شاید برای شما هم جالب باشد اگر که تا الان نام سیمان یا بتن را دست کم چندبار شنیده باشید. در این مقاله به معرفی و بررسی این مواد و نحوه کابرد آن‌ها می‌پردازیم. بتن از سه جزء اصلی تشکیل شده است: آب، سنگدانه (سنگ، ماسه یا شن) و سیمان پرتلند. در واقع فقط بخشی از اجزا بتن است. سیمان، یک نوع مواد ترکیب کننده است که با آب ترکیب می‌شود. معمولاً به صورت پودر، هنگامی که با آب و سنگدانه‌ها مخلوط می‌شود، همانند چسب عمل کرده و مصالح ساختمانی بسیاری را به هم می‌چسباند. این ترکیب یا مخلوط بتن با ادغام شذن در مواد مختلف بسیاری، بنا و اجرای یک ساختمان را به راحتی با هم پیوند داده و بالافاثله پس از استفاده صفر می‌شود. در این مقاله با اصول اولیه، از اجزا و خواص بتن گرفته تا کار با آن و تقویت بتن آشنا می‌شویم.

سیمان پرتلند

با ترکیب سیمان و آب خمیری تشکیل می شود که سنگدانه و ماسه را در خود می پوشاند. خمیر سخت شده سنگدانه‌ها و ماسه را به هم متصل می کند.

آب

آب برای واکنش شیمیایی با سیمان (هیدراتاسیون) و همچنین کارایی بتن مورد نیاز است. مقدار آب موجود در مخلوط بر حسب پوند نسبت به مقدار سیمان را نسبت آب به سیمان می نامند. هرچه نسبت w/c کمتر باشد، بتن قوی تر است. (قدرت بیشتر، نفوذپذیری کمتر)

سنگدانه‌ها

 ماسه، یک نوع سنگدانه‌های ریز است. سنگ ریزه یا سنگ خرد شده در اکثر مخلوط‌ها سنگدانه نامیده می‌شود.

خواص مورد نظر بتن

1. مخلوط بتن قابل استفاده باشد.

2. بتن به اندازه انتظار ما سفت و سخت باشد. به عنوان مثال، مقاومت در برابر انجماد و ذوب و مواد شیمیایی، آب‌بندی (نفوذپذیری کم)، مقاومت در برابر سایش و استحکام آن رعایت شده باشد. لازم است بدانید که با  اختلاط بتن به چه چیزی می‌خواهید برسید.

3. اقتصادی و مقرون به صرفه باشد. از آنجا که کیفیت عمدتا به نسبت آب به سیمان بستگی دارد، برای کاهش نیازسیمان (و در نتیجه کاهش هزینه)، نیاز به آب باید به حداقل برسد.

برای کاهش نسبت آب به سیمان این مراحل را انجام دهید:

• از سخت‌ترین ترکیب ممکن استفاده کنید.
• از بیشترین اندازه تجربی برای ترکیب مصالح با مواد استفاده کنید.
• از نسبت مطلوب سنگدانه ریز به درشت استفاده کنید.

 

مواد افزودنی بتن و کاربرد آن

مواد افزودنی، موادی هستند که برای دستیابی به اهداف خاص استفاده می شوند. در زیر افزودنی‌های اصلی و کاربرد آنها ذکر شده است.

افزودنی‌های شتاب دهنده

 شتاب دهنده با بتن ترکیب می‌شود تا به ترکیب بتن با دیگر مواد تشکیل دهنده سرعت ببخشید و سریع تر این مواد با هم ترکیب شده و در نتیجه مقاومت اولیه شکل بگیرد. مدت زمان بازدهی ترکیب این مواد با هم، با توجهه به میزان استفاده از شتاب دهنده متفاوت است. کلرید کلسیم یک شتاب دهنده کم هزینه است، اما بیشتر برای جلوگیری از خوردگی فولاد تقویت کننده نیاز به یک شتاب دهنده غیر کلریدی دارد.

مخلوط‌های تاخیری

اغلب در شرایط آب و هوای گرم برای تأخیر زمان خشک شدن استفاده می شود. بسیاری از مواد تاخیری نیز به عنوان یک کاهنده آب عمل می کنند.

 

خاکستر صنعتی

محصول جانبی کارخانه‌های ذغال سنگ است. خاکستر صنعتی می‌تواند 15 تا 30 درصد جایگزین سیمان موجود در مخلوط شود. میزان یکسان سیمان و خاکستر با هم در یک مخلوط، کل مواد سیمانی را تشکیل می دهند.

• خاکستر صنعتی باعث افزایش کارایی می‌شود.
• خاکستر صنعتی حرارت تولید شده توسط بتن را کاهش می‌دهد.
• مقدار خاکستر صنعتی به مقدار سیمانی که جایگزین می‌شود بستگی دارد.

