بتن خودتراکم (SCC) و تحقیقات انجام شده در مورد آن

بتن خودتراکم (Self Compacting Concrete) یک فن آوری نوپا در عرصه ساخت و ساز دنیاست. این نوع بتن که کارایی بسیار بالایی دارد میتواند تحت اثر وزن خودش و بدون جداشدن دانه ها در میان انبوه اجزای سازه ای جریان یابد. به عبارت دیگر این نوع بتن بدون نیاز به لرزاننده (ویبره) و به خاطر وزن خودش متراکم میشود.
با توجه به فراگیرشدن این صنعت در دنیا و روی آوردن دست اندرکاران عرصه ساخت و ساز به استفاده از بتن خودتراکم، بر آن شدیم تا در طی یک روند ادامه دار به معرفی و ذکر نتایج تحقیقات انجام شده در مورد آن بپردازیم.
بخش مهندسی عمران دانشگاه شهید باهنر کرمان اولین تجلی گاه جدی ظهور بتن خودتراکم در ایران است. تحقیقاتی که توسط دانشجویان کارشناسی ارشد و زیر نظر دکتر مقصودی عضو هیئت علمی این بخش صورت گرفته و میگیرد شایان توجه و قابل تحسین است. در ادامه اولین فصل از این مقوله که به معرفی بتن خودتراکم اختصاص دارد میپردازیم.

تاریخچه
برای ایجاد سازه های بتنی بادوام، به تراکم کافی تأمین شده توسط نیروی کار ماهر نیاز است. بحران کاهش نیروی کار ماهر در صنعت ساخت و ساز ژاپن در اوایل دهه 80 میلادی از یک سو، تراکم نامناسب ناشی از افزایش حجم آرماتورهای مصرفی به منظور بهبود عملکرد سازه ای و همچنین تمایل به استفاده از آرماتورهای با قطر کمتر به منظور کنترل ترک خوردگی از طرف دیگر باعث کاهش کیفیت کارهای اجرایی انجام گرفته گردید[1]. این موضوع برای چندین سال مورد بحث و بررسی قرار گرفت تا اینکه نظریه بتن خودتراکم (Self Compacting Concrete) به عنوان راه حلی برای رفع مشکل دوام سازه های بتنی توسط Okamura در سال 1986 مطرح گردید[1]. بتن خودتراکم (SCC)، بتنی است که تحت اثر وزن خود متراکم شده و نیاز به هیچ لرزاننده (ویبره) ای برای ایجاد تراکم ندارد. این مسأله باعث صرفه جویی اقتصادی و کاهش زمان ساخت و ساز و در نتیجه بالارفتن راندمان نهایی میشود. بتن خودتراكم با عمر كمتر از 20 سال زمینه‌ساز حل بسیاری از مشكلات سازه های بتنی به خصوص در مقاطع با تراكم زیاد میلگرد گردیده است. از دیگر خصوصیات ویژه این بتن میتوان به كارایی بالا، مقاومت زیاد در برابر جداشدگی و تسریع در عملیات ساخت و ساز اشاره كرد. چنین مشخصاتی باعث شده است تا كاربرد آن به خصوص در اعضا با تراكم بالای آرماتور روز به روز بیشتر گردد.
بتن خودتراکم علاوه بر استفاده فراوانی که در سازه های با تراکم بالای آرماتور دارد گاهی نیز بصورت غیرمسلح، مثلاً در خاکریزها مورد استفاده قرار میگیرد. از مزایای دیگر استفاده از آن میتوان به کاهش آلودگی صوتی ناشی از سر و صدای لرزاننده ها، کاهش نیروی انسانی، جلوگیری از بیماریهای ناشی از استفاده از لرزاننده ها و حفظ سلامت کارگران و بالارفتن کیفیت محصولات نهایی اشاره کرد.
در مقایسه با ژاپن، تحقیقات در اروپا و آمریکا چندی پیش آغاز گردیده و در حالیکه اکنون در ژاپن به بتن خودتراکم از نقطه نظر بتن با مقاومت بالا نگاه میشود، در اروپا بتن خودتراکم با مقاومت متوسط همچنان مورد نظر می باشد. این در حالی است که تا قبل از شروع فعالیت ها در بخش مهندسی عمران دانشگاه شهید باهنر کرمان، در ایران هیچگونه گزارش تحقیقاتی در مورد چنین بتن هایی مشاهده نشده بود.
در بخش مهندسی عمران دانشگاه شهید باهنرکرمان، تحقیقات در قالب پایان نامه کارشناسی ارشد سازه در مورد طراحی، ساخت و بررسی بعضی خواص مکانیکی بتن خودتراکم زیر نظر استاد راهنمای پایان نامه (نگارنده) آغاز گردید و در دفاع از پایان نامه مزبور از داوری اساتیدی چون دکتر رمضانیانپور و دکتر فدایی بهره گرفته شد.
در حال حاضر تعدادی از دانشجویان کارشناسی ارشد بخش مزبور مشغول بررسی خواص آزمایشگاهی و تیوریک بتن های خودتراکم با مقاومت بالا (HSSCC) بوده و تعداد دیگری از دانشجویان ارشد به طور همزمان درگیر تحقیق در مورد نانو بتن ها (nano-concrete)، از دو دیدگاه تکنولوژی بتن و سازه می باشند.
از پروژه های مطرحی که در ساخت آنها از بتن خودتراکم استفاده شده، می توان به موارد ذیل اشاره کرد:
1- برج Landmark: این برج با 296 متر ارتفاع و 70 طبقه مرتفع ترین برج در ژاپن بوده و در یوکوهاما واقع شده است. برای پرکردن 66 ستون در نه طبقه ابتدایی آن از بتن خودتراکم استفاده شده است. در این پروژه مجموعاً m3885 بتن مصرف شده است.
Akashi-Kaikyo: این پل به طول 3. 910 کیلومتر بلندترین پل معلق جهان می باشد و در سال 1998 افتتاح شده است. در این پروژه حدود m3290000 بتن خودتراکم استفاده شده و در نتیجه 20 درصد در زمان ساخت و ساز صرفه جویی شده است.
LNG در دیواره های این منبع که در ازاکای ژاپن قرار دارد m312000 بتن خودتراکم استفاده شده است. با کاربرد این بتن، برای دیواری به ارتفاع 38. 4 متر، تعداد قطعات (lots) از 14 به 10، تعداد کارگرها از 150 به 50 نفر و زمان اجرا از 22 ماه به 18 ماه کاهش یافت.
در ادامه به طور خلاصه به معرفی بیشتر چنین بتنی پرداخته شده است. 2- پل معلق 3- منبع گاز :
طرح اختلاط
در حال حاضر سه شیوه مختلف برای تولید SCC در نظر گرفته میشود. در مقایسه با بتن معمولی (NC) برای تولید SCC در شیوه اول، میزان مولد پودری افزایش پیدا میکند، درحالت دوم از مواد لزج کننده استفاده میشود و در حالت سوم ترکیبی از دو حالت قبل بکار گرفته میشود. لازم به یادآوری است، میزان فوق روان کننده مصرفی نسبت به بتن معمولی در هر سه حالت افزایش می یابد.

ویژگیهای بتن خودتراکم تازه
در حال حاضر معیار جهانی استانداری برای پذیرش بتن SCC وجود ندارد. با این وجود، چند آزمایش که بارها در گزارشات تکرار شده اند به عنوان آزمایشات مورد قبول برای سنجش ویژگیهای بتن تازه خودتراکم در نظر گرفته میشود.
Slump flow test)
این آزمایش توسط انجمن مهندسین عمران ژاپن به منظور ارزیابی قابلیت تغییرشکل بتن تحت وزن خود بدون حضور هیچ قیدی بجز اصطکاک صفحه جریان براساس اصول آزمایش مخروط اسلامپ برای بتن های معمولی تدوین شد. در این آزمایش قطر توده بتن پخش شده به عنوان معیار سنجش مدنظر می باشد. همچنین جداشدگی در صورت وقوع در اطراف لبه های توده پخش شده قابل مشاهده می باشد.
LBox Test - L
وسیله ای که برای انجام این آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد در شکل 1 نشان داده شده است. با این آزمایش خواص متفاوتی از قبیل قابلیت روانی، انسداد و جداشدگی بتن مورد سنجش قرارمی گیرد. در این آزمایش قسمت قائم جعبه ابتدا تا حدود 12. 7 لیتر از بتن پر میشود و بعد از یک دقیقه دریچه باز شده و بتن پس از عبور از سفره آرماتور در قسمت افقی جریان می یابد. پس از توقف کامل بتن، ارتفاع بتن در انتهای قسمت افقی (h¬2) و همچنین ارتفاع بتن مانده در قسمت قائم (h1) اندازه گیری شده و نسبت h2/h1 به عنوان معیار سنجش عبورکنندگی مطرح می گردد. 2- آزمایش جعبه ی 1- آزمایش جریان اسلامپ (

3- آزمایش قیف (V-funnel test)
وسیله مورد استفاده در این آزمایش در شکل 2 نشان داده شده است. این آزمایش به منظور سنجش توانایی بتن برای تغییر جهت جریان و عبور از میان مقاطع مسلح و مقید بدون جداشدگی و وقوع انسداد در جریان انجام می گیرد. در این آزمایش زمان خروج کامل بتن از قیف بعد از بازشدن دریچه به عنوان معیار سنجش در نظر گرفته میشود.

