به سایت پارسمان شیمی خوش آمدید

بتن یک ماده ترکیبی است که عمدتاً از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه (شن ، ماسه یا سنگ) تشکیل شده است. هنگامی که این مواد با هم ترکیب شود، یک ماده خمیری شکل ایجاد می‌کنند که به تدریج پس از مدتی سفت می‌شود.

بتن ماده‌ای مرکب و یا کامپوزیت است که به‌طور سنتی از ترکیب سیمان، سنگدانه و آب تشکیل می‌شود. هنگامی که این مواد با هم ترکیب شود، یک ماده خمیری شکل ایجاد می‌کنند که به‌تدریج پس از مدتی سفت می‌شود. از بتن انواع مختلفی وجود دارد که از جمله

• بتن با مقاومت متوسط
• بتن معمولی
• بتن سبک
• بتن با چگالی بالا
• بتن آرمه
• بتن پیش‌ساخته
• بتن پیش‌تنیده
• بتن مسلح با الیاف شیشه
• بتن هوادهی شده
• بتن خود متراکم
• بتن هوشمند
• بتن الیافی
• بتن پلیمری

امروزه جهت بهبود خواص و ویژگی ظاهری، مکانیکی و دوام بتن افزودنی‌های متنوع شیمیایی و معدنی نیز در ترکیب ستنی بتن گنجانده می‌شود.

بتن علیرغم ویژگی منحصر به‌فرد آن در کسب مقاومت فشاری، به‌لحاظ مقاومت کششی دچار ضعف است به‌همین‌دلیل جهت استفاده از این ماده‌ مرکب در ساخت سازه‌های مختلف، آن را به‌وسیله سایر متریال مانند میلگردهای فولادی مسلح می‌کنند. در واقع به ترکیب این دو متریال بتن مسلح گفته می‌شود.

درجه روانی بتن تازه و سهولت ریختن و کار کردن با آن، کارایی بتن تازه نامیده می‌شود. کارایی بتن با آزمایش اسلامپ اندازه‌گیری می‌شود. تجهیزات اندازه‌گیری اسلامپ شامل یک مخروط ناقص به ارتفاع 30 سانتی‌متر است که قطر بالایی آن 10 و قطر پایین 20 سانتی‌متر است. بر اساس استاندارد ASTM C 143، بتن تازه در سه لایه تقریباً مساوی به لحاظ ارتفاعی در مخروط ناقص ریخته می‌شود و هر لایه با یک میله استاندارد به قطر 1.6 و طول 60 سانتی‌متر به تعداد 25 مرتبه متراکم می‌شود پس از کوبش، سطح نهایی را صاف کرده و مخروط به آرامی به سمت بالا می‌کشیم. میزان کاهش ارتفاع بتن نسبت به ارتفاع مخروط را به عنوان عدد اسلامپ درنظر می‌گیریم.

آزمایش اسلامپ به‌عنوان شاخصی جهت ارزیابی قوام و کارایی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد و اغلب به میزان آب اضافه شده به مخلوط به‌منظور افزایش سهولت در بتن‌ریزی وابسته است تست اسلامپ برای بتن معمولی مطابق استاندارد ملی به شماره 2-3203 (DIN EN 12350-2) و برای بتن خودمتراکم مطابق استاندارد ملی به شماره 11270 (ASTM C1611/C1611M) انجام می‌گردد.

این آزمایش مطابق مشخصات اعلامی توسط استانداردهای مربوطه با استفاده از سینی اسلامپ، مخروط اسلامپ، قیف اسلامپ، میله کوبه و خط‌کش انجام می‌شود. هر چه میزان افت مخروط بتنی بیشتر باشد یعنی اسلامپ بیشتر است (مخلوط شل‌تر است).

