تکنولوژی ساخت بتن

بتن

برای مصرف مطلوب بتن هم طراح و هم پیمانکار باید با تکنولوژی بتن آشنا باشند.امروزه بتن و فولاد متداول ترین مصالح ساختمانی هستند.این دو ماده گاه در کنار یکدیگر و گاه جدا و در رقابت با هم در ساختمان های مشابه به کار می روند.

فولاد در کارخانه های پیشرفته و تحت کنترل دقیق ساخته می شود.بنابریان،طراح یک سازه فولادی تنها باید یک نوع فولاد مطابق با یکی از استانداردهای مربوط را انتخاب کند و پیمانکار تنها باید مطمئن شود که نوع مناسبی از فولاد را به کار برده و اتصالات فولادی مستقل را به درستی اجرا نموده است.

اما در یک کارگاه ساخت و ساز بتنی شرایط کاملا متفاوت است.در واقع ، اگر چه کیفیت سیمان نیز همانند فولاد توسط سازنده تضمین می شود و با انتخاب سیمانی مناسب می توان اطمینان داشت که هرگز در اثر کیفیت سیمان ،هیچ گونه نقص و خرابی در بتن پیش نخواهد آمد،اما مسئله این است که سیمان به تنهایی یک ماده ساختمانی نیست ، بلکه بتن است که این خاصیت را دارد.در واقع نقش سیمان در بتن مانند نقش آرد در کیک  است و همان طور که کیفیت کیک به نحوه پخت آن بستگی دارد ، کیفیت بتن نیز به نحوه ساخت آن وابسته است.

بتن در مفهوم بسیار وسیع به هر ماده یا محصولی اطلاق می شود که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد.این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمان هیدرولیکی و آب است.

اولین سوالی که مطرح می شود این است که چه رابطه ای بین اجزای بتن وجود دارد؟از سه دیدگاه می توان به این سوال پاسخ داد.نخست اینکه یک ماده چسبنده به عنوان مثال محصول هیدراسیون سیمان،را به عنوان ماده ساختمانی اصلی در نظر بگیریم که مصالح ستگی در آن نقش  پرکننده ارزان تر را به عهده دارند.در دیدگاه دوم ، مصالح سنگی درشت دانه به عنوان سنگ بنایی ریز در نظر گرفته می شود که توسط ملاتی به عنوان مثال سیمان هیدراته شده و مصالح سنگی ریز دانه به یکدیگر متصل شده اند.دیدگاه سوم ، بتن را متشکل از دو فاز ، خمیر سیمان هیدراته شده و مصالح سنگی در نظر می گیرد که خصوصیات آن تحت سلطه این دو فاز و هم چنین فاز فصل مشترک بین آنهاست.

سوال مهمی که مطرح می شود این است که بتن خوب چه بتنی است؟جواب دادن به این سوال با توضیح بتن بد که متاسفانه متداول ترین مصالح ساختمانی است ،راحت تر می باشد.بتن بد، ماده ای به قوام سوپ است که با سخت شدن به یک جرم کرمو،غیر همگن و ضعیف تبدیل می شود.این ماده از اختلاط سیمان،مصالح سنگی و آب ساخته می شود.اجزای تشکیل دهنده بتن خوب نیز دقیقا مشابه با این بتن است،لیکن تفوات بین این دو میزان آگاهی از چگونگی ساخت بتن است.دو معیار کلی برای تعریف بتن خوب وجود دارد،بتن باید در حالت تازه و حالت سخت شده ، یعنی زمانی که از مخلوط کن تخلیه شده تا زمانی که در قالب ها ریخته می شود ، دارای کیفیت قابل قبول باشد.به طور کلی ،قوام بتن در حالت تازه باید طوری باشدکه با وسایل موجود در کارگاه بتوان آن را متراکم نمود.

در مورد بتن سخت شده ، مقاومت فشاری به عنوان معیار پذیرش در نظر گرفته می شود.بنابر این، تعیین مقاوت یک راه ساده برای تطبیق بتن با مشخصات فنی و ملزومات قرادادی آن است.علاوه بر این،دلایل دیگری نیز برای اهمیت دادن به مقاومت فشاری وجود دارد که از جمله آنها می توان به ارتباط بسیاری از خصوصیات بتن به مقاومت فشاری اشاره کرد.این خصوصیات عبارت از چگالی، نفوذناپذیری ، دوام ،پایداری در برابر سایش ، پایداری در برابر ضربه ، مقاوت کششی ،پایداری در برابر سولفات ها  و ... می باشند ، اما الزاما جمع شدگی و خزش را شامل نمی شود.