آزمایشات بتن سخت شده
در تحقیقات انجام شده برای سه شرط عمل آوری متفاوت (شرایط عمل آوری غرقاب)، (شرایط عمل آوری محیط معمولی) و (شرایط عمل آوری محیط سولفات) نمونه های بتنی (SCC) ساحته شده و با انجام آزمایشات مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، مقاومت گسیختگی بتن، انقباض و انبساط نمونه ها در سنین کوتاه و طولانی مدت تعیین و گزارش شده است.

خاکستر پوسته برنج جایگزینی برای سیمان

هرکدام از انواع ساخت و سازهای فوق، در عصر حاضر در بسیاری از کشورها خصوصاً در کشور ایران، روندی رو به رشد داشته و خواهد داشت و این یعنی افزایش مصرف مصالح ساختمانی در جهان و در راس آنها مصالحی پرمصرف مثل بتن، فولاد و سیمان. بنابراین افزایش سرمایه گذاری و افزایش مصرف سوخت در کارخانه های تولیدی مصالح را پیش رو خواهیم داشت. که در این میان فراین تولید بتن بدلیل اینکه دارای بالاترین حجم تولید در بین تمام مصالح ساختمانی در جهان است، اهمیت بسیار بالایی دارد. پس باید شرایط تولید، مواد اولیه، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرند، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود و هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد. یکی از بهترین راهکارهای موجود، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی و در راس آنها ضایعات ومواد اضافی کشاورزی می تواند ایده بسیار کارآمد و پرثمری باشد. در ایران و نیز در بعضی کشورها عمده استفاده ای که از مواد زاید کشاورزی می شود، یکی بعنوان خوراک دام و دیگری بعنوان سوخت مصرفی در کارخانه هایی مثل کارخانه تولید آجر یا برنج کشی و... است و این بخاطر ارزانی و راحتی دسترسی به این مواد است. در بسیاری موارد حتی دیده می شود که کشاورزان اقدام به سوزاندن این مواد به ظاهر اضافی می کنند. که این امر هم آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد و هم در مواقع بارندگی موجب اسیدی شدن آب و خاک کشاورزی و درنتیجه کاهش میزان تولیدات زراعی می گردد.

اما در سالهای اخیر با پیشرفت سریع بشر در حوزه مسایل فنی و اجرایی در بخش ساختمان سازی و با تحقیقات صورت گرفته در زمینه مصالح ساختمانی و بکار گیری مواد طبیعی و تقویت و بهسازی مصالح ساختمانی مصنوعی، نوآوری ها و ابتکارات تازه و بسیار سودمندی صورت گرفته است. یکی از بهترین رهیافتها، سوزاندن و خاکستر کردن مواد زاید محصولات کشاورزی مثل پوسته و ساقه برنج (تولید سالیانه ۴۰۰۰۰ تن در جهان)، پوسته و غلاف برگ ارزن هندی (Sorghum) یا همان نیشکر چینی، غلاف برگ گندم، تیغه برگ ذرت، برگ و ساقه گیاه شاه پسند، ساقه درخت نان (Breadfruit) که بیشتر در مناطق استوایی آسیا می روید، باگاس ( تفاله ساقه نیشکر)، برگ و ساقه آفتابگردان، قسمت داخلی گیاه بامبو (Bamboo) که در مناطق با دسترسی آب بالا مثل حاشیه دریا ها و دریاچه ها و رودخانه ها و باتلاقها و ... رشد می کند، و در نهایت جایگزینی خاکستر حاصل از سوزاندن مواد فوق، البته در حدود سی تا چهل درصد، بجای سیمان مصرفی در تولید بتن و در نتیجه افزایش میزان سیمان تولیدی و کاهش قیمت آن است. همانطور که بسیاری از شما، خصوصاً عزیزان دست اندرکار امر ساخت و ساز مطلعند، نوسان قیمت سیمان که در اکثر موارد روند افزایشی داشته است، در مقطع های زمانی مختلف همواره مشکلات عدیده ای را برای انجام صحیح و به موقع پروژه های خرد و کلان سازه ایِ کشور بوجود آورده است. از طرف دیگر تولید و عرضه کافی و بموقع سیمان به بازار، در حدی که پاسخگوی نیازهای ساخت و ساز کشور باشد، باعث می شود که مناطق شهری و روستایی دور افتاده کشور خصوصاً در مناطق با امکانات پایین (فاقد کارخانه های تولید سیمان) که در حال ساخت یا بازسازی هستند، براحتی و در اسرع وقت به مصالح مورد نظر خود از جمله سیمان دسترسی پیدا کنند.
از سوختن مواد زاید کشاورزی که متشکل از فیبر، مواد معدنی مثل اکسید آهن (Fe2O3)، اکسید آلومینیوم (Al2O3) و مواد دیگری مثل سلولز، سیلیس، پروتئین و چربی و ... هستند، خاکستری تولید می شود که حاوی سیلیس است که بسته به درجه حرارت سوختن، به صورت کوارتز، کرسیتو بالیت (Crystobalite) و تردیمیت (Tridymite) تولید می شود. که در واکنش با آهک یک ترکیب چسبنده به نام سیلیکات کلسیم تولید می کند که این محصول در بهبود مشخصات و مقاومت بتن ساخته شده تاثیر عمده ای دارد. در بین محصولات کشاورزی نامبرده بالا، پوسته برنج و باگاس یا همان تفاله ساقه نیشکر و ساقه برنج، با سوزاندن مقدار یکسان از آنها در شرایط یکسان به ترتیب بیشترین مقدار خاکستر را تولید می کنند که برای پوسته برنج حدود ۲۲ درصد، باگاس حدود ۱۵درصد و ساقه آن 5.14 درصد وزن اولیه خاکستر تولید می کنند. با سوزاندن هر تن پوسته برنج حدود ۲۲۰ کیلو خاکستر تولید می شود که حدود ۹۴ کیلو از این مقدار خاکستر، سیلیس است. البته ناگفته نماند که مقدار سیلیس تولید شده به دمای سوختن و طول مدت سوزاندن پوسته برنج بستگی دارد.
از طرف دیگر پوسته برنج بر خلاف ساقه برنج و باگاس برای خوراک دام آنچنان مناسب نیست. این در حالی است که ساقه و پوسته برنج و باگاس از نظر تولید حرارت به عنوان سوخت در کارخانه های تولید شکر، تولید آجر و حتی پوسته برنج در پخت و پز خانگی و در کارخانجات برنج کوبی کاربرد زیادی دارند. گرمای حاصل از سوختن هر تن پوسته برنج معادل گرمای آزاد شده از سوختن حدود ۳۶۰ کیلو نفت سیاه یا ۴۸۰ کیلو گرم زغال است.
عمده کاربرد علمی و مهندسی خاکستر پوسته برنج در صنعت ساخت و ساز این است که، بصورت ماده پوزولانی در سیمان های ترکیبی و هیدرولیکی حداکثرتا حدود ۴۰ درصد وزنی جایگزین سیمان می شود و با هیدراتاسیون آرام و حرارت هیدراته پایین، خصوصاً در بتن ریزی های حجیم که نیاز به کنترل درجه حرارت هیدراتاسیون می باشد، کاربرد داشته و از همه مهم تر کارایی و مقاومت بتن یا ملات سیمانی را افزایش داده و هزینه تولید و اجرای بتن ریزی را کاهش می دهد. از طرف دیگر وزن مخصوص کمتر پوزولانها، در نهایت موجب افزایش حجم ماتریس سیمانی می شود. در سیمانهای پوزولانی ابتدا سیمان و پوزولان را با هم ترکیب کرده و آسیاب می کنند ولی در مورد بتنهای حاوی خاکستر پوسته برنج (RHA - Rice Husk Ash) بهتر است ابتدا خاکستر آسیاب شده و بعد با سیمان ترکیب گردد و در بتن بکار رود.
رفتار پوزولانی خاکستر پوسته برنج و واکنش شیمیایی آن به ویژه در ترکیب باآهک بستگی به شکل سیلیس و کربن موجود در آن و نیز درجه حرارت سوختن و زمان نگهداری در آن دما دارد. با افزایش دمای سوزاندن و زمان نگهداری بیش از حد استاندارد ( حدود ۷۰۰ درجه سانتی گراد) نتیجه افزایش دما بر عکس می شود یعنی افزایش دما باعث تاثیرات منفی در عملکردRHA می شود. نباید فراموش کرد که خاصیت پوزولانی ماده ذاتی است و در درجه اول بستگی به ترکیبات شیمیایی و ساختمان کریستالی آنها دارد و عوامل فوق در مراتب بعدی از نظر تاثیر گذاری در خواص پوزولانی مواد قرار دارند.
پیشینه استفاده از پوسته برنج در بتن به سال ۱۹۲۴ میلادی در آلمان بر می گردد. در سالهای ۱۹۵۵ و ۱۹۵۶ آقایان MC DANIEL ، Hough و Barr در زمینه کاربرد این مواد تحقیقات بیشتری انجام دادند و علی الخصوص عملکرد بلوکهای ساخته شده با ترکیب سیمان وRHA را مورد بررسی قرار دادند. که نتایج آزمایشات انجام شده حاکی از افزایش تاب فشاری نمونه نسبت به حالت بدون استفاده ازRHA بود. البته مقاومت نمونه در برابر سایش و قدرت رسانایی حرارتی آنها نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده بسیار مثبت و امیدوارکننده بود. شایان ذکر است که از آن زمان به بعد همواره در کشورهای مختلف جهان، در زمینه بکار گیری این گونه مواد در تولید ترکیبات سیمانی تحقیقات زیادی صورت گرفته و همایش ها و گردهمایی های مختلفی در سراسر دنیا هم برگزار شده است و نتیجه این گونه فعالیتها و تحقیقات، یعنی حرکت بسوی تولید بتن و ماتریس های سیمانی ارزان و در عین حال مقاوم.

