بتن:
بتن يكي از مصالح ساختماني است كه بوسيله آميختن مخلوط متناسبي از سيمان ، مصالح سنگي ( شن و ماسه ) و آب بوجود مي آيد . آب و سيمان با تركيب شيميايي خود مصالح سنگي شكل بتن را تشكيل ميدوند ، به يكديگر چسبانده و توده سخت سنگي شكل بتن را ايجاد مي نمايند .
بتن ماده اي است كه داراي مقاومت زيادي در فشار است و از اينرو استفاده ازآن براي قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسيار مناسب است ، ليكن عليرغم مقاومت فشاري قابل توجه ، مقاومت كششي كم و شكنندگي نسبتا زياد بتن ، استفاده از آن را براي قطعاتي كه تماما يا بطور موضعي تحت كشش هستند ، محدود مينمايد . براي رفع اين محدوديت ، اعضا بتني را با قرار دادن فولاد در آنها تقويت مي كنند . ماده مركبي كه بدين ترتيب حاصل مي شود بتن آرمه يا بتن مسلح ناميده مي شود .
ايده اصلي در ايجاد بتن مسلح استفاده از بتن براي تحمل فشار و استفاده از فولاد ، كه معمولا آرماتور ناميده مي شود ، براي تحمل كشش است.براي روشن شدن بيشتر مسئله ميتوان رفتار يك تير بتني غير مسلح را كه روي دو تكيه گاه ساده قرار دارد بررسي نمود . در مقاطع مختلف اين تير ، تنش هاي كششي در زير صفحه خنثي و تنش هاي توپر و يكپارچه بهم بجسباند سيمان نام دارد . سيمانهايي كه در صنعت بتن و بتن آرمه بكار ميروند سيمانهايي هستندكه در تركيب با آب موادي بوجود مي آورند كه تقريبا غير قابل حل در آب مي باشند و از اينرو به آنها سيمان هيدروليكي گفته ميشود . از بين انواع اين سيمان نوعي كه بيشترين كاربرد را در بتن آرمه دارد سيمان پرتلند است.
پس از اينكه آب به سيمان افزوده ميشود مواد در سطح دانه هاي سيمان بوسيله آب حل شده ويك ژل ، كه در واقع يك توده متراكم از ذرات فوق العاده كوچك است ، ايجاد مي شود . اين ماده بتدريج افزايش حجم و سختي پيدا مي كند بطوري كه پس از چند ساعت سختي قابل ملاحظه اي در ملات ايجاد مي شود. اين عمل هيدراسيون نام دارد . هيدراسيون تدريجا بيشتر به عمق دانه هاي سيمان نفوذ مي كند و در نتيجه سبب افزايش سختي ملات مي گردد. از نظر شيميايي ، براي هيدراسيون يك مقدار معين سيمان ، در حدود 25 درصد وزن سيمان آب لازم است ، ليكن براي سهولت حركت آب در مخلوط و رسيدن به ذرات سيمان ، آب مورد نياز 10 الي 15 درصد بيش از ميزان ذكر شده مي باشد . بنابراين حداقل نسبت وزني آب به سيمان بين 35/0 و 4/0 است ، با اينحال در عمل ، مقدار آب مصرفي بيش از مقادير حداقل فوق ميباشد . اين مقدار آب اضافي براي روان تر كردن و افزايش كارايي بتن (يعني افزايش قابليت كار با بتن ) لازم است . ولي بايد توجه داشت كه آب مازاد بر نياز هيدراسيون كامل ، بصورت تركيب نشده در بتن باقي ميماند كه پس از سخت شدن بتن تدريجا ازآن خارج شده و سبب ايجاد حفره ودر نتيجه نقصان مقاومت بتن ميگردد. عمل هيدراسيون با توليد حرارت نيز همراه است و حرارت و در نتيجه افزايش حجم بتن ميگردد و مي تواند پس از سرد شدن بتن سبب ترك خوردگي آن گردد ، كه بايد به نحو صحيحي از آن جلوگيري نمود.
