نسبت آب به سیمان در بتن

نسبت آب به سیمان در بتن، معیاری است که نشان‌دهنده وزن آب موجود در مخلوط بتن نسبت به وزن سیمان است. این نسبت تأثیر مستقیمی بر مقاومت و دوام بتن دارد و یکی از عوامل کلیدی در طرح اختلاط بتن محسوب می‌شود. در این مقاله، به موضوع نسبت آب به سیمان در بتن های 350، خود تراکم، مگر و یا در جدول طرح اختلاط بتن پر مقاومت، میزان آن در ملات ماسه سیمان، دوغاب تزریق و مواردی از این دست پرداخته شده است. و در ادامه به دنبال آن هستیم تا به سوالات مرتبط مانند: نسبت w/c در شرایط معمول و هوای سرد چقدر است، تاثیر حداقل و حداکثر نسبت اب چیست، نسبت آب به سیمان چیست و چگونه با مقاومت بتن ارتباط دارد؟ پاسخ دهیم.

بتن در تمامی مراحل، از ترکیب خمیری تا سفت شدن، تحت تأثیر نسبت و واکنش‌های مابین سیمان و آب قرار دارد. اگرچه ممکن است باور آن برای شما سخت باشد، اما این رابطه همانند هر رابطه دوستانه دیگری، برای به ثمر رسیدن نیاز به مراقبت عالمانه و محبت‌آمیز دارد. زیرا نسبت آب به سیمان، یک ارتباط شکننده بین دو ماده ضروری است که نقش اساسی در پیدایش و دوام ساختار بتنی ایفا می‌کند. با ما تا پایان این مقاله از شهر ساختمانی همراه باشید.

نقش آب در بتن چیست؟

بتن محتوایی کلان و حاوی مواد میکرو مانند سیمان، ماسه، سنگدانه های ریز و درشت است. برای به دست آوردن بتن با مقاومت بالا که مقاومت فشاری مدنظر را تحمل کند، برای ترکیب این مواد به نسبت صحیح مواد افزودنی هم نیاز داریم. در اینجا آب می آید که فرآیند شیمیایی (هیدراتاسیون) را با افزودن 23 تا 25 درصد به حجم سیمان آغاز کند. فرآیند شیمیایی را آغاز می‌کند و باعث می‌شود 15 درصد از خمیر سیمان آبی که به عنوان ژل نیز شناخته می‌شود، فضاهای خالی بتن را پر کند.

اثرات آب بیش از حد در بتن

همانطور که در بالا گفته شد، برای شروع فرآیند شیمیایی روی سیمان به 23 درصد آب نیاز داریم. افزودن آب بیشتر از حد مجاز آب سیمان در واقع بر استحکام تأثیر می‌گذارد. اگر برای افزایش کارایی به اضافه کردن آب ادامه دهیم، بتن دارای مواد سیال زیادی است که در آن سنگدانه‌ها ته‌نشین می‌شوند. هنگامی که آب تبخیر می‌شود، فضای خالی زیادی در بتن ایجاد می‌کند که بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. اما اگر برای حفظ استحکام بتن از دستورالعمل‌ها پیروی کنیم، کارایی بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهد و ما را در جابجایی و قرار دادن آنها با مشکل روبه رو می‌کند.

اهمیت نسبت آب به سیمان:

• مقاومت:کاهش نسبت آب به سیمان معمولاً منجر به افزایش مقاومت فشاری بتن می‌شود. زیرا آب اضافی در بتن باعث ایجاد تخلخل و کاهش پیوستگی ذرات سیمان و سنگدانه‌ها می‌شود.

دوام:

نسبت آب به سیمان مناسب به ایجاد بتنی با دوام و پایدار در برابر عوامل محیطی مانند یخ‌زدگی، خوردگی و نفوذ آب کمک می‌کند.

کارایی:

نسبت آب به سیمان باید به گونه‌ای انتخاب شود که بتن به اندازه کافی روان باشد تا بتوان آن را به راحتی در قالب‌ها ریخته و متراکم کرد.