شرایط سوزاندن پوسته برنج برای تولید خاکستر ایده ال
تعیین دمای بهینه سوزاندن پوسته برنج، با استفاده از نتایج آزمایش پراش سنجی اشعه ایکس و نیز آزمایش سنجش فعالیت دربرابر آهک صورت می گیرد. بهترین و درعین حال اقتصادی ترین حالت برای تولید خاکستر مناسب، همگن، دارای حداکثر فعالیت پوزولانی و با کیفیت بالا از پوسته برنج، حالتی است که عمل سوزاندن آن در دمای بین ۵۰۰ تا ۶۵۰ درجه سانتی گراد و در مدت زمان حدود دو ساعت صورت گیرد. بر اساس آزمایشها و تحقیقات صورت گرفته مشخص شده است که اگر دمای سوختن زیر ۵۰۰ یا بالای ۶۵۰ درجه سانتی گراد باشد، باعث بوجود آمدن سیلیسهای بیشکل و غیر بلوری می شود. و از طرفی در دماهای بالاتر هوا (اکسیژن) کافی برای سوختن کامل پوسته و تولید خاکستر با کارایی مناسب در محیط وجود نخواهد داشت. ونیز تخلیه گازهای مزاحم تولید شده در شرایط سخت تری انجام می شود. بلوری یا غیر بلوری بودن خاکستر تولید شده نیز به کمک اشعه ایکس و شیوه پراش سنجی مشخص می شود. نکته دیگر اینکه متناسب با افزایش دمای سوختن رنگِ خاکسترِ تولید شده سفیدتر و روشن تر خواهد بود. البته اگر در زمان سوختن هوای کافی در محل وجود نداشته باشد، رنگ خاکستر تیره تر می شود. تا جاییکه در دمای ۹۰۰ درجه اگر سرعت سوختن بالا باشد و پوسته به درستی نسوزد، خاکستر حاصل، سیاهرنگ است. در سوزاندن پوسته برنج، لازم است که هوای تازه حاوی اکسیژن بجای دی اکسید کربن تولید شده از سوختنِRH وارد کوره شود، تا ته نشینی سیلیس و بلوری شدن آنرا تنظیم نماید. کوره های باریک که دارای مجاری تهویه (ورود اکسیژن و خروج دی اکسید کربن و سایر گازهای اضافی) باشند، که سرد شدن آرام و اصولی خاکستر را در پی داشته باشند، برای تولید خاکستر از پوسته برنج مناسبند.
استفاده از کوره های غیر استاندارد، بدلیل عدم کنترل دمای سوختن و سرد شدن غیر نرمال خاکستر تولیدی و در نتیجه تشکیل بلورهای با کارایی پایین، کاری غیر فنی و غیر اصولی است. خارج کردن دی اکسید کربن و دسترسی به هوای اکسیژن دار، باعث جدایی بهتر مواد معدنی پوسته از مواد سلولزی و لیگنین می شود. و همین مساله کربن زدایی خاکستر را کنترل می کند.
خاکستر تولیدی از پوسته برنج را قبل از بکار گیری آن آسیاب می کنند. این کار باید قبل از مخلوط کردن خاکستر با سیمان صورت گیرد. زیرا اگر سیمان نیز آسیاب شود، نرم تر می شود و در نتیجه مصرف آب بیشتر شده و نهایتاً ترکیب سیمانی یا بتن حاصل کیفیت مطلوب و مورد نظر را نخواهد داشت. ولی در موردRHA برعکسِ سیمان، هر چه نرمتر باشد، آب مصرفی کمتر خواهد بود و چسبندگی ملات بیشتر خواهد بود. هر چه نسبت آب به مخلوط سیمان و خاکستر در محدوده استاندارد کمتر باشد (نزدیک به حداقل مقدار مجاز) تاب فشاری ترکیب سیمانی حاصل، بیشتر خواهد بود.
از مهم ترین محاسن بکار گیری خاکسترِ پوسته برنج در تولید بتن، افزایش دوام بتن و مقاومت آن در برابر حملات مواد مخربِ شیمیایی است. مزیت دیگر اینکه ملات یا بتن ساخته شده با RHA نسبت به انواع ساخته شده با سیمان پرتلند تنها (بدون خاکستر) دارای مقاومت بالاتری در برابر شرایط محیطی اسیدی است. بر اساس آزمایشات صورت گرفته، افت وزنی بتن ساخته شده باRHA در محلول اسید سولفوریک و اسید کلریدریک به ترتیب ۱۳ و ۸ درصد است در حالی که بتن ساخته شده با سیمان پرتلند، در برابر اسیدهای فوق به ترتیب در حدود ۲۷ و ۳۵ درصد کاهش وزن دارد. شایان ذکر است که اسید کلریدریک باعث حفره ای شدن و خوردگی بتن معمولی (بدون خاکستر) می شود در حالی بر روی بتن حاوی خاکستر پس از رسیدن به مقاومت ۷۲ روزه بی تاثیر است.

بتنی را که در تولید آن از خاکستر پوسته برنج استفاده شده، به روشهای مختلف عمل آوری می کنند.
عمل آوری به روش کاریبین (Carbbean) : که در اتاق با دمای بین ۲۹ تا ۳۱ درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی بین ۷۷ تا ۸۳ درصد انجام می شود.
عمل آوری به روش استاندارد: در اتاق با دمای ۲۰ تا ۲۱ درجه و رطوبت نسبی ۹۲ تا ۹۸ درصد.
روش تسریع شده که بیشتر برای قطعات پیش ساخته بکار می رود.
عمل آوری در محیط خارجی حفاظت شده( اتاق داغ): با دما و درصد رطوبت متفاوت و افزایش تدریجی دما و رطوبت نسبی محل محافظت شده.
عمل آوری داخلی در شرایط نسبتاً ثابت با دمای حدود ۱۹ درجه و رطوبت نسبی ۵۵ تا ۶۵ درصد. که از میان روشهای یاد شده، روش کاریبین، مناسبتر است و موجب افزایش دوام بتن شده و مصرف انرژی پایینی دارد و نیز تاب فشاری را تا حدود ۳۰درصد افزایش می دهد. در واقع روشهایی که رطوبت نسبی بالاتری داشته باشند مناسبترند.

