1- هدف :

تعیین طرح اختلاط بتن بر روی B. S براساس مقاومت داده شده 28 روزه

2- اهمیت و کاربرد در صنعت:

روند انتاب اجزاء مناسب برای بتن و تعیین مقادیر نسبی آنها به منظور تولید بتنی اقتصادی که دارای خصوصیات مشخص مانند کارائی، مقاومت و دوام کافی باشد را راح اختلاط نامند. بعبارت دیگر طرح مخلوط بتن تعیین نسبت های اختلاط آب، سیمان، شن و ماسه برای رسیدن به خواص مشخصی می باشد.

امروزه مخلوط های طرح شده دارای مشخصاتی هستند که در محدوده خاصی قرار میگرند. این مشخصات معمولاً حداکثر نسبت آب به سیمان، حدقال مقدار سیمان، حداکثر اندازه دانه ها، درصد هوا و … در یک محدوده معین باشند معملاً در طرح مخلوص بتن سه مرحله مرح است:

1ـ رسیدن به مقاومت مورد نظر

2ـ تامین دوام کافی

3ـ رسیدن به کارایی (اسلامپ) مورد نظر

3- تئوری آزمایش:

طرح اختلاط شامل 5 مرحله اصلی است که بطور خلاصه:

مرحله اول: تعیین نسبت آب به سیمان (W/C) که از مقاومت مورد نظر بدست می آید.

اگر اطلاعات در مورد مخلوط کم و یا اصلاً نباشد، آنگاه با توجه به شکل (1) می بایست انرحاف معیار 8 را در نظر گرفت.

مقدار حاشیه ایمنی (Margin) از فرمول زیر بدست می آید:

M =  K . S

S = انحراف معیار یا پراکندگی معیار

K = یک فاکتور عددی که در اینجا با توجه به درصد خرابی 5/2 درصد عدد 96/1 بدست آمده است. مقاومت متوسط طرح (هدف) از فرمول زیر بدست می آید.

که در آن:

M = حاشیه ایمنی fc = مقاومت 28 روزه داده شده   fm = مقاومت متوسط طرح

مقدار بدست امده از جدول شماره (1) برای مقاومت یک مخلوط ساخته شده با نسبت آب به سیمان 5/0 می باشد که به نوع سیمان، شن و ماسه و همچنین سن آن بستگی دارد. با در دست داشتن عدد بدست آمده این جدول و با مراجعه به شکل (2) و اعمال آن، نسبت آب به سیمان بدست می آید.

مرحله دوم : تعیین مقدار آب که از کارائی مورد نیاز

 تعیین می شود.

با توجه به جدول شماره (2) بسادگی می تون میزان آب را با توجه به کارائی لازم (اسلامپ) برای انواع دان های شکسته یا غیر شکسته بدست آورد. باید توجه داشت در صورتیکه از نواع شن و ماسه متفاوت استفاده می شود، می توان میزان آب لازم را از فرمول زیر استخراج کرد:

که در آن:

Wt : مقدار کلی آب لازم   Wf : میزان آب لازم برای شن و ماسه نرم

Wc : میزان آب لازم برای شن و ماسه زبر

مرحله سوم: تعیین مقدار سیمان که از ترکیب

مراحل اول و دوم حاصل می آید.

مقدار آب

نسبت آب به سیمان

با در دست داشتن مقدار آب لازم و همچنین نسبت آب به سیمان می تون مقدار سیمان را با فرمول زیر بدست آورد.

مقدار سیمان  =  ــــــــــــــــــــــــــــــــ

باید توجه داشت که عدد بدست آمده (مقدار سیمان) باید با مدارک مقاطعه مجددا چک شود تا مطمئن شیم که مقدار سیمان مشخص شده مناسب است.

مرحله چهارم: محاسبه مقدار کلی شن و ماسه

 مورد نیاز

محاسبه مقدار شن و ماسه، مستلزم دانسیته بتن کاملاً فشرده می باشد. در صورتیکه در این خصوص اطالعی در دست نباشد. از عدد 6/2 برای شن و ماسه غیر شکسته و از عدد 7/2 برای شن و ماسه شکسته استفاده می شود و با بهره گیری از شکل (3) میزان دانسیته مخلوط بدست می آید، سپس مقدار شن و ماسه کلی از فرمول زیر قابل محاسبه است.

 = مقدار شن و ماسه کل

که در معادله فوق:

D : دانسیته بتن         WC = مقدار سیمان      WfW = مقدار آب

مرحله پنجم: تعیین تناسب شن و ماسه (زبر و

نرم) از دانه بندی

حداکثر درصد عبوری از الک  و حداکثر بعد شن و ماسه و همچنین نسبت آب به سیمان در اینجا کاربری دارد.

