فصل دوم
بتن تازه

۲٫۱. اهمیت کارایی

پیش‌تر، بتن تازه را در بخش ۱٫۳ به‌عنوان بتنی تعریف کردیم که در حالت گذرای شکل‌پذیری قرار دارد و این حالت امکان قالب‌گیری و شکل‌دادن بتن به شکل نهایی آن را فراهم می‌کند. وقتی قالب‌گیری با کمترین تلاش و کمترین کاهش یکنواختی و همگنی انجام‌پذیر باشد، بتن کارا است.

کارایی احتمالاً مهم‌ترین ویژگی بتن تازه است. کارایی اصطلاحی نسبی است، زیرا یک مخلوط مشخص بتن ممکن است در بعضی شرایط بتن‌ریزی کارا و در شرایط دیگر غیرکارا باشد. برای مثال، بتن مناسبِ روسازی ضخیم فرودگاه، برای تیر پیش‌ساخته‌ی نازکی با آرماتور زیاد مناسب نیست. همین موضوع توضیح می‌دهد که چرا کارایی گاهی جنبه‌ای ذهنی دارد و برای یک نفر معنایی دارد، اما برای فرد دیگر معنایی کاملاً متفاوت. به شکل‌های ۲-۱، ۲-۲a و b و ۲-۳ مراجعه کنید.

کارایی بتن به خواص و مقادیر نسبی مصالح موجود در آن وابسته است؛ یعنی به مقدار و ویژگی‌های سنگدانه‌ی ریز، سنگدانه‌ی درشت، سیمان، آب و افزودنی. از سوی دیگر، نوع عضو سازه‌ای که بتن در آن ریخته می‌شود، میزان کارایی موردنیاز را تعیین می‌کند. همان‌طور که پیش‌تر بیان شد، روسازی‌ها و سازه‌های حجیم با سطح مقطع بزرگ، استفاده از مخلوط‌های نسبتاً خشن و خشک را ممکن می‌کنند؛ درحالی‌که مقاطع کوچکِ دارای آرماتور و قطعات مدفون زیاد، به مخلوط‌هایی با کارایی بالا نیاز دارند. به بیان دیگر، کارایی موجود به مصالح و شیوه‌ی ترکیب آن‌ها وابسته است، اما کارایی موردنیاز به نوع سازه و شرایط بتن‌ریزی بستگی دارد.

هزینه‌ی بتن‌ریزی از کارایی تأثیر می‌پذیرد، زیرا بتن غیرکارا، علاوه بر نیاز به نیروی کار و تلاش بیشتر هنگام بتن‌ریزی، بیشتر مستعد ایجاد حفره‌های سنگدانه‌ای و رگه‌های ماسه است؛ به‌ویژه وقتی در قالب‌های کوچک و متراکم از نظر آرماتور و قطعات ریخته شود. در مورد آنچه می‌توان بتن معمولی نامید، این تصور نادرست است که اگر بتن به‌اندازه‌ی کافی روان یا مایع باشد و به محل خود جاری شود، تراکم در قالب با کمترین تلاش انجام می‌شود. چنین بتنی به محل خود جاری می‌شود، اما بتن کارایی نیست. جداشدگی شدیدی در آن رخ می‌دهد؛ سنگدانه‌ی درشت از ملات ته‌نشین می‌شود و آب اضافی به سطح بالا می‌آید. متأسفانه، نادرستی این شیوه‌ی اجرا چند روز یا حتی چند ماه بعد آشکار می‌شود و به‌صورت ترک، مقاومت کم و کیفیت نامطلوب عمومی بتن بروز می‌کند. بااین‌حال، معرفی افزودنی‌های فوق‌روان‌کننده در سال‌های اخیر، بازنگری در این دیدگاه را ضروری کرده است. استفاده‌ی صحیح از این افزودنی‌ها، در شرایط معین، بتن‌ریزیِ بتن با اسلامپ زیاد و خودتراز را ممکن می‌کند. به بحث فوق‌روان‌کننده‌ها در بخش ۹٫۲، «روان‌کننده‌های بتن روان»، و بخش ۱۶٫۱، «بتن دارای فوق‌روان‌کننده»، مراجعه کنید.