پاسخ این است که بتن هرگز به طور کامل به اصطلاح خشک نمی شود. بتن هر روز سخت تر از روز قبلی خود می‌شود. نحوه سخت شدن بتن تابعی از واکنش‌های ذرات سیمان با آب مخلوط است. همزمان با پیوند سیمان با مولکول‌های آب، بتن سخت تر می‌شود. در حقیقت همیشه حباب‌های مرطوب ریزی در بتن وجود دارد که حتی اگر بتن اصطلاحاً به استحکام کامل خود رسیده باشد، باز هم امکان سخت‌تر شدن آن وجود دارد

ولی سوال اصلی این است که چقدر طول می‌کشد تا بتن برای اهداف مختلف به اندازه کافی سخت شود. به عنوان مثال، چه مدت طول میکشد تا به‌توان روی آن راه رفت بدون آنکه اثر رد پایی روی آن بماند، یا رانندگی کرد و یا حتی روی آن پارک کرد بدون آنکه در آن فرو رفت.

پاسخ این است که بتن در مدت زمان بسیار کوتاهی عمل میاید. بتن پس از 24 – 48 ساعت به اندازه کافی خشک می‌شود که بتوانید روی آن راه بروید، بدون آنکه رد پا باقی بگذارید. پس از هفت روز، بتن شما به  مقامت حداقل 70 درصدی خود رسیده است که می‌توانید بدون آسیب رساندن به آن روی آن رانندگی کنید. پس از گذشت 28 روز، می‌توانید بتن خود را کاملاً سخت شده در نظر بگیرید که می‌شود ماشین آلات و تجهیزات سنگین از روی آن عبور کند.

سیمان به عنوان یک چسباننده، ماده ایست که جهت چسباندن سایر مصالح ساختمانی به یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده پس از ترکیب با آب به‌مرور دچار گیرش شده و سفت و سخت می‌شود. عمده مواد تشکیل‌دهنده‌ سیمان سنگ آهک و رس است که پس کلسیناسیون و تشکیل کلینکر، آسیاب شده و به‌صورت پودر بسته‌بندی می‌شود.

بتن رنگی را می‌توان با استفاده از سنگدانه‌های رنگی و یا پودرها و پیگمنت‌های رنگی ساخت. گاهی مواقع با استفاد از رنگ‌های مایع نیز می‌توان بتن رنگی ساخت. بتن رنگی معمولاً مقاومت پایین‌تری دارد و در نتیجه باید در تنظیم نسبت آب به سیمان و استفاده از افزودنی بتن دقت داشت.

نسبت “مقدار آب اضافه شده به یک متر مکعب بتن” بر مقدار کل سیمان مصرفی، نسبت آب به سیمان یا w/c گفته می‌شود. این نسبت را گاهی به‌صورت w/b هم عنوان می‌کنند و مقصود از آن نسبت مقدار آب به کل مصالح سیمانی (شامل سیمان و سایر مصالح شبه سیمانی که در بتن) است.

مقدار هوای داخل بتن با استفاده از دستگاه سنجش هوا و مطابق استاندارد ملی شماره 15904 انجام می‌پذیرد.

بتن پس از 28 روز حدود 99 درصد مقاومت نهایی خود را کسب می‌کند. مقاومت 28 روزه نمونه‌های استوانه‌ای استاندارد بتنی در واقع همان مقاومت مشخصه بتن است که در طراحی سازه ای مدنظر است.

ایجاد شرایط محیطی مناسب برای بتن جهت شروع و ادامه واکنش‌های هیدراسیون خمیر سیمان که منجر به طی روند منطقی کسب مقاومت آن می‌شود، عمل‌آوری بتن نامیده می‌شود. عمل‌آوری بتن در کارگاه باید تا حد امکان به شرایط عمل‌آوری در آزمایشگاه نزدیک باشد تا انطباق حدودی بین نتایج آزمونه‌ها و شرایط واقعی حصول گردد. البته با توجه به ابعاد و شرایط ویژه هر کارگاه علیرغم تمامی تلاش‌ها ممکن است این انطباق بطور کامل به‌وجود نیاید به همین سبب بهتر است نسبت به طرح‌های آزمایشگاهی، مقاومت بتن را یک رده بالاتر درنظر گرفت. البته تصمیم‌گیری پیرامون این موضوع با توجه به شرایط دمایی، کیفیت بتن و بتن‌ریزی، امکانات کارگاه و تجربه مجری و پیمانکار اجرایی و … برعهده مدیر پروژه است.