همانطور كه قبلا اشاره شد ، سيماني كه بيشترين كاربرد را در بتن آرمه دارد سيمان پرتلند است . مشخصات انواع مختلف اين سيمان در ASTM C150 داده شده است ( انجمن آمريكائي آزمايشات و مصالح) ASTM) . متداولترين نوع اين سيمان ، سيمان پرتلند تيپ I است كه براي كارهاي متعارف اجرا سازه هاي بتني كه در آنها خاصيت ويژه اي مورد انتظار نيست بكار مي رود . بتني كه با اين سيمان ساخته ميشود تقريبا پس از 28 روز مقاومت طراحي خود را بدست مي آورد . ساير انواع سيمان پرتلند مشخصه هاي متفاوتي در ارتباط با سرعت سخت شدن ، سرعت توليد حرارت ومقاومت در مقابل اثر آبهاي سولفاته دارند كه اين مشخصه ها براي انواع مختلفي است .
1 موارد متعارف اجرا كه در آنها خواص ويژه اي مورد نظر نمي باشد .
2 موارد متعارف اجرا كه در معرض اثر ملايم سولفات باشند ، با مواردي كه حرارت هيدراسيون متوسط مورد نظر باشد .
3 هنگامي كه حصول مقاومت بالا در زمان كوتاه مورد نظر باشد (سيمان تندگير ).
4 هنگامي كه حرارت هيدراسيون خفيف مورد نظر باشد (سيمان كند گير )
5 هنگامي كه مقاومت در مقابل اثر شديد سولفات مورد نظر باشد .
علاوه بر پنج نوع سيمان هاي پرتلند كه بوسيله ASTM استاندارد شده است ، سيمانهاي پرتلند اصلاح شده اي نيز ساخته ميشوند كه كاربردهاي زيادي در بتن آرمه دارند ، مانند سيمان پرتلند هوا دهنده ، سيمان پرتلند سرباره كوره بلند و سيمان پرتلند ـ پوزولان .
سيمان پرتلند هوا دهنده حاوي ماده شيميائي است كه سبب ايجادحبابهاي هوا ( بقطر تقريبي 05/0 ميليمتر ) دربتن ميگردد. اين حبابهاي هوا ، كه بطور يكنواخت در بتن پخش ميشوند ، علاوه بر افزايش كارآيي بتن ، دوام آنرا نيز در مقابل اثر يخبندان بهبود مي بخشند .
(البته براي تامين نظرات فوق مي توان از مواد مضاف هوا دهنده ، كه در موقع مخلوط كردن بتن به انواع عادي سيمان پرتلند اضافه مي شوند ، استفاده نمود ). براي مشخص كردن سيمان پرتلند هوا دهنده ، حرف S و P همراه شماره تيپ هاي سيمان پرتلند آورده مي شود ، مانند سيمان پرتلند هوا دهنده نوع I I A، IIA ، IIIA.
سيمان پرتلند سرباره كوره بلند و سيمان پرتلند ـ پوزولان سيمانهايي هستند كه از مخلوط كردن برخي مواد طبيعي يا مصنوعي با سيمان پرتلند معمولي بدست مي آيند . مزيت مهم اين سيمانها حرارت كند هيدرهسيون آنها مي باشد كه در نتيجه براي كارهاي بتني حجيم مانند سد سازي بسيار مناسب مي باشند. علاوه بر اين ، بتن هاي ساخته شده با سيمان پرتلند ـ پوزولان مقاومت خوبي در مقابل آبهاي سولفاته و اسيدي نشان ميدهند و از اينرو براي اجراي كارهاي دريائي كاربرد زيادي دارند. سيمان پرتلند سرباره كوره بلند وسيمان پرتلند ـ پوزولان ، به ترتيب بوسيله حروف S و P كه همراه شماره تيپ سيمان پرتلند معمولي قيد مي شوند مشخص ميگردند ، مانند سيمان نوع I S وI P .
همچنين ، چنانچه از مواد هوا دهنده در ساخت اين سيمانها استفاده شود حرف Aنيز به نام اين سيمانها اضافه ميشود، مانند سيمان نوع I I S _ A .
مشخصات اين سيمانها را مي توان از ASTM C595 ( مشخصات استاندارد براي سيمانهاي هيدروليكي مخلوط شده ) بدست آورد.