بتن مرغوب و کارا هنگام بتن‌ریزی به مقداری تلاش یا کار نیاز دارد. حالت بهینه برای کاربرد معمول سازه‌ای، اسلامپ متوسط و تراکم مناسب با ویبراتورها است. بتن مرغوبی که برای شرایط بتن‌ریزی بیش‌ازحد خشک، یعنی کم‌اسلامپ، باشد، ممکن است بر اثر روش‌های ناکافی یا نامناسب تراکم، کیفیت خود را از دست بدهد. حتی بتن مرغوب و کارا نیز اگر به‌درستی و ترجیحاً با ارتعاش متراکم نشود، نیازهای سازه را برآورده نمی‌کند.

۲٫۲. مؤلفه‌های کارایی

قوام، انسجام و شکل‌پذیری از اصطلاحاتی‌اند که برای توصیف ظاهر یا رفتار بتن تازه به کار می‌روند. قوام، معیاری برای روانی یا میزان تر‌بودن بتن است و با آزمایش اسلامپ اندازه‌گیری می‌شود؛ به فصل ۱۳ مراجعه کنید. در این آزمایش، بتن در مخروطی از ورق فلزی قرار می‌گیرد. وقتی مخروط برداشته می‌شود، بتن افت می‌کند یا می‌نشیند. به شکل ۲-۴ مراجعه کنید. مقدار این افت که در دستگاه SI بر حسب میلی‌متر یا سانتی‌متر اندازه‌گیری می‌شود، اسلامپ بتن است؛ مخلوط تر یا نرم، بیش از مخلوط خشک یا سفت افت می‌کند. بتن با اسلامپ زیاد، بتنی روان یا تر است. اسلامپ‌هایی که معمولاً برای شرایط مختلف بتن‌ریزی توصیه می‌شوند، در جدول ۱۲٫۴ آمده‌اند.

وقتی از کارایی صحبت می‌کنیم، لزوماً یا منحصراً قوام بتن را در نظر نداریم. در اسلامپ یکسان و شرایط یکسان، ممکن است یک بتن به دلیل تفاوت در انسجام و «اعداد»، از بتن دیگر کاراتر باشد. قوام به روانی مخلوط اشاره دارد. صرفاً با افزودن آب به یک نوبت مخلوط بتن، می‌توان آن را روان‌تر یا ترتر کرد، اما کیفیت بتن کاهش می‌یابد. با افزودن آب، اسلامپ یا قوام افزایش می‌یابد؛ به‌طور متوسط، افزایش ۳ درصدی کل آبِ یک نوبت مخلوط بتن، اسلامپ را ۲۵٫۴ میلی‌متر افزایش می‌دهد. به شکل ۲-۵ مراجعه کنید. یک قاعده‌ی تجربیِ رایج در کنترل کارگاهیِ افزودن آب این است: افزودن حدود ۴٫۹۵ لیتر آب به ازای هر مترمکعب بتن، اسلامپ را ۲۵٫۴ میلی‌متر افزایش می‌دهد. بااین‌حال، کارایی به یک مقدار بیشینه می‌رسد؛ در اسلامپ کم یا زیاد، کارایی کمتر از کاراییِ مخلوط‌های با قوام متوسط است. به شکل ۲-۶ مراجعه کنید.

اسلامپ از دمای بتن تأثیر می‌پذیرد و به ازای هر ۵٫۵۶ درجه‌ی سلسیوس افزایش دما، بین ۱۲٫۷ و ۱۹٫۰۵ میلی‌متر کاهش می‌یابد. به شکل ۲-۷ مراجعه کنید. در طول عملیات یک روز، با ثابت‌بودن همه‌ی عوامل دیگر، بتنِ ریخته‌شده در اواخر بعدازظهر نسبت به بتنِ ریخته‌شده در ساعات اولیه‌ی روز اسلامپ کمتری خواهد داشت.

انسجام

انسجام، مؤلفه‌ای از کارایی است که نشان می‌دهد بتن خشن، چسبناک یا شکل‌پذیر است. یک مخلوط مرغوب و شکل‌پذیر، نه خشن است و نه چسبناک و به‌آسانی جدا نمی‌شود. انسجام تابع اسلامپ نیست، زیرا بتن بسیار تر با اسلامپ زیاد، فاقد شکل‌پذیری است. از سوی دیگر، یک مخلوط کم‌اسلامپ می‌تواند شکل‌پذیری زیادی داشته باشد.

