بدون شک، بتن به عنوان یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مصالح ساختمانی در طول تاریخ ساختمان سازی است. این ماده مصنوعی که از ترکیب سیمان، ماسه، شن و آب تشکیل میشود، به راستی ستون فقرات صنعت ساختمان محسوب میگردد.
اما آنچه این ماده را از سایر مصالح متمایز میکند، تنوع بی نظیر در ساختار و خواص آن است. این تنوع، حاصل ترکیبات مختلف مواد اولیه در بتن است که مفهومی به نام عیار یا رده بتن را رقم زده است. در این مقاله قصد داریم به تعریف دقیق عیار بتن و نقش تعیین کننده آن در طراحی و ساخت سازه های بتنی پایدار و مقاوم بپردازیم.
پیشنهادی: هزینه بازسازی خانه
عیار یا رده بتن چیست؟
برخلاف تصور رایج، بتن صرفاً مخلوطی از شن، ماسه، سیمان و آب نیست. در واقع، علم پیچیده ای در ورای این ترکیب ساده نهفته است. نوع، اندازه و نسبت هر یک از مصالح تشکیل دهنده، به طور مستقیم بر خواص نهایی بتن، از جمله مقاومت، کارایی و دوام آن تاثیر می گذارد.
در این میان، سیمان، ماده ای پودری است که به عنوان چسب در بتن عمل میکند. ذرات سیمان با مخلوط شدن با آب، هیدراته شده و خمیری چسبنده به نام خمیر سیمان را تشکیل میدهند. این خمیر، سنگدانه ها (شن و ماسه) را احاطه کرده و با پر کردن فضاهای خالی بین آنها، یکپارچگی و انسجام بتن را به ارمغان می آورد.
میزان و نوع سیمان به کار رفته در بتن، تاثیر مستقیمی بر مقاومت و خواص نهایی آن دارد. استفاده بیش از حد سیمان، منجر به افزایش هزینه، ترک خوردگی و افت اسلامپ بتن میشود. در مقابل، کمبود سیمان نیز مقاومت و دوام بتن را به شدت کاهش میدهد.
اینجاست که عیار بتن به ما کمک میکند تا میزان سیمان را به درستی تعیین کنیم. عیار بتن، در واقع میزان سیمان موجود در هر متر مکعب بتن است. مثلا وقتی میگوییم عیار بتنی 250 است یعنی 250 کیلوگرم سیمان در هر یک متر مکعب از این بتن وجود دارد.
در مطالب علمی عیار اینطور که تعریف کرده اند: عیار یا رده بتن نشان دهنده مقاومت فشاری بتن در 28 روزگی بر حسب مگاپاسکال (MPa) است. یعنی هر واحد سطح بتن تا چه مقدار فشار را میتواند تحمل کند.
لازم است که بدانید هر رده بتن، دارای طرح اختلاط مختص به خود است که باید با دقت و ظرافت تمام رعایت شود. این طرح، نسبت دقیق هر یک از اجزای تشکیل دهنده بتن، از جمله سیمان، شن، ماسه و آب را مشخص میکند. مثلا در عیار M20 طرح اختلاط رایج آن برای مواد شن، ماسه و سیمان، 1:1.5:3 است.
عیار بتن چه کاربردی دارد؟
حالا میدانیم که عیار چیست و چرا اهمیت دارد، نوبت به کاربرد های آن میرسد. در ادامه به چند مورد از کاربردهای عیار بتن اشاره کرده ایم.
- تضمین کارایی و استحکام سازه:
مهم ترین کاربرد عیار، تعیین میزان مقاومت فشاری آن است. مقاومت فشاری، نشان دهنده حداکثر نیرویی است که بتن میتواند قبل از شکستن تحمل کند. بنابراین با توجه کاربردی که داریم، بایستی عیاری را انتخاب کنیم که استحکام و پایداری لازم را تضمین کند. به عنوان مثال برای ساخت ستون های یک ساختمان مرتفع، به بتنی با عیار بالاM60 و مقاومت فشاری زیاد نیاز است، در حالی که برای ساخت پیاده روها و محوطه سازی، میتوان از بتنی با عیار پایین تر M10 استفاده کرد.
برای محاسبه آنلاین هزینه ساخت روی گزینه مد نظر خود کلیک کنید
- بهینه سازی هزینه ها:
انتخاب عیار مناسب بتن، نقشی کلیدی در کاهش هزینه های ساخت و ساز دارد. بتنی که عیار بالاتری از حد نیاز داشته باشد، نه تنها هزینه بیشتری را به پروژه تحمیل میکند، بلکه میتواند منجر به افزایش وزن سازه و در نتیجه، نیاز به مصالح و تجهیزات بیشتر برای ساخت و حمل و نقل آن شود.
