مبانی بتن
بتن اساسا آمیزه ای از دو جزء سنگدانه و خمیر است. خمیر، متشکل از سیمان پرتلند و آب، سنگدانهها (ماسه و شن،یا خرده سنگها) را بر اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب به هم میچسباند و به صورت تودهای سنگین در میآورد.
سنگدانهها عموما به دو گروه سنگدانههای ریز و درشت تقسیم میشوند. سنگدانههای ریز از ماسه طبیعی یا شکسته تشکیل شدهاند که اندازه بزرگترین دانه آن (9.5mm) است؛ سنگدانههای درشت آنهایی که اندازهی ذراتشان از دانهی باقیمانده بر روی الک نمره 16( 1.16mm) شروع میشود و اندازهی آنا تا “6 ( 150mm) تغییر میکند. متداولترین اندازه بزرگترین سنگدانه مورد استفاده (19mm) یا “1 (25mm) است.
خمیر از سیمان پرتلند،آب، و هوای محبوس یا هوایی که بهطور عمد در آن ایجاد شده باشد تشکیل میشود. خمیر سیمان معمولا حدود 25 تا 40 درصد حجم کل بتن را در بر میگیرد.حجم مطلق سیمان
معمولا بین 7 تا 15 درصد و حجم مطلق آب بین 14 تا 21 درصد است. مقدار هوا در بتن هوازایی شده بسته به اندازه بزرگترین سنگدانه درشت میتواند تا 8 درصد حجم بتن باشد.
از آنجا که سنگدانهها حدود 60 تا 75 درصد حجم کل بتن را تشکیل میدهند، انتخاب آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. سنگدانه ها باید از ذراتی با مقاومت کافی و با توانایی مناسب در برابر شرایط محیطی تشکیل شوند . برای استفاده مطلوب از خمیر سیمان و آب، سنگدانهها باید دانهبندی پیوستهای داشته باشند. فرض را بر این میگیریم که از سنگدانههای مناسبی استفاده میشود،جز در جایی که خلاف آن تصریح شود.
کیفیت بتن تا حد زیادی به کیفیت خمیر سیمان بستگی دارد. در بتنی که به نحوه صحیحی ساخته شود، هر یک از سنگدانه ها کاملا با خمیر پوشانده میشوند و تمامی فضاهای خالی بین سنگدانهها به طور کامل با خمیر پر میشوند.
کیفیت بتن سخت شده، در مورد مجموعه خاصی از مصالح و شرایط عمل آوری، از طریق نسبت مقدار آب مصرفی به مقدار سیمان تعیین میشود. برخی از مزایای ناشی از کاهش مقدار آب را در زیر برمیشماریم:
-افزایش مقاومت فشاری و خمشی
-کاهش تراوایی، و در نتیجه افزایش قابلیت آببندی و کاهش جذب آب
-افزایش مقاومت در برابر عوامل اقلیمی و آب و هوایی
-پیوستگی بهتر، بین لایه های متوالی بتن، و بین آرماتور و بتن
-کاهش تغییرات حجمی در اثر تر و خشک شدن
-کاهش امکان تر خوردگی ناشی از جمع شدگی
هرچه آب کمتری استفاده شود کیفیت بتن بهتر میشود،به شرطی که بتوان به نحو صحیحی متراکم کرد. با مقادیر کمتر آب اختلاط، مخلوطهای سفتتری به دست میآیند که با تراکم به صورت لرزاندن، میتوان مخلوطهای سفتتر را مصرف کرد. برای بتنی با کیفیت معین، مخلوطهای سفتتر با صرفه ترند. بنابراین ایجاد تراکم از طریق لرزاندن، کیفیت بتن را بهبود میبخشد و آن را با صرفه میکند.
خواص بتن تازه (خمیری) و سخت شده را میتوان با افزودن مواد افزودنی به بتن تغییر داد. مواد افزودنی در حین پیمانه کردن و غالبا به شکل مایع به بتن افزوده میشوند. مواد افزودنی معمولا برای (1) تنظیم زمان گیرش یا سخت شدن؛ (2) کاهش آب اختلاط؛ (3) افزایش کارایی؛ (4) هوازایی عمدی؛ ()بهبود سایر خواص بتن به کار میرود.
پس از تکمیل شدن مراحل تعیین نسبت اجزاء، پیمانه کردن، اختلاط، ریختن، تراکم، پرداخت، و عمل آوردن، که همه به طور صحیح انجام میشوند، بتن سخت شده به یک مصالح ساختمکانی مقاوم، غیر قابل احتراق، پایا (با دوام)، مقاوم در برابر سایش، و عملا نفوذناپذیر تبدیل میشود که به نگهداری نیازی ندارد یا اگر هم نیاز داشته باشد، اندک است. بتن از این لحاظ که میتوان آن را برای مصرف در موارد تقریبا نامحدودی به شکلها، رنگها و بافتهای سطحی گوناگون درآورد، نیز یک ماده ساختمانی عالی به حساب می آید.
بتن تازه
بتنی که تازه مخلوط میشود باید حالت خمیری یا نیمهسیال داشته باشد، به گونهای که بتوان آن را با دست شکل داد. مخلوط بتنی را که خیلی تر باشد میتوان در قالب ریخت و شکل داد، اما چنین بتنی در حوزه تعریف بتن خمیری نمیگنجد. بتن خمیری، بتنی شکلپذیر است که قابلیت شکلدهی و شکلگیری آن مانند گل مجسمهسازی باشد.
در هر مخلوط بتنی خمیری، سطح تمامی ذرات ماسه و دانههای شن یا سنگ با دوغاب پوشانده میشود و تمامی ذرات به صورت شناور در داخل یکدیگر قرار میگیرند. اجزای تشکیل دهندهی یک مخلوط بتن خمیری در حین حملونقل از یکدیگر جدا نمیشوند، و بتن پس از خشک شدن به مخلوطی همگن متشکل از تمامی اجزاء تبدیل میشود. بتنی که حالت خمیری دارد، تکهتکه نمیشود، بلکه بدون اینکه در آن جداشدگی پیش آید، به آرامی جریان مییابد.
اسلامپ به عنوان معیاری برای روانی بتن بهکار میرود. بتن با اسلامپ پایین از روانی سفت برخوردار است.
در عملیات اجرایی، برای سهولت بتنریزی، اعضای بتنی نازک و اعضای بتنی پرآماتور لازم است که مخلوط بتن کارایی کافی داشته باشد، البته هرگز منظور این نیست که بتن آبکی باشد. برای دستیابی به مقاومت مورد نظر، و برای آنکه مخلوط چه در هنگام حمل و چه در زمان ریختن، همگن بماند باید بتن حالت خمیری داشته باشد. اگرچه بتنی که حالت خمیری دارد برای بیشتر کارهای بتنی مناسب است، لیکن برای روانتر کردن بتن در بتنریزی اعضای نازک یا اعضای پرآماتور میتوان از مواد افزودنی فوقروانکننده استفاده کرد.
اختلاط
پنج ماده اصلی تشکیل دهنده بتن به صورت جداگانه، سیمان، آب، هوا، سنگدانه ریز و سنگدانه درشت هستند. برای اطمینان از اینکه در ضمن ترکیب این مواد مخلوطی همگن تولید شود، باید دقت و سعی کافی به عمل آید. ترتیب ریختن این مواد به داخل مخلوطکن، نقش مهمی در یکنواختی محصول نهایی دارد. با همه اینها، با تغییر ریختن مواد، هکچنان میتوان بتن خوبی تولید کرد. بر حسب چگونگی ترتیب ریختن مواد در مخلوطکن، باید زمان افزودن آب، تعداد کل چرخش دیگ مخلوطکن؛ و سرعت چرخیدن آن تنظیم شود. اندازه هر پیمانه نسبت به اندازه دیگ مخلوطکن؛ فاصله زمانی بین پیمانه کردن و اختلاط؛ و طراحی، شکلبندی، و شرایط دیگ و تیغههای مخلوطکن از عوامل مهم در اختلاط به شمار میآیند. مخلوطکنهای مناسب که به درستی راهاندازی و نگهداری میشوند آنهایی هستند که در حین مخلوط کردن بتن، مصالح هر پیمانه را به کمک غلتاندن، بر روی هم خواباندن، و مالیدن بر روی یکدیگر، از یک سر به سر دیگر منتقل کنند.
کارایی (کارپذیری)
سهولت در ریختن، متراکم کردن، و پرداخت کردن مخلوط بتن تازه را کارایی (کارپذیری) آن مینامند. بتن باید کارپذیر باشد، اما نباید بیش از اندازه دستخوش آبانداختگی یا جداشدگی باشد. آبانداختگی بتن، عبارت است از حرکت آب به سمت سطح بتن تازه ریخته شده که در اثر نشست مواد جامد شامل سیمان، ماسه و شن در داخل توده بتن ایجاد میشود. نشست ذرات جامد پیامد جمع آثار لرزاندن و وزن ذرات است.
آبانداختگی بیش از اندازه، نسبت آب به سیمان را در نزدیکی سطح بالایی بتن افزایش میدهد و لایهای ضعیف با پایایی (دوام) کم در سطح بالایی بتن به وجود میآورد، مخصوصا اگر عملیات پرداخت زمانی انجام گیرد که آب ناشی از آبانداختگی حضور داشته باشد. به سبب تمایل بتن تازه به جداشدگی دانهها و آب انداختگی، بهتر است بتن حتیالامکان نزدیک به محل نهایی خود حمل و در آنجا ریخته شود. هوازایی در بتن ، کارایی آن را بهبود میبخشد و از گرایش بتن به جداشدگی و آب انداختگی میکاهد.
تراکم
لرزاندن، ذرات بتن تازه را به حرکت در میآورد و اصطحکاک بین آنها را کم میکند و به مخلوط خواص حرکتی یک سیال غلیظ را میبخشد. تراکم به کمک لرزاندن، بهرهگیری از مخلوط سفت را میسر میکند و بنابراین میتوان از نسبت بیشتری درشتدانه و نیز از نسبت کمتری ریزدانه در ساخت مخلوط سود جست. هرچه حداکثر اندازه سنگدانه در بتن با دانهبندی پیوسته بزرگتر باشد، حجم کمتری برای پر شدن توسط خمیر سیمان باقیمیماند و از اینرو آب و سیمان کمتری کافی مورد نیاز خواهد بود. با تراکم کافی میتوان علاوه بر مخلوطهای سفت از مخلوطهای زبرتر نیز استفاده مرد که این موضوع به بهبود کیفیت بتن و صرفجویی اقتصادی در ساخت آن میانجامد.
اگر مخلوط بتنی چندان کارا (کارپذی) باشد که بتوان آن را به راحتی با میلهکوبی دستی در محل متراکم کرد، استفاده از لرزاندن مزیتی ندارد. در چنین مخلوطهایی، احتمال جدا شدن دانهها هنگام لرزاندن وجود دارد. تنها زمانیکه از مخلوطهای سفت و زبرتر استفاده میشود، میتوان کاملا از مزایای تراکم به کمک لرزاندن بهره گرفت.
لرزاندن مکانیکی برای متراکم کردن مخلوطهای سفت مزایای زیادی دارد. لرزانندههای پرفرکانس، امکان ریختن بتنهایی را فراهم میآورند که متراکم کردن آنها با دست در بسیاری از شرایط، غیر عملی است. مخلوط بتن با روانی سفت (اسلامپ پایین) را میتوان در قالبهایی که فاصله میلگردهای آنها به هم نزدیک است، به صورت مکانکی لرزاند و متراکم کرد. برای متراکم کردن با دست، باید از بتنی با روانی بسیار شلتر استفاده شود.
آبگیری (هیدراسیون)، زمان گیرش، سخت شدن
خاصیت چسبندگی خمیر سیمان پرتلند ناشی از واکنش شیمیایی بین سیمان و آب است که به آن آبگیری سیمان میگویند.
سیمان پرتلند ترکیب شیمیایی سادهای نیست بلکه آمیزهای از چندین ترکیب است. تری کلسیم سیلیکات،دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینوفریت چهار ترکیب شیمیاییاند که 90 درصد وزن سیمان پرتلندر یا بیشتر را تشکیل میدهند. علاوه بر این ترکیبات اصلیف چندین ترکیب دیگر نیز در فرایند آبگیری آن نقش مهمی دارند. انواع گوناگون سیمان پرتلند دارای این چهار ترکیب اصلی به نسبتهای متفاوتاند.
با بررسی کلینکر یا کلوخه (محصول کوره که برای تهیه سیمان پرتلند آسیاب میشود) در زی میکروسکوپ میتوان بسیاری از ترکیبات جداگانه سیمان را تشخیص داد و مقدارشان را تعیین کرد. با همه اینها ریزترین دانهها را نمیتوان تشخیص داد. قطر میانگین نمونه ذره سیمان تقریبا (m10) یا حدود یکصدم میلیمتر است. اگر همه ذرات سیمان دارای قطر میانگین باشند، هر کیلوگرم سیمان پرتلند دارای حدود 300 میلیارد دانه خواهد بود، اما چون اندازه ذرات بسیار متفاوت است، درحقیقت حدود 1550 میلسارد دانه در هر کیلوگرم سیمان میشود. سطح ذرات موجود در یک کیلوگرم سیمان یافت میشود. سطح ذرات موجود در یک کیلوگرم سیمان پرتلند در حدود 400 متر مربع است.
دو ترکیب سیلیکات کلسیم تری کلسیم سیلیکات و دی کلسیم سیلیکات) که حدود 75 درصد وزن سیمان پرتلند را تشکیل میدهند با آب واکنش برقرار میکنند و دو ترکیب جدید کلسیم هیدروکسید و کلسیم سیلیکات هیدرات را تولید میکنند. کلسیم سیلیکات هیدرات مهمترین ماده چسباننده در بتن به شمار میآید. خواص مهندسی بتن مانند گیرش و سخت شدن، مقاومت، ثبات ایعادی و مانند اینها، عمدتا به ژل کلسیم سیلیکات هیدرات بستگی دارند. درواقع این ماده قلب بتن است.
ترکیب شیمیایی کلسم سیلیکات هیدرات تا حدودی متغیر است، لیکن نسبت آهک (CaO) به سیلیکات (SiO2) آن حدود 1.5 است. سطح کلسیم سیلیکات هیدرات در حدود 300 متر مربع بر گرم است. ذرات چندان ریزند که آنها را فقط میتوان با میکروسکوپهای الکترونی دید. این ذرات در خمیر سیمان سخت شده، گروههای به هم چسبیده متراکمی را در بین سایر اجزای بلوری شده و باقیمانده دانههای سیمان آب نگرفته (هیدرات نشده) تشکیل میدهند. این ذرات به دانههای ماسه و سنگدانه درشت نیز میچسبند و اصولا همه چیزی را به هم میچسبانند. تشکیل این ساختار سیمانی، همان خاصیت چسبانندگی خمیر سیمان است که عامل گیرش، سخت شدن و کسب مقاومت در سیمان را تشکیل میدهد.
وقتی بتن خود را میگیرد، حجم آن تقریبا بدون تغییر باقیمیماند؛ اما بتن سخت شده دارای حفرههایی است که با آبوهوا پرشدهاند و مقاومتی ندارند. مقاومت خمیر سیمان مربوط به قسمت توپر آن است و عمدتا در کلسیم سیلیکات هیدرات و اجزای بلورین آن موجود است.
هرچه خمیر سیمان حفرههای کمتری داشته باشد، بتن مقاومتر است. بنابراین، هنگام اختلاط بتن نباید آبی بیشتر از آنچه که دقیقا برای خمیری شدن و کارا (کاراپذیر) کردن بتن لازم است، به کار برده شود. حتی مقدار آبی که در این حالت به کار میرود، معمولا بیشتر از آبی است که برای آبگیری(هیدراسیون) کامل سیمان پرتلند مورد نیاز است. حداقل نسبت وزنی آب به سیمان برای آبگیری کامل سیمان تقریبا 0.22 تا0.25 است.
گاهی آگاهی از مقدار گرمایی که در روند آبگیری سیمان آزاد میشود، در برنامهریزی اجرایی سودمند است. در زمستان، گرمای آبگیری کمک میکند تا بتن در برابر آسیبهای ناشی از یخبندان محافظت شود.بت همه اینها، چنین گرمایی میتواند در سازههای حجیم مانند سدها زیانبار باشد، زیرا میتواند به ایجاد تنشهای نامطلوبی در حین سرد شدن و و پس از سخت شدن بتن بیانجامد. سیمان پرتلند نوع 1، در خلال سه روز کمی بیش از نیمی از گرمای آبگیری خود را آزاد میکند سیمان نوع 3، که سیمانی با مقاومت اولیه زیاد است، تقریبا همان درصد گرمای خود را در زمانی خیلی کوتاهتر از سه روز آزاد میکند. گرمای کل آزاد شده سیمان نوع 2 با گرمازایی متوسط، کمتر از دو نوع دیگر است و برای رها کردن فقط نیمی از گرمای خود، به مدت زمانی بیش از سه روز نیاز دارد. از آنجا که گرمای آبگیری پایین از اهمیت زیادی برخوردار است، باید مصرف سیمان پرتلند نوع 4 که سیمانی با گرمای آبگیری پایین است، در نظر گرفته شود.
آگاهی از میزان واکنش بین سیمان و آب اهمیت دارد زیرا این میزان، مشخص کننده زمان گیرش و سخت شدن سیمان است. واکنش اولیه باید به اندازه کافی آهسته صورت گیرد تا زمان لازم را برای حمل و ریختن بتن فراهم آورد. با همه اینها، پس از ریختن و پرداخت کردن بتن، سخت شدن سریع آن مورد نظر است. گچی که هنگام آسیاب کردن کلینکر سیمان به آن اضافه میشود، به عنوان تنظیم کننده میزان آبگیری اولیه سیمان پرتلند عمل میکند. ریز آسیاب کردن، مواد افزودنی، مقدار آب اضافه شده، و دمای مصالح در هنگام اختلاط از سایر عواملیاند که بر میزان آبگیری تاثیر میگذارند.
بتن سخت شده
عمل آوری مرطوب
مادام که سیمان هیدرات نشده (آبگیری نشده) همچنان موجود باشد، افزایش مقاومت بتن نسبت به زمان ادامه مییابد، مشروط بر این که بتن مرطوب باقی بماند یا رطوبت نسبی داخل بتن بیش از 80 درصد باشد و دمای بتن نیز مناسی و مطلوب باقی بماند. وقتی رطوبت نسبی داخل بتن به حدود 80 درصد کاهش یابد یا دمای بتن به زیر دمای یخبندان برسد، در این صورت هیدراسیون و افزایش مقاومت عملا متوقف میشوند.
هرگاه بتن پس از یک دوره خشک شدن دوباره اشباع (مرطوب) شود، هیدراسیون بار دیگر آغاز میشود و مقاومت نیز همچنان افزایش خواهد یافت. با همه اینها، بهتر است عملآوری مرطوب بتن از زمانی که ریخته میشود تا زمانی که به کیفیت مطلوب میرسد پیوسته ادامه یابد، زیرا اشباع مجدد بتن دشوار است.
آهنگ خشک شدن بتن
سخت شدن یا عملآوری بتن از طریق خشک شدن صورت نمیگیرد. بتن (یا به عبارت دقیقتر سیمان در بتن) برای هیدراسیون و سخت شدن به رطوبت نیاز دارد. خشک شدن بتن قط به نحوی غیرمستقیم به هیدراسیون و سخت شدن بستگی دارد. وقتی بتن خشک میشود، روند کسب مقاومت آن هم متوقف خواهد شد، و درواقع خشک شدن بتن نمایانگر هیدراسیون کافی آن برای دستیابی به خواص فیزیکی مورد نظر نیست.
آگاهی بر میزان خشک شدن، در فهم خصوصیات یا شرایط فیزیکی بتن سودمند است. مثلا همچنانکه گفته شد برای اینکه سیمان هیدرات شود، باید بتن در طول دوره عمل اوری در رطوبت کافی نگه داری شود. بتن تازه ریخته شده مقدار فراوانی آب دارد، اما همچنان که خشک شدن از سطوح به طرف داخل پیش میرود، روند رشد مقاومت در هر عمقی فقط تا زمانی ادامه مییابد که رطوبت نسبی آن نقطه بالای 80 درصد باشد.
مثالی متداول در این خصوص، عبارت است از سطح یک کف بتنی که عملآوری مرطوب مناسبی نداشته باشد. چون کف به سرعت خشک میشود، بتن در سطح آن ضعیف شده و رفتوآمد روی آن ایجاد پودرشدگی میکند. وقتی بتن خشک میشود درست مانند چوب، کاغذ، و خاک رس (البته نه به آن شدت) جمع میشود. جمع شدگی ناشی از خشک شدن، از دلایل اصلی ایجاد ترک است و پهنای این نوع ترکها تابعی از میزان خشکشدگی است.
درحالیکه سطح بتن نسبتا به سرعت خشک میشود، لیکن برای خشک شدن بتن داخلی زمان بسیار درازتری لازم است. میزان خشک شدن طبیعی و مصنوعی را برای یک دیوار یا یک دال بتنی به ضخامت 150mm (16in) که از دو طرف خشک میشود را در نظر بگیرید، پس از گذشت 114 روز از خشک شدن طبیعی، هنوز بتن در بخش داخلی دیوار یا دال مرطوب است و مدت زمان 850 روز لازم است تا رطوبت نسبی در مرکز آن تا 50 درصد کاهش یابد.
مقدار رطوبت اعضای نازک بتنی که برای مدت چندین ماه در محیط با رطوبت نسبی 50% تل 90% خشک شدهاند، بسته به مواد متشکله بتن، مقدار آب اولیه بتن، شرایط خشک شدن، و اندازه عضو بتنی، حدود 1% تا 2% وزن بتن است.
ابعاد (اندازه) و شکل یک عضو بتنی آثار چشمگیری بر میزان خشک شدن دارند. اعضای بتنی با نسبت سطح به حجم زیاد(مانند دالهای کف) سریعتر از حجمهای بزرگ بتنی با سطح کم (مانند پایه پلها) خشک میشوند. بسیاری از خواص دیگی بتن سخت شده نیز تحت تاثیر مقدار رطوبت آن قرار میگیرند که از آن میان میتوان الاستیته (کشسانی)، خزش، مقدار عایقبندی، مقاومت در برابر آتشسوزی، مقاومت در برابر سایش، رسانایی الکتریکی، و پایایی (دوام) را نام برد.
مقاومت
مقاومت فشاری را میتوان به عنوان حداکثر مقاومت اندازهگیری شده آزمونه بتن یا ملات در برابر بارگذاری محوری تعریف کرد.
مقاومت فشاری معمولا بر حسب مگاپاسکال (نیوتون بر میلیمتر مربع، MPa) یا کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (kg/cm2) در سن 28 روزه بیان میشود، و آن را با f’c نشان میدهند. آزمایش تعیین مقاومت فشاری روی آزمونههای بتن یا ملات انجام میگیرد. مثلا، در آمریکا آزمایش تعیین مقاومت فشاری ملات بر روی آزمونههای مکعبی 5x5x5cm انجام میگیرد، درحالیکه مقاومت فشاری بتن به کمک آزمایش آزمون های استوانهای به قطر 15cm و ارتفاع 30cm تعیین میشود.
مقاومت فشاری بتن یکی از خواص اصلی بتن است که در محاسبات طراحی مربوط به پلها، ساختمانها، و سایر سازهها، غالبا مورد استفاده قرار میگیرد. بتنهایی که معمولا بیشتر به کار میروند دارای مقاومت فشاری بین 21MPa و 35MPa هستند. بتنهای پرمقاومت، دست کم دارای مقاومت فشاری 42MPa هستند. در عملیات ساختمانی از بتنهایی با مقاومت فشاری 140MPa استفاده شدهاست.
در طراحی روسازیها و سایر دالهای روی زمین، عموما از مقاومت خمشی بتن استفاده میشود. درصورتی که برای مصالح مورد استفاده و اندازه عضو مورد نظر، یک رابطه تجربی بین مقاومت فشاری و مقاومت خمشی برقرار شدهباشد، میتوان مقاومت فشاری را به عنوان شاخصی از مقاومت خمشی به کار برد. مقاومت خمشی یا مدول گسیختگی بتن با وزن معمولی، اغلب 0.62 تا 0.84 برابر جذر مقاومت فشاری (بر حسب مگاپاسکال) تخمین زده میشود.
مقاومت کششی بتن حدود 8 تا 12 درصد مقاومت فشاری آن است و غالبا 0.42 تا 0.63 برابر جذر مقاومت فشاری (بر حسب مگاپاسکال) برآورد میشود.
مقاومت پیچشی، بتن به مدول گسیختگی آن و ابعاد عضو بتنی بستگی دارد.
مقاومت برشی بتن بین 35% تا 80% مقاومت فشاری آن است. رابطه بین مقاومت فشاری و مقاومتهای خمشی، کششی، پیچشی، و برشی بتن به اجزای تشکیل دهنده بتن و شرایط محیطی بستگی دارد.
مدول ارتجاعی که با علامت E نشان داده میشود، به صورت نسبت تنش عمودی به کرنش (تنجش) متناظر آن تعریف میشود. مشروط بر اینکه تنش عمودی(کششی یا فشاری) کمتر از تنش حد ارتجاعی خطی ماده باشد. مدول ارتجاعی بتن با وزن معمولی بین 14000MPa تا 42000MPa تغییر میکند و تقریبا 4770 برابر جذر مقاومت فشاری (بر حسب مگاپاسکال) است.
نسبت آب به سیمان و سن (یا عمر) بتن، یا میزان پیشرفت هیدراسیون (آبگیری) بتن از عوامل اصلی موثر بر مقاومت آن به شمار میآیند. مقاومتهای فشاری را برای محدوده وسیعی از نسبتهای آب به سیمان در مراحل سنی مختلف مشاهده میکنید. این آزمایشها بر روی آزمون های استوانه ای به قطر 15cm و ارتفاع 30cm انجام شدهاند. باید توجه داشت که مقاومت فشاری با افزایش سن بتن و با کاهش نسبت آب به سیمان، افزایش مییابد.این عوامل بر مقاومت خمشی، مقاومت کششی و چسبندگی بین فولاد و بتن نیز تاثیر میگذارند.
به ازای کارایی و مقدار مشخص سیمان، برای بتن هوازایی شده، آب اختلاط کمتری از بتن هوازایی نشده نیاز دارد. امکان کمتر بودن نسبت آب به سیمان برای بتن هوازایی شده، تا حدودی میتواند کمتر بودن مقاومتهای هوازایی شده را، به ویژه در مورد مخلوطهای با مقدار سیمان کم تا متوسط، جبران کند.
وزن مخصوص
وزن مخصوص بتنی که عموما در روسازیها، ساختمانها، و سازههای دیگر به کار میرود، در حدود 2240 تا 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است. وزن مخصوص (دانسیته) بتن متغیر است و به مقدار و دانسیته نسبی سنگدانهها، مقدار هوای محبوس یا مقدار هوای عملا ایجاد شده، و مقادیر آب و سیمان، که در حقیقت تحت تاثیر بزرگترین اندازه سنگدانه قرار دارند، بستگی دارد.
وزن مخصوص بتن مسلح ( ترکیب بتن معمولی و میلگرد) در طراحی سازههای مسلح، عموما 2400 کیلوگرم بر متر مربع گرفته میشود. وزن بتن خشک، برابر است با وزن بتن تازه منهای وزن آب تبخیر شده دآن. مقداری از آب اختلاط، در خلال فرایند آبگیری (هیدراسیون)، به طور شیمیایی با سیمان ترکیب میشود و آن را به ژل سیمان تبدیل میکند. مقداری از این آب نیز در حفرهها و لولههای موبینگیر میافتد و تحت شرایط معمولی تبخیر نمیشود. مقدار آبی که در محیطی با رطوبت نسبی 50% تبخیر میشود، حدود 2 تا 3 درصد وزن بتن است که به مقدار آب اولی بتن، مشخصههای جذب آب سنگدانهها، و اندازه سازه بستگی دارد.
جدا از بتن معمولی، انواع بسیاری از بتنهای دیگر برای تامین نیازهای گوناگون وجود دارند که میتوان از بتنهای سبک با وزن مخصوص 240 کیلوگرم بر متر مکعب که برای عایق بندی به کار میروند،تا بتن سنگین با وزن مخصوصی در حدود 6400 کیلوگرم بر متر مکعب که برای وزنههای تعادل یا محافظت در برابر تابش پرتوزا به کار میروند، یاد کرد.