بتن خشن، فاقد شکل‌پذیری و انسجام است و به‌آسانی جدا می‌شود. علاوه بر اسلامپ زیاد ناشی از آب اختلاط بیش‌ازحد، علل خشنی شامل مقدار کم سیمان، مخلوط‌های کم‌سیمان، ماسه‌ی درشت، کمبود ریزدانه در مخلوط، سنگدانه‌های زبر و گوشه‌دار یا سنگدانه‌های دارای مقدار بیش‌ازحد ذرات کشیده یا تخت هستند. در بسیاری از موارد، می‌توان با حباب‌زایی هوا یا افزودن سیمان، ماسه‌ی ریز یا ریزدانه‌ها به مخلوط، خشنی آن را کاهش داد. برای جبران هوا یا مصالح دیگری که به بتن اضافه شده‌اند، باید نسبت‌های مخلوط به‌درستی تنظیم شوند.

مخلوط‌های خشن و کم‌اسلامپ معمولاً در روسازی‌ها، بتن حجیم و بتن پیش‌ساخته استفاده می‌شوند. چنین بتنی برای تراکم کافی به ارتعاش بیشتری نیاز دارد و در نتیجه، بتن بهتری حاصل می‌شود که تمایل کمتری به جمع‌شدگی یا ترک‌خوردگی دارد.

مخلوط‌های چسبناک، مخلوط‌هایی‌اند که سیمان زیادی دارند یا حاوی مقدار زیادی پودر سنگ یا مواد مشابه هستند. ماسه‌ی ریز ممکن است مخلوط را چسبناک کند. مخلوط‌های چسبناک به‌آسانی جدا نمی‌شوند. به دلیل نیاز زیاد به آب، اغلب دچار ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی می‌شوند. به شکل ۲-۸ مراجعه کنید.

۲٫۳. اندازه‌گیری کارایی

دستگاه‌های بسیاری برای اندازه‌گیری کارایی پیشنهاد شده‌اند که بیشتر آن‌ها فقط برای استفاده در آزمایشگاه پژوهشی مناسب‌اند. این دستگاه‌ها روانی، قالب‌پذیری، تغییرشکل‌پذیری، پاسخ به اعمال کار و بسیاری از ویژگی‌های دیگر را اندازه می‌گیرند. تاکنون، آزمایش اسلامپ که پیش‌تر شرح داده شد، با وجود محدودیت‌هایش، همچنان بهترین و عملی‌ترین آزمایش کارگاهی باقی مانده است. تجربه به تکنسین امکان می‌دهد هنگام انجام آزمایش اسلامپ، بتن را از طریق مشاهده ارزیابی کند.

روش دیگری برای آزمایش جریان بتن تازه، استفاده از جریان‌سنج است. این وسیله از نوع پروب است و تا عمق معینی در بتن تازه فرو برده می‌شود. مقدار ملاتی که به دهانه‌های وسیله وارد می‌شود، به‌عنوان معیاری از جریان گزارش می‌شود. به بخش ۱۳٫۴ مراجعه کنید.

تجهیزاتی برای نصب روی مخلوط‌کن‌های ثابتِ کارخانه موجود است که با اتصال به نشانگر یا ثبت‌کننده، معیاری از قوام بتن داخل مخلوط‌کن ارائه می‌دهند. یک نوع دستگاه، لنگر واژگونیِ وارد بر مخلوط‌کن را اندازه می‌گیرد؛ مخلوط خشک تمایل دارد در یک انتهای دیگ انباشته شود. نوع دیگر، توان لازم برای چرخاندن مخلوط‌کن را اندازه می‌گیرد؛ مخلوط خشک به توان ورودی بیشتری در موتور الکتریکی نیاز دارد. انواع دیگری نیز موجودند. این نوع ابزارها فقط هنگامی مفیدند که نوبت‌های اختلاط یکسان بارها تکرار شوند، زیرا باید برای مخلوط‌ها و اندازه‌های مختلفِ هر نوبت اختلاط کالیبره شوند. این ابزارها به‌ویژه در کارخانه‌های تولید بتنِ سدها و دیگر سازه‌هایی مفیدند که روزهای پیاپی، یک نوع بتن در آن‌ها مخلوط می‌شود.

