کیفیت و ترکیب آب مورد استفاده در بتن، مقاومت آن را تحت تاثیر قرار می‌دهد. طبق یک قاعده کلی، آب آشامیدنی، بهترین گزینه برای ساخت بتن با خواص مقاومتی مورد نظر است. بر اساس تحقیقات صورت گرفته، در صورت ثابت بودن تمام پارامترهای موثر، مقاومت بتن ساخته‌شده با آب آشامیدنی، حدود 33 درصد بیشتر از مقاومت بتن ساخته‌شده با فاضلاب خواهد بود.
نقش آب در استحکام بتن به کیفیت و ترکیب آن ختم نمی‌شود. نسبت آب به سیمان و رطوبت نسبی مخلوط بتن نیز بر روی استحکام بتن تاثیرگذار هستند. در بخش‌های بعدی، تاثیر این موارد را نیز معرفی خواهیم کرد.
تاثیر تخلخل بر مقاومت بتن چیست؟
تخلخل، معیاری برای تعیین میزان فضای توخالی درون یک ماده است. به طور کلی، هر چه تعداد و ابعاد فضای خالی درون بتن کمتر باشد، مقاومت آن بیشتر خواهد بود. تخلخل، عاملی است که فرآیند تراکم در بتن تازه و ایجاد پیوند مناسب بین اجزا را با مشکل مواجه می‌کند. در صورت وجود 10 درصد فضای خالی در بتن، مقاومت آن به اندازه 30 تا 40 درصد کاهش می‌یابد.
تاثیر نسبت آب به سیمان بر مقاومت بتن چیست؟
نسبت آب به سیمان، یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر استحکام بتن است. این نسبت، فرآیند هیدارتاسیون در خمیر سیمانی را کنترل می‌کند. هر چه نسبت آب به سیمان بالاتر باشد، فاصله اولیه بین ذرات و حجم فضای خالی محصول نهایی بیشتر خواهد بود. به این ترتیب، در نسب‌های بالا، محصول اولیه هیدارتاسیون (ملات) نمی‌تواند فضای خالی بین ذرات را پر کند. همین موضوع، باعث تشکیل بتن با ساختار متخلخل می‌شود. تصویر زیر، رابطه تئوری بین مقاومت بتن با نسبت آب به سیمان را نمایش می‌دهد.
در نمودار بالا، یک نکته مهم نادیده گرفته شده است. در نسبت‌های بسیار پایین آب به سیمان، کارایی بتن کاهش می‌یابد. در این شرایط، تراکم‌بتن دشوار می‌شود. این موضوع، مقاومت بتن را کاهش می‌دهد. در شرایط محیطی ثابت، با ترکیبات مشخص و در هر سنی، مقاومت بتن فقط به نسبت آب به سیمان با امکان تراکم کامل (کارایی مشخص) بستگی دارد.
تاثیر نسبت سنگدانه درشت به ریز بر مقاومت بتن چگونه است؟
تاثیر نسبت ذرات درشت‌دانه به ریز‌دانه بر استحکام بتن به صورت زیر است:
- با افزایش سنگدانه‌های ریز نسبت به سنگدانه‌های درشت، سطح آزاد کلی سنگدانه افزایش می‌یابد.
- با افزایش سطح آزاد سنگدانه‌ها، میزان آب مورد نیاز برای برای پیوند سنگدانه‌ها نیز بیشتر می‌شود.
- افزایش آب، افزایش نسبت آب به سیمان را در پی خواهد داشت.
- افزایش نسبت آب به سیمان نیز، مقاومت را کاهش می‌دهد.
در نتیجه، هر چه نسبت ذرات درشت به ریز بیشتر باشد، مقاومت بتن بیشتر خواهد بود.
تاثیر نسبت سنگدانه به سیمان بر مقاومت بتن چگونه است؟
نسبت سنگدانه به سیمان، به صورت زیر بر روی مقاومت بتن تاثیر می‌گذارد:
- در صورت ثابت بودن حجم مواد، با افزایش سیمان نسبت به ماسه، سطح آزاد ذرات نیز افزایش می‌یابد.
- با فرض افزایش سطح آزاد ذرات جامد، آب مورد نیاز برای دستیابی به یک کارایی مشخص نباید تغییر کند.
- افزایش سیمان با ثابت بودن مقدار آب، بیانگر کاهش نسبت آب به سیمان است.
- کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت را افزایش می‌دهد.
تاثیر محتوای سیمان بر روی کارایی و مقاومت، بسیار مهم است. برای درک بهتر این تاثیر، نکات زیر را به خاطر داشته باشید:
- برای یک کارایی مشخص، افزایش سیمان، تاثیر کمی بر روی آب مورد نیاز دارد. این موضوع، نسبت آب به سیمان را کاهش می‌دهد.
- کاهش آب به سیمان، منجر به افزایش استحکام بتن می‌شود.
- در نتیجه، برای یک کارایی مشخص، افزایش سیمان باعث افزایش مقاومت بتن خواهد شد.
تاثیر بلوغ و سن بر مقاومت بتن چیست؟
بلوغ بتن، میزان پیشرفت عمل آوری را نمایش می‌دهد. این پارامتر، معیاری برای تعیین رابطه بین دما، سن و مقاومت بتن است. با گذشت زمان و شروع گیرش بتن، واکنش هیدراتاسیون با نرخ مشخصی تکمیل می‌شود و پیوند بین ذرات را تقویت می‌کند. از این‌رو، در اکثر موارد، سن بتن به عنوان یکی از معیارهای اصلی قضاوت در مورد مقاومت مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن پس از 28 روز به 90 درصد مقاومت نهایی خود می‌رسد. در نتیجه، هر چه سن بتن بیشتر باشد، مقاومت آن نیز (تا پیش از رسیدن به مقاومت نهایی) بیشتر خواهد بود.