بهترین طرح اختلاط برای بتن، طرحی است که با درنظرگیری شرایط تامین و مشخصات مواد تشکیل دهنده (سنگدانه، مصالح سیمانی، آب و سایر مواد افزودنی)، ضمن حصول مقاومت هدف، در آن از کمترین مقدار مصالح سیمانی استفاده شده و بدون استفاده از مواد کاهنده آب، بیشترین اسلامپ را داشته باشد. البته کاملا مشخص است که برای ایجاد کارایی مناسب جهت حمل، ریختن، تراکم و پرداخت بتن، بسته به شرایط، به افزودنی‌های روان کننده یا فوق روان کننده نیاز است. نکته بسیار مهمی که در طراحی طرح مخلوط باید درنظر گرفت بررسی شرایط دوامی بتن است. به‌خصوص در تنظیم میزان آب، علاوه‌بر درنظرگیری مقاومت هدف باید با توجه به شرایط کنونی و آتی محیطی محل بتن‌ریزی و کاربری نهایی سازه بحث‌های دوامی بتن نیز مدنظر باشد. بدین منظور شاید نیاز باشد افزودنی‌های خاص معدنی و شیمیایی نیز به طرح اضافه شود.

بتن یک ماده کامپوزیت است و حدود 12 تا 22 درصد حجم آن را آب تشکیل می‌دهد. این در حالیست که فقط بخشی از این آب جهت انجام واکنش‌های هیدراسیون سیمان مصرف می‌شود و بقیه به‌صورت آب آزاد در بتن باقی مانده و سبب روانی بتن و لغزش بهتر ذرات روی هم می‌شود. حال به بیان ساده با تبخیر و از دست دادن این آب قاعدتاً کاهش حجمی به‌وجود خواهد آمد که به شکل جمع شدن خود را نشان می‌دهد و منجر به ایجاد ترک می‌گردد. به همین دلیل است که در کفسازی‌های صنعتی سطح درز انبساط عمدی ایجاد می‌شود.

انقباض یا افت، در حقیقت جمع‌شدگی و کاهش حجم بتن در اثر خارج شدن آب جذب شده در ساختار داخلی بتن است. در واقع میزان آب افزون بر نسبت آب به سیمان 0.25، آب اضافی محسوب می‌شود که ظرفیت جذبی برای انجام واکنش‌های شیمیایی سیمان ندارد. این آب اضافی با خشک شدن تدریجی بتن از آن خارج شده و تمایل به جمع‌شدگی را در بتن ایجاد می‌کند.

افت پلاستیک: در طی 1 تا 8 ساعت ابتدایی پس از بتن‌ریزی اتفاق می‌افتد.

افت خودگیری: در اثر جذب آب در واکنش‌های هیدراسیون سیمان اتفاق می‌افتد و حدود 5 درصد افت کل را تشکیل می‌دهد.

افت خشک‌شدگی: پس از ساعات اولیه و در یک دوره‌ی طولانی با خشک شدن کامل بتن تکمیل می‌شود.

خزش در واقع کرنش ایجاد شده تحت تنش ثابت در طول زمان در یک المان بتنی است. دلیل اصلی وقوع خزش در بتن، خروج آب جذب شده در ساختار داخلی خمیر سیمان هیدراته شده می‌باشد.

ترک در بتن میتواند از نوع ترک سازه ای یا غیرسازه ای باشد. ترک های سازه ای ناشی از عدم کفایت سازه ای المان بتنی است، که تحت تنش‌های بیشتر یا پیش بینی نشده دچار ترک شده است. برای این نوع ترک‌ها در صورتی‌ که بلافاصله تمهیدی اندیشیده نشود ممکن است منجر به فروپاشی کلی سازه گردد. عرض این ترک‌ها در حدود 2 میلیمتر بوده و دارای عمق حدود 2 سانتیمتر هستند. ترک‌های غیر سازه ای دارای عرض و عمق کمی بوده و اهمیت آنها به‌مروز زمان مشخص می‌شود. در واقع شناخت منشاء ترک‌های غیر سازه‌ای در کنترل و ارائه روش‌های ترمیمی ضروری است. ترک‌های غیر سازه ای می‌تواند ناشی از افت بتن باشد و یا ماهیت دوامی داشته باشد و به مرور زمان رخ بدهد. هر علت و شرایطی محیطی مخرب در نهایت به‌صورت ترک در بتن نمایان می‌شود.

جهت خواندن متن کامل این سوال کلید کنید

دوام در واقع عمر مفید خدمت دهی المان بتنی است که در معرض شرایط مختلف محیطی محل استقرار سازه است. از همین رو پیش بینی شرایط محیطی و عوامل تاثیرگذار بر بتن سخت شده در سنین بالاتر جهت طراحی طرح مخلوط متناسب بتن تازه بسیار حائز اهمیت است. همچنین رصد سازه و شناسایی عوامل و علائم مخرب محیطی و مراقبت‌های دوره ای باعث افزایش دوام خدمت‌دهی بتن می‌شود.

جهت خواندن متن کامل این سوال کلیک کنید

سرطان بتن اصطلاحی است که به وقوع واکنش‌های قلیایی-سیلیسی داخل بتن اطلاق می‌شود. این واکنش به آرامی و به مرور انجام شده و باعث انبساط شدید در داخل بتن می‌شود. این فروپاشی داخلی به شکل ترک به‌مرور در سطح المان بتنی نمایان می‌گردد. این واکنش ها در واقع زمانی اتفاق می‌افتد که قلیای‌های موجود در خمیر سیمان بر کانی‌های سیلیسی سنگدانه‌ها حمله کنند و یک ژل قلیایی را در داخل خمیر سیمان تشکیل دهند. انبساط این ژل قلیایی باعث فروپاشی داخلی ساختار سیمان شده و به مرور زمان باعث فروپاشی کلی می‌شود.

بتن‌ریزی در فصل سرد نیازمند یک برنامه‌ریزی مناسب است تا مطمئن شویم که بتن قبل از رسیدن به حداقل مقاومت حدود 5/3 مگاپاسکال دچار انجماد نمی‌شود. هنگامی که آب درون بتن، قبل از گیرش یخ می‌زند، حجم بتن افزایش می‌یابد و همین امر سب کند شدن هیدراسیون سیمان و در نهایت توقف آن می‌شود. به‌طور کلی رعایت موارد زیر در هنگام بتن‌ریزی در فصل سرد توسعه می‌گردد:

• استفاده از افزودنی‌های زودگیر کننده یا ضدیخ بتن
• پیش گرم کردن یک یا چند جزء تشکیل دهنده بتن تا دمای حدود 20 درجه سانتی‌گراد
• اصلاح نوع و مقادیر اجزای تشکیل‌دهنده بتن. به‌طور مثال استفاده از مقادیر بیشتر سیمان در طرح یا استفاده از سیمان نوع iii
• عدم استفاده از خاکستر بادی یا سیمان سرباره‌ای در هوای سرد
• عدم انجام بتن‌ریزی بر روی بستر یخ زده یا روی برف
• زدودن برف و یخ موجود در محدوده‌ی بتن‌ریزی
• گرمایش تمام تجهیزات در تماس با بتن از جمله قالب‌ها
• پوشاندن تجهیزات و سطوح با برزنت روز قبل از بتن‌ریزی

با تعبیه یکسری فضاهای مناسب و عمدی در داخل ساختار بتن می‌توان اثر تنشی افزایش حجم ناشی از یخ زدن آب داخل خمیر سیمان را کنترل نمود. برای این منظور باید یکسری حباب‌های هوای عمدی، ریز و یکنواخت در سرتاسر بافت بتن ایجاد نمود. این مهم با استفاده از افزودنی‌های حباب هوازا امکان‌پذیر است. در واقع این هوا از میزان هوای غیرعمدی بتن متفاوت است و مقدار آن 6 تا 10 درصد حجمی می‌باشد. توجه به ابعاد، یکنواختی پخش و عدم اتصال حباب‌ها بسیار مهم است.

