به بیان ساده، بتن مخلوطی از خمیر و سنگدانه است. مخلوط خمیری شکلی که از سیمان پرتلند(هیدرولیک) و آب تشکیل شده است که سطح سنگدانه های ریز و درشت را پوشش میدهد. این مخلوط خمیری شکل تحت یک واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون سفت شده و یک توده سنگی مانند معروف به بتن را شکل می دهد.
در ابتدا هنگامی که این مواد تازه مواد ترکیب می شوند، یک مخلوط لاستیکی شکل و قابل انعطاف است. وقتی این مخلوط سفت می شود مقاوم و با دوام میشود. این ویژگی از بتن نشان میدهد که چگونه آسمان خراش ها، پل ها ، پیاده روها و بزرگراه ها و سدها را با این مخلوط ساخته میشود.
سیمان پرتلند (هیدرولیک) با ترکیب با آب روان شده و خمیری تشکیل می دهند که ذرات سنگ و ماسه( سنگدانه) را می پوشاند. از طریق یک واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون، خمیر سیمان سفت شده و مقاوم میشود.
تقسیم دقیق مواد و تناسب در مخلوط کردن آنها از کلیدی ترین ویژگی ساخت بتن مقام و محکم است. مخلوطی که حالت خمیری لازم را نداشته باشد، پر کردن تمام حفره های بین سنگدانه ها دشوار خواهد بود و سطحی ناصاف را ایجاد می کند. درصورتی که مخلوط بیش از حد خمیر سیمان داشته باشد، نرم خواهد بود و یک سطح صاف را ایجاد می کند، اما راحت ترک خورده و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.
پس کیفیت خمیرحاصل ویژگی بتن را تعیین می کند. همچنین مقاومت این خمیر به نسبت آب به سیمان (تقسیم وزن آب مخلوط شده بر وزن سیمان) بستگی دارد. با کاهش نسبت آب و سیمان بدون از بین رفتن کارایی، مخلوطی تازه و همچنین با قرارگیری مناسب، تلفیق و فراورده شدن آنها، بتنی با کیفیت تولید می شود.
این مخلوط اگر به درستی عمل آورده شده باشد، کارایی مناسب برای بتنی محکم، تازه و بادوام بالا را دارد. معمولا این مخلوط حدودا 10 تا 15 درصد سیمان، 60 تا 75 درصد سنگدانه و 15 تا 20 درصد آب را شامل می شود. همچنین ممکن است هوای داخل مخلوط نیز 5 تا 8 درصد دیگر حجم آن را به خود اختصاص دهد
مقاله مرتبط: انواع افزودنی های بتنبطور معمول آب مناسب برای مخلوط بتن میتواند هر آب قابل آشامیدنی طبیعی که طعم و بوی خاصی ندهد، باشد. مخلوط کردن بیش از حد آب با ناخالصی نه تنها بر زمان گیرش مخلوط و مقاومت بتن تأثیر میگذارد، بلکه حتی ممکن است باعث شوره زدن، خوردگی آرماتور و کاهش دوام آن شود. مشخصات مخلوط معمولاً محدودیت هایی برای کلریدها ، سولفات ها، قلیاها و مواد جامد برای مخلوط کردن آب ایجاد می کند در غیر این صورت باید آزمایشاتی برای تعیین تأثیر ناخالصی بر بتن نهایی صورت بگیرد.
سنگدانه ها 60 تا 75 درصد از کل حجم مخلوط را شامل می شوند. نوع و اندازه سنگدانه مورد استفاده در ساخت بتن بستگی به ضخامت و هدف اجرایی مخلوط نهایی دارد. بخش های نسبتاً کم قطر ساختمان نیاز به سنگدانه های کوچک دارد، در صورتی که در سدهای بزرگ از سنگدانه هایی به قطر 6 اینچ استفاده میشود.
برای استفاده موثر از مخلوط و درجه بندی مداوم آن، اندازه ذرات سنگدانه موثر است. علاوه بر این ، سنگدانه ها مورد استفاده در ساخت مخلوط باید تمیز و عاری از هرگونه ماده ای باشند که ممکن است بر کیفیت مخلوط تأثیر بگذارد.
بلافاصله پس از ترکیب (سنگدانه ها ، آب و سیمان) ، مخلوط شروع به سفت شدن می کند. همه سیمان های پرتلند سیمان های هیدرولیکی هستند که از طریق واکنش شیمیایی با هیدراتاسیون آب منسجم و سفت می شوند. در طول این واکنش ، یک گره در سطح هر ذره سیمان تشکیل می شود. گره رشد می کند و گسترش می یابد تا زمانی که با گره های دیگر ذرات سیمان پیوند پیدا کند یا به سنگدانه های مجاور بچسبد.
پس از آنکه بتن کاملاً مخلوط شد و به حالت قابل اجرا در آمد، قبل از سفت شدن کامل باید به صورت قالبی شکل قرار گیرد. در این مرحله بتن را در قالب هایی فشرده کرده تا عیب های احتمالی مانند لانه های زنبوری و حفره های هوا را از بین ببرند.
بعد از قالب گیری نیاز است که مخلوط رطوبت لایه سطحی خود را از دست بدهد تا برای دال های بتنی(اسلب ها) مناسب باشد. در این هنگام از یک چوب یا فلز دستی برای صاف کردن مخلوط استفاده می شود.
صاف کردن مخلوط بتنی بافت نسبتاً یکنواخت اما کمی ناهموار تولید می کند .این مخلوط مقاومت خوبی در برابر لغزش دارد و اغلب به عنوان پایان نهایی کار برای دال های بتنی بیرونی مورد استفاده قرار می گیرد. در صورت نیاز از ماله فولادی برای سطحی صاف ، سخت و متراکم استفاده میشود.
پختن و عمل آمدن پس از سخت شدن سطوح بیرونی آن برای بالا بردن مقاومت بتن در برابر خوردگی آغاز می شود. در این مرحله با سفت و مقاوم شدن مخلوط ، عمل هیدراتاسیون سیمان تداوم پیدا کرده تا به استحکام کافی برسد. با پاشیدن مه آب روی سطوح و یا با استفاده از پارچه هایی که رطوبت را حفظ می کنند مانند روکش های پنبه ای عمل پخت انجام می شوند. در سایر روش های پختن و عمل آوری بتن به واسطه آب بندی سطح با پلاستیک یا اسپری های مخصوص ، از تبخیر آب جلوگیری می شود.
برای مراقبت از تکنیک های خاصی جهت عمل آورن آن در هوای بسیار سرد یا گرم استفاده می شود. هرچه مخلوط مرطوبتر نگه داشته شود، محکم تر و بادوام تر می شود. میزان سخت شدن آن بستگی به ترکیب و ظرافت سیمان ، نسبت مخلوط و شرایط رطوبت و دما دارد.
بتن نیز با افزایش سن همچنان قوی تر می شود. بیشتر هیدراتاسیون و افزایش استحکام در اولین ماه چرخه عمر بتن اتفاق می افتد. اما هیدراتاسیون با سرعت کمتری برای سالهای طولانی ادامه می یابد.
مقاله مرتبط: در 1 متر مکعب مخلوط بتن چیست؟