نسبت آب به سیمان چیست و چگونه با مقاومت بتن ارتباط دارد؟

همان طور که از تصاویر شماتیک بالا مشاهده می‌شود، نسبت آب به سیمان عامل مهمی در تعیین مقاومت نهایی بتن است. نسبت آب به سیمان بیشتر منجر به بتن ضعیف‌تر می‌شود، در حالی که نسبت کمتر منجر به بتن قوی‌تر می‌شود.

به طور مشخص نسبت آب به سیمان با مقاومت بتن رابطه معکوس دارد و نسبت‌های معمولی از ۰.۳ تا ۰.۸ متغیر است. همچنین برای خرید سیمان تهران کلیک کنید

درصد آب در بتن چقدر است؟

در بخش قبل به طور کلی با نقش آب در بتن ریزی آشنا شدیم. اما مقدار آب مصرفی در بتن بسته به نوع بتن تفاوت دارد. هر چقدر میزان آب بتن بیشتر باشد، تاب و تحمل بتن کاهش می‌یابد. پس با کاهش تاب بتن، توقع داشتن مقاومت و دوام بتن نیز از بین می‌رود. در این صورت مقدار آب بتن که در ساخت آن استفاده می‌شود، از دو منظر لحاظ می‌شود:

• به مقدار وزن مواد جامد سیمانی (سنگدانه و سیمان و سنگ)
• میزان وزن سیمان بتن

همانطور که می‌دانید بتن در حالت‌های مختلفی اختلاط می‌شود. و هرکدام برای پروژه‌های گوناگونی کاربرد دارند. بنابراین درصد آب بتن نیز با توجه به حالت‌های بتن متغیر است. که شامل موارد زیر می‌شود.

• درصد آب در بتن خمیری: w/c= 0.6
• درصد آب در بتن های کم ضخامت برای جابجایی آسان: w/c= 0.7
• درصد آب های آلوده که باعث کاهش کیفیت و افت بتن می شود: w/c= 0.5
• درصد آب در ملات سیمان غلیظ و پرمایع: w/c= 0.55

میزان آب در هر متر مکعب بتن

نسبت آب مناسب برای بتن به اندازه نصف وزن سیمان مصرفی است. به این صورت که برای مقدارآب در یک متر مکعب بتن ۷ کیسه سیمان استفاده شود. مقدار آب مصرفی در بتن باید برابر ۳۵۰ کیلوگرم تقسیم بر ۲ که مساوی می‌شود با ۱۷۵ کیلوآب باشد. و چون هر لیتر آب برابر با یک کیلوگرم است پس ۱۷۵ لیتر آب برای این حالت مناسب است. لذا با کاهش یا افزایش مقدار سیمان ظدر بتن نسبت آب نیز تغییر می‌کند. پس شما به راحتی می‌توانید آن را محاسبه کنید.

مشخصات آب مصرفی در بتن

به طور کلی کیفیت آب برای کارهای ساختمانی و تهیه بتن باید با آب آشامیدنی باشد. و تصور اینکه از هر نوع آبی می‌توان در ساخت بتن استفاده کرد، غلط است. این امر برای اطمینان از عاری بودن آب از ناخالصی‌هایی مانند مواد جامد معلق، مواد آلی، ذرات ریز (tss)، شکر و اجزای گیاهی و نمک‌های محلول است. که ممکن است بر خواص بتن، به ویژه گیرش، سخت شدن، استحکام، دوام و غیره تأثیر منفی بگذارد.

یون کلر یکی از مواردی است که در خوردگی بتن نقش بسزایی دارد. اگر کیفیت آب مورد استفاده برای اختلاط مشکوک باشد، مکعب‌های 75 میلی متری در ملات سیمان 1:3 با آب مقطر و با آب مورد نظر مخلوط می‌شود. آب باید در یک آزمایشگاه تاییدشده برای استفاده در تهیه بتن / ملات آزمایش شود.