- تناسب مقاومت با هر عضو سازه ای:
هر عضو از یک سازه، مانند سقف، پی، ستون و دیوار، به دلیل نوع کاربری و بارهای وارده، به مقاومت فشاری مشخصی نیاز دارد. رده بتن، با تعیین نسبت های مناسب ماسه، شن و سیمان، این امکان را فراهم میکند که برای هر عضو سازه ای، بتنی با مقاومت و کارایی لازم تولید شود.
- تعیین اجزای تشکیل دهنده بتن:
عیار، نسبت های دقیق ماسه، شن و سیمان را برای تولید بتنی با مقاومت و کارایی مطلوب مشخص میکند. این امر، کیفیت و دوام بتن را تضمین کرده و از بروز مشکلاتی مانند ترک خوردگی، نشت آب و کاهش مقاومت در طول زمان جلوگیری می کند.
کدام عیار بتن برای ما بهتر است؟
ما معمولاً برای تعیین عیار، از نسبت های مناسب مواد تشکیل‌دهنده بتن (سیمان، آب، ماسه و شن) بهره میگیریم تا به بتنی با خواص مورد نظر مانند مقاومت، کارایی و دوام دست پیدا کنیم. شاید برایتان سوال باشد که این نسبت ها از کجا تعیین می شوند؟ از کجا بفهمیم برای کاربرد مورد نظرمان از کدام عیار استفاده کنیم؟ برای تعیین عیار دو نوع طرح وجود دارد:
پیشنهادی: هزینه ساخت آپارتمان
- طرح تعیین عیار براساس اسمی:
در این طرح، نسبت های مواد تشکیل دهنده بتن بر اساس تجربه و دانش قبلی مهندسان تعیین شده و نیازی به انجام آزمایش های خاص نیست. معمولا برای ساخت و سازهای کوچک مقیاس مانند خانه های مسکونی استفاده میشود. به عنوان مثال میخواهید یک دیوار حصار از بتن بسازید. برای این کار میتوانید از طرح اختلاط اسمی استفاده کنید. در زیر عیارهای مناسب هر کاربرد را مشخص کرده ایم.
-بتن مگر: عیار 150
-کف سازی: عیار 250
-سقف تیرچه بلوک: عیار 350
-سقف عرشه فولادی: عیار 350
-دوغاب کاشی کاری عیار 400
-دوغاب نمای سنگی: عیار 430
-سیمان بلوک: عیار 100 تا 300
-ملات سیمانی: عیار 150 تا 350
-سیمان سفید برای اندودکاری: عیار 300
-ستون، تیر و فونداسیون: عیار 300 تا 500
-طرح تعیین عیار براساس طراحی:
در این طرح، با انجام آزمایش های مختلف بر روی مصالح در نظر گرفته شده، نسبت های دقیق مواد تشکیل دهنده بتن به دست می آید. مسلماً برای پروژه های بزرگ‌تر و با الزامات خاص تر مانند پل ها، ساختمان های بلند و یا سازه های دریایی مورد استفاده قرار میگیرد. مثلاً قصد دارید یک پل بتنی بسازید که در گذشته انجام نشده. در این صورت باید از طرح اختلاط طراحی استفاده کنید. در این طرح، مهندس با انجام آزمایش، نسبت دقیق مواد را برای رسیدن به مقاومت مورد نیاز پل تعیین میکند.
فرمول محاسبه عیار بتن
باید عوامل مختلفی را در محاسبه عیار بتن در نظر گرفت. این عوامل به طور کلی به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند:
- نوع سیمان:
سیمان های مختلف با توجه به ترکیبات شیمیایی و خواص هیدراتاسیون، در دسته های مختلفی طبقه بندی میشوند. بنابراین برای تعیین رده بتن، تیپ سیمان، نرمی و اندازه ذرات سیمان، از جمله فاکتورهای مهم هستند.
- آب و هوا:
شرایط آب و هوایی، به خصوص دما، نقش قابل توجهی در فرایند هیدراتاسیون سیمان و در نتیجه عیار ایفا میکند. در هوای گرم، سرعت واکنش هیدراتاسیون افزایش یافته و حرارت زیادی در بتن تولید میشود. این حرارت می تواند منجر به ترک خوردگی، کاهش مقاومت و افت کیفیت بتن گردد.