نسبت ماسه نرم × مقدار شن و ماسه کلی = مقدار ماسه (نرم)

مقدار ماسه (نرم) – مقدار شن و ماسه کل = مقدار شن (زبر)

4- وسایل آزمایش:

ـ آب، سیمان، شن، ماسه به مقدار تعیین شده در طرح اختلاط

ـ تراز و با دقت گرم

ـ بیلچه برای مخلوط کردن

5- روش آزمایش، محاسبات و نتیجه گیری

اعداد داده شده:

ـ مقاومت فشاری 28 روزه      N/mm2  30

ـ سیمان پرتلند معمولی

ـ اسلامپ خواسته شده بین (20- 10) میلمیتر

ـ حداکثر بعد دانه سنگی 20 میلیمتر

ـ حداکثر نسبت آب به سیمان 55/0

ـ حداقل مقدار سیمان q/m3 300

ـ نوع شن و ماسه نشکسته

ـ برای این مخلوط اطلاعاتی در دست نبوده و 70% از شن و ماسه ها از الک  600 گذشته اند.

ـ توده ویژه بتن 5/2

ـ درصد خرابی 5/2 درصد

ابتدا مقادیر آب، سیمان، شن و ماسه مورد نیاز را محاسبه می کنیم.

(1) محاسبه مقدار W/C:

 نسبت آب به سیمان

(2) محاسبه آب مورد نیاز:

با توجه به شکل (2-10) با توجه به اینکه مقدار اسلامپ (20-10) میلیمتر است و شن و ماسه ما از نوع غیر شکسته هستند و حداکثر بعد شن هم 20 میلیمتر است طبق نمودار مقدار آب آزاد تقریبی مورد نیاز  است.

(3) محاسبه مقدار سیمان:

با در دست داشتن مقادیر آب به سیمان و مقدار آب آزاد، مقدار سیمان از رابطه زیر بدست می آید:

(4) محاسبه مقدار کلی شن و ماسه:

با توجه به دانسیته 5/2 داده شده با مراجعه به شکل (3) دانسیته بتن محاسبه می گردد.

 دانسیته بتن

حالا با در دست داشتن اعداد مقدار آب آزاد ـ مقدار سیمان ـ مقدار کل بتن می توانیم مقدار کلی شن و ماسه را حساب کنیم.

 = مقدار کلی شن و ماسه

(5) تعیین میزان شن و ماسه بطور جداگانه:

چون 70% از شن و ماسه ها از الک  گذشته و با مراجعه به شکل 4 نسبت شن و ماسه نرم را بدست می اوریم (حدوداً 27%)

با در دست داشتن نسبت شن و به ماسه نرم می توان مقدار شن و ماسه را جداگانه حساب کرد.

 M  - مقدار کل شن و ماسه = S (شن)

جهت محاسبه طرح اختلاط بتن در حجم 50 لیتر باید اعداد بدست آمده در m31 را در این حجم ضرب نمائیم.

با توجه به اینکه درصد جذب آب شن و ماسه 3% است مقادیر طرح اختلاط تغییر می کنند.

حالا به مرحله اختلاط این مواد می رسیم.

براساس طرح اختلاط بدست آمده، آب، سیمان، شن و ماسه را با دقت 1 گرم توزین می کنیم. به هنگام مخلوط کردن مواد اولیه ابتدا سیمان را با شن و ماسه بطور یکنواخت مخلوط می کنیم سپس آب را اضافه کرده و به مدت 5 دقیقه آن را به تدریج هم می زنیم. حال مخلوط بتن آماده است و در آزمایش های اسلامپ و تعیین درصد هوای بتن و مقاومت فشاری مورد استفاده قرار می گیرد.


آزمایش شماره 2

 

1- هدف از آزمایش:

تعیین کارایی بتن (Slump test)

2- وسایل و مصالح مورد نیاز:

1) بتن ساخته شده در آزمایش طرح اختلاط

2) مخروط ناقص اسلامپ

3) میله کوبنده

4) بیک صفحه غیر قابل نفوذ آب جهت قرارگیری قالب اسلامپ روی آن

5) بیلچه

6) کاردک

7) خط کش

3- تئوری و روش آزمایش:

ابتدا قالب مخروطی شکل اسلامپ را روی صحفه فلزی قرار داده، پاها را روی پاشنه های تعبیه شده در دو طرف آن می گذاریم تا بلغزدف سپس به میازن یک سوم ارتفاع، مخلوط بتن تهیه شده از آزمایش قبل را داخل آن ریخته، توسط میله کوبنده 25 ضربه در نقاط مختلف آن وارد می کنی مبطوریکه تا انتهای لایه فرو رود 2 لایه دیگر را نیز به همین روش داخل قالب می ریزیم و دقت می کنیم که در هنگام کوبیدن هر لایه توسط میله، قسمتی از لایه زیرزمین نیز کوبیده شود، همچنین لایه آخر نیز کمی بالاتر از سطح قالب باشد تا بتوان سطح آن را با کاردک صاف نمود. در پاین، پاها را از روی پاشنه ها برداشته، به آرامی قالب را بیرون می کشیم و آن را در کنار مخروط بتن قرار مید هیم جهت محاسبه میزان افت بتن میله کوبینده را با یک دست روی قسمت فوقانی قالب نگه می داریم و به گونه ای که از بالای مخروط بتن رد شود و با خط کش کاهش سطح بتن نسبت به سطح قالب را اندازه گیری می نمائیم. (زمان مجاز از هنگام بیرون کشیدن قالب از اندازه گیری میزان افت 5/1 دقیقه می باشد)

 

 

 

4- نتایج و محاسبات:

S – میزان افت بتن (اسلامپ) (mm)

hm ـ ارتفاع قالب (mm)

hs ـ ارتفاع مخروط بتن (mm)

با توجه به اینکه طرح اخلتاط ما بر مبنای اسلامپ mm 20- 10 پایه ریز شد و در اینجا نیز تقریبا 0 = s گردید، بنابراین تناسب اجزاء در نمونه مورد آزمایش ما به درستی رعایت شده است.