استفاده از آب غیر آشامیدنی در صورتی می‌توان استفاده کرد. که طبق آیین نامه ملی بتن باشد و همچنین مقدار کلر آن به میزان 500 میلی‌گرم در لیتر باشد. و میزان نیترات نیز نباید از 500 میلی‌گرم بیشتر باشد. فسفات موجود در آب نیز باید حداکثر 100 میلی‌گرم در لیتر باشد.

همچنین مقدار ph آب مصرفی در بتن نبايد از 5 كمتر و از 5/8 بيشتر باشد. در غير اين صورت بايد مطابق بندهاي 4-2-3-2-2 الی 4-2-3-2-5 به انجام آزمايش‌های لازم اقدام كرد. آزمايش تعيين ph آب بايد مطابق استاندارد 14748 انجام شود.

از دیگر عواملی که در مقدار آب مصرفی بتن بستگی دارد، به شرح زیر است؛

• میزان شل و سفت بودن بتن
• اندازه و درشتی سنگدانه‌ها
• رطوبت سنگدانه‌ها
• زبری سنگدانه ها
• حالت و اشکال مختلف سنگدانه ها
• شرایط آب و هوایی (گرم و سرد) در هنگام اختلاط

میزان آب بتن در مقایسه با مواد سیمانی

به مقدار مواد سیمانی بر حسب وزن در بتن، نسبت آب به سیمان گفته‌می‌شود. و معمولاً به عنوان نسبت w/cm شناخته می‌شود. از آنجایی که امروزه بیشتر بتن ها حاوی مواد سیمانی تکمیلی مانند خاکستر بادی، سیمان سرباره، دوده سیلیس یا پوزولان‌های طبیعی هستند، نسبت w/cm اهمیت بسیاری دارد. نکته قابل توجه این است که علامت با علامت اختصاری w/c ، نسبت آب به سیمان تفاوت دارد.

پس از سفت شدن، خمیر یا چسبی که از مواد سیمانی و آب تشکیل شده‌است، سنگدانه‌ها را به هم می‌چسباند. سخت شدن به دلیل واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون بین مواد سیمانی و آب رخ می‌دهد. بدیهی است که افزایش نسبت یا مقدار آب خمیر باعث رقیق یا ضعیف شدن خمیر سخت‌شده و کاهش مقاومت بتن می‌شود.

کاهش نسبت w/cm به بهبود سایر خواص بتن سخت‌شده با افزایش چگالی خمیر می‌شود. همچنین؛ کاهش نفوذپذیری و افزایش آب‌بندی، دوام و مقاومت در برابر چرخه‌های یخ-ذوب، جرم‌گیری زمستانه و حمله شیمیایی می‌شود.

در آخر

آب یک جزء کلیدی و در عین حال حیانی در بتن است. با این حال، همانطور که گفتیم آب بیش از حد می تواند برای خواص بتن تازه و سخت شده، به ویژه استحکام، دوام طولانی مدت و احتمال ترک خوردگی مضر باشد.

در این مقاله سعی کردیم با میزان آب در بتن به طور دقیقی بررسی کنیم. همچنین درصد و مشخصات و به طور کلی با مقدار آب مصرفی در بتن آشنا شویم. در صورت هر گونه سوال و نظر در رابطه با این مطلب، آن را در بخش نظرات با ما در میان بگذارید. 

نتیجه گیری

اگر در مرحله تصمیم گیری برای طراح اختلاط بتن، ملات و یا دوغاب تزریق قرار دارید، بهتر است دست نگه دارید و مانند هر انتخاب حیاتی دیگری، پیچیدگی‌های نسبت آب به سیمان را مدنظر داشته باشید و به جای اضافه کردن بی‌رویه آب، بهتر است تسلیم وسوسه نشوید. و اگر بتن ارسالی از کارخانه تولید بتن آماده با مشخصات مربوطه به پروژه شما مطابق نیست، حتما میکسر را به کارخانه برگردانید.