برخی مشکلات بالقوه بتن‌ریزی در هوای گرم برای بتن تازه و سخت شده عبارت است از: افزایش تقاضای آب مصرفی در طرح مخلوط، تمایل شدید نرخ افت اسلامپ که گاهاً منجر به افزودن آب در محل می‌شود، نیاز به افزایش سرعت اجرا، افزایش تمایل به ترک‌خوردگی ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک، دشواری در خارج کردن هوای غیرعمدی داخل بتن، کاهش مقاومت 28 روزه و دراز مدت که ناشی از نیاز بیشتر به آب و دمای بالای بتن است، کاهش دوام به سبب ترک‌های بوجود آمده و…

طراحی بتن‌های نفوذناپذیر نیازمند توجه ویژه به اجزای طرح مخلوط، اندازه ذرات  و دانه‌بندی مصالح است. جایگاه استفاده از مواد افزودنی شیمیایی و معدنی نیز برای حصول بتنی نفوذناپذیر غیرقابل انکار است. دانه‌بندی مناسب طرح مخلوط علاوه بر اینکه بر کارایی بتن تازه و تراکم بهتر آن کمک می‌کند، منجر به ایجا مخلوطی توپر می‌گردد. در کنار رعایت دانه‌بندی مناسب، به‌کارگیری افزودنی‌های شیمیایی کاهنده آب و یا فوق روان کننده باعث کاهش میزان آب مصرفی و نتیجتاً کاهش فضاها و خلل و فرج اشغال شده توسط آب مازاد بر مقدار آب مورد نیاز برای انجام و تکمیل واکنش‌های هیدراسیون سیمان، می‌گردد. علاوه‌بر این استفاده از افزودنی‌های معدنی و پوزولانی مانند میکروسیلیس، سرباره و خاکستر بادی ضمن پر کردن فضاهای خالی میکروسکوپی داخل خمیر سیمان، با انجام واکنش‌های پوزولانی تکمیلی باعث ایجاد ساختار سیلیکاتی بیشتری در بتن شده و از همین رو این ساختارهای مستحکم فضاهای خالی بیشتری را فرا می‌گیرند.

خاکستر بادی محصول جانبی حاصل از سوزاندن زغال سنگ در نیروگاه‌های حرارتی تولید الکتریسیته است. این مواد عمدتاً حاوی اکسید کلسیم، سیلیس و آلومینا است. خاکستر بادی به دو نوع C و F طبقه‌بندی می‌شود. نوع C دارای خاصیت پوزولانی و سیمانی است و محتوای کلسیم بالایی دارد ولی نوع F فقط دارای خواص پوزولانی است و محتوای کلسیم آن کم است.

برای اطلاعات بیشتر مقاله خاکستر بادی برای بتن: خواص، کاربردها، مزایا و معایب مطالعه نمایید.

 سرباره محصولی جانبی و   مصنوعی   است، که به هنگام جداسازی آهن در کوره های ذوب آهن از ناخالصی‌های موجود در سنگ آهن تولید میشود. سرباره ترکیبی از سیلیکات و اکسیدهای فلزی پیچیده‌است که پس از سرد شدن مواد ناخالض به جای می ماند.

به‌طور کلی عبارت بتن سبک به بتنی اطلاق می‌شود که دارای وزن واحد حجم 2000 تا 3000 کیلوگرم بر مترمکعب باشد.
مطابق تعریف انجمن بتن آمریکا بتن سبک بتنی است که وزن واحد حجم آن به‌طور محسوسی از وزن واحد حجم بتن ساخته شده با مصالح سنگی شکسته یا طبیعی کمتر باشد.

برای تولید بتن هوادار از افزودنی‌های حباب هواساز یا هوازا استفاده می‌شود. دز مصرف این افزودنی‌ها معمولاً بسیار پایین است. این مواد می‌تواند پایه پروتئینی یا شیمیایی داشته باشد.

با افزودن این مواد به بتن حباب‌های هوای ریز بیشماری در داخل بتن پدیدار می‌شود که باعث ایجاد بافتی نرم و اسفنجی در بتن می‌شود.

محصول AE-200 یکی از بهترین محصولات هوازای بتن و ملات است که تحت برند ParsmanChemical توسط واحد فنی و مهندسی پارسمان شیمی تولید و عرضه می‌گردد.