آزمایش شماره 3

 

1- هدف از آزمایش:

تعیین درصد هوای موجود در بتن با استفاده از دستگاه هواسنج نوع (1)

2- وسایل و مصالح مورد نیاز:

1) بتن ساخه شده در آزمایش طرح اختلاط (این بتن ابتدا باید در آزمایش اسلامپ بکار رود تا صحت اسلامپ آن تائید شود)

2) تلمبه دستی باد

3) میله تراکم

4) میله صاف کننده

5)8 دستگاه هواسنج نوع (1)


3- تئوری و روش آزمایش:

ابتدا در پوش هواسنج را از مخزن جدا کرده، نمونه بتن را در 3 لایه داخل مخزن می ریزم و در هر لایه 25 ضربه توسط میله تراکم وارد می آوریم. روی بتن را صاف کرده و در پوش آن را می بندیم هر سه شیر F , G , H را باز کرده و از طریق شیر F به داخل مخزن آب می ریزیم به محض بیرون آمدن آب از شیر  H آن را می بندیم و مجددا آب می ریزیم تا ستون آب روی درجه صفر قرار گیرد و سپس تمام شیرها را می بنیدیم با ساتفاده از الو (جهت فشرده کردن هوای داخل دستگاه)، به وسیله تملبه دستی درجه فاشر سنج را روی 15 بار ثات می کنیم در این حال سطح ستون آب را قرائت می کنیم. (h1)

سپس فشار هوای وارد بر تن را از طریق شیر تخلیه هوا به تدریج کم کرده و به صفر می رسانیم مجددا ارتفاع ستون آب را قرائت می کنیم. (h2)

(بدیهی است این بار ارتفاع آب کمی پایین تر از نشانه 5 قرار میگیرد، زیرا اعمال فشار ثابت 5/1 بار منجر به کاهش حجم و رانده شدن آب به داخل فضای خالی بتن می گردد).

4- نتایج و محاسبات:

این آزماش فقط روی نمونه ساخته شده گروه ما انجام گرفت که نتیجه آن به شرح زیر است:

 : درصد هوای موجود در بتن


آزمایش شماره 4

 

1- هدف:

تعیین مقاومت فشاری نمونه های مکعبی (15 × 15 × 15)

2- وسایل آزمایش:

1ـ بتن ساخته شده در آزمایش طرح اختلاط 2ـ قاب مکعبی

3ـ بیلچه                        4ـ کاردک

5ـ دستگاه سوزاننده جهت ویبره بتن       6ـ میله تراکم

7ـ حوضچه آب            8ـ پرس هیدرولیکی جهت تعیین مقاومت فشاری

9ـ ترازو و بادقت گرم                 10ـ سینی فلزی

3- تئوری و روش آزمایش:

ابتدا قاب را باز می کنیم و کاملاً سطح داخلی آن را تمیز می کنیم سپس سطح داخل قالب را روغن می زنیم تا نمونه به قالب نچسبد مخلوط آماده شده از آزمایش طرح اختلاط را در 3 مرحله بداخل قالب ریخته و در هر مرحله با میله تراکم 25 ضربه می زنیم و پس از پر شدن لایه سوم با کاردک سطح بتن را صاف می کنیم.

سپس نمونه را به همراه قالب به دستگاه ویبره می بریم و پس از 3 دقیقه ویره نمونه را 24 ساعت در فضای بازگذاشته و سپس آن را در حوضچه آب سرد قرار می دهیم و به مدت 1 هفته بعد نمونه را از آب در می آوریم و مدتی در فضای آزاد گذاشته تا آب آن برود سپس قالب نمونه را باز می کنیم و نمونه را وزن می کنیم آنگاه نمونه را داخل دستگاه پرس هیدرولیکی می گذاریم تا مقاومت فشاری آن بدست آید. (برحسب تن)

و بعد از آن با داشتن حداثکر نیروی وارده و سطح بارگذاری شده می توان مقاومت فشاری نمونه را بدست آورد.

 

که در آن:

P : نیرو       A: سطح

و همچنین می توان وزن مخصوص بتن را توسط فرمول زیر حساب کرد:

که در آن:

W : وزن       V: حجم

4- نتایج و محاسبات:

(cm) 15 × (cm) 15 × (cm) 15 = ابعاد قالب (نمونه)

Kg 752/7 = وزن نمونه

وزن

حجم

(بدست آمده توسط دستگاه)  ton 2/41 = نیروی وارده

نیرو

سطح

 ــــــــــــ = وزن مخصوص

 ـــــــــ = مقاومت فشاری