استفاده از RHA در تولید بتنهای عایق
بتنی می تواند عایق باشد که وزن مخصوص آن کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب و تاب فشاری بین ۱۰ تا ۷۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع داشته باشد. برای ساخت این گروه بتن، از خاکستر عمل آوری شده با آهک یا خاکستر عمل آوری نشده استفاده می شود. البته پایداری و تاب فشاری گروه اول بیشتر است.و نیز استفاده از خاکستر عمل آوری شده مانع از شوره زدگی بتن می شود. مهمتر از همه باعث سبکی و کاهش وزن مخصوص بتن شده و خواص عایق بودن آنرا افزایش می دهد.
در پایان لازم به ذکر است که، علاوه بر تولید بتن، از خاکستر پوسته برنج (RHA) در تولید آجرهای سبک و نسوز و بلوکهای بتنی نیز بهره برداری می شود. این آجرها دارای خواص ویژه بسیار ارزشمندی هستند. از جمله:
• تحمل گرمای حدود ۱۲۵۰ درجه بدون ترک خوردگی یا حداکثر با ترک خوردگی ها بسیار ریز و مویی
• مقاومت فشاری ۳۰ کیلو گرم بر سانتی متر مربع
• دوام طولانی مدت
• چسبندگی کافی و موثر با ملاتهای بنایی و اندودهای گچی و سیمانی
• وزن کم در حدود یک تن بر متر مکعب
• رنگ خاکستری روشن
در آجرهایی که با خاک لاتریتی (Lateritic ) ، خاک رس و خاکستر ساخته می شوند، با افزایش مقدار خاکستر، تاب فشاری و حدود اتربرگ شامل حد حالت روانی (LL)، حد حالت خمیری (PL)، میزان آب لازم نیز افزایش می یابد ولی نشانه حالتِ خمیری (PI) کاهش پیدا می کند.

هبلکس بتن سبک یا بتن هوادار اتوکلاوی

از مسائل و دغدغه های مهم مهندسان عمران  در امر طراحی، محاسبه و ساخت پروژه های عمرانی وزن سازه به منظور پایداری بهتر در برابر نیروی زلزله است. ازآنجائیکه امروزه تمامی ساختمان ها به صورت اسکلت فلزی و یا بتونی اجرا می‌شوند. پارتیشن ها و دیوارهای داخلی فقط نقش جدا کننده فضا را برعهده دارند و هرچه مصالح بکاررفته شده دراین اجزا سبک تر باشد تاثیر مستقیمی در کاهش وزن سازه دارد.
از این رو جایگزینی آجرهای هبلکس بجای آجرهای معمولی و سفال بسیار تاثیر گذار می‌باشد.
نکته قابل ذکر در مورد این آجرها وزن مخصوص پایین آنها است. بطوریکه اگر این آجرها را بر روی سطح آب قراردهیم به ته آب فرو نرفته و برروی سطح آب قرارمی‌گیرد.

در دنیای پیشرفته امروزی و با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در زمینه های مختلف علمی، صنعت بتن دچار تحول گردیده است، تولید بتن سبک هبلکس حاصل همین پیشرفت ها می‌باشد.

بتنی که علاوه بر کاهش بار مرده ساختمان از نیروی وارد به سازه در اثر شتاب زلزله می کاهد. بتن سبک با توجه به ویژگی های خاصی که دارد دارای کاربردهای مختلف می‌باشد که برحسب وزن مخصوص و مقاومت فشاری آن تفکیک می‌شود.

با گسترش استفاده از بتن سبک در سراسر دنیا بویژه در کشورهای پیشرفته و شکل گیری آیین نامه های اجرایی آنها متاسفانه این نوع بتن که دارای قابلیت های منحصر به فردی می‌باشد در کشور ما ایران هنوز ناشناخته باقیمانده است.

هبلکس نام تجاری است که برای بتن هوادار اتوکلاوی (Autoclaved Aerated Concrete - AAC) تولید شده در اروپا قرارداده اند که همان بتن سبک، بتن گازی سبک یا متخلخل می‌باشد و در سال 1924 میلادی توسط یک مهندس آرشیتکت سوئدی اختراع و به جامعه مهندسی معرفی گردید.
این بتن هم اکنون در اروپا و آمریکا به نام های تجاری YTONG و یا HEBELEX ارایه می‌شود. ساخت این محصول به روش اختلاط و پخت مواد اولیه انجام می گیرد.
حدود 60% وزنی مواد اولیه سنگدانه سیلیسی میکرونیزه شده با خلوص بالای ٨٠% می‌باشد و این میزان سیلیس غیر قابل جایگزینی با سایر سنگدانه های دیگر می‌باشد.
مصرف سیمان نیز کمتر از ١٠٠ کیلوگرم در هر مترمکعب می‌باشد.
پودر اکسید آلومینیوم مورد استفاده با دانه بندی تعریف شده و مخصوصی می‌باشد.
لازم بذکر است بکارگیری سیلیس از معادن و خردایش (خرد کردن) آنها تا حد زیادی تولید را غیر اقتصادی می نماید، در نتیجه کنترل کیفیت سیلیس در خط تولید نیاز به بررسی بیشتری دارد.

هبلکس مخلوطی از سیلیس، سیمان، آهک و پودر آلومینیوم درحرارت ۲۰۰ درجه سانتی گراد و فشار ۱۲ اتمسفر در اتوکلاوها پخته و به قطعات مورد نیاز ساختمانی بریده می‌شود. تولید بلوک هبلکس در
صنعت ساختمان ایران در سال 1367 توسط مرحوم علی اکبر بجستانی بنیانگذاری و شروع شده است.

این محصول امتیازات ویژه ای نیز نسبت به دیگر مصالح دارد از جمله این که عایق مناسب حرارتی و صدا می‌باشد، در برابر فشار مقاوم است، با ابزار معمولی به آسانی بریده می‌شود و می‌توان آن را به هر شکل تراشید، سوراخ کرد و یا تغییر شکل داد.
در موقعیت کنونی بتن سبک یا هبلکس بهترین ماده برای ساخت ساختمان های کوچک و بزرگ مسکونی، خدماتی، صنعتی و کشاورزی بویژه در مناطق زلزله خیز می‌باشد.


روش تولید هبلکس (HEBELEX)
سیلیس از مهمترین مواد اولیه بتن سبک هبلکس می‌باشد و از معادن داخل کشور تهیه می‌شود، آهک نیز بصورت فرآوری شده و پخته شده به داخل کارخانه حمل می گردد.
در خط تولید بتن سبک یا هبلکس ۳ سیلوی نگهداری مواد اولیه وجود دارد که عبارتند از : سیلوی سیلیس، سیلوی آهک و سیلوی سیمان، که مواد اولیه پس از نگهداری در این سیلوها به تدریج وارد خط تولید می‌شوند. سیلیس، آهک و سیمان بوسیله الواتورهای مخصوص از سطح زیرین سیلوها به داخل آنها منتقل و درمدت زمان مشخص وارد خط تولید می‌شوند.

در نخستین مرحله از تولید بتن سبک، مواد اولیه شامل سیلیس و آب در آسیاب شماره 1 بصورت دوغاب یا گل در آورده می‌شود و در آسیاب شماره 2 مواد مورد مصرف شامل سیلیس، آهک و سیمان بصورت خشک پس از توزین مخلوط می‌شوند و در واقع دو آسیاب در این مرحله وجود دارد آسیاب شماره 1 (آسیاب مواد تر) و آسیاب شماره 2 (مواد خشک) که پس از مخلوط شدن و فرآوری، مواد به محل قالب ریزی انتقال داده می‌شوند.

