بتن چیست؟

بتن چیست؟ تعریف بتن؛ این ماده ی چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب می‌باشد.

امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌شود.

بتن  ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان ها، سرباره کوره ‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمر های، الیاف و غیره تهیه شود.

همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده ‌های مختلف استفاده شود.

گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است.

به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.

در حال حاضر انواع مختلفی از سیمان ها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمر ها، الیافهای مختلف و افزودنی های متفاوتی هستند، تولید می شوند.

تولید انواع بتن ها با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می گیرد.

بتن چگونه تولید میشود؟

بتن، بطور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می شود.

و دارای ویژگی های خاص است.

بتن  اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند بصورت کنونی توسط یک بنّای لیندزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.

در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتا زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، سازه ها، سدها، پل ها، تونل ها و راه ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.

اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است.

بتن چه کاربردی دارد

امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که صرف توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن خشک برای محیط های مختلف و کاربردهای مختلف نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد.که در دراز مدت در سازه های بتنی ایجاد میگردد.

چند سالی است که مساله دوام بتن در محیط های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.

مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.

در این راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.

جهت اطلاع از نحوه خرید و قیمت انواع بتن می توانید با کارشناسان فنی کلینیک بتن ایران در تماس باشید.

✔ مواد تشکیل دهنده بتن

مواد بتن  از سنگدانه‌ ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم تشکیل می دهد.

1. سیمان (Cement)

ملات سیمان از مواد تشکیل دهنده بتن است.

2. آب (Water)

کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی ‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند.

همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌ هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود.

در اکثر اختلاط‌ ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.

مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از 2000 قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از 1000 ppm می‌ باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان 0٫5 معادل 0٫05 وزن سیمان می ‌باشد.

معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌ های سنگی را به همراه دارد،  برای بتن سازی مناسب نباشد.

به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین 6 الی 8 بوده و طعم شوری نداشته باشد می ‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی ‌رساند.

مقدار آب مصرفی در سیمان

مقدار آب مصرفی  در داخل بتن بسیار با اهمیت است.

به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است.

در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌ کند و واکنش نداده باقی می ‌ماند.  بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می ‌ماند .

پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.
مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌ شود.

این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولا نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است.

در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می ‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.

این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانه ‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا (Saturated Surface Dry) است.

✔ عمل آوری بتن (کیورینگ)

با ادامه یافتن ابرسانی مقاومت بتن افزایش و این واکنش عامل گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیند ابرسانی باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد.

در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود. عمل آوری بتن متوقف و در صورتی رطوبت نسبی به بالای 80 درصد بازگردد فرآیند هیدراسیون یا ابرسانی دوباره شروع خواهد شد.

به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می ‌ماند.

پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد.

عمل آوری بتن

عمل اوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود.

این عمل می ‌تواند به وسیله عایق کاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد.

از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای 7 روز توصیه می‌ شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.

سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ ها در بتن  تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می ‌دهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است.

در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره ‌ای از اوقات شیمیایی آنها در عملکرد بتن تاثیر می ‌گذارد. دانه ‌های سنگی طبیعی معمولا به وسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌ های مادر تشکیل می ‌شوند.

اندازه دانه‌های سنگی:

بتن  عموما از سنگدانه‌ هایی به اندازه ‌های مختلف که حداکثر قطر آن بین 10 میلی متر و 50 میلی متر می ‌باشد ساخته می ‌شود.

به طور متوسط از سنگدانه ‌هایی با قطر 20 میلیمتر استفاده می‌ شود.

توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است.

به طور کلی دانه ‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی متر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌ اند که این حد فاصل توسط الک 4.75 میلی متری یا نمره چهار مشخص می‌ گردد.

حد پایین ماسه عموما 0٫07 میلیمتر یا کمی کمتر می‌ باشد.

مواد با قطر بین 0٫06 میلیمتر و 0٫02 میلی متر به نام لای (سیلت) و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌ اند.

گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می ‌باشد.

کانی های مهم:

کانی های مهم   و متداول سنگدانه ‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی های سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت) فلدسپات ها، کانی های میکا، کانی های کربناتی، کانی های سولفاتی، کانی های سولفور آهن، کانی های فرومنیزیم، کانی های اکسید آهن، زئولیت ‌ها و کانی های رس.

سنگ ها، از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده ‌اند

کاملا گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتا گرد گوشه، نسبتا تیز گوشه و تیز گوشه. در استاندارد BS این نامگذاری به صورت گرد گوشه، بی شکل و بی نظم، پولکی، تیز گوشه، طویل، پولکی طویل می ‌باشد.

افزودنی ‌های بتن (Admixtures)

معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمان های معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد.

قابل توجه اینکه نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی بتن" با معانی مترادف به کار روند،

زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌ شوند

در حالی که مواد افزودنی بتن در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌ شوند.

افزودنی‌ های شیمیایی اساسا عبارتند از:A_تقلیل دهنده‌ های آب. B_کندگیر کننده‌ ها. C_تسریع کننده‌ های گیرش.که در ایین نامه به عنوان تیپ ‌های C،B،A طبقه بندی شده ‌اند.

دسته بندی افزودنی‌ ها در استاندارد BS نیز مشابه می‌ باشد.

در ضمن افزودنی‌ های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است.

✔ تسریع کننده های بتن

افزودنی‌ هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می ‌کنند. مقاومت اولیه را بالا می ‌برند.

چند نمونه از تسریع کننده ‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرور آلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌ های آهن و کلرور کلسیم.

✔ کندگیر کننده های بتن

کند گیر کننده های بتن، افزودنی ‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می ‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می ‌شود، همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک ‌های ناشی از گیرش در بتن ریزی‌ های متوالی مفید می ‌باشند.

به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ ها می ‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک ‌های محلول روی و برات های محلول نام برد.

به عنوان مثال: اگر با یک کنترل دقیق (0٫05)  وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آن را به تاخیر می‌ اندازد. مصرف (0٫2) تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌ آورد.

✔ تقلیل دهنده‌های آب (روان کننده‌ها)

این افزودنی ‌ها به سه منظور به کار می ‌روند: 1:رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان2_کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی 3_ کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.
سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالب هایی با آرماتور انبوه و موقعیت ‌های غیر قابل دسترسی برای مشاهده تقلیل دهنده ‌های آب ها با توضیحات و نمودار‌های کارایی و با جزئیات کامل اینجا را مشاهده فرمایید.

افزودنی ‌های تقلیل دهنده آب تحت عنوان تیپ A دسته بندی می ‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ ها همزمان با کاهش نیاز به آب باعث تاخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپ D طبقه بندی می‌ شوند. اگر این روان کننده‌ ها باعث تسریع در گیرش شوند، تیپ E نامیده می‌ شوند.

✔ فوق روان کننده های بتن

این مواد از قوی ترین انواع تقلیل دهنده ‌های آب هستند. که در آمریکا به عنوان روان کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نامگذاری شده‌ اند.

افزودنی‌ هایی که در ضمن تقلیل شدید آب، باعث مقداری تاخیر در گیرش نیز می ‌شوند؛ به عنوان تیپ G طبقه بندی شده ‌اند.

دو نمونه از روان کننده‌ های قوی:

ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده و یا [[نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده]] می‌ باشند.

اساسا استفاده از اسید های سولفاته، باعث تسریع عمل پراکنش می‌ شود.چون در سطح ذرات سیمان جذب، و به آنها بار منفی می ‌دهند و این باعث دفع ذرات از یکدیگرند. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می ‌دهد