بتن چیست؟
عوامل تشکیل دهنده
بتن این ماده ی چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب می‌باشد. حتی امروزه چنین تعریفی ازبتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌شود.
ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان ها، سرباره کوره ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی پلیمر ، الیافو غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده های مختلف استفاده شود.
با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناخت و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.
در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولان ها، سولفورها، پلیمر ها، الیاف های مختلف و افزودنی های متفاوتی هستند، تولید می شوند.
انواع آن
همچنین می توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن ها با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می گیرد. به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می شود و دارای ویژگی های خاص است.
بتون اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیندزی، دستخوش تحولات و پیشرفت های شگرفی شده است.
در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتا زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، سازه ها، سد ها، پل ها، تونل ها و راه ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.
عوامل شیمیایی و فیزیکی
اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است.
که صرف توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن خشک برای محیط های مختلف و کاربردهای مختلف نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در دراز مدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد.
چند سالی است که مساله دوام بتن در محیط های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.
مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.
در این راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.
مواد تشکیل دهنده بتن
مواد بتن از سنگدانه ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم تشکیل می دهد.
- سیمان (Cement )
ملات سیمان از مواد تشکیل دهنده بتن است.
- آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود.
در اکثر اختلاط ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از 2000 قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از 1000 ppm می باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان 0٫5 معادل 0٫05 وزن سیمان می باشد.
معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد.
به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph درجه اسیدیته آن بین 6 الی 8 بوده و طعم شوری نداشته باشد می تواند برای آن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی رساند.
- مقدار آب مصرفی در سیمان
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است.
در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی کند و واکنش نداده باقی می ماند.
در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط آن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد.
به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است. مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می شود.
این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است.
با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولا نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است.
در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.
این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانه ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا (Saturated Surface Dry) است.
عمل آوری بتن
با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است.
برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل 80 درصد باشد.
در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری آن متوقف شده و در صورتی رطوبت نسبی به بالای 80 درصد بازگردد فرآیند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد.
به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط مواد واکنش نداده باقی می ماند.
پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد.
عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت آن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود.
این عمل می تواند به وسیله عایق کاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد.
از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای 7 روز توصیه می شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.
