ترکیب سیمان، آب، شن و ماسه منجرب به تولید ماده‌ای به نام بتن می‌شود. این ماده در ابتدا سیال گونه است، اما بعد از گذشت مدتی با وقوع واکنش هیدراتاسیون، بتن به ماده‌ای سخت تبدیل می‌شود. واکنش هیدراتاسیون در صورت برخورد دو ماده آب و سیمان ایجاد می‌شود. بنابراین نسبت آب به سیمان در بتن نقش به سزایی در تعیین سرعت فرآیند گیرش بتن دارد. در نتیجه، یکی از عنصرهای مهم تشکیل دهنده بتن سیمان است. سیمان در بتن همانند یک چسب، تمامی اجزای تشکیل دهنده بتن را در برگرفته و مانع جداشدن آن‌ها از هم می‌شود.
عیار بتن چیست :
مقدار سیمان مصرف شده در بتن (kg)، در واحد حجم را عیار بتن می‌نامند. برای درک بهتر می‌توان گفت، مثلا بتنی با عیار 350، یعنی در هر یک متر مکعب از بتن، 350 کیلوگرم سیمان مصرف شده است. میزان سیمان مصرف شده در بتن تاثیر مستقیمی بر مقاومت فشاری آن می‌گذارد. توجه داشته باشید مصرف بیش از حد سیمان می‌تواند منجرب کاهش کارایی بتن، فاصله افتادن بین سنگ دانه‌ها، افزایش هزینه ساخت بتن و… گردد. همچنین کاهش مصرف سیمان در بتن می‌تواند منجرب به عدم چسبندگی مناسب بین ذرات سازنده بتن، کاهش مقاومت فشاری و… گردد. بنابراین میزان عیار بتن باید در حد تعادل باشد تا بتن ساخته شده از مقاومت فشاری و کیفیت موردنظر برخوردار شود. بنابراین در استانداردهای بین‌المللی و همچنین استانداردهای ایران برای تعیین میزان عیار مناسب بتن در شرایط مختلف جدول‌هایی ارائه شده است تا کاربران بتوانند بنا بر موقعیت از بتنی با عیار مناسب استفاده نمایند.
روش محاسبه عیار بتن
عیار بتن را می‌توان با استفاده از فرمول ارائه شده در فهرست‌بهای ابنیه بدست آورد. این عدد چندان قابل اعتماد نبوده و تنها بصورت تقریبی بیان می‌شود. فرمول محاسبه عیار بتن به شرح زیر ارائه می‌شود:
جدول عیار بتن
همانطور که در بالا بیان شد،جدول عیار بتن برای تعیین میزان عیار مناسب بتن در هر موقعیت بیان شده است. مبحث نهم مقررات ملی ساختمان حداقل مقدار مصرفی سیمان در هر یک متر مکعب را در 5 نوع از شرایط محیطی بیان کرده است. به جدول زیر توجه کنید:
| شرایط | نوع سیمان انتخابی | حداقل مقدار مواد سیمانی kg/m3 | حداکثر نسبت آب به مواد سیمانی | حداقل رده بتن |
| متوسط – A | سیمان پرتلند نوع 1 یا 2 و یا همراه مواد جایگزین سیمان | 300 | 0.5 | |
| شدید – B | سیمان پرتلند نوع 1 یا 2 و یا همراه مواد جایگزین سیمان | 325 | 0.45 | |
| شدید – C | سیمان پرتلند نوع 1 یا 2 و یا همراه مواد جایگزین سیمان | 350 | 0.45 | |
| خیلی شدید – D | سیمان پرتلند نوع 2 و یا همراه مواد جایگزین سیمان | 350 | 0.4 | |
| فوق العاده شدید – E | سیمان پرتلند نوع 2 و یا همراه مواد جایگزین سیمان | 375 | 0.4 |
شرایط محیطی متوسط (A): ساختمان‌هایی که روی زمین قرار دارند که در معرض خطر نفوذ یون‌کلرید بر اثر وزش بادهای دارای یون نمک نیستند.
شرایط محیطی شدید (B): ساختمان‌هایی که در نزدیکی ساحل قرار دارند و در معرض وزش بادهای حاوی ین کلرید هستند.
شرایط محیطی شدید (C): قسمت‌هایی از ساختمان که در تماس با خاک هستند و بالای ناحیه مویینگی واقع شده‌اند و یا قسمت‌هایی که دائما در زیر آب قرار دارند.
شرایط محیطی خیلی شدید (D): قسمت‌هایی از ساختمان که در تماس با خاک‌های مهاجم است و در زیر سطح آب زیرزمینی واقع شده است.
شرایط محیطی فوق العاده شدید(E): ساختمان‌هایی دریایی
آیین نامه آبا ایران میزان عیار بتن را در قطعات پیش ساخته، شالوده، مقاطع بتنی نازک و شمع های بتنی درجا در مکان‌های سولفاتی را به شرح زیر بیان کرده است :
| عیار بتن در قطعات پیش‌ساخته (شمع‌ها،قطعات استوانه‌ای،قطعات ساخته شده از بلوک) | ||||
| شرایط محیطی | توضیحات | نوع سیمان | نسبت آب به سیمان | اندازه سیمان مصرفی بر حسب |
| ملایم | —- | —- | —- | |
| متوسط | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.5 | 310 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
330 یا 290
|
|
| شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
330 یا 290 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.5 |
330
|
|
| بسیار شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.45 |
390 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.4 |
370
|
|
| فوق العاده شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.4 |
370 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.4 |
370
|
|
نکته : این جدول برای بتن‌هایی با کارایی کم می‌باشد. یعنی بتنی با اسلامپ 25 – 10 میلی متر
| عیار بتن در شالوده‌های حجیم (شامل سرشمع‌ها) | ||||
| شرایط محیطی | توضیحات | نوع سیمان | نسبت آب به سیمان | اندازه سیمان مصرفی بر حسب |
| ملایم | شالوده بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | —- | —- | —- |
| شالوده در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.55 | 310 | |
| متوسط | شالوده بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.5 | 330 |
| شالوده در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
350 یا 310
|
|
| شدید | شالوده بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
350 یا 340 |
| شالوده در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.5 |
350
|
|
| بسیار شدید | شالوده بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.45 |
400 یا 350 |
| شالوده در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | تعیین کاتیون و سپس تصمیم بر انتخاب سیمان پرتلند نوع 5 یا سیمان امیخته یا روکش اخذ گردد. | |||
| فوق العاده شدید | شالوده بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.4 |
400 یا 350 |
| شالوده در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | سیمان آمیخته | 0.4 |
390
|
|
نکته : در شرایطی که خاک اسیدی وجود دارد، زمانی می‌توان از سیمان نوع 5 استفاده نمودکه ph آن از 6 کمتر باشد. در این صورت استفاده از موادافزودنی بتن مجاز نیست.
| عیار بتن در مقاطع بتنی نازک در زیرزمین‌ها،آبروها،حفره‌های آدم رو | ||||
| شرایط محیطی | توضیحات | نوع سیمان | نسبت آب به سیمان | اندازه سیمان مصرفی بر حسب |
| ملایم | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد | نوع (1) | 0.55 | 310 |
| سازه تحت اثر فشار آب بیرون | نوع (1) | 0.55 | 350 | |
| متوسط | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.5 | 370 |
| سازه تحت اثر فشار آب بیرون | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
370
|
|
| شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
370 |
| سازه تحت اثر فشار آب بیرون | نوع (5) | 0.5 |
370
|
|
| بسیار شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (2)
یا نوع (5) |
0.45 |
400 یا 350 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | تعیین کاتیون و سپس تصمیم بر انتخاب سیمان پرتلند نوع 5 یا سیمان امیخته مناسب،آسفالت،قیرگونی و…. اخذ گردد. | |||
| فوق العاده شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.45 |
400 یا 350 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | سیمان آمیخته | 0.4 |
390
|
|
نکته : این جدول برای بتن‌هایی با کارایی متوسط می‌باشد. یعنی بتنی با اسلامپ 75 – 50 میلی متر
| عیار بتن در شمع‌های بتنی درجا | ||||
| شرایط محیطی | توضیحات | نوع سیمان | نسبت آب به سیمان | اندازه سیمان مصرفی بر حسب |
| ملایم | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.55 | 330 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.55 | 340 | |
| متوسط | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1) | 0.5 | 370 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
270 یا 370
|
|
| شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.5 |
370 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (5) | 0.5 |
370
|
|
| بسیار شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.45 |
400 یا 350 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | به دلیل شرایط بسیار تهاجمی باید تدابیر احتیاطی ویژه‌ای در نظر گرفته شود. | |||
| فوق العاده شدید | کل سازه بالای سفره آب زیر زمینی باشد. | نوع (1)
یا نوع (5) |
0.45 |
400 یا 350 |
| سازه در تماس با سفره آب زیر زمینی باشد. | به دلیل شرایط بسیار تهاجمی باید تدابیر احتیاطی ویژه‌ای در نظر گرفته شود. | |||
نکته : مقادیر این جدول برای بتن‌هایی با کارایی نسبتا زیاد می‌باشد. یعنی بتنی با اسلامپ حدود 100 میلی متر
– نشریه 55 ایران نیز، مقدار سیمان مناسب بتن را به صورت زیر شرح داده است :
| نوع بتن | بتن آرمه | بتن پیش تنیده | بتن ساده
(بدون آرماتور) |
|||||||||||||
|
40 | 20 | 15 | 10 | 40 | 20 | 15 | 10 | 40 | 20 | 15 | 10 | ||||
| بتن کاملا محافظت شده است در برابر هوا و یا شرایط مخرب به جز مدت کوتاهی که در هنگام ساخت در معرض هوای معمولی واقع می‌شود. | 225 | 250 | 275 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 200 | 225 | 250 | 275 | ||||
| بتنی که از باران شدید و یا یخ زدگی در حالتی که از آب اشباع شده محافظت گردد.بتن زیر خاک و بتنی که به طور مداوم زیر آب قرار می‌گیرد. | 275 | 300 | 325 | 350 | 300 | 300 | 325 | 325 | 225 | 250 | 275 | 300 | ||||
| بتنی که در معرض نمک‌های یخ زدا قرار می‌گیرد. | 275 | 300 | 325 | 350 | 300 | 300 | 325 | 350 | 250 | 275 | 325 | 350 | ||||
| بتن در معرض آب دریا یا باتلاق یا باران شدید ویا در معرض تر و خشک شدن‌های پیاپی و یا یخ زدگی در هنگامی که تر است و یا در معرض گازهای خورنده است. | 325 | 375 | 400 | 425 | 325 | 375 | 400 | 425 | 275 | 300 | 325 | 375 | ||||
| بتنی که در معرض فرسایش شدید،عبور و مرور وسایل نقلیه یا آب جاری با PH حداکثر 4.5 است.ویا رویه‌های بتنی محافظت نشده و… |
نیازمند بررسی‌های ویژه است. |
|||||||||||||||
عیار بتن در فنداسیون، تیر و ستون
مقدار سیمان موجود در بتن فنداسیون، تیر و همچنین ستون بستگی به رده بتن مصرفی آن‌ها دارد. رده بتن مصرفی به معنی مقاومت فشاری مشخصه بتن است که با حرف c نشان داده می‌شود. در کل از رده بتن C16 به بالا به عنوان بتن آرمه (یعنی بتنی که با اعضای فولادی نقویت شده است) استفاده می‌شود. عیار بتن فنداسیون و تیر و ستون از حداقل 300 کیلوگرم بر متر مکعب شروع شده و به حداکثر 425 کیلوگرم در متر مکعب ختم می‌گردد. اگر سیمان مصرفی در بتن از این حد گذشت، حتما باید اقدام‌های لازم برای جلوگیری از ترک خوردگی و همچنین کاهش حرارت ناشی از حجم زیاد سیمان در بتن انجام گردد.
توجه : عیار بتن در بتن ریزی با پمپ، حداقل باید 350 و حداکثر 400 کیلوگرم بر مترمکعب باشد. نسبت آب به سیمان در این شرایط 0.6 است.
توجه : عیار بتن در بتن ریزی با لوله ترمی و قیف، حداقل باید 350 و حداکثر 450 کیلوگرم بر مترمکعب باشد. نسبت آب به سیمان در این شرایط 0.45 است.
توجه : عیار سیمان در بتن‌های پرمقاومت حداقل 390 و حداکثر 560 کیلوگرم بر متر مکعب است.
