نسبت آب به سیمان چیست؟
نسبت وزنی آب و سیمان به نسبت آب به سیمان (W/C) معروف است. مقدار آب اضافه شده به سیمان در حین آماده سازی مخلوط بتن تاثیر زیادی بر کیفیت بتن دارد. این نسبت برای اولین بار در سال 1918 میلادی کشف شد. سیمان و آب تنها دو عنصر فعال شیمیایی در بتن هستند. با ترکیب آنها یک خمیر چسبناک مانندی تشکیل می‌دهند که ذرات سنگدانه‌های معدنی بی‌اثر را احاطه کرده و می‌پوشانند و پس از سخت شدن، کل محصول را به یک توده مرکب متصل می‌کند. بعد از سیمان، آب مهمترین عنصر در بتن است که بر تمام خصوصیات بتن سیمانی مانند دوام، استحکام و ضد آب بودن حاکم است.
وظایف اختلاط آب در مخلوط بتنی عبارتند از:
- برای مرطوب کردن سنگدانه‌ها و جلوگیری از جذب آب ضروری برای ترکیب شیمیایی بین سیمان و آب که هیدراتاسیون نامیده می‌شود.
- برای احاطه کردن مواد سیمانی بر روی سطح ذرات سنگدانه‌ها استفاده می‌شود.
- کارآمد ساختن بتن به طوری که بتوان آن را به راحتی و به طور یکنواخت بین میلگردهای تقویت کننده و در گوشه‌ها قرار داد.
یکی از جدیدترین پیشرفت‌ها در تولید بتن، کنترل آب در مخلوط است. نسبت مقدار آب به مقدار سیمان بر حسب وزن را نسبت آب به سیمان می‌گویند و مقاومت بتن به این نسبت بستگی دارد. آب تا حد زیادی بر خواص، دوام و مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. بنابراین، باید در مصرف مقدار آب در مخلوط بسیار دقت کنید. آب بیش از حد می‌تواند کارایی را افزایش دهد اما بر استحکام و دوام بتن نیز تأثیر منفی می‌گذارد و آب مصرفی به مقدار کم می‌تواند مقاومت و دوام بتن را افزایش دهد ولی کارایی آن را کاهش می‌دهد.
به همین دلیل است که باید مقدار آبی که در مخلوط استفاده می‌شود را باید با دقت انتخاب کنید. مشاهده می‌شود زمانی که بتن برای دستیابی به استحکام بالاتر ارتعاش داده می‌شود (ویبره کردن)، می‌توان از نسبت آب به سیمان کمتری استفاده کرد. در هر صورت، زمانی که نسبت آب به سیمان کمتر از حد عملی باشد، مقاومت بتن به دلیل ایجاد حفره‌های هوا کاهش می‌یابد.
وظایف آب در بتن
همانطور که گفته شد، آب دو وظیفه اساسی در بتن انجام می‌دهد:
- سیمان را هیدراته می‌کند که یک واکنش شیمیایی ضروری برای تشکیل ژل‌های کریستالی سیلیکات پیچیده است که مسئول استحکام سیمان هستند.
- آب تمام مواد بتن را برای عبور دادن در بین میلگردها و یکپارچگی مخلوط می‌کند. از این رو، آب مسئول انعطاف پذیری و روانی بتن است که کارایی آن را مشخص می‌کند.
- سهولت حمل و نقل بتن بدون جداسازی به عنوان کارایی بتن شناخته می‌شود.
- کارآیی بتن به مقدار آب مصرفی در آن بستگی دارد.
چگونه نسبت آب به سیمان را محاسبه کنیم؟
به منظور تعیین نسبت آب به سیمان برای نوع خاصی از سنگدانه‌ها، مخلوط‌های آزمایشی با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان به مقاومت ساخته می‌شوند. داده‌های زیادی در مورد رابطه اخیر در تمام کارهای ساخت و ساز بتن در دسترس هستند. یکی از این رابطه‌ها در جدول زیر ارائه شده است. اثر فوق کاهش مقاومت فشاری با افزایش نسبت آب به سیمان نیز به صورت گرافیکی نشان داده شده است.
| نسبت آب به سیمان | مقاومت فشاری بتن (کیلوگرم بر سانتی متر مربع) |
| 0.38 | 450 |
| 0.42 | 400 |
| 0.46 | 340 |
| 0.50 | 320 |
| 0.55 | 300 |
| 0.60 | 250 |
| 0.70 | 200 |
| 0.80 | 150 |
برای یک نوع سیمان معین، سنگدانه‌هایی با همان نوع و اندازه و روش‌های اختلاط یکسان، بتن حداکثر مقاومت فشاری 380 کیلوگرم بر سانتی متر مربع را در W/C=0.4 ایجاد می‌کند. هنگامی که این نسبت به 0.5، 0.6 و 0.7 و سایر افزایش یابد، دسته‌های بتن به دست آمده مقاومت فشاری قابل توجه کمتری از خود نشان می‌دهند. در مطالعات نظری و تحقیقات تجربی ثابت شده است که سیمان پرتلند معمولی، 1 قسمت سیمان (بر حسب وزن) برای هیدراتاسیون کامل، گیرش و سخت شدن بتن، ملات به حدود 0.25 قسمت آب (از نظر وزن) نیاز دارد.
آلت عکس: رابطه نسبت آب به سیمان به مقاومت فشاری
طبیعتاً هنگام تهیه مخلوط بتن، این مقدار آب فقط برای هیدراتاسیون کافی است. برای روانکاری و کارایی مخلوط، آب اضافی باید اضافه شود. در این مقدار اضافی، اگر آب از 0.15 تا 0.45 قسمت وزنی متغیر است، باید با احتیاط زیادی تعیین شود. مهمترین جنبه این آب اضافی این است که بعد از قرار دادن بتن تبخیر شده و در هنگام تراکم آب نیز آزاد می‌شود.
برای محاسبه مقدار آب بتن، ابتدا باید مقدار سیمان را پیدا کنیم:
- فقط فرض کنید که حجم سیمان مورد نیاز برای مخلوط 100 کیلوگرم و نسبت آب به سیمان 0.4 باشد.
- مقدار آب = نسبت آب به سیمان x حجم سیمان
- مقدار آب = 0.4 × 100 کیلوگرم = 40 لیتر، 100 کیلوگرم سیمان یا (کیسه سیمان 20 لیتر، 50 کیلوگرم)
اثر آب بیش از حد بر مخلوط بتن
هر دو فرآیند فوق (فرار آب اضافی)، منجر به ایجاد فضای خالی در بتن می‌شوند و ایجاد حفره‌ها همیشه قدرت آن را کاهش می‌دهد. از این رو، تلاش می‌شود تا نسبت آب به سیمان را تا حد امکان پایین نگه دارد تا یک مخلوط بتن قوی و متراکمی به دست آید. هر مقدار آب اضافی که در زمان اختلاط به مواد تشکیل دهنده بتن اضافه شود نیز باعث جدا شدن سنگدانه‌ها در حین حمل و جابجایی می‌شود. این یکی دیگر از نقص‌های آب اضافی اضافه شده به مخلوط بتن است.
تست برای محاسبه نسبت آب به سیمان
اکنون همانطور که نسبت آب به سیمان و مقدار آب را از مراحل بالا محاسبه کرده‌اید، بنابراین، اکنون باید W/C محاسبه شده را به طور عملی آزمایش کنید. برای این منظور از تست اسلامپ برای یافتن کارایی و قوام مخلوط استفاده می‌شود.
منابع:
ثبت ديدگاه