۲٫۴. عوامل مؤثر بر کارایی

سیمان

اثر اصلی سیمان بر کارایی، از طریق مقدار آن در بتن است. مخلوط‌های کم‌سیمان تمایل دارند خشن و غیرکارا باشند، درحالی‌که مخلوط‌های پرسیمان، پرخمیر و چسبناک‌اند.

سیمان ریزتر آسیاب‌شده، یعنی نوع سه، کارایی را به‌ویژه در مخلوط‌های خشن افزایش می‌دهد، بتن را منسجم‌تر می‌کند و تمایل به جداشدگی را کاهش می‌دهد. سیمان درشت‌تر آسیاب‌شده، چسبناکی را کاهش می‌دهد. این آثارِ نرمی سیمان نسبتاً جزئی هستند.

ترکیب شیمیایی سیمان، جز در موارد نادری که گچ ناپایدار در سیمان وجود دارد، اثری ندارد. این ناپایداری از دمای زیاد در آسیاب نهایی ناشی می‌شود. اثر آن در بتن «گیرش کاذب» نام دارد؛ در این حالت، بتن تنها پس از چند دقیقه ظاهراً می‌گیرد یا سخت می‌شود. گرمایی آزاد نمی‌شود و گیرش کاذب معمولاً با ادامه‌ی اختلاط یا اختلاط مجدد بتن از بین می‌رود. در عملیات بتن آماده، گیرش کاذب به‌ندرت مشکل‌ساز است، زیرا فاصله‌ی زمانی میان ورود آب و سیمان به مخلوط‌کن و تخلیه‌ی بتن از مخلوط‌کن در کارگاه، برای برطرف‌شدن گیرش کاذب کافی است. اگر گیرش کاذب مشکل ایجاد کند، نباید آب بیشتری به مخلوط افزود. در عوض، معمولاً با چند دقیقه انتظار، با اختلاط یا بدون آن، مشکل کاهش می‌یابد.

گیرش کاذب، علاوه بر اثرش بر کارایی، اجرا را پیچیده و کند می‌کند و ممکن است در کاهش عمومی کیفیت بتن سخت‌شده سهم داشته باشد.

تماس سیمان و آب در دمای زیاد ممکن است باعث گیرش آنی شود. گیرش آنی، هیدراتاسیون واقعی سیمان است؛ برخلاف گیرش کاذب که حالتی موقتی بر اثر هیدراتاسیون سولفات کلسیم است. گیرش آنی ممکن است از استفاده از آب اختلاط داغ در هوای سرد ناشی شود. معمولاً کلوخه‌های سیمان در بتن تشکیل می‌شوند که هرکدام از یک توده‌ی سیمان خشک با پوششی از سیمان مرطوب و تاحدی هیدراته، یا از توده‌ای جامد از سیمان تاحدی هیدراته تشکیل شده‌اند. ساده‌ترین راه‌حل، تغییر ترتیب پیمانه‌کردن با ورود ابتدا آب داغ و سنگدانه‌ها به مخلوط‌کن است. این کار آب را خنک می‌کند و پس از آن می‌توان سیمان را وارد کرد.

سنگدانه‌ها

دانه‌بندی و شکل ذرات سنگدانه‌ها از عوامل مؤثر بر کارایی هستند. شن طبیعیِ دارای ذرات گرد یا نیمه‌گرد، از نظر کارایی مطلوب‌تر از سنگ شکسته است. سنگدانه‌ی درشتِ دارای درصد زیادی قطعات تخت یا کشیده، چه طبیعی و چه شکسته، به کارایی نامناسب می‌انجامد. اگر استفاده از سنگدانه‌ی شکسته یا بدشکل ضروری باشد، با افزایش ماسه‌ی مخلوط، افزایش مقدار سیمان یا افزودن یک افزودنی پودری مانند پوزولان می‌توان کارایی را تاحدی بهبود داد. هنگام بتن‌ریزی، تلاش بیشتری برای تراکم لازم خواهد بود.

