איך לעצב את תערובת הבטון?

עבור עיצוב פרופורציית התערובת של בטון עם תערובות מפחיתות מים, השלב הראשון הוא להבהיר את מטרת השימוש בתערובת מפחיתה מים. שנית, יש לקבוע את שיעור התערובת של בטון הייחוס ללא תערובות מפחיתות מים לפי שיטת עיצוב פרופורציית תערובת הבטון הרגילה, המשמשת כבסיס להתאמת עיצוב פרופורציית התערובת. נקודת המפתח בתכנון פרופורציית התערובת של בטון עם תערובות מפחיתות מים היא בעיקר בחירת מינון מתאים של התערובת מפחיתה מים.

המינון של התערובת המפחיתה מים נבחר בדרך כלל על סמך המינון הסטנדרטי המופיע במדריך לתערובת והפרמטרים הטכניים הקשורים לטווח המינון, בשילוב עם הדרישות הספציפיות של חומרים ופרויקטים. כאשר שיעור תערובת הבטון זהה, ככל שהמינון של התערובת מפחיתה מים עולה, גם השפל גדל. עם זאת, החוזק משתנה מאוד בהתאם לתכונת סחף האוויר של התערובת מפחיתה מים. אם לתערובת מפחיתה מים יש תכונה גדולה של סחף אוויר, החוזק יירד באופן משמעותי; אם מדובר בתערובת מפחיתה מים בעלת ביצועים גבוהים, שאינה שואבת אוויר, החוזק יהיה זהה לזה של בטון הייחוס. עם זאת, יש גבול מסוים לשיפור קצב הפחתת המים של התערובת המפחיתה מים. כאשר המינון גדל במידה מסוימת, עלייה נוספת במינון תגרום לעלייה מוגבלת בלבד בקצב הפחתת המים. עבור תערובות מפחיתות מים בעלות השפעה מעכבת, ככל שהמינון גדל, גם זמן ההתייצבות יתארך משמעותית. לכן, בעיות איכות כמו התקבעות איטית מדי, התקשות מאוחרת מדי וחוזק נמוך מדי מתרחשות לעתים קרובות בבטון עם תערובות מפחיתות מים. רוב הבעיות הללו נובעות מהמינון החורג מהטווח המותר.

ישנם גורמים רבים המשפיעים על המינון של תערובות מפחיתות מים. המינון הסטנדרטי אינו בהכרח המינון האופטימלי. רק באמצעות בדיקות תכנון פרופורציית תערובת ניתן לקבל את המינון האופטימלי של התערובת המפחיתה מים. יתרה מכך, נדרש גם ניסיון מסוים כדי לשפוט נכון לגבי המינון האופטימלי של התערובת מצמצמת המים.

בנוסף, מטרות היישום של תערובות מפחיתות מים הן כדלקמן:

(1) לצורך שיפור יכולת העבודה
כאשר החוזק המתוכנן של הבטון גבוה יחסית וצריכת המלט ליחידה גדולה יחסית, על מנת לשפר את יכולת העיבוד של הבטון, ניתן לשקול שימוש בתערובות מפחיתות מים. בהנחה שהכמויות של כל חומר בשיעור תערובת הייחוס נשארות ללא שינוי, הוספת תערובת מפחיתה מים יכולה לשפר את נזילות הבטון. עם זאת, הלכידות ואצירת המים של תערובת הבטון לרוב מתדרדרים, וייתכנו דימום והפרדה. במיוחד כאשר ההדרגה המצרפית גרועה יחסית, ניתן לפתור בעיה זו על ידי הגדלת יחס החול בצורה מתאימה. בהשוואה לבטון הייחוס, אין די בהסתמכות על השפל כפרמטר טכני בלבד. במידת האפשר, יש להשתמש בשיטות אחרות בו-זמנית. יחד עם זאת, לא ניתן להתעלם מתוצאות בדיקת החוזק, ויש להתאים את פרופורציית התערובת לאותה רמת חוזק כמו הבטון הייחוס. אם נעשה שימוש בתערובת מצמצמת מים שואבת אוויר, יש למדוד את תכולת האוויר כדי לנתח את הגורמים לשיפור יכולת העבודה.

(2) לצורך הגברת החוזק
במהלך תכנון פרופורציית תערובת הבטון, לפעמים יכולת העבודה טובה יחסית, אך החוזק נמוך, ולא ניתן להגדיל את צריכת המלט עוד יותר בשל מגבלת הצריכה המקסימלית או אילוצי יכולת העבודה. בשלב זה, יש לפתור זאת על ידי הוספת תערובת מפחיתה מים כדי להפחית את צריכת המים ביחידה ולהקטין את יחס המים-צמנט. שמירה על כמויות החומרים האחרים בפרופורציית תערובת הייחוס ללא שינוי, הוסף את התערובת מפחיתה מים ושלוט בתוספת המים כדי לגרום לשפל של תערובת הבטון להגיע לערך הנדרש. לאחר מכן, חשב את יחס המים-צמנט על סמך צריכת המים בפועל. בדרך זו ניתן להשיג את המטרה של הפחתת צריכת המים היחידה והקטנת יחס המים-צמנט, כך שניתן לשפר את חוזק הבטון. במידת הצורך, ניתן להפחית כראוי את יחס החול. אם יש צורך לשפר את החוזק המוקדם, יש למזער את יחס המים-צמנט ככל האפשר, מה שמועיל יותר לעמידות הבטון. יחד עם זאת, יש לציין שתכולת האוויר קטנה מאוד. לבסוף, קבע את מינון התערובת מפחיתה מים בהתאם לדרישות.

(3) לצורך חיסכון בצריכת מלט
חיסכון במלט והפחתת עלות הייצור של בטון היא פונקציה מרכזית של תערובות מפחיתות מים. בהתבסס על פרופורציית תערובת הייחוס, תוך שמירה על יחס מים-צמנט ללא שינוי, על ידי הוספת תערובת מפחיתה מים, מצטמצמת כמות משחת המלט, כך שכושר העבודה של התערובת שווה ערך ליחס תערובת הייחוס, ובכך השגת המטרה של חיסכון במלט. הפחתת חוזק הבטון הנגרמת על ידי המלט שנחסך מתוגמלת על ידי השפעת החיזוק של המים המופחתים.