پیش از آنکه مواد به قسمت قالب ریزی انتقال یابند بدقت توزین شده و در میکسرهای مخصوصی در مدت زمان لازم و مشخص مخلوط می‌شوند. در این بخش ۳ نوع مواد اولیه وجود دارد که توزین نهایی مواد در آنها انجام می‌شود. هر ۳ نوع مواد شامل آهک، سیمان و سیلیس در این بخش توزین شده و وارد آسیاب های خشک و تر می‌شوند
مرحله بعدی کار مرحله قالب ریزی مواد است که مواد مخلوط شده در داخل قالب هایی که هر کدام تقریبا ۳ متر معکب گنجایش دارند ریخته می‌شوند.

مخلوط متناسب از سیلیس، آهک، سیمان و آب که با شیوه ای هماهنگ در میکسرها عمل آوری شده است نیمی از حجم قالب ها را پر می کند. این مواد پس فعل و انفعالات شیمیایی در زمانی مشخص بصورت قالب های مورد نظر در می آیند این زمان حدود 3.5 ساعت به درازا می کشد. اینک زمان آن رسیده است تا قالب های تولیدی را به خط ریخته گری انتقال دهند. این قالب ها بوسیله شیفتر به خط ریخته گری کارخانه برده می‌شوند تا این مرحله از کار انجام شود.
قالب های تولیدی را بامازوت، اندود می کنند تا در مرحله ریخته‌گری چسبندگی ایجاد نشود.
بدلیل فعل و انفعالات شیمیایی در مرحله قالب ریزی، مواد اولیه حرارتی حدود ۷۰ درجه سانتی گراد تولید می کنند.

میزان حرارت موجود و آمادگی قالب ها برای خط برش بوسیله متخصصان کارخانه اندازه گیری می‌شود تا پس از اعلام آمادگی قالبها به خط برش منتقل شود.
بعلت تغییراتی که می‌تواند در مواد اولیه رخ دهد، این مواد پیش از ورود به خط، کنترل شده و آزمایش های شیمیایی روی آنها انجام می‌شود و پس از ورود به خط نیز بنا به کیفیتی که درون قالب ها دارد، تحت آزمایش و کنترل کیفی قرار می گیرند.
در این بخش از کارخانه سطح خارجی قالب ها برداشته می‌شود تا یک سطح هموار و مشخصی از تمام قالب ها نمایان گردد در این قسمت دیوارهای جانبی قالب ها جدا و از واگن ها جدا می‌شوند و آنگاه به بخش برش انتقال می یابند. در این بخش پس از دیواره برداری از قالب ها، ابتدا برش های عرضی به قالبها داده می‌شود و آنگاه با دستگاههای برش و با دقت و توجه خاص کارکنان و متخصصان کارخانه برش های طولی قالب ها انجام خواهد شد. اندازه برش های طولی و عرضی قالب ها بسته به تقاضای مصرف کنندگان و بازار مصرف آن دارد که قابل تنظیم و تغییر خواهد بود.
پس از مرحله برش، قالب ها بر روی واگن های مخصوصی قرار می گیرند تا به بخش بلوکی که مرحله پخت قالب هاست انتقال یابد.
قالب های هبلکس در مرحله پخت وارد اتو کلاوها می‌شوند و در حرارت ۲۰۰ درجه سانتی گراد و با فشار ۱۲ اتمسفر پخته و عمل آوری می گردد.
قالب ها در اتوکلاوها و پخت کامل به بخش بار انداز محصولات آماده تحویل انتقال می یابند تا به تدریج به بازار مصرف عرضه شود.

مشخصات فنی بتن سبک اتوکلاوی - هبلکس
وزن مخصوص
هر متر مکعب دارای 650 الی 750 کیلوگرم می‌باشد که برابر یک سوم تا یک چهارم وزن بتن می‌باشد. (بسته به نوع مصالح و مواد اولیه و نوع تجهیزات تولید متفاوت است و هم اکنون توسط دستگاه های جدید و مرغوب تر امکان تهیه با دانیسته کمتر نیز وجود دارد)

مقاومت فشاری
25 تا 35 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع می‌باشد که امکان افزایش آن بر حسب امکانات تولید کننده و نوع سفارش مشتری و مشخصات فنی مورد نیاز نیز برای تولید کننده امکان‌‌پذیر می‌باشد.

اجرا و نصب
کار کردن با بلوک سبک هبلکس بسیار آسان است، می‌توان آن را بر اساس نیاز در محل مورد استفاده بوسیله اره برش داد، براحتی میخ در آن کوبید و یا مسیر تاسیسات برقی و تاسیسات مکانیکی را به راحتی در آن ایجاد نمود.

مقاومت حرارتی
مقاوت بسیار بالای هبلکس از بارزترین مزایای آن می‌باشد به عبارتی هبلکس در مقابل آتش و شعله های مستقیم ضریب حرارتی برابر 0.17 W.m2k را دارا می‌باشد.

ابعاد
بلوک های بتن سبک هبلکس در ابعاد 60*25*10، 60*25*15، 60*25*20، 60*25*25 و 60*25*30 سانتیمتر ارایه می‌شوند که این ابعاد بسته به نیاز و سفارش قابل تغییر نیز می‌باشد.

مزایای فنی بلوک های بتن سبک هبلکس (HEBELEX)
سبکی وزن، عایق حرارات و برودت، عایق صدا، استحکام و پایداری در مقابل زلزله و آتش سوزی، حمل و نقل آسان و با صرفه، اجرای سریع از مهمترین و بارزترین مزایای بلوک های هبلکس می‌باشد.
با توجه به مبحث 18 و 19 آیین نامه مقررات ملی ساختمان به منظور محاسبه ایمنی ساختمان ها در برابر زلزله، بکارگیری مصالح سبک وزن، مناسبترین و باصرفه ترین شیوه برای افزایش ایمنی ساختمان ها می‌باشد بطوریکه بلوک های هبلکس تامین کننده این مزیت فنی است.

یک متر مکعب بلوک هبلکس در حدود 600 الی 700 کیلوگرم وزن دارد که برابر 866 عدد آجر به وزن 1750 کیلوگرم می‌باشد. در صورتیکه سایز متداول و رایج بلوک هبلکس که ابعادی برابر 60*25*20 می‌باشد مطابق ابعاد با 26 عدد آجر می‌باشد اما از نظر وزن تنها با 10 عدد آجر برابر بوده و یک کارگر به راحتی می‌تواند آن را حمل، جابجا و سریع هم نصب نماید.
ملات مصرفی در اجرای بلوک های هبلکس برابر 25% ملات مورد مصرف در دیوار آجری به همان مشخصات می‌‎باشد و ملات مصرفی در بلوک های هبلکس از عیار کمتری نسبت به ملات مصرفی آجر برخوردار می‌باشد. به عنوان مثال برای اجرای یک دیوار با آجر به 100 کیلوگرم سیمان نیاز باشد همان دیوار از بلوک هبلکس تنها به 15 کیلوگرم سیمان نیاز دارد.
همچنین بارگیری و حمل بوک های هبلکس که در قالب های 3.15 متر مکعبی بسته بندی نوار تسمه کشی می‌شوند با استفاده از جرثقیل فکی و تریلی کفی به راحتی و با هزینه کمتری صورت می‌پذیرد. یک تریلی 9 پالت بزرگ هبلکس برابر 28.38 متر مکعب را حمل می نماید.

مزایای اقتصادی بلوک های هبلکس
پروژه های ساختمانی با استفاده از بلوک های هبلکس با در نظر گرفتن سرعت اجرا، نیروی اجرایی کمتر و مصرف ملات کمتر و همچنین کاهش زیاد بارهای وارده به سازه به دلیل وزن کم دیوارهای از نوع بتن سبک هبلکس موجب کاهش ابعاد سازه می‌شود که خود صرفه جویی قابل ملاحظه ای را در هزینه مصالح مصرفی موجب می گردد.
عایق بودن هبلکس در برابر گرما، سرما علاوه بر صرفه جویی چشمگیری که در فضاهای تاسیساتی و سطح حرارتی برودتی موجب کاهش قابل ملاحظه در مصرف انرژی لازم برای سرمایش و گرمایش ساختمان در آینده خواهد شد.

دستور العمل اجرایی
کادر اجرایی
کارکردن با بلوک های بتن گازی سبک هبلکس نیاز به تخصص خاصی ندارد، با توجه به ابعاد و سهولت کار با هبلکس سرعت اجرا نیز نسبت به آجر و سفال تا دو الی سه برابر افزایش می یابد.