برای مقابله با این مشکل، در مناطق گرمسیری و فصول گرم سال، از روش های مختلفی برای کاهش دمای بتن و کنترل سرعت هیدراتاسیون استفاده میشود. یکی از این روش ها، کاهش رده بتن است. با کم کردن مقدار سیمان، حرارت ناشی از هیدراتاسیون نیز کاهش می یابد.
- مواد افزودنی:
مواد افزودنی بتن، موادی هستند که به منظور بهبود خواص بتن در مخلوط بتن به کار میروند. برخی از این مواد افزودنی، میتواند بر میزان عیار نیز اثر بگذارند.
- مقاومت مورد نیاز:
مهم ترین عامل در تعیین عیار، مقاومت مورد نیاز برای سازه است. عیار یا رده بتن باید به گونه ای انتخاب شود که بتن نهایی، مقاومت فشاری و کششی لازم برای تحمل بارهای وارده بر سازه را داشته باشد.
با توجه به عوامل ذکر شده، عموماً برای تعیین مقدار سیمان مورد نیاز در هر بخش از سازه و عیار، از فرمول زیر استفاده میشود:
Fc = (w / 10) – 9
در این فرمول دو عامل مهم را باید در نظر داشته باشید:
مقاومت فشاری بتن (Fc): این عدد نشان میدهد که بتن تا چه حد میتواند در برابر فشار تحمل کند و واحد آن مگاپاسکال است.
عیار بتن (w): این عدد نشان میدهد که به ازای هر متر مکعب بتن، چه مقدار سیمان استفاده شده است و واحد آن کیلوگرم بر متر مکعب (kg/m³ ) است.
برای مطالعه: وال پست
برای محاسبه آنلاین هزینه بازسازی روی گزینه مد نظر خود کلیک کنید
جدول عیار بتن
عیارهای بتن با حرف M و یک عدد نشان داده میشود. Mمخفف کلمه Mixture به معنی مخلوط و عدد نشان دهنده مقاومت فشاری بتن بر حسب مگاپاسکال است. اگر بتن از نوع سبک باشد، عیار با حرف C و یک عدد و اگر بتن از نوع معمولی باشد، عیار با حرف LC و یک عدد نمایش داده میشود.
عیار بتن بر اساس مقاومت فشاری آن، به دو دسته کلی معمولی و استاندارد تقسیم میشود. هر کدام از این دسته‌ها، کاربردهای خاص خود را دارند.
| هدف | نوع بتن | طرح اختلاط
نسبت ماسه: شن: سیمان |
میزان عیار بتن معمولی |
| ایجاد سطح یکنواخت برای قرارگیری پی بتنی | مگر | 1:5:10 | M5 |
| ساخت جاده ها و بزرگراه ها
تسطیح و آماده سازی زمین |
معمولی | 1:3:6 | M10 |
| معمولی | 1:2:4 | M15 | |
| ساخت دال
ساخت تیرها و ستون ها زیرسازی و پی سازی |
مسلح | 1:1.5:3 | M20 |
| هدف | نوع بتن | طرح اختلاط
نسبت ماسه: شن: سیمان |
میزان عیار بتن استاندارد |
| ساخت دال
ساخت تیرها و ستون ها زیرسازی و پی سازی |
مسلح | 1:1:2 | M25 |
| مسلح | طراحی | M30 | |
| مسلح | طراحی | M35 | |
| مسلح | طراحی | M40 | |
| ایجاد جاده ها و آزادراه ها
ساخت تیرها و ستون ها زیرسازی و پی سازی |
مسلح | طراحی | M45 |
| هدف | نوع بتن | طرح اختلاط
نسبت ماسه: شن: سیمان |
میزان عیار بتن با مقاومت بالا |
| ایجاد جاده ها و آزادراه ها
ساخت تیرها و ستون ها زیرسازی و پی سازی |
مسلح | طراحی | M50 |
| ساخت و نصب شاه تیر
اجرای پا پیش تنیده |
مسلح | طراحی | M55 |
| سازه های با دهانه بلند
ساختمان هایی با ارتفاع بالا پل های عریض و طویل |
مسلح | طراحی | M60 |
| مسلح | طراحی | M65 | |
| مسلح | طراحی | M70 |
جمع بندی
در نهایت عیار بتن به میزان سیمان موجود در واحد حجم بتن اطلاق میشود. این ابزار مهندسی، به معماران و پیمانکاران ساختمانی کمک میکند تا با انتخاب بتنی با مشخصات فنی مناسب، سازه هایی ایمن، بادوام، کارآمد و مقرون به صرفه بسازند.