مصالح سنگي ـ بين 60 تا 75 درصد حجم بتن را تشكيل ميدهند و از اينرو نقش بزرگي را در رفتار بتن دارا هستند . بسياري از خواص بتن ، قبل يا بعد از سخت شدن ، نظير كارائي ، مقاومت ، مدول الاستيسيته ، افت ، خزش و دوام ، متاثر از مشخصه هاي مصالح سنگي مي باشند .
مصالح سنگي بتن به دو دسته ريز دانه و درشت دانه بقسيم مي شوند . مصالح سنگي را كه از الك نمره 4 ( الك 4760 ميكروني ) عبور مي كنند مصالح ريز دانه و مصالح سنگي را كه روي اين الك باقي ميمانند مصالح درشت دانه مي نامند . ماسه هاي سيليسي طبيعي منبع اصلي مصالح ريز دانه هستند . با اين حال ، در صورتي كه ماسه هاي طبيعي در دسترس نباشند از ماسه هاي ساخته شده ، كه بوسيله خرد كرد سنگ بدست مي آيند ، نيز استفاده مي شوند .
براي مصالح درشت دانه معمولا شن رود خانه اي ، گرانيت خرد شده ، بازالت ، ماسه سنگ و همچنين مواد دانه اي سبك متداولترين مي باشند . از نظر مصالح سنگي درشت دانه بايد گفت كه بطور كلي براي هر كار مورد نظر بهتر است حداكثر اندازه مجاز بكار رود ، زيرا علاوه بر مسائل اقتصادي بكار بردن دانه هاي درشت تر سبب كاهش افت بتن مي گردد . حداكثر اندازه مجاز مصالح سنگي درشت دانه تابع ضخامت مقطع عضو بتني ، فاصله بين آرماتورها و وسائل مورد استفاده براي ساخت و جا دادن بتن در قالب مي باشد مطابق آئين نامه ، اندازه دانه هاي سنگي نبايد از يك پنجم كوچكترين فاصله آزاد بين ميلگرد ها تجاوز نمايد . مسئله ديگري كه در رابطه با اندازه مصالح سنگي ( درشت دانه و ريز دانه ) مطرح است ،دانه بندي اين مصالح است . اگر تمام دانه هاي سنگي از نظر اندازه يكسان باشد ، يا از يك اندازه خاص در مخلوط دانه هاي سنگي به مقدار زيادي استفاده شده باشد ، فضاي خالي لازم مي گردد. از نظر اقتصادي ، يك دانه بندي ايده آل براي مصالح سنگي بتن دانه بندي است كه منجر به حداقل فضاي خالي شود ، ليكن اين روش ممكن است بهترين كارآيي را براي بتن به همراه نداشته باشد، لذا معمولا لازم است از مخلوط هاي آزمايشي براي تعيين حدود دانه بندي استفاده شود . در ASTM C330 و ASTMC33 حدود دانه بندي به ترتيب براي مصالح سنگي معمولي و مصالح سبك پيشنهاد شده اند .
مقاومت مصالح سنگياثر قابل ملاحظه اي بر مقاومت بتن ندارد ، زيرا كه مواد سنگي معمولا داراي مقاومت زيادي هستند ، آنچه در مقاومت فشاري و همچنين مقاومت كششي بتن اثر مهمتري دارد مقاومت چسبندگي ملات سيمان به مصالح سنگي است . دانه هاي سنگي تيز گوشه كه داراي سطوح صاف وصيقلي هستند چسبندگي بهتري با ملات سيمان دارند و معمولا از مقاومت بيشتري برخوردارند ( البته توجه به اين مطلب لازم است كه بتن هاي ساخته شده با دانه هاي سنگي تيز گوشه كارآيي كمتري نسبت به بتن هاي ساخته شده با دانه هاي سنگي گرد گوشه دارند.)
در غالب كارهاي بتني از مصالح سنگي طبيعي استفاده مي شود . وزن بتن ساخته شده با چنين مصالحي تقريبا برابر 2300 كيلو گرم بر متر مكعب مي باشد . هنگامي كه آرماتور فولادي به بتن اضافه مي شود وزن بتن مسلح تقريبا برابر 2400 كيلو گرم بر متر مكعب مي باشد.