ملات مورد نیاز
همان ماسه و سیمان می‌باشد و با توجه به اینکه بلوک های هبلکس یک نوع بتن سبک می‌باشد و همگونی کاملی با ملات ماسه و سیمان دارد می‌توان نسبت ترکیب را به پنج یا شش به یک تبدیل و در مصرف سیمان صرفه جویی بیشتری نمود در مواردی که تیغه بندی ها مورد اجرا با آب و رطوبت در تماس و ارتباط نباشند (مانند دیوارهای اتاق خواب) می‌توان از ملات گچ و خاک (به لحاظ صرفه جویی اقتصادی) نیز استفاده نمود.

جذب آب
با توجه به ابعاد و متخلخل بودن بلوک های بتن سبک هبلکس رطوبت و نم توسط این بلوک ها منتقل نمی‌شود.
نکته: در عین اینکه بلوک های هبلکس رطوبت و نم را منتقل نمی کنند ولی در سطح بلوک آب بیشتری را نسبت به مصالح مشابه جذب می‌کند، لذا در زمان استفاده از این بلوک ها باید نکات زیر را رعایت نمود:
1- قبل از اجرا بلوک های هبلکس می‌بایست کاملا خیس شوند.
2- ملات مصرفی را نیز باید با دقت بیشتری تهیه نمود.
3- بعد از اجرا به دیوارها آب داده شود.

اندود گچ و خاک
با توجه به سطح صاف و صیقلی هبلکس نسبت به سایر مصالح (در صورت اجرای صحیح دیوارهای) به اندودی بیش از 1 الی 2 سانتیمتر نیاز نخواهند داشت یعنی در هر طرف 0.5 الی 1 سانتیمتر.

نصب تاسیسات و نما سازی
مانند سایر مصالح می‌باشد و چنانچه به صورت صحیح اجرا شود با مشکلی روبرو نخواهد شد.

منبع:www.civilmaster.ir

 

درآمدی بر بتن

مقدمه :
تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در بتن است در سال 1756 میلادی در کشور انگلستان توسط «John smeaton » که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید . مردم کشور ما نیز از سال 1312 با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور ، امروزه در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد . با آگاهی مهندسان از نحوه استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش را در کشورمان پیدا کرد .
یکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتون و عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می سازد .
یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد . در این تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر در باره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس ، خواص مکانیکی و همچنین موارد کاربرد آن بحث می شود .
1- سیمان
    - سیمان تولید شده در کشور ما با سیمان تولید شده در کشورهای صنعتی متفاوت است که لازم است تفاوت آن تا حد ممکن بررسی شود .
    - طبقه بندی سیمانها شناسایی شود .
    -  عدم تنوع در کیفیت سیمان نشانه ضعفهایی از سیستم ساخت و ساز می باشد .
    -  عدم استفاده از سیمان با کیفیت بالا از عوامل اولیه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .
2 – شن و ماسه
    - معیارها و آئین نامه های تولید کلان شن و ماسه بررسی شود .
    - تولید کلان  شن و ماسه در کشور ما از نظر معیار و رعایت آئین نامه های تولید بررسی شود .
    -  معایب شن و ماسه تولیدی در کشور در حد کلان بدلائل زیر آنرا در درجه دوم و یا سوم کیفیت قرار می دهد .
الف : وجود گرد و غبار
ب : عدم شستشو
ج : دانه بندی نا صحیح
د : استفاده از شن و ماسه رودخانه ای بجای شن و ماسه شکسته .
    - استفاده از شن و ماسه درجه 2 و یا 3 از عوامل ثانوی عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح می باشد .
افزایش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندرکاران صنعت تولید بتن می باشد .
ساختار بتن :
    - بتن دارای چهار رکن اصلی می باشد که به صورت مناسبی مخلوط شده اند ، این چهار رکن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج : سیمان
د : آب
    - در برخی شرایط برای رسیدن به هدفی خاص مواد مضاف به آن اضافه می شود که جزﺀ ارکان اصلی بتن به شمار نمی آید .
    - توده اصلی بتن مصالح سنگی درشت و ریز ( شن و ماسه ) می باشد .
    -  فعل و انفعال شیمیایی بین سیمان و آب موجب می شود شیرابه ای بوجود آید و اطراف مصالح سنگی را بپوشاند و مصالح سنگی را بصورت یکپارچه بهم بچسباند .
    -  استفاده از آب برای ایجاد واکنش شیمیایی است .
    -  برای ایجاد کار پذیری لازم بتن مقداری آب اضافی استفاده می شود تا بتن با پر کردن کامل زوایای قالب بتواند دور کلیه میلگرد های مسلح کننده را بگیرد .
    -  جایگاه استفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت بسیار زیادی است .
ویژگیهای آب مصرفی بتن :
    - آب های مناسب برای ساختن بتن
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب برکه
4- آب رودخانه در صورتی که به پسابهای  شیمیایی کارخانجات آلوده نباشد و غیره …
بطور کلی آبی که برای نوشیدن مناسب باشد برای بتن نیز مناسب است باستثناﺀ مواردی که متعاقبا توضیح داده خواهد شد .
    - آبهای نا مناسب برای ساختن بتن
1- آبهای دارای کلر ( موجب زنگ زدگی آرماتور می شود )
2-  آبهایی که بیش از حد به روغن و چربی آلوده می باشند .
3-  وجود باقیمانده نباتات در آب .
4-  آب گل آلود ( موجب پایین آوردن مقاومت بتن می شود )
5-  آب باتلاقها و مردابها
6-  آبهای دارای رنگ تیره و بدبو
7-  آبهای گازدار مانند2 co و…
8- آبهای دارای گچ و سولفات و یا کلرید موجب اثر گذاری نا مطلوب روی بتن می شوند .
    نکته : 1- آبی که مثلا شکر در آن حل شده است برای نوشیدن مناسب است ولی برای ساخت بتن مناسب نیست .
    نکته : 2- مزه بو و یا منبع تهیه آب نباید به تنهایی دلیل رد استفاده از آب باشد .
    نکته : 3- ناخالصیهای موجود در آب چنانچه از حد معین بیشتر گردد ممکن است بشدت روی زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پایداری حجمی آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگی فولاد شود .
    نکته : 4- استفاده از آب مغناطیسی بعنوان یکی از چهار رکن اصلی مخلوط بتن می تواند بعنوان تاثیرگذار بر روی یارامترهای مقاومت بتن انتخاب گردد .
تمایز بتن از نظر چگالی :
الف : بتن معمولی : چگالی بتن معمولی در دامنه باریک 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زیرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکی دارند ( ادامه این مبحث از بحث ما خارج است )
ب : بتن سنگین : از این بتنها در ساختمان محافظهای بیولوژیکی بیشتر استفاده می شود مانند ساختار ، آکتورهای هسته ای و پناهگاههای ضد هسته ای که مورد بحث ما نمی باشد که چگالی آن معمولا بیشتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد .
ج : بتن سبک : مصرف بتن سبک اصولا تابعی از ملاحظات اقتصادی است ضمن اینکه استفاده از این بتن بعنوان مصالح ساختمانی دارای اهمیت بسیار زیادی است این بتن دارای چگالی کمتر از 2200 تا 2600 کیلوگرم در متر مکعب می باشد . بدلیل اینکه دارای چگالی کمتر از بتن سنگین است دارای امتیاز قابل توجهی از نظر ایجاد بار وارده بر سازه می باشد چگالی بتن سبک تقریبا بین 300 و 1850 کیلوگرم بر متر مکعب می باشد یکی از امتیازات مهم امکان استفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در اندازه پی ها می باشد ضمن اینکه قالبها فشار کمتری را از حالت بتن معمولی تحمل می کنند و همچنین در کاهش جابجایی کل وزن مصالح بدلیل افزایش تولید جایگاه ویژه ای دارد .
روش های کلی تولید بتن سبک :
    - روش اول : از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی 6/2 می باشد استفاده می کنند .
    -  روش دوم : بتن سبک تولید شده در این روش بر اساس ایجاد منافذ متعدد در داخل بتن یا ملات می باشد که این منافذ باید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتن با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی ، بتن منفذ دار و یا بتن گازی یا بتن هوادار می شناسند .
    - روش سوم : در این روش تولید ، سنگدانه ها ی ریز از مخلوط بتن حذف می شوند . بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجود می آید و عموما از سنگدانه های درشت با وزن معمولی استفاده می شود . این نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ریز می نامند .
نکته : کاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه  و جود منافذ یا در مصالح یا در ملات و یا در فضای بین ذرات درشت موجب کاهش مقاومت بتن می شود .
طبقه بندی بتن های سبک بر حسب نوع کاربرد آنها :
    - بتن سبک بار بر ساختمان
    -  بتن مصرفی در دیوارهای غیر بار بر
    -  بتن عایق حرارتی
نکته 1- طبقه بندی بتن سبک بار بر طبق حداقل مقاومت فشاری انجام می گیرد .
مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبک ---- مقاومت فشاری بر مبنای نمونه های استوانه ای استاندارد از    شده پس از 28 روز نباید کمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نباید از 1850 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز نماید که معمولا بین 1400 او 1800 کیلوگرم بر متر مکعب است .
نکته : 2- بتن مخصوص عایق کاری معمولا دارای وزن مخصوص کمتر از 800 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بین 7/0 و Mpa 7 می باشد .
انواع سبک دانه هایی که به عنوان مصالح در ساختار بتن سبک استفاده می شود :
الف -  سبک دانه های طبیعی : مانند دیاتومه ها ، سنگ پا ، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دیاتومه ها بقیه آنها منشاﺀ آتشفشانی دارند .
نکته :1- این نوع سبک دانه ها معمولا بدلیل اینکه فقط در بعضی از جاها یافت می شوند به میزان  زیاد مصرف نمی شوند ، معمولا از ایتالیا و آلمان اینگونه مصالح صادر می شود .
نکته : 2- از انواعی پوکه معدنی سنگی که ساختمان داخلی آن ضعیف نباشد بتن رضایت بخشی با وزن مخصوص 700 تا 1400 کیلو گرم بر متر مکعب تولید می شود که خاصیت عایق بودن آن خوب می باشد اما جذب آب و جمع شدگی آن زیاد است . سنگ پا نیز دارای خاصیت مشابه است .
ب -  سبک دانه های مصنوعی : این سبک دانه ها به چهار گروه تقسیم می شوند .
    - گروه اول : که با حرارت دادن و منبسط شدن خاک رس ، سنگ رسی ، سنگ لوح ، سنگ رسی دیاتومه ای ، پرلیت ، اسیدین، ورمیکولیت بدست می آیند .
    - گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره کوره آهن گدازی به طریقی مخصوص بدست می آید .
    - گروه سوم : جوشهای صنعتی ( سبکدانه های کلینکری) می باشند .
    - گروه چهارم : مخلوطی از خاک رس با زباله خانگی و لجن فاضلاب پردازش شده را می توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در کوره تبدیل به سبک دانه شود ولی این روش هنوز به صورت تولید منظم در نیامده است .
در جدول ( 1 ) خواص انواع بتن های سبک که با این سنگدانه ها ساخته می شوند نشان داده شده اند :
الزامات سبکدانه ها بتن سازه ای :
الزامات سبکدانه ها در آیین نامه های ASTM C330-89 ( مشخصات سبکدانه ها برای بتن سازه ای در آمریکا ) و BS 3797:1990 ( مشخصات سبکدانه ها برای قطعات بنایی و بتن سازه ای در بریتانیا ) داده شده اند . در استاندارد بریتانیایی مشخصات واحدهای بنایی نیز مورد بحث قرار گرفته است . این آیین نامه ها محدودیتهایی برای افت حرارتی ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنین در BS برای مقدار سولفات  1% 3 so  (به صورت جرمی ) را مشخص نموده اند . برخی الزامات دانه بندی این آیین نامه ها در جداول 2 ، 3 و 4 نشان داده شده اند .
ذکر این نکات برای فهم بهتر این جداول مفید است :
1- آیین نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در هوای سرد شده ، که منبسط نشده است را در بر می گیرد .
2- سبکدانه های به کار رفته در بتن سازه ای ، صرفنظر از منشأ آنها تولیداتی مصنوعی می باشند و در نتیجه معمولا یکنواخت تر از سبکدانه طبیعی می باشند . بنابراین سبکدانه را می توان برای تولید بتن سازه ای با کیفیت ثابت مورد استفاده قرار داد .
نکته : سبکدانه ها دارای خصوصیت ویژه ای هستند که سنگدانه های معمولی فاقد آن می باشند و در رابطه با انتخاب نسبتهای  مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل دارای اهمیت ویژه ای می باشند .این ویژگی عبارتست از توانایی سبکدانه ها در جذب مقادیر زیاد آب و همچنین امکان نفوذ مقداری از خمیر تازه سیمان به درون منافذ باز ( سطحی ) ذرات سبکدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتیجه این جذب آب توسط سبکدانه ، وزن مخصوص آنها زیادتر از وزن مخصوص ذراتی می شود که در گرمچال خشک شده اند .
روشهای افزایش مقاومت بتن سبک :
کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است برای بدست آوردن بتن سبک با مقاومت زیاد روشهای زیادی مورد توجه قرار گرفته است .
نکته : عامل موثر و مشترک در کلیه این پژوهشها مصرف میکروسیلیس در بتن می باشد . در اینجا اجمالا به چند روش اشاره می گردد :
1- تحقیقات مشترک V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزایش مقاومت بتن سبک و بهبود دیگر خواص آن با استفاده از سبکدانه های سیلیسی منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبک تابعی از مقاومت سبکدانه ها و ملات است که این رابطه به صورت ذیل ارائه گردید .
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن    fa = مقاومت سبکدانه
fm = مقاومت ملات  vm = حجم نسبی ملات
بدین ترتیب مشاهده می شود که می توان با افزایش مقاومت سبکدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبک را افزایش داد .

