نسبت آب به سیمان نسبت وزن آب به وزن سیمان است که در مخلوط بتن تازه استفاده می شود. نسبت آب به سیمان یکی از بزرگترین عواملی است که مقاومت بتن پس از سخت شدن به آن بستگی دارد. مقاومت بتن سخت شده به دو عامل عمده بستگی دارد:
1. نسبت آب به سیمان
2. درجه تراکم
حفره های هوا در بتن بستگی به نسبت آب به سیمان آن دارد. افزایش حجم حفره های هوا با افزایش وزن آب به وجود می آید. وقتی این وضعیت اتفاق می افتد، قدرت بتن کاهش می یابد. بتن سخت شده می تواند حدود 1٪ حفره هوا داشته باشد. در حالت سخت شده، مقاومت نسبت معکوسی با نسبت آب / سيمان دارد.
- برای اطلاع از قیمت تیرچه بتنی و اطلاعات آن به این صفحه مراجعه کنید.
شکل زیر نشان می دهد که محدوده اعتبار نسبت آب به سیمان بسیار محدود است. زمانی که نسبت آب به سیمان کم باشد، مقاومت فشاری بتن در بیشترین حالت خود قرار دارد. شروع منحنی بستگی به تجهیزاتی دارد که برای تراکم بتن در اختیار دارید (که با استفاده از دستگاه ویبره و یا به صورت دستی انجام می شود). در صورت استفاده از سنگدانه های بزرگ با نسبت آب به سیمان کم و حجم بالای سیمان، با کاهش مقاومت بتن مواجه خواهید شد.
می توان نتیجه گرفت که اگر نسبت آب به سیمان در مخلوط مرطوب بتن کمتر از حالت پس از سخت شدن باشد، آب / سیمان قادر نخواهد بود مقاومت بتن را افزایش دهد. این شرایط به دلیل گسترش مقاومت کششی به دلیل انقباض و خزش رخ می دهد. این منجر به ترک خوردگی سیمان و یا از بین رفتن قیدهای درونی بتن می شود (که بین سیمان و سنگدانه ها است) ، در حالی که سنگدانه ها برای محدود کردن تنش های کششی مورد استفاده قرار می گیرند.
بنابراین، نسبت آب به سیمان کم نیز مشکلات جدی در بتن سخت شده را بوجود می آورد. هنگامی که نسبت آب به سیمان در مخلوط تازه بتن کم باشد، آب کمتری برای هیدراسیون سیمان وجود دارد. بنابراین، مقدار کمی از دوغاب سیمان بدون هیدراته شدن باقی می ماند که منجر به ایجاد کشش داخلی در بتن و تضعیف قیدهای درونی آن می شود. تحت چنین شرایطی، مقاومت بتن وابسته به چهار عامل زیر خواهد بود:
1. نسبت آب به سیمان
2. نسبت سیمان به سنگدانه
3. حداکثر اندازه سنگدانه
4. خواص فیزیکی سنگدانه ها
عوامل (3،2 و 4) اهمیت کمتری دارند در حالی که عامل (1) عامل اصلی تأثیرگذار است. چون که مقاومت بتن از مقاومت ملات، پیوند ملات با سنگدانه ها و مقاومت سنگدانه های درشت حاصل می شود.
نسبت آب / سیمان در مقابل نمودار مقاومت
از نمودار، می توانید ببینید که داری یک شکل هیپربولا است. با افزایش نسبت آب به سیمان، مقاومت فشاری آن به تدریج کم می شود.
فرمول های نسبت آب به سیمان
داف آبرامز در سال 1919 معادله ای را ارائه داد که مقاومت بتن را وابسته به نسبت آب به سیمان نشان می دهد.