دانه‌بندی سنگدانه‌ی درشتِ بزرگ‌تر از ۹٫۵۲۵ میلی‌متر، به‌اندازه‌ی مصالح کوچک‌تر از ۹٫۵۲۵ میلی‌متر در تأثیر بر کارایی حساس نیست. مقدار شن نخودی، یعنی مصالح بین ۹٫۵۲۵ میلی‌متر و الک شماره‌ی ۴ با چشمه‌ی ۴٫۷۵ میلی‌متر، معمولاً مهم است؛ به شکل ۲-۹ مراجعه کنید. این اهمیت به‌ویژه زمانی بیشتر است که شن نخودی مقدار زیادی ذرات کوچک‌تر از اندازه‌ی مقرر داشته باشد، زیرا این ذرات بر دانه‌بندی ماسه تأثیر می‌گذارند.

تغییرات دانه‌بندیِ سنگدانه‌ی ریز، یعنی ماسه، موجب تغییر کارایی و نیاز آبی بتن می‌شوند و بر پرداخت سطح اثر نامطلوب می‌گذارند.

دانه‌بندی سنگدانه‌ها باید با الزامات ASTM C33 مطابقت داشته باشد. دانه‌بندی نباید بین حد پایینِ یک الک و حد بالای الک مجاور نوسان کند.

افزودنی‌ها

حباب‌زاییِ مقدار مناسب هوا، کارایی را بهبود می‌دهد؛ به‌ویژه در بتنِ ساخته‌شده با سنگدانه‌های دارای دانه‌بندی نامناسب یا شکل نامنظم و در مخلوط‌های کم‌سیمان. هوای حباب‌زایی‌شده، تمایل بتن به جداشدگی را کم می‌کند، سرعت آب‌انداختگی را کاهش می‌دهد و زمان پرداخت سطح را کوتاه می‌کند.

شکل‌پذیریِ بتن خشن و کم‌سیمان را می‌توان با افزودن برخی مواد ریز، مانند خاکستر بادی یا دیگر پوزولان‌ها و پودر سنگ، بهبود داد.

گاهی می‌توان با افزودن بعضی افزودنی‌ها که زمان گیرش را به تأخیر می‌اندازند یا نیاز به آب را کاهش می‌دهند، کارایی را بهبود داد.

۲٫۵. جداشدگی

بتن مخلوطی ناهمگن از چند ماده با خواص بسیار متفاوت است. اندازه‌ی ذرات از ذرات سیمان با قطر چند میکرومتر تا سنگدانه‌ی درشت با اندازه‌ی ۱۵۲٫۴ میلی‌متر متغیر است و چگالی نسبی از کمتر از دو تا بیشتر از سه تغییر می‌کند. شکل‌ها و مقادیر جذب آب نیز تفاوت چشمگیری دارند. به دلیل این خواص متفاوتِ مواد، نیروهایی در جهت جداکردن آن‌ها از یکدیگر عمل می‌کنند. این تفکیک «جداشدگی» نام دارد و معمولاً به‌صورت جداشدن سنگدانه‌ی درشت از ملات ظاهر می‌شود. نتایج جداشدگی در بتن سخت‌شده شامل حفره‌های سنگدانه‌ای یا کرموشدگی، رگه‌های ماسه، لایه‌های متخلخل، پوسته‌شدن، شیره‌ی بتن و ازبین‌رفتن پیوستگی در درزهای اجرایی است.

برخی مخلوط‌ها به جداشدگی تمایل دارند. این‌ها مخلوط‌های خشن‌اند که معمولاً بیش‌ازحد تر، گاهی بسیار خشک یا دارای ماسه‌ی ناکافی هستند. مخلوط منسجمِ دارای نسبت‌های مناسب، در محدوده‌ی شکل‌پذیر با اسلامپ ۲۵٫۴ تا ۱۰۱٫۶ میلی‌متر، در برابر جداشدگی مقاومت می‌کند؛ اما هر بتنی، اگر با تجهیزات دارای طراحی نامناسب یا روش‌های نادرست جابه‌جا شود، جدا خواهد شد. پس از وقوع جداشدگی، عملیات بعدیِ جابه‌جایی، بتن را دوباره یکپارچه نمی‌کند. باید از ابتدا و در سراسر عملیات اختلاط، حمل و بتن‌ریزی از جداشدگی جلوگیری کرد. جزئیات این کنترل در فصل ۱۵ بررسی می‌شوند.

۲٫۶. آب‌انداختگی

در مدت پس از ترازکردن بتن، آب اضافیِ موجود در بتن به سطح بالایی آن می‌آید. این حرکت آب به سطح، که به‌ویژه در دال‌های تخت محسوس است، «آب‌انداختگی» یا «بالاآمدن آب» نام دارد و با نشست جزئیِ ذرات جامدِ سیمان و سنگدانه در مخلوط همراه است. آب‌انداختگی تا شروع گیرش سیمان، ایجاد پل میان ذرات سنگدانه یا رسیدن مواد جامد به بیشترین تراکم ادامه می‌یابد. نسبت‌های مخلوط، دانه‌بندی ماسه، شکل ذرات ماسه، مقدار ریزدانه‌های مخلوط، نرمی سیمان، مقدار آب بتن، افزودنی‌ها، مقدار هوای بتن، دما و عمق یا ضخامت دال، همگی بر سرعت و مقدار کل آب‌انداختگی تأثیر می‌گذارند. به شکل ۲-۱۰ مراجعه کنید.

آب‌انداختگی از جذب آبِ بستر یا لایه‌ی اساسِ زیر دال تأثیر می‌پذیرد. بستر ماسه‌ایِ جاذب، بخشی از آب بتن را جذب می‌کند؛ در نتیجه، آب‌انداختگی تاحدی کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، دالی که روی بستری غیرجاذب اجرا شود، برای مثال کف بتنیِ ریخته‌شده روی مانع بخار پلاستیکی، بیشتر آب می‌اندازد؛ زیرا همه‌ی آب آزاد باید به سطح بالا بیاید.

آثار زیان‌بار آب‌انداختگی بیش‌ازحد شامل تأخیر در پرداخت؛ تشکیل سطحی ضعیف و کم‌دوام در صورت پرداخت بتن هنگام وجود آبِ آب‌انداختگی؛ تشکیل شیره‌ی بتن؛ نشست ذرات سنگدانه و دورشدن آن‌ها از زیر میلگردهای افقی یا ذرات بزرگ سنگدانه است. حفره‌های ایجادشده به این ترتیب با آب پر می‌شوند و باعث کاهش پیوستگی با فولاد یا سنگدانه می‌شوند؛ به شکل ۲-۱۱ مراجعه کنید. افزایش تخلخل بتن بر اثر مجراهای آبیِ ایجادشده نیز از دیگر آثار آن است.

راهکارهای متعددی برای کاهش آب‌انداختگی بیش‌ازحد وجود دارند که اثربخشی آن‌ها متفاوت است. حباب‌زایی هوا، سرعت آب‌انداختگی را به‌شدت کاهش می‌دهد؛ گاهی تا آنجا که آب با همان سرعتی که به سطح می‌رسد، تبخیر می‌شود. ماسه‌ی دارای دانه‌بندی مناسب، بتنی با سرعت آب‌انداختگی کم تولید می‌کند. اگر استفاده از ماسه‌ی درشت ضروری باشد، افزودن ماسه‌ی ریز برای اصلاح مخلوط مفید است؛ می‌توان آن را در کارخانه‌ی آماده‌سازی سنگدانه با ماسه‌ی معمولی مخلوط کرد یا جداگانه در بتن پیمانه کرد. دیگر راهکارهای احتمالی عبارت‌اند از کاهش اسلامپ با کاهش آبِ هر نوبت مخلوط، غنی‌ترکردن مخلوط با افزایش سیمان هر نوبت، استفاده از سیمان نرم‌تر یا افزودن مقدار کمی ریزدانه‌ی خنثی یا پوزولان به بتن.

اگر نسبت‌های هر نوبت مخلوط تغییر کنند، مخلوط باید برای جبران این تغییرات تنظیم شود تا مقاومت و بازده مناسب حفظ شوند. تغییرات فقط باید با مجوز مناسب انجام شوند.