استفاده از فناوری نانو جهت بهبود عملکرد ترمیم بتن

فناوری نانو می‌تواند به مقاوم‌سازی بتن‌ها كمك كند و همچنین روكش‌های ضد خوردگی فولاد با استفاده از این فناوری تولید می‌شود.
یكی از روش‌های محافظت از بتن‌های در معرض شرایط محیطی خورنده، مانند محیط‌های دریایی، استفاده از روكش هایی است كه نفوذ عوامل مخرب خارجی را به درون بتن سد می‌كنند.
این روكش‌ها عموملا خاصیت آب‌گریزی دارند و از این رو كار كردشان كمی با روكش‌های سنتی موجود متفاوت است.
همچنین می‌توان از این روكش‌ها جهت پوشش‌دهی سطح لوله‌های بتنی به كار رفته در فاضلاب (كه در معرض محیط‌های خورنده بیولوژیكی هستند) و یا شمع‌های بتنی و بسیاری موارد دیگر استفاده كرد.
شركت آلمانی Basf محصولی با نام تجاری Emaco nanocrete تولید كرده است كه با اضافه شدن به ملات تعمیرات، بتن را ترمیم می‌كند. استفاده از این مواد علاوه بر افزایش استحكام بند‌كشی، تراكم و نفوذ‌پذیری را بهبود می‌دهد و با كاهش زمان، كاهش هزینه‌ها را نیز در بر دارد.
پوشش‌های نانو كامپوزیتی مهندسی تولید شده با استفاده از نانو ذرات سرامیكی كه توسط شركت آلمانی Inocermic Gmbh به بازار عرضه شده است نیز پوشش‌های مقاومی برای بتن ایجاد می‌كند.
این پوشش خلل و فرج سطح بتن را پر كرده و براق می‌كند و علاوه بر این در برابر شرایط بد آب و هوایی، حلال‌ها، پاك‌كننده‌های صنعتی و خوردگی مقاوم است.

روكش‌های ضد خوردگی فولاد

یكی از معضلات اصلی در رابطه با به كارگیری قطعات از جنس فولاد ضد زنگ، مسأله خوردگی است. این مقوله به خصوص در محیط‌های ساحلی و رطوبت خیز، اغلب باعث ایجاد تغییر رنگ قطعه به قهوه‌ای یا جلبكی می‌شود؛ چرا كه در شرایط مرطوب و ساحلی، آلودگی نمك در ساحل باعث خوردگی لایه آخر فولاد شده و لایه‌های بعدی به رشد لكه‌های جلبكی كمك می‌كنند.

البته ممكن است كه این زنگ‌زدگی ساحلی در كوتاه مدت روی ساختار یا طول عمر این مواد تأثیر‌گذار نباشد، اما حداقل روی زیبایی بصری طراحی سازه‌ای ساحلی مؤثر است.

