بتن یک ماده اتصال دهنده است که برای صدها سال برای ساخت انواع ساختمان ها و زیرساخت ها استفاده می شود. بتن در چند دهه گذشته علیرغم ظاهر تقریباً یکسان، تغییرات زیادی را پشت سر گذاشته است. این تغییرات شامل توسعه محصولات بتنی سازگار با محیط زیست است.
تاریخچه مختصری از بتن بابلی ها و آشوریان باستان از خاک رس به عنوان ماده اتصال دهنده خود برای ساختن خانه ها، مقبره ها و سایر زیرساخت های خود استفاده می کردند. مصریان باستان ماده پیوند دهنده پیچیده تری ساختند که بسیار شبیه مخلوط بتن امروزی است. مصریان از آهک و گچ به عنوان چسباننده استفاده می کردند که نمونه ای از بتن امروزی است.
آهک که از نظر شیمیایی اکسید کلسیم نامیده می شود، از سنگ آهک یا گچ یا به شکل پوسته صدف به دست می آمد و تا اوایل دهه 1800 عامل اصلی تشکیل پوزولانی یا سیمان بود. یونانیان باستان از بتن برای ساختن سازه‌های مختلف مانند طاق‌نماها، مقبره‌های آنها و دیگر سازه‌هایی استفاده می‌کردند که اکنون نیز وجود دارند.
این مخلوط اولیه از آهک زنده، خاکستر آتشفشانی (خاکستر بادی-فلای اش) و سنگ پا تشکیل شده بود که با هم خرد شده و بتن را تشکیل می دادند. در سال 1824، مخترعی از انگلستان به نام جوزف آسپدین، مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس را سوزاند و با هم آسیاب کرد و مخلوطی تولید کرد که امروزه به عنوان سیمان پرتلند شناخته می شود.
این مخلوط حتی امروزه به عنوان عامل سیمانی غالب در تولید سیمان مورد استفاده قرار گرفته است. در طول چند سال گذشته، بتن تکامل قابل توجهی را پشت سر گذاشته است که اکنون آن را به مخلوطی قابل گسترش و قابل تعمیم برای مشاغل مختلف تبدیل می کند.
بتن امروزه به دلیل استحکام و دوام آن، از آسمان‌خراش‌ها گرفته تا سدهای ذخیره‌سازی و برج‌های خنک‌کننده یا انبارها، به‌طور گسترده برای ساختن هر نوع سازه‌ای استفاده می‌شود. سنگدانه ها با توجه به محدوده خاص خود به عنوان درشت یا ریز تعیین می شوند.
مواد سنگدانه باید عاری از هرگونه مخلوط با ذرات نرم، به ویژه مواد گیاهی باشد. حتی کوچکترین اجزای ارگانیک خاک منجر به واکنش های شیمیایی می شود که می تواند به طور جدی مقاومت بتن را به خطر بیندازد. ویژگی بتن بستگی به نوع سنگدانه یا سیمانی دارد که برای تولید آن استفاده می شود.
خواص بتن سازه ای معمولی تا حد زیادی با نسبت آب به بتن تعیین می شود. هرچه میزان آب کمتر یا برابر با نسبت سیمان باشد، بتن استحکام بیشتری خواهد داشت. مخلوط باید به اندازه ای آب داشته باشد که اجازه دهد هر یک از ذرات سنگدانه توسط خمیر سیمان احاطه شود، به طوری که فضاهای هوایی بین ذرات سنگدانه با آب پر شود و بتن به اندازه کافی سیال باشد تا به طور موثر پخش شود و حتی به راحتی ریخته شود. میزان سیمان نسبت به سنگدانه یکی دیگر از عوامل ماندگاری است. این به صورت نسبت 3 قسمتی سیمان به دانه های درشت تا ریز بیان می شود.
واحدهای مورد استفاده برای اندازه گیری دوام بتن کیلوگرم بر سانتی متر مربع یا پوند بر اینچ مربع است. مقاومت بتن معمولاً تحت تأثیر عوامل محیطی مانند رطوبت و دما قرار می گیرد. اگر به بتن اجازه داده نشود به اندازه کافی خشک شود یا زودتر خشک شود، بتن تنش های کششی نابرابر را تجربه خواهد کرد.
در طول فرآیندهای عمل آوری بتن، بتن عمداً برای مدتی پس از ریختن مرطوب نگه داشته می شود تا انقباض ناشی از سخت شدن بتن کاهش یابد. کلرید کلسیم برای تسریع فرآیند گیرش برای تولید گرمای کافی برای مقابله با دمای خفیف پایین اضافه می شود. قالب های بتنی بسیار بزرگ که نمی توانند به اندازه کافی پوشش داده شوند، معمولاً در دمای بسیار سرد یا یخ زدگی ریخته نمی شوند.
بتن آرمه بتنی است که سخت شده و به فولاد تعبیه شده تبدیل شده است. این اختراع به باغبان پاریسی به نام ژوزف مانیر نسبت داده می شود که گلدان ها و وان های باغ را از بتن ساخته بود که با توری شبکه ایی تقویت می کرد و در سال 1867 حق اختراع دریافت کرد.
فولاد تقویت شده، که می تواند اشکال مختلفی از جمله میل گرد، میله ایی شکل، یا مشبک داشته باشد، تا حد زیادی به استحکام کششی کمک می کند. بتن معمولی نمی تواند تنش هایی مانند باد و لرزش شدید و یا حتی زلزله را بدون شکست تحمل کند.
مقاومت کششی فولاد و مقاومت فشاری بتن در بتن مسلح می تواند عضوی را ایجاد کند که قادر به تحمل تنش های بسیار سنگین از انواع مختلف باشد. مخلوط سیالیت بتن آن را قادر می سازد تا فولاد را در نقاطی که بیشترین تنش پیش بینی شده است قرار دهد
تلاش برای تولید بتن عاری از کربن
تولید بتن در طول دهه‌ها بسیار بهبود یافته است، و اجازه می‌دهد تا انواع جدیدی از ترکیبات فرموله شوند و بتن به عنوان یک جزء همه کاره در چندین سایت ساختمانی باقی بماند.
بتن با کارایی بالا اختراع شده است که به مهندسان و پیمانکاران اجازه می دهد تا برای ساخت پل هایی که دوام آن حیاتی است به این نوع بتن تکیه کنند.
بتن دومین ماده پر مصرف پس از آب روی زمین است و 7 درصد از انتشار جهانی را به خود اختصاص می دهد. اقدام بتن برای تغییر اقلیم ابتکاری است که هدف آن سوق دادن تحول صنعت بتن به روشی پایدارتر برای تولید بتن است. برای سال 2050 اهدافی برای تولید و استفاده بتن عاری از کربن توسط انجمن جهانی سیمان و بتن (GCCA) تعیین شده است. این انجمن بیش از 40 تولیدکننده سیمان پیشرو در جهان را گرد هم آورد تا ثبت نام کنند و اقداماتی را برای کاهش ردپای کربن در عملیات روزانه خود برای دستیابی به این هدف انجام دهند.