پس از بتن‌ریزی، جز انتظار تا ناپدیدشدن آب، کار چندانی برای آب‌انداختگی بیش‌ازحد نمی‌توان انجام داد. با کشیدن قطعه‌ای شیلنگ روی بتن می‌توان خارج‌کردن آب را تسریع کرد و به این ترتیب، آب را از لبه‌ی دال بیرون کشید.

شیره‌ی بتن

گاهی هنگام تراکم و پرداخت یا پس از آن، ماده‌ای خاکستریِ روشن یا تقریباً سفید روی سطح بالایی دال ظاهر می‌شود. این لایه که «شیره‌ی بتن» نام دارد، از آب، سیمان و ذرات ماسه‌ی ریز یا لای تشکیل شده است؛ مقاومتی ندارد و برای سطح زیان‌بار است. در درز اجرایی افقی یا سطح پرکردن، شیره‌ی بتن پیوستگی میان لایه‌های متوالی بتن را از بین می‌برد. اگر درز تحت فشار هیدرواستاتیکی باشد، احتمالاً آب از آن عبور می‌کند. روی کف یا دیگر سطوح نمایان، این ماده به لایه‌ای نازک و نامرغوب تبدیل می‌شود که پس از بهره‌برداری از کف، پوسته می‌شود و به‌صورت گردوغبار جدا می‌شود. این لایه به ایجاد ترک‌های مویی و ترک‌های ریز سطحی کمک می‌کند.

از شرایط و مصالح مساعد برای تشکیل شیره‌ی بتن، مخلوط‌هایی‌اند که آب بیشتری از مقدار لازم دارند و برای شرایط بتن‌ریزی بیش‌ازحد تر هستند. جداشدگی هنگام ارتعاش باعث بالاآمدن آب و ریزدانه‌ها به سطح می‌شود. تخته‌ماله‌کشی و ماله‌کشیِ زودهنگام یا بیش‌ازحد، یا پرداخت هنگام وجود آبِ آب‌انداختگی روی سطح، شیره‌ی بتن ایجاد می‌کند. مقدار بیش‌ازحد پودر سنگ، لای، رس و مواد مشابه در بتن نیز در تشکیل آن سهم دارد.

هر اقدامی که آب‌انداختگی را کاهش دهد، شیره‌ی بتن را نیز به حداقل می‌رساند. پرهیز از مصالح و روش‌هایی که به آب‌انداختگی کمک می‌کنند، ضروری است.

۲٫۷. چگالی یا جرم واحد حجم

چگالی، یا جرم واحد حجم، جرم بتن تازه در واحد حجم آن است و در دستگاه SI بر حسب کیلوگرم بر مترمکعب بیان می‌شود. از جرم واحد حجم می‌توان اطلاعات ارزشمند بسیاری به دست آورد و این آزمایش باید به‌طور منظم انجام شود.

برای بیشترین استفاده از جرم واحد حجم، بهتر است جرم همه‌ی اجزای مصرف‌شده در یک نوبت اختلاط، یک روز یا هر مبنای اندازه‌گیری دیگر معلوم باشد. اگر چگالی‌های نسبی و نسبت اجزا مشخص باشند، اطلاعات بیشتری قابل‌محاسبه خواهد بود. مقدار سیمان، مقدار آب و مقدار هوای بتن، همچنین بازده را می‌توان تعیین کرد. بازده به‌صورت حجم بتن تازه‌ی حاصل از مقدار معینی سیمان، سنگدانه، آب و افزودنی، تقسیم بر جرم واحد حجم، تعریف می‌شود.

اختلاف زیاد میان جرم واحد حجم نظریِ محاسبه‌شده از چگالی‌های نسبی و مقادیر اجزا، و جرم واحد حجم اندازه‌گیری‌شده‌ی بتن تازه، نشان‌دهنده‌ی خطا در چگالی نسبی مصالح، تعیین نسبت‌های هر نوبت مخلوط، توزین یا مقدار آب بتن است. چنین اختلافی باید فوراً بررسی شود. افزایش مقدار آب بتن، جرم واحد حجم را کاهش می‌دهد. افزایش مقدار سیمان بتن، جرم واحد حجم را افزایش می‌دهد. هنگام بررسی مشکلات چگالی یا بازده باید این واقعیت‌ها را در نظر داشت.

جرم واحد حجم بتن تازه، شاخص خوبی برای چگالیِ آینده‌ی بتن سخت‌شده است و در کنترل بتن سبک و سنگین اهمیت ویژه‌ای دارد. البته اهمیت جرم واحد حجم بتن تازه برای بتن با وزن معمولی نیز نباید دست‌کم گرفته شود.

۲٫۸. مقدار هوا

همه‌ی بتن‌ها مقدار کمی هوای محبوس، در حدود ۱ یا ۲ درصد، دارند؛ اما هوای عمدیِ حباب‌زایی‌شده، بسته به حداکثر اندازه‌ی سنگدانه، ممکن است تا ۱۰ درصد باشد. تعیین مقدار هوای بتن در کارگاه فقط هنگامی اهمیت دارد که بتن حباب‌دار ساخته می‌شود. سه روش متداول عبارت‌اند از روش جرمی، روش فشاری و روش حجمی.

مقدار هوا در روش جرمی، با مقایسه‌ی جرم واحد حجم بتن تازه و جرم واحد حجم نظریِ محاسبه‌شده‌ی بتن بدون هوا تعیین می‌شود. لزوم شناخت دقیق چگالی‌های نسبی، درصدهای رطوبت و نسبت‌های هر نوبت مخلوط، کاربرد عملی این روش را جز در آزمایشگاه محدود می‌کند.

در روش فشاری، قانون بویل به کار می‌رود؛ فشاری که به نمونه در ظرف بسته وارد می‌شود، هوای بتن را فشرده می‌کند. کالیبراسیون دستگاه، قرائت مستقیم مقدار هوا را ممکن می‌سازد. نوع واشینگتن که برای پرکردن فضای بالای نمونه به مقدار کمی آب نیاز دارد، بسیار دقیق است؛ زیرا آب، خطاهای ناشی از مقادیر متفاوت هوای محبوس در دستگاه را برطرف می‌کند. شناخت مصالح یا خواص اجزای مخلوط لازم نیست.

مقدار هوا را می‌توان با دستگاه حجمی به‌دقت تعیین کرد. در این دستگاه، اختلاف ارتفاع ستون آب پیش و پس از تکان‌دادن نمونه و آبِ داخل دستگاه، مقدار هوا را نشان می‌دهد. روش حجمی به شناخت مصالح یا خواص اجزای مخلوط نیاز ندارد و در بتن سبک نیز قابل‌استفاده است. آزمایش‌ها در فصل ۱۳ با جزئیات بیشتری بررسی می‌شوند.

دستگاهی جیبی به نام دستگاه چِیس، برای برآورد سریع مقدار هوا مناسب است و برای تعیین اینکه مقدار هوا در محدوده‌ی مشخص‌شده قرار دارد یا خیر، ارزشمند است. دقت آن به‌اندازه‌ی روش‌های دیگر نیست و برای کنترل و ثبت نتایج باید آزمایش‌های استاندارد انجام شوند.

اثر هوای حباب‌زایی‌شده در بتن تازه، در مقایسه با بتن مشابهِ بدون این هوا، بهبود کارایی، کاهش جرم واحد حجم و کاهش سرعت آب‌انداختگی است. مقدار هوای حباب‌زایی‌شده، علاوه بر مقدار افزودنی مصرف‌شده، از متغیرهای بسیاری تأثیر می‌پذیرد. اگر اسلامپ، نسبت آب به سیمان یا درصد ماسه‌ی مخلوط افزایش یابد، مقدار هوا بیشتر می‌شود. افزایش دما، زمان اختلاط یا مقدار ریزدانه‌های بتن، مانند افزایش نرمی یا مقدار سیمان یا ریزدانه‌های ماسه، مقدار هوا را کاهش می‌دهد. اختلاط کامل لازم است، اما نباید بیش‌ازحد باشد. تیغه‌های فرسوده‌ی مخلوط‌کن، بارگذاری بیش‌ازحد مخلوط‌کن یا کارکردن آن با سرعت نامناسب، ممکن است اختلاطی به‌اندازه‌ی کافی شدید ایجاد نکند که حباب‌زاییِ کافیِ هوا را تضمین کند.