنگریزه ها و ماسه رودخانه از کارآیی بهتری برخوردار است ، در حالی که از شن و ماسه و ماسه ساخته شده استفاده می شود. عملکرد بتن مخلوط نسبتاً ضعیف است. مدول ظریف مصالح منتخب بسیار بزرگ یا خیلی کوچک است که منجر به سیالیت ضعیف مخلوط بتونی می شود. در هنگام طراحی نسبت مخلوط ، اگر یک مدول ظریف بزرگ منجر به سیالیت ضعیف شود ، می توان میزان شن و ماسه را به طور مناسب افزایش داد ، یا می توان دوز سیمان را برای بهبود عملکرد افزایش داد. اگر مدول ظریف خیلی کوچک باشد ، می توان میزان شن را کاهش داد و برای تنظیم می توان مصرف آب را افزایش داد.
ترکیبات:ترکیبات مانند خاکستر مگس و پودر معدنی می توانند بخشی از سیمان را جایگزین کنند. از یک طرف ، آنها می توانند میزان سیمان را کاهش داده و هزینه ها را کاهش دهند. از طرف دیگر ، آنها می توانند عملکرد بتن را بهبود بخشند. برای بتن ساختمانی با حجم بزرگ و بتن با دمای بالا ، می توان مواد افزودنی مانند خاکستر مگس و پودر معدنی را برای تنظیم کارآیی بتن اضافه کرد.
ترکیبات:ترکیبات می توانند عملکرد بتن را بهبود بخشند. به عنوان مثال ، عوامل کاهش دهنده آب می توانند بدون کاهش میزان آب مخلوط کردن ، سیالیت مخلوط را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند. هرچه عوامل کاهش دهنده آب بیشتر اضافه شود ، سیالیت بتن بیشتر می شود. از عوامل پمپاژ می توان برای بهبود عملکرد پمپاژ بتن استفاده کرد.
2.1.2 تأثیر مواد اولیه بر خواص مکانیکی بتن
استحکام سیمان: هرچه سطح مقاومت سیمان بیشتر باشد ، قدرت بتن تهیه شده بیشتر می شود. برای بتن تهیه شده با همان سطح مقاومت سیمان ، هرچه دوز سیمان بیشتر باشد ، قدرت بیشتر می شود.
نسبت سیمان آب: اگر نسبت سیمان آب خیلی بزرگ باشد ، ذرات سیمانی کمی در مخلوط بتونی و مسافت های بزرگ وجود خواهد داشت که منجر به شکاف بین ذرات می شود که منجر به مقاومت کم بتن و تغییر شکل بزرگ در دوره بعدی خواهد شد. نسبت سیمان آب کوچکتر می شود ، فاصله بین ذرات سیمانی اندک خواهد بود و اگر شکاف ها به شدت پر شوند ، ذرات به صورت متراکم پر می شوند ، استحکام بتن نسبتاً زیاد خواهد بود.
نرخ ماسه: مقاومت فشاری بتن با افزایش نرخ ماسه اندکی تغییر می کند.
کل: جمع به طور عمده در انتقال بارها در ساختارهای بتونی نقش دارد. انتخاب مصالح می تواند قدرت و مدول الاستیک بتن را بهبود بخشد و تغییر شکل ناشی از بار را کاهش دهد و از این طریق توانایی ضد تغییر شکل بتن و بهبود دوام را افزایش می دهد. رابطه جنسی
ترکیبات: اضافه کردن خاکستر مگس ، پودر معدنی و سایر مواد افزودنی باعث کاهش سرعت هیدراتاسیون بتن و کاهش قدرت اولیه بتن می شود. با این حال ، مواد فعال در ترکیب می توانند قدرت بعدی بتن را تقویت کنند. منجر به رشد و دوام قدرت بعدی.
Admixtures: استفاده از ترکیبات می تواند قدرت بتن را تنظیم کند. به عنوان مثال ، افزودن مواد افزودنی قدرت اولیه به بتن می تواند سخت شدن بتن را تسریع کرده و استحکام اولیه را به سرعت افزایش دهد ، بنابراین می توان در پروژه های تعمیر اضطراری استفاده کرد. اضافه کردن یک عقب ماندگی به بتن می تواند میزان هیدراتاسیون بتن را به تأخیر بیندازد و از پدیده استحکام کم و ترک در مرحله بعدی بتن ناشی از اختلاف زیاد دمای بین داخل و خارج جلوگیری کند. این ماده به طور عمده برای بتن در فصول درجه حرارت بالا ، بتن با حجم بزرگ ، پمپاژ و حمل و نقل از راه دور استفاده می شود. بتن ترکیبات کاهش دهنده آب می تواند با کاهش آب بدون کاهش میزان سیمان ، استحکام بتن را افزایش دهد.
2.1.3 تأثیر مواد اولیه بر دوام بتن
نسبت سیمان آب: هرچه نسبت سیمان آب بیشتر باشد ، دوز سیمان کوچکتر ، CA (OH) 2 کمتر در طی فرآیند هیدراتاسیون بتن تولید می شود ، مقاومت به انتشار کوچکتر و سرعت کربن سازی سریعتر است. در عین حال ، کل حجم و قطر منافذ منافذ داخلی بتن بزرگتر و بزرگتر می شود ، فشار انبساط یخ و فشار نشت ایجاد شده در طی فرآیند انجماد و ذوب بزرگتر می شود و مقاومت ناپذیری و مقاومت در برابر یخبندان بدتر می شود. در مقابل ، نسبت سیمان آب کاهش می یابد و بتن متراکم تر می شود. قدرت افزایش می یابد ، تخلخل کاهش می یابد ، سرعت کربن سازی کندتر است و مقاومت یخ زدگی و نفوذپذیری بهتر است.
نرخ شن و ماسه: نرخ شن و ماسه مناسب لرزش و تراکم را تسهیل می کند. این نه تنها باعث افزایش فشردگی و نفوذپذیری بتن می شود ، بلکه مقاومت در برابر اثر مخرب رسانه خورنده خارجی را نیز بهبود می بخشد ، میزان فرسایش را کاهش می دهد و میزان فرسایش را به تأخیر می اندازد.
کل: در طی فرآیند تنظیم و سخت شدن بتن ، مقدار انقباض کل درشت بسیار کوچکتر از دوغاب سیمان است که می تواند انقباض بتن را تا حدی محدود کند. مصالح درشت دارای ساختار سطح خوبی است و با ماتریس ملات به راحتی پیوند می یابد ، که می تواند به طور موثری چگالی رابط بین کل و دوغاب را بهبود بخشد و دوام را بهبود بخشد.
ترکیب: ترکیب خاکستر مگس می تواند باعث شود که بتن یک واکنش هیدراتاسیون ثانویه برای تولید سیلیکات هیدراته کلسیم ، پر کردن شکاف های داخل بتن و بهبود نفوذپذیری بتن انجام شود.
Addixtures: اضافه کردن مواد افزودنی کاهش آب به بتن می تواند دوام بتن را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. ترکیب عوامل ورودی هوا می تواند به طور مساوی تعداد زیادی از میکرو حباب های پایدار و بسته را معرفی کند ، که می تواند مقاومت یخ زدگی و نفوذ ناپذیری بتن را بهبود بخشد. در عین حال ، میزان هوا را افزایش می دهد و مقاومت ترک بتن را بهبود می بخشد.
2.2 محیطی که بتن در آن قرار دارد
محیطی که بتن در آن قرار دارد عمدتاً به تأثیر دما (دمای بالا ، سرماخوردگی ، انجماد و ذوب شدن و غیره) ، تأثیر رطوبت و خوردگی نمک-الخالی اشاره دارد. این عوامل محیطی به طور مستقیم بر استحکام بتن و همچنین شاخص های دوام مانند کربن سازی ، مقاومت در برابر ترک و خوردگی نوار فولادی تأثیر می گذارد.
2.2.1 تأثیر بتن محیطی بر کارآیی
دما و رطوبت نسبی در عملکرد مخلوط های بتونی تأثیر دارد. هنگامی که درجه حرارت زیاد باشد ، آب موجود در بتن در طی فرآیند اختلاط به سرعت تبخیر می شود ، که منجر به کاهش سیالیت ، کاهش رکود و عملکرد ضعیف بتن می شود. نسبت سیمان آب باید بر این اساس افزایش یابد.
2.2.2 تأثیر محیط بر خصوصیات مکانیکی بتن
هرچه دما بالاتر و سرعت باد بیشتر باشد ، میزان تبخیر آب در بتن بیشتر می شود ، که می تواند قدرت اولیه بتن را تسریع کند ، در نتیجه منجر به کاهش مقاومت بعدی می شود. در عین حال ، باعث کوچک شدن بتن ، تغییر شکل و ترک می شود. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، مصرف آب در هر واحد می تواند به طور مناسب افزایش یابد. در محیط های سرد و یخ زدگی ، درجه حرارت کم است و میزان هیدراتاسیون کند است که مستقیماً بر استحکام اولیه و مقاومت در برابر یخبندان و مقاومت در برابر ترک بتن تأثیر می گذارد. برای اطمینان از خصوصیات مکانیکی بتن ، بتن لازم است نسبت سیمان آب کمتری داشته باشد. مقدار مناسبی از ترکیبات خاکستر مگس و عوامل کاهش دهنده آب باید به بتن اضافه شود تا گرمای هیدراتاسیون از سخت شدن زودرس بتن محدود شود تا سخت شدن بعدی کاهش یابد. انقباض و تغییر شکل.
2.2.3 تأثیر محیط بر دوام بتن
دمای بالا باعث می شود آب آزاد در بتن به سرعت تبخیر شود و بتن به سرعت محکم شود و در نتیجه انقباض پلاستیکی بزرگ بتن و ترک ها ، به ویژه در سازه های بتونی مسلح ، که باعث خوردگی میله های فولادی می شود. هنگام طراحی نسبت مخلوط بتونی ، بر اساس اطمینان از استحکام ، می توان نسبت سیمان آب را به طور مناسب افزایش داد و می توان یک رکود را برای کاهش سرعت هیدراتاسیون اضافه کرد. در مناطق سرد و سرد ، به ویژه در محیط های انجماد با تماس با آب ، کاهش نسبت سیمان آب می تواند منافذ و حباب های مویرگی را در داخل بتن کوچکتر کند و مقاومت یخبندان بتن را بسیار بهبود بخشد.
رطوبت و محیط های خورنده شور و الحسیل باعث ترک خوردگی بتن می شوند. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، اضافه کردن مواد افزودنی مواد معدنی می تواند ساختار منافذ بتن را بهبود بخشد ، مقاومت بتن در برابر خوردگی سولفات را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد و از این طریق دوام بتن را بهبود بخشد. در عین حال ، مهارکننده های زنگ زدگی می توانند به طور مناسب اضافه شوند تا از زنگ زدگی میله های فولادی در مراحل بعدی ساختار بتونی جلوگیری شود.
2.3 قسمت ساختاری
بخش های مختلف ساختاری پروژه های بتونی دارای ویژگی های مختلفی هستند که نیازهای مختلفی برای کار ، قدرت و دوام بتن دارند. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، تنظیمات باید با توجه به ویژگی های قطعات مختلف ساختاری انجام شود.
2.3.1 الزامات برای کارآیی قطعات ساختاری
بتن با قطعات ساختاری بزرگتر نیاز به کارآیی بالاتری دارد. در طی فرآیند ساخت و ساز ، نیازهای طراحی برای نسبت مخلوط بتن با حجم بزرگ باید کاملاً در نظر گرفته شود. استفاده از مقادیر زیادی از مواد افزودنی فعال و عقب ماندگی می تواند به طور موثری مرحله اولیه گرمای سیمان هیدراتاسیون را کاهش دهد.
برای قطعاتی که دارای ارتفاعات طراحی بالاتر هستند که نیاز به ساخت و ساز پمپاژ دارند ، از بتن برای پمپاژ بهتر لازم است. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، برای تنظیم سیالیت بتن باید به مواد پمپاژ اضافه شود.
2.3.2 الزامات برای خواص مکانیکی بتن در قطعات ساختاری
نیازهای استحکام کوسن ها ، تیرها ، صفحات ، ستون ها و بتن پایه در پروژه های ساختمانی متفاوت است. در پروژه های ساختمانی ، استحکام ستون ها از استحکام تیرها و صفحات همان لایه است. استحکام بتونی قسمتهای مختلف پل مانند اسکله ها ، آبشارها و پرتوهای فولادی الزامات نیز متفاوت است. هنگام طراحی نسبت مخلوط بتونی ، می توان با انتخاب درجه مقاومت سیمانی که 1.5 تا 2 برابر درجه استحکام بتن ، کاهش نسبت سیمان آب و انتخاب ماسه متوسط به خوبی و شن و ماسه دانه مداوم است ، قدرت بتن را بهبود بخشید.
2.3.3 الزامات برای دوام بتن در قطعات ساختاری
قطعات ساختاری مختلف دارای فشارهای مختلفی هستند که تأثیر آن بر دوام خواهد بود. به عنوان مثال ، برج های کابل پل ها برای مقاومت در برابر ترک خوب به بتن نیاز دارند. هنگام طراحی نسبت مخلوط ، اضافه کردن مواد افزودنی فعال مانند خاکستر مگس و عقب مانده را در نظر بگیرید. عوامل آب می توانند تا حد امکان گرمای هیدراتاسیون مواد سیمانی را کاهش دهند ، انقباض شیمیایی و انقباض خشک بتن را کاهش داده و عملکرد ضد دهلیزی آن را بهبود بخشند. بهبود خاصیت ضد تغییر شکل و ضد قطر خود بتن.
2.4 عوامل دیگر
تکنیک های تولید ، حمل و نقل و ساخت و ساز مانند روش های حمل و نقل بتونی و روش های ریختن نیز تأثیر زیادی در کارآیی بتن دارند که به نوبه خود بر طراحی مخلوط بتن تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، برای بتن حمل شده در مسافت های طولانی ، زمان تنظیم باید نیازهای حمل و نقل و ساخت را برآورده کند. پمپاژ بتن نیاز به سیالیت خوبی دارد و غیره. طراحی نسبت مخلوط مربوطه باید تنظیم شود. به عنوان مثال ، برای بتن پمپ شده ، ماسه باید بر این اساس افزایش یابد. نرخ ، مقدار مناسبی از ماده پمپاژ را برای افزایش سیالیت و کاهش مقاومت در هنگام ریختن بتن اضافه کنید.
03Conclusion
عواملی مانند قطعات ساختاری ، محیط ، مواد اولیه و فرآیندها مستقل نیستند اما بر یکدیگر تأثیر می گذارند. به عنوان مثال ، نسبت مخلوط یک قسمت ساختاری به دلیل محیط های مختلف متفاوت خواهد بود. نسبت مخلوط قطعات ساختاری مختلف در همان محیط نیز باید به طور مناسب تنظیم شود. و انتخاب مواد اولیه همچنین باید ویژگی های قسمت ساختاری و محیط را در نظر بگیرد. هنگام طراحی نسبت مخلوط بتونی ، لازم است که عملکرد کار ، استحکام ساختاری و دوام از تأثیر محیطی طولانی مدت بتن بر اساس قسمتهای ساختاری پروژه ، محیطی که در آن قرار دارد ، انتخاب مواد اولیه و فناوری و سپس نسبت آب سیمان تعیین شود. ، نرخ شن ، درجه بندی کل ، ترکیبات و دوز افزودنی و در آخر تعیین طراحی نسبت مخلوط منحصر به فرد برای هر قسمت از پروژه.