 

مواد افزودنی هوا گیر

هر زمان که بتن در معرض یخ زدایی و ذوب شدن قرار گیرد بایستی در آن از نمک‌های ناخالص استفاده شود. عوامل جذب کننده هوا، حباب‌های میکروسکوپی هوا را در بتن به وجود می‌آورند. در واقع زمانی که بتن سخت شده منجمد می شود، آب یخ زده داخل بتن به جای آسیب رساندن به بتن، در حباب‌های هوا موجود در این مواد ترکیبی منبسط می شوند.

• جذب هوا باعث افزایش کارایی بتن می‌شود
• جذب هوا باعث افزایش دوام بتن می‌شود
• جذب هوا ترکیبی کارآمدتر تولید می‌کند

افزودنی‌های کاهنده آب

این مواد میزان آب مورد نیاز در مخلوط بتن را کاهش می‌دهد. در نتیجه نسبت آب کمتر و استحکام بیشتر خواهد بود. بیشترکاهش دهنده‌های آب ضعیف تر، آب مورد نیاز در مخلوط را 5 تا 10 درصد کاهش می‌دهند. کاهش دهنده‌های قوی‌تر آب مخلوط مورد نیاز را 12 تا 30 درصد کاهش می‌دهند اما بسیار گران هستند و به ندرت در عملیات ساخت وساز از آن‌ها استفاده می‌شود.

تقویت بتن با الیاف در مقابل سیم تنیده شده

به جای سیم تنیده شده می توان الیافی را به مخلوط بتن اضافه کرد. مشكل سیم تنیده شده اين است كه اغلب هنگام قرار گرفتن بتن در پايان به زمين ختم مي شود. (به خصوص اگر از بلوک‌های پشتیبانی استفاده نشود). مشکل دیگر این است که سیم از ترک خوردگی جلوگیری نمی‌کند و یا آن را به حداقل نمی‌رساند، بلکه ترک‌هایی را که قبلاً بوجود آمده‌اند نگه می دارد.

اگر بتوانید به قسمتی از بتن ریخته شده با الیاف نگاه کنید، میلیون‌ها الیاف را مشاهده خواهید کرد که در همه جهت در سراسر مخلوط بتن پخش شده‌اند. در اثر تبخیر آب موجود در بتن و انقباض ترک‌های ریز شروع به ظهور می کنند (plastic shrinkage)، ترک‌ها با الیاف متقاطع پر می‌شوند که رشد آن‌ها را مسدود کرده و ظرفیت مقاومت کششی بالاتری را در این شرایط ایجاد میکند.

 

شروع هیدراتاسیون

بلافاصله پس از ترکیب سنگدانه‌ها، آب وسیمان، مخلوط شروع به سفت شدن می‌کند. سیمان‌های پرتلند، در واقع همان سیمان‌های هیدرولیکی هستند که از طریق واکنش شیمیایی و هیدراتاسیون ترکیب و سفت می‌شوند. درطول این واکنش، یک گره در سطح هر ذره سیمان تشکیل می‌شود. گره رشد می‌کند و گسترش می‌یابد تا زمانی که با گره‌های دیگر ذرات سیمان پیوند پیدا کند یا به سنگدانه‌های مجاور خود بچسبد.

هنگامی که بتن کاملاً مخلوط شد، قبل از سفت شدن مخلوط باید به همان شکلی که نیاز داریم از آن استفاده کنیم تا سریع سفت و محکم شود. برای اسلب‌ها (دال بتنی)، بتن خشک نشده باقی می‌ماند تا زمانی که لایه رطوبت سطحی از بین برود، سپس از یک چوب یا فلزدستی برای صاف کردن بتن استفاده می‌شود. شناور بافت نسبتاً یکنواخت، اما کمی خشن ایجاد می‌کند که از مقاومت خوبی در برابر لغزش برخوردار است و بیشتر به عنوان پایان نهایی برای اسلب‌های بیرونی استفاده می‌شود. اگر سطح صاف، سخت و متراکم مورد نیاز است، شناور با ماله فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معمولا عمل آوری و (نگهداری) بتن (Curing) پس از سخت شدن سطوح نمایان شده و در این مرحله مقاوم سازی بتن شروع می‌شود. عمل آوری، هیدراتاسیون مداوم سیمان را تضمین می‌کند تا بتن به استحکام خود ادامه دهد. سطوح بتنی با اسپری کردن آب (water fog)، یا با استفاده از پارچه‌هایی که رطوبت را حفظ می کنند مانند روکش یا حصیر پنبه‌ای عمل آوری می‌شوند. سایر روش‌های عمل آوری با آب بندی سطح با پلاستیک یا اسپری‌های مخصوص به نام ترکیبات عمل آوری، از تبخیر آب جلوگیری می‌کند.

در نظر داشته باشید می‌توانید برای تهیه انواع محصولات مرتبط با بتن با ما تماس بگیرید.