علاوه بر بتن هاي معمولي ، بتن هاي سبكتر يا سنگين تر از بتن معمولي نيز ساخته مي شوند.
بتن سبك سازه اي بتني است كه با استفاده از مصالح دانه اي سبك ساخته مي شود . مصالح دانه اي كه در ساخت بتن هاي سبك سازه اي بكار مي روند يا از انواع سنگ هاي متخلخل با وزن حجمي كم ، مانند پوميس ويا از مواد مصنوعي مانند سرباره كوره بلند مي باشند . وزن چنين بتن هايي معمولا بين 1100 تا 1800 كيلو گرم بر متر مكعب مي باشد. البته بتن هاي سبكتر با وزن كمتر از 600 كيلو گرم بر متر مكعب نيز ساخته ميشوند. اين بتن ها كه گاهي به آنهاايزولاسيون نيز گفته ميشود ، بتن غير سازه اي هستند وداراي مقاومت هاي ناچيزي مي باشند
چنانچه در ساخت بتن سبك سازه اي ، براي تمام مصالح دانه اي ( درشت دانه و ريز دانه ) از مواد سبك استفاده شود ، بتن حاصله بتن تماما سبك ناميده مي شود . در حاليكه اگر فقط مصالح درشت دانه از مواد سبك باشند و براي مصالح ريز دانه از ماسه طبيعي استفاده شود به بتن حاصله بتن سبك يا ماسه گفته مي شود. گاهي درارتباط با بتن هاي سبك ، عبارت جايگزيني ماسه بكار ميرود ، كه منظور اين است كه تمام يا قسمتي از مصالح ريز دانه سبك بوسيله ماسه جايگزين مي شود .
بتن سنگين غالبا براي محافظت در مقابل تشعشعات گاما و ايكس دررآكتورهاي هسته اي بكار مي رود . براي ساخت اين بتن از انواع طبيعي سنگ آهن ، باريت وبرخي مواد ديگر ، كه در اندازه مورد نظر خرد مي شودند تا بعنوان مصالح سنگي غمل كنند ، استفاده مي شود. بتن هاي سنگين داراي وزني بين 3000 تا 4000 كيلو گرم بر متر مكعب مي باشند .
آب ـ آبي كه براي تهيه بتن بكار ميرود بايد عاري از مقدار مضر روغن ها ، اسيدها بازها ، نمك ها ، مواد آلي ، يا هر ماده ديگري كه براي فولاد وبتن مضر است ،باشد –ناخالصي هاي آب ، در صورتي كه بيش از حدود مجاز باشند ، ممكن است بر زمان گيرش ، مقاومت و دوام بتن اثر منفي بگذارند و ممكن است سبب خوردگي آرماتور نيز بشوند. معمولا آبي كه كمتر از PPM 2000 مواد جامد غير محلول داشته باشد براي ساخت بتن قابل قبول است .با اين حال ، حداكثر مجاز مواد مختلف در آب را مي توان با مراجعه به استانداردهاي موجود بدست آورد ومعيار قبول يا رد آب مورد نظر را براي ساخت بتن قرار داد . بطور كلي آبي كه براي آشاميدن مناسب است براي ساخت بتن نيز مناسب مي باشد . از آب غير آشاميدني نيز مي توان بران تهيه بتن استفاده نمود مشروط بر آنكه دو شرط تامين شوند : اول آنكه ، انتخاب سست هاي اختلاط بتن بر اساس مخلوط هاي بتني باشد كه آب آنها از همان آب غير آشاميدني تامين شده باشد ، و دوم آنكه ، مقاومت هاي 7و28 روزه نمونه هاي مكعبي ملات ساخته شده با آب غير آشاميدني حداقل برابر 90 درصد مقاومت هاي نمونه هاي مشابه ساخته شده با آب مقطر ( يا آب آشاميدني مناسب ) باشند.
+ نوشته شده توسط سهیل اقدامی در چهارشنبه بیست و نهم آذر 1385 و ساعت
9:48 |