تركیبات نانویی توانسته‌اند با ایجاد خواص ضد خوردگی و دافع رطوبت، این معضل را حل كرده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری این سازه‌ها را كه به علت خوردگی و زنگ‌زدگی تحمیل می‌شوند، را كم كنند.

شركت Nanovations استرالیا پوشش‌هایی با نام Nh۲۰۱۵ در بازار عرضه كرده است كه بدون مواد نفتی است و ضمن از بین بردن همه لكه‌ها و خوردگی‌هاف سطح را بسیار صیقلی كرده و از خوردگی و ایجاد لكه‌ها تا چندین سال حفظ می‌كند.

فناوری Liquid nanotechnology پوششی است كه توسط شركت Ecology Coating در آمریكا توسعه داده شده است و سطوح فلزی را در برابر اشعه UV مقاوم می‌كند كه و در نتیجه لایه رویی فلز خورده نمی‌شود.

شركت Henkel آلمان توانسته است مواد نانوسرامیكی را جهت پوشش دهی فلزات به خدمت بگیرد.

این مواد كه با نام تجاری Bonderite nt به بازار عرضه شده‌اند كه در دمای اتاق و به راحتی و بدون زیر‌سازی روی فلزاتی از جمله فولاد، روی و آلمینیوم می‌توان به كار برد. استفاده از این پوشش باعث افزایش فوق‌العاده مقاومت در برابر خوردگی می‌شود.

● عایق حرارتی نانویی به صورت رنگ

پوشش‌های با بهره‌گیری از فناوری نانو، انقلابی در صنعت عایق كاری و محافظت از خوردگی در سطح جهانی پدید آمده وب ا خواص منحصر به فرد خود، از اتلاف انرژی و منابع ملی جلوگیری می‌كند و با هزینه مناسب می‌تواند جایگزین عایق‌های سرد و گرم موجود و پوشش‌های ضد خوردگی فعلی باشد.

عایق حرارتی نانو ماده جدیدی از فناوری نانو است كه محافظ و عایق حرارتی مناسبی در مقابل هر ۳ نوع انتقال گرما شامل تشعش، جابجایی و همرفتی است.

خصوصیت ویژه این محصول، مایع بودن آن است كه امكان استفاده از آن را بر روی سطوح فلزی و غیرفلزی توسط پیستوله، برس و رول‌های نقاشی فراهم می‌كند و با صرف هزینه نسبتاً كمی، می‌توان حتی از آن در ساختمان‌های در دست بهره‌برداری نیز استفاده نمود و هیچ گونه تغییر ظاهری نیز در تركیب ساختمان ایجاد نمی‌كند.

شركت آمریكایی Industrial nanotech این امكان را فراهم كرده است كه با رنگ كردن، عایق كاری صورت گیرد.

این شركت محصولی را با نام تجاری Nannsulate تولید كرده كه برای عایق كاری تأسیسات، لوله‌ها و مخازن به كار می‌رود و همچنین محصولات مشابهی برای مصارف خانگی به بازار عرضه كرده كه با استقبال باورنكردنی مواجه شده است.

این رنگ به روش‌های بسیار ساده اسپری، رول‌ یا قلم‌مو اعمال می‌شود و از ورود و خروج گرما و سرما از مكانی به مكان دیگر جلوگیری می‌كند.

شركت آمریكایی Inframat corporation یك روكش سرامیكی متخلخل عایق حرارتی به صورت اسپری حرارتی از جنس زیركونیوم پایدار شده با ایتریوم را برای موتورهای توربین گازی صنعتی و هواپیماها تولید می‌كند تا قطعات فلزی داغ را از گاز داغ جدا كند.

شركت آمریكایی Mascoat products از سرامیك‌های در ابعاد میكرو برای تولید عایق‌های حرارتی و ضد خوردگی كه اسپری می‌شوند، استفاده می‌كند.

● سیمان و بتن بهبود یافته با استفاده از فناوری نانو

امروزه سیمان با توجه به كاربردهای مختلف و مصارف گوناگون، نقش مهمی در زندگی بشر ایفا می‌كند. از سوی دیگر مسأله زمان نیز از موضوعات اقتصادی حائز اهمیت برای صاحبان صنایع به شمار می‌آید و كاهش زمان ساخت و ساز، صرفه اقتصادی قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت.

با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانو در تمامی علوم و صنایع، باید اذعان داشت كه توجه كمی به كاربردهای این پدیده در استفاده از سیمان و تركیبات آن شده است.

ولی اخیراً توجه به استفاده از تقویت كننده‌ها و استحكام دهنده‌های مدرن در مصالح ساختمانی، موج جدید علم نانو نیز با شتاب فزاینده‌ای صنایع مرتبط با سیمان را در بر گرفته است.

روش‌ها و مواد مختلفی با استفاده از علم نانو برای رفع مشكلات موجود در زمینه سیمان و بتن پیشنهاد و به كار گرفته شده‌اند.

از جمله استفاده از نانو سیلیس كه متشكل از ذراتی است كه دارای شكل گلوله‌ای بوده و با قطر كمتر از ۱۰۰ نانومتر یا به صورت ذرات خشك پودر یا به صورت معلق در مایع محلول، قابل انتشار است.

البته مایع آن معمول‌ترین نوع محلول نانوسیلیس است و البته نانوسیلیس معلق خواص چند منظوره از خود نشان می‌دهد مانند سرعت بندش بسیار بالا، خاصیت ضد سایش، ضد لغزش، ضد حریق و ضد انعكاس سطوح كه در نتیجه از این روش در ساخت تونل، آب‌بندی، معدن‌كاری و تثبیت شیب‌ها استفاده می‌شود.

روش دیگر استفاده از نانو لوله‌های كربنی است. آنها به عنوان یك نسل جدید از نانو كامپوزیت‌های چند منظوره می‌توانند در نقش الیاف مسلح كننده مناسب مواد، مورد استفاده قرار گیرند.

به طور كلی استفاد از نانو ذرات از جمله نانو لوله‌ها در بتن، هر چند كه در واكنش‌های هیدراتاسیون شركت نكنند. به طور كلی استفاد از نانون ذرات از جمله نانولوله‌ها در بتن، هر چند كه در واكنش‌های هیدراتاسیون شركت نكنند، به دلیل نقشی كه به لحاظ فیزیكی در پر نمودن حفره‌های بسیار كوچك خمیر سیمان دارند، می‌توانند تأثیر مناسبی در بهبود زیر ساختار و در نتیجه خواص مقاومتی و دوامی بتن داشته باشند.

بنابراین نانو لوله‌های كربنی از اجزای كلیدی به دست آوردن هدف اصلی ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملكرد بالای چند منظوره را بازی می‌كنند.

در روش دیگر استفاده از ذرات سیمان در ابعاد نانو است، چرا كه كاهش اندازه ذرات سیمان تا ابعاد نانو مقیاس، موجب تسریع در سفت شدن آن می‌شود و لذا واكنش‌پذیری اولیه آن ۱۰ برابر بیش از سیمان‌هایی است كه به روش‌های معمولی تهیه شده‌اند؛ البته این سیمان بسیار متخلخل بوده و پایداری‌اش نسبت به سیمان‌های معمولی كمتر است و هنوز برای كارهای ساختمانی مدرن كه مستلزم تحمل بار زیاد است، مناسب نیست.

لذا از این نانو سیمان در نوسازی یا عایق‌كاری كاربردهایی كه نیاز چندانی به استحكام در برابر فشردگی ندارند و تركیب آنها با مواد معمولی به بهبود سخت‌شدگی آنها كمك می‌كند، استفاده می‌شود، همچنین این سیمان در كاربردهای هزینه بر كوچك مقایس به ویژه اتصالات ساختمانی یا به صورت تركیبی با فرمول‌ها موجود كه به تسریع كار آنها كمك می‌كند. نیز كاربرد دارد.

در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانیكی بهتر، می‌توان به بتن با عملكرد بالای چند منظوره ( Mhpc) خواص دیگری را اضافه نمود، از جمله می‌توان خاصیت الكترومغناطیسی، و قابلیت به كارگیری در سازه‌های اتمی ( محافظت از تشعشعات) و افزایش مؤثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان را نام برد.

شركت سوئدی Nano Product Corp از نانو ذرات سیلیكات كلسیم در سیمان استