חומרי בניה/בטון/תכונות הבטון הטרי
עבידות וסומך
[עריכה]| הסומך | הירד (מ"מ) |
|---|---|
| S1 | <40 |
| S2 | 41-65 |
| S3 | 66-90 |
| S4 | 91-115 |
| S5 | 116-140 |
| S6 | 141-165 |
| S7 | 166-190 |
| S8 | 191-215 |
עבידות של בטון היא מכלול התכונות התורמות לנוחות עבודה עם בטון לצורך מסויים. לשיטות עבודה שונות, ולעבודות שונות נדרשות תכונות שונות. לדוגמה, לצורך יציקה בתבנית מורכבת שלא ניתן להגיע אל כל חלקיה, נדרש בטון בעל יכולת זרימה וציפוף עצמי. בעוד ביציקה במפעל טרומי משתמשים בבטון שלא רק שאינו זורם, כאשר לא מפעילים ריטוט, אלא שגם יכול לעמוד בעומסים תרם התחילה ההתקשרות. בדרך-כלל, כאשר מדברים על עבידות, מתייחסים לתכונות הזרימה של הבטון.
הבטון אינו זורם ניוטוני. קיימים מודלים שונים לתיאור התכונות הריאולוגיות של הבטון, כאשר הפשוט ביותר הוא המודל של בינגהם. לפי מודל זה, הבטון מתנהג כמוצק, עד למאמץ כניעה, ומעומס זה, מתנהג כנוזל ניוטוני, כאשר המאמץ לחישוב הזרימה הוא המאמץ פחות מאמץ הכניעה. אף-על-פי שמודל זה פשטני ביותר, הוא מספיק ע"מ לתאר את תכונות הזרימה של הבטון הטרי מעבר לנדרש בספר זה. את התכונות הריאולוגיות של הבטון ניתן למדוד באמצעות ריאומטר. הריאומטר הוא מכשיר יקר ומורכב, והשימוש בו מוגבל למחקר. לצרכים מעשיים, קיימות שיטות בדיקת "סומך" שכל אחת מהן מתאימה לאחד (ורק אחד) מהבטונים הבאים:
- בטון יבש (לשימוש בתעשיה הטרומית)
- בטון רגיל (ליציקה באתר)
- בטון מצטופף מעצמו (ליציקות מיוחדות)
בפרק זה לא נדון בעבידות של בטונים מיוחדים אחרים, כגון: מלט, בטון משוריין בסיבים, בטון להתזה ואחרים.
בדיקת הסומך של בטון רגיל פותחה בתקופת מלחמת העולם הראשונה, בפרוייקט הבניה של אוניית המטען SS Selma. מספר מפעלי בטון ספקו בטון לבניית האוניה. הבטונים שהגיעו ממפעלים שונים היו בעלי עבידות שונה לחלוטין. כדי ליצור מפרט בטון אחיד לכל הספקים נדרשה מדידה של סומך הבטון. המדד לעבידות הבטון בפרוייקט היה הפרש בין הגובה של הבטון הטרי שהוכנס לגליל בקוטר 6 אינץ' ובגובה של 12 אינץ', לאחר הסרת הגליל לבין גובה הגליל. בהמשך, פותחה הבדיקה לבדיקת הסומך התקני המקובלת היום בעולם כולו ונקראת בעברית מבחן חמיטה (Slump Test).
מבחן החמיטה מתבצע באמצעות קונוס אברהמס, שמידותיו: גובה 300 מ"מ, קוטר תחתון: 200 מ"מ וקוטר עליון: 100 מ"מ. מניחים את הקונוס, כשבסיסו למטה ע"ג משטח מפולס וחלק. יש להדק את הקונוס אל המשטח. ממלאים את הקונוס בבטון עד לשליש הגובה. מצופפים את הבטון ע"י 25 נקישות במוט פלדה חלק שקוטרו 16 מ"מ. ממלאים עוד שליש, ומצופיפים ב- 25 נקישות בין השכבות (לא מגיעים עם המוט עד לקרקעית). ממלאים שליש נוסף, מצופפים ב- 25 נקישות בין השכבות ומישרים. מרימים את הקונוס, ומודדים את הפרש הגובה בין הקונוס לנקודה הגבוהה ביותר בבטון.
מקובל להתייחס אל תוצאות מבחן החמיטה כאל "סומך" הבטון. למעשה, בטונים בעלי סמיכות זהה ומאמץ כניעה זהה יתנו תוצאות שונות, אם המשקל המרחבי שלהם שונה (מכיוון שהמאמצים בבטון שונים). הורדה של מאמץ הכניעה אף היא תיתן תוצאה שונה עבור בטנים שכל יתר התכונות שלהם זהות, וכך גם השינוי בצמיגות. לצורך עבודה ידנית עם בטון, לעיתים קרובות, התכונה החשובה היא מאמץ הכניעה. לעומת זאת, עבור שאיבת הבטון התכונה החשובה היא הצמיגות. לגודל האגרגטים השפעה חשובה גם כן על נוחות העבודה, ויכולת הזרימה במשאבה, ובתבניות. לכן מתייחסים ל"סומך" כאל מדד לעבידות, ולא כאל העבידות עצמה.
בטון יבש הוא בטון שאין לו ירד כלל במבחן החמיטה. בטון יבש משמש בתעשיה הטרומית, ודורש ציפוף ע"י ריטוט אינטנסיבי. את עבידות הבטון היבש מודדים בבדיקת Vebe. בבדיקת Vebe מודדים את משך הזמן הדרוש לריטוט של בטון שצופף בקונוס אברהמס בתוך סיר תחת עומס של דיסקה שקופה עד לקבלת מגע של כל פני הדסקה עם הבטון. לביצוע הבדיקה, מניחים קונוס אברהמס בתוך סיר הנמצע על-גבי שולחן ריטוט. ממלאים את הקונוס שליש בכול פעם, כאשר אחרי כל שליש מהדקים על-ידי 25 נקישות במוט תקני. מרימים את הקונוס ומניחים את הדיסקה ע"ג הבטון. מפעילים את שולחן הריטוט ומודדים את הזמן הדרוש להדבקות הבטון אל כל פני הדסקה.
משקל מרחבי
[עריכה]מבטא את משקלה של יח' נפח של הצמנט וכולל את החללים בין הגרגרים של הצמנט. המשקל המרחבי תלוי בדרגת ההידוק של החומר בכלי המדידה. קיימים שני סוגים של משקל מרחבי- "בערימה" , "מהודק". בערימה= ללא הידוק, מהודק = עובר תהליך הידוק. המשקל המרחבי מחושב ע"י חלוקת המשקל הנמדד לנפח הכלי r/V .
תכולת אויר
[עריכה]תכולת האויר בבטון משפיעה על חוזק הבטון, העבידות, והעמידות כנגד קיפאון. ככול שתכולת האויר בבטון גדולה יותר, כך חוזקו קטן. מקובל להוסיף את תכולת האויר העודפת לכמות המים בחישוב יחס מים לצמנט אפקטיבי לחוזק הבטון. בועות אויר קטנות בעיסה הצמנטית מעלות את צמיגות הבטון, מבלי לפגוע במאמץ הכניעה של הבטון הטרי. בועות אויר קטנות המפוזרות באופן אחיד בעיסה הצמנטית מהוות חללים שמאפשרים התגבשות של קרח כאשר הבטון הקשוי קופא. בהעדר חללים כאלו, הקרח מתגבש בסדקים, וגבישי הקרח מפוצצים את הבטון מבפנים.
תכולת האויר בבטון ללא מוספים מושפעת מגודל האגרגט המירבי, ובדרך כלל בסדר גודל של 1-3%. תכולת אויר כזו אינה משמעותית מבחינת חוזק הבטון, העבידות, והעמידות כנגד קיפאון. שימוש במוספים משפרי עבידות עשוי להגדיל את תכולת האויר בעוד כ- 1.5%, ושימוש במוספים כולאי אויר יכול להעלות את תכולת האויר בבטון ב-4-6%. כליאת האויר שנוצרת ע"י מוסף כולא אויר שונה מכליאת האויר בבטון ללא מוספים, משנה את עבידות הבטון ומשפרת את עמידותו במחזורי קיפאון והפשרה.
ניתן גם להוריד את תכולת האויר בבטון על-ידי שימוש במוסף מונע הקצפה. שימוש כזה נפוץ במיוחד ביציקות של בטון ארכיטקטוני חשוף, כאשר רוצים להימנע מיצירה של בועות אויר בין הבטון לטפסות.
את תכולת האויר בבטון ניתן לקבוע במספר שיטות:
- קביעת המשקל המרחבי של הבטון הטרי ואנליזה חישובית של תכולת האויר (דורש ידיעה של תכן התערובת ותכונות המרכיבים).
- שימוש בסיר למדידת תכולת אויר (אינו דורש הכרת התערובת או המרכיבים. אין צורך בחישובים).
- הוספת דוגמת בטון טרי שקולה שהמשקל המרחבי שלה ידוע לכלי עם כמות מים גדולה, ערבוב עד להתפרקות הבטון ושחרור האויר הכלוא, ומדידה של העליה במפלס המים (שיטה זו אינה נמצאת בשימוש).
לכידות
[עריכה]פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.