خواص بتن نه تنها تحت تاثیر فازهای تشکیل دهنده آن قرار دارد، بلکه وجود فصل مشترک بین این فاز ها نیز در خواص بتن تاثیر می گذارد.باید به این نکته توجه کرد که حجم اشغال شده توسط بتن تازه کاملا متراکم شده کمی بیش از حجم متراکم شده مصالح سنگی درون بتن است این اختلاف بدین معنی است که مصالح سنگی با پوشش نازکی از خمیر سیمان پوشیده شده اند .اختلاف حجمی که به آن اشاره شد حدود 3 درصد و گاهی بیشتر است.نتیجه این مشاهدات این است که خواص مکانیکی بتن نظیر صلبیت را نمی توان به خواص مکانیکی اجتماع مصالح سنگی نسبت داد ، در حالی که این خواص می تواند به خواص هر یک از ذرات مجزای مصالح سنگی و ملات مرتبط باشد.

اجزای تشکیل دهنده بتن

سیمان

سیمان پرتلند در اصل از ترکیب مواد آهکی از قبیل سنگ آهک یا گچ ، سیلیس و آلومینیوم حاصل از رس یا شیل ساخته می شود.مراحل ساخت سیمان در اصل شامل آسیاب کردن مواد خام و تبدیل آنها به یک پودر بسیار ریز ، مخلوط کردن پودرها با نسبت های از پیش تعیین شده و پختن آنها در یک کوره گردنده بزرگ در دمای حدود 1400 درجه سلسیوس (2550 درجه فارنهایت) است.این مواد در این دما ذوب و ترکیب شده و بخشی از آنها به کلینکر تبدیل می شود.کلینکر را پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به صورت پودری ریز آسیاب می کنند.محصول تولید شده ، سیمان پرتلند تجاری نام دارد که در سراسر جهان مصرف می شود.

مرحله مخلوط و آسیاب کردن مواد خام را می توان در آب و یا در شرایط خشک انجام داد که به ترتیب به آنها فرآیند مرطوب و خشک اطلاق می شود.

مواد خام مصرفی در تولید سیمان پرتلند عمدتا شامل اکسید های کلسیم ،سیلیسیم ،آلومینیوم و آهن هستند.این ترکیبات در کوره با یکدیگر واکنش داده و به یک سری از محصولات پیچیده تر تبدیل می شوند.کلیه ترکیبات به استثنای مقدار کمی از آهک آزاد باقی مانده که فرصت کافی برای واکنش را نمی یابد ، به حالت تعادل شیمیایی می رسند.در هر حال ، این تعادل شیمیای طی سرد شدن از بین می رود.

انواع سیمان پرتلند

معمولی

زودگیر

با حرات زایی کم

اصلاح شده

ضد سولفات

کوره آهن گدازی

با سرباره کوره آهن گدازی بالا

سفیدپوزولانی

روی هم رفته به تمام مواد متنوعی که در مقاومت بتن به صورت شیمیایی یا فیزیکی شرکت می کنند ، مواد سیمانی می گویند.

مصالح سنگی

از آنجا که تقریبا سه چهارم حجم بتن را مصالح سنگی اشغال می کنند ، تعجب آور نیست که کیفیت مصالح سنگی از اهمیت قابل توجهی برخوردار باشد. نه تنها مقاومت مصالح سنگی در مقدار مقاومت بتن تعیین کننده است ، بلکه سایر خصوصیات مصالح سنگی تاثیر به سزایی بر دوام و عملکرد سازه ای بتن دارد.در ابتدا تصور می شد که مصالح سنگی ،موادی خنثی و غیر قابل انبساط هستند که در کل خمیر سیمان پخش شده اند و حجم بزرگی از بتن را پدید آورده اند.اما در حقیقت مصالح سنگی کاملا خنثی نیستند و خصوصیات فیزیکی ، حرارتی و گاهی خصوصیات شیمیایی آنها بر عملکرد بتن تاثیر می گذارد.به عنوان مثال پایداری حجمی و دوام بتن بیش از آنکه متاثر از خمیر سیمان باشد ، تحت تاثیر مصالح سنگی است.از دیدگاه اقتصادی نیز مصرف بتنی با مصالح سنگی زیاد و خمیر سیمان تا حد امکان کم ، مقرون به صرفه می باشد ، اما این صرفه اقتصادی باید با توجه به خصوصیات مطلوب بتن در حالت تازه و سخت شده موازنه شود.

آب

کیفیت آب به دلیل ناخالصی های موجود در آن که ممکن است ، موجب اختلال در گیرش سیمان ، اثر نامطلوب بر مقاومت بتن یا ایجاد لکه در سطح بتن و حتی خوردگی آرماتور ها شود ، مهم است.به این دلایل ، مناسب بودن آب برای اختلاط و عمل آوری باید مورد ملاحظه قرار گیرد.هم چنین باید تمیز واضحی بین تاثیرات آب اختلاط و حمله به بتن سخت شده با آب های خورنده ایجاد شود ،زیرا نوع دوم می تواند نه تنها برای بتن مضر نبوده بلکه مفید نیز باشد.

 گردآوری:

سارا  حسینی

گروه بانیا سازه

منبع:تکنولوژی بتن-دکتر علی اکبر رمضانیانپور-مهندس نگین اعرابی