حتما تاکنون اسم وزن مخصوص بتن به گوشتان خورده است اما آیا می‌دانید وزن مخصوص بتن 350 و 400 چقدر است؟ یا مثلا وزن مخصوص بتن سبک و وزن مخصوص بتن مگر چگونه محاسبه می‌شود؟ در این مقاله با ما همراه باشید تا با تمام ریزه کاری‌های این حوزه آشنا شوید.

وزن مخصوص بتن 350 و 400

وزن مخصوص بتن در واقع وزن بتن در واحد حجم را مشخص می‌کند که بر کیفیت و سختی بتن تاثیرگذار است. وزن بتن از مجموع وزن سیمان، آب، شن و ماسه تشکیل شده است. از وزن مواد افزودنی به دلیل کم بودن صرف نظر می‌شود.

به طور مثال اگر برای ساخت یک مترمکعب بتن از 380 کیلوگرم سیمان، 181 کیلوگرم آب، 1002 کیلوگرم شن و 787 کیلوگرم ماسه استفاده شده باشد، وزن مخصوص این بتن 2350 کیلوگرم بر مترمکعب است. در بخش بعدی بیشتر در این مورد توضیح خواهیم داد.

همان طور که دیدید بیشتر وزن مخلوط بتنی را سنگدانه‌ها تشکیل می‌دهند، پس وزن مخصوص بتن ارتباط مستقیمی با وزن مخصوص سنگدانه‌ها دارد که چیزی در حدود 2300 تا 2800 کیلوگرم بر مترمکعب است.

به میزان سیمان مصرفی در هر مترمکعب بتن عیار بتن گفته می‌شود. به طور مثال اگر برای ساخت هر مترمکعب بتن 350 کیلوگرم سیمان مصرف کنیم، عیار بتن 350 کیلوگرم است. نسبت آب به سیمان نیز معمولا بین 0.3 تا 0.5 است.

با داشتن این نسبت، عیار سیمان و وزن شن و ماسه نیز می‌توان وزن مخصوص بتن را محاسبه کرد. به طور مثال اگر نسبت آب به سیمان 0.48 ، عیار 380 کیلوگرم و وزن شن و ماسه 1789 کیلوگرم باشد وزن مخصوص با محاسبه زیر 2351 کیلوگرم بر مترمکعب است.

وزن مخصوص بتن = وزن شن و ماسه برای یک مترمکعب بتن + وزن سیمان برای یک مترمکعب بتن ضرب در (1+ نسبت آب به سیمان)

وزن مخصوص بتن = 1789 + 380 (1+0.48) = 2351 کیلوگرم بر مترمکعب

بتن 350 و بتن 400 یعنی بتنی که عیار آن 350 و 400 کیلوگرم سیمان در هر مترمکعب بتن است.

وزن مخصوص بتن 350 و وزن مخصوص بتن 400 در رده دوم یعنی بین 2200 تا 2600 کیلوگرم بر مترمکعب است. اما به خاطر داشته باشید رابطه دقیقی بین وزن مخصوص و رده مقاومتی یا عیار نیست. برای این که این موضوع را بهتر درک کنید مراحل طرح اختلاط بتن را با هم بررسی می‌کنیم تا تاثیر نداشتن عیار در محاسبه وزن مخصوص را ببینید.

وزن مخصوص بتن سبک و سنگین

اما اگر بخواهیم بتن‌ها را بر اساس وزن مخصوصشان تقسیم‌ بندی کنیم، می‌توانیم به سه دسته زیر تقسیم کنیم.

1) بتن‌های سبک با وزن مخصوص کمتر از 1800 کیلوگرم بر متر مکعب که معمولا از پوکه‌های معدنی و صنعتی سبک به جای شن و ماسه در ساخت آن استفاده می‌شود.

2) بتن با وزن مخصوص متوسط و چیزی در حدود 2200 تا 2600 کیلوگرم بر مترمکعب که از این متریال در ساخت قطعات سازه‌ای مانند دال‌ها، ستون‌ها و پی‌ها استفاده می‌شود.

3) بتن‌های سنگین با وزن مخصوص 3000 تا 4000 کیلوگرم بر مترمکعب که از سنگدانه‌های با وزن مخصوص بالا استفاده شده و به طور معمول در ساخت سازه‌های حساسی مانند نیروگاه‌ها، سدها و راکتورهای هسته‌ای از این متریال استفاده می‌شود.

بررسی وزن مخصوص بتن در طرح اختلاط بتن

حالا که با دسته بندی بتن‌ها بر اساس وزن مخصوصشان آشنا شدیم خوب است بدانید که برای طرح اختلاط بتن‌هایی نظیر بتن‌ سبک، بتن‌ با وزن مخصوص متوسط، بتن‌ سنگین و بتن پلیمری می‌توان از روش‌های مختلفی مثل روش 211 – ACI آمریکا، BS انگلیسی، آلمانی و روش مخلوط ملی ایران استفاده کرد.

در ادامه این مقاله سعی می‌کنیم در قالب یک مثال بیشتر با طرح اختلاط بتن به روش ACI آشنا شویم اما اگر مایل هستید با روش‌های دیگر این مبحث بیشتر آشنا شوید، حتما به مقاله طرح اختلاط بتن آکادمی عمران سر بزنید.

مراحل طرح اختلاط بتن به روش ACI

برای داشتن مخلوط بتنی که طرح اختلاط آن به روش ACI انجام شده باید مراحل زیر را به ترتیب انجام داد. البته نگران نباشید پس از ذکر مراحل یک مثال هم حل می‌کنیم.

1)اولین قدم در طرح اختلاط بتن به روش ACI، انتخاب اسلامپ مناسب است که بر حسب نوع مصرف، مدت مصرف، حجم بتن ریزی و غیره تعیین می‌شود.

به طور مثال محدوده اسلامپ بتن مناسب برای اجرای ستون‌های ساختمانی معمولا بین 25 تا 75 میلی متر در نظر گرفته می‌شود.

به این نکته توجه داشته باشید برای حالاتی که امکان ویبره کردن وجود ندارد باید اسلامپ را به اندازه‌ی ۲۵ میلی‌متر بیشتر در نظر بگیرید.

2) در این مرحله باید بزرگترین اندازه دانه را انتخاب کرد.

3) مرحله سوم نوبت تخمین میزان آب اختلاط و میزان هوا است. این مقادیر بر حسب بزرگترین اندازه سنگدانه‌ها و همچنین اسلامپ مورد نظر تعیین می‌شود. 

4) در مرحله چهارم باید نسبت آب به سیمان لازم برای تامین مقاومت را تعیین کرد. این مقاومت در واقع مقاومت فشاری نمونه‌ استوانه‌ای ۲۸ روزه‌ای است که در شرایط مرطوب و در دمای ۲۳ درجه به عمل آورده شده باشد.

در جدول زیر می‌توانید با رابطه بین مقاومت فشاری بتن و نسبت آب به سیمان بیشتر آشنا شوید. منظور از بتن هوازایی شده و نشده وجود حباب هوای عمدی به کمک سیمان یا مواد افزودنی است که تشکیل بتن حباب زا می‌کند.

مقاومت فشاری 28 روزه(MPa)	نسبت وزنی آب به سیمان
بتن هوازایی نشده	بتن هوازایی شده
40	0.42	–
35	0.47	0.39
30	0.54	0.45
25	0.61	0.52
20	0.69	0.60
15	0.79	0.70

5)  با توجه به مراحل قبل که در آن‌ها نسبت آب به سیمان و همچنین میزان آب به ازای یک مترمکعب حجم بتن به دست آورده شده، مقدار سیمان را به ازای واحد حجم در این مرحله تعیین می‌کنیم. 

6) در این مرحله باید مقدار شن در یک مترمکعب حجم بتن را به دست آوریم. همانطور که در مقاله طرح اختلاط بتن آکادمی عمران مشاهده کردید، تعیین میزان شن بر اساس مدول نرمی بوده که با استفاده از آن ضریبی به دست می‌آید و با ضرب آن در جرم حجمی سنگدانه خشک نیمه متراکم، مقدار شن در یک مترمکعب حجم بتن حاصل می‌شود. 

7) آخرین پارامتر باقی‌مانده در این روش، مقدار ماسه است که با داشتن سایر پارامترها و کم کردن مجموع آن‌ها از وزن یک متر مکعب بتن تعیین می‌شود.

برای این که بیشتر با این روش آشنا شوید در ادامه یک مثال برایتان خواهیم زد.

مثال طرح اختلاط بتن 30 مگاپاسکال به روش ACI

فرض کنید برای اجرای یک ستون بتنی، طرح اختلاط بتن با مقاومت فشاری 30 مگاپاسکال مورد نیاز است. با توجه به اطلاعات زیر مقادیر اجزا تشکیل دهنده بتن در یک متر مکعب آن را به دست آورید. 

الف) بتن ریزی با اسلامپ بین 75 تا 100 میلی‌متر مد نظر است.

ب) بزرگترین اندازه اسمی مشخص شده سنگدانه 19 میلی‌متر و از نوع شکسته است.

ج) سیمان پرتلند از نوع 1 (چگالی = 3.15 تن بر مترمکعب)

د) چگالی سنگدانه درشت (SSD) برابر 2.65 و مقدار جذب آب آن 1 درصد است.

ه) جرم خشک سنگدانه درشت میله کوبیده برابر 1600 کیلوگرم بر مترمکعب است.

و) چگالی سنگدانه ریز (SSD) برابر 2.60، مقدار جذب آب آن 2.2 درصد و مدول نرمی آن 2.8 است.

ر) رطوبت سنگدانه درشت موجود در دپو 2 درصد و رطوبت سنگدانه ریز 4 درصد است.

حل: در این مسئله مقادیر اسلامپ و بزرگترین اندازه دانه اسمی مشخص شده است. پس روش حل از مرحله سوم شروع می‌شود.

با توجه به اسلامپ بین 75 تا 100 و بزرگترین اندازه اسمی 19 میلی‌متر، طبق جدول زیر، مقدار آب 205 کیلوگرم به دست می‌آید.

همچنین انتخاب نسبت آب به سیمان لازم برای تامین مقاومت 30MPa با توجه به داده‌های مسئله است. بر اساس جدول گفته شده در بالا، نسبت وزنی آب به سیمان 0.54 به دست می‌آید.

حالا می‌توانیم با داشتن مقدار آب در واحد حجم بتن و نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان در یک مترمکعب حجم بتن به دست آوریم. 

کیلوگرم  380 = 0.54 / 205 = وزن سیمان برای یک مترمکعب بتن

با داشتن بزرگترین اندازه سنگدانه (19 میلی‌متر)، مدول نرمی 2.8 و با توجه به جدول زیر حجم سنگدانه درشت در یک مترمکعب حجم بتن برابر 0.62 به دست می‌آید.

یکی از داده‌های مسئله، جرم خشک سنگدانه درشت میله کوبیده است که برابر با 1600 کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد. در این صورت:

کیلوگرم 992 = 1600 * 0.62 = وزن شن

با توجه به بزرگترین اندازه سنگدانه که 19 میلی‌متر است، وزن یک متر مکعب بتن برابر با 2350 کیلوگرم به دست می‌آید.

حالا با داشتن سایر پارامترها می‌توان وزن ماسه را محاسبه کرد.

کیلوگرم 773 = (205+380+992) – 2350 = وزن ماسه

در این مسئله داده‌هایی برای رطوبت دانه‌ها و جذب آب در نظر گرفته شده، به همین منظور باید میزان آب در شن و ماسه را به‌دست بیاوریم و وزن‌های به‌دست آمده (آب، شن و ماسه) در مراحل قبل را اصلاح نماییم. 

کیلوگرم 9.92 = (0.01-0.02) * 992 = وزن آب موجود در شن

کیلوگرم 13.91 = (0.022-0.04) * 773 = وزن آب موجود در ماسه

با توجه به این که در شن و ماسه آب وجود دارد، وزن آبی که می‌خواهیم به اختلاط بتن اضافه کنیم باید اصلاح شود.

کیلوگرم 181.2 = (13.91+9.92) – 205 = وزن اصلاح شده آب

میزان آبی که در شن و ماسه وجود دارد را به وزنی که در مراحل ششم و هفتم محاسبه کردیم، اضافه می‌نماییم. معمولا در هنگام طرح اختلاط شرایط رطوبت سنگدانه‌ها به صورت اشباع با سطح خشک (SSD) در نظر گرفته می‌شود و آب به صورت آب آزاد در محاسبات منظور می‌گردد.

کیلوگرم 1001.92 = 9.92 + 992 = وزن اصلاح شده شن

کیلوگرم 786.91 = 13.91 + 773 = وزن اصلاح شده ماسه

پس در انتها متوجه شدیم که برای طرح اختلاط یک مترکعب بتن با مقاومت 30 مگاپاسکال در روش ACI به 380 کیلوگرم سیمان، 181 کیلوگرم آب،  1002 کیلوگرم شن و 787 کیلوگرم ماسه نیاز داریم.

وزن مخصوص بتن مگر

تا اینجای مقاله با وزن مخصوص بتن و طرح اختلاط آن آشنا شدیم، ممکن است این سوال برایتان پیش آمده باشد که وزن مخصوص بتن مگر چه قدر است!

در پاسخ باید بگوییم که بتن مگر بتنی است که عیار سیمان موجود در آن پایین بوده (حدود 100 تا 150 کیلوگرم سیمان در متر مکعب بتن) و از جهت آماده سازی سطح کار برای عملیات آرماتور بندی فونداسیون استفاده شده و کاربرد سازه‌ای ندارد.

همچنین برای تولید بتن مگر مناسب و استاندارد و طرح اختلاط آن، بهتر است که، ترکیب آب و سیمان به نسبت حداکثر نیم درصد رعایت شود، یعنی به ازای هر مقدار سیمان باید نیمی از آن را آب ریخته و مخلوط کنیم.

مثلا 100 کیلوگرم سیمان، 50 کیلوگرم آب و مابقی با شن و ماسه تامین می‌شود.

ممکن است بگویید به دلیل بیشتر بودن سنگدانه مقاومت بتن بالا می‌رود اما به خاطر داشته باشید بتن در این رده از سنگدانه نمی‌شکند. از ملات می‌شکند که با توجه به عیار پایین، مقاومتی در حدود 10 مگاپاسکال خواهد داشت.

وزن شن و ماسه در محاسبه وزن مخصوص بتن مگر تاثیر گذار است. اما همان طور که قبلا گفتیم رابطه دقیقی بین عیار و وزن مخصوص نیست. وزن مخصوص بتن مگر حدود 2200 تا 2600 کیلوگرم بر مترمکعب است.

اگر مایل هستید با بتن مگر بیشتر آشنا شوید حتما به مقاله بتن مگر آکادمی عمران سر بزنید.

در انتهای این مقاله باید بگوییم که اگر مایل هستید بدانید که حجم سیمان مصرفی در بتن چه گونه محاسبه می‌شود و به چه شکلی صورت وضعیت کارهای انجام داده را با تهیه و تنظیم کرده و در اختیار کارفرما قرار دهید حتما به آموزش برآورد و متره آکادمی عمران سر بزنید.

توجه: این مطلب یک رپورتاژ آگهی (تبلیغات) بوده و سایت سازه پلاس هیچگونه نظر و مسئولیتی ندارد. در صورت نیاز به لینک‌های داخل متن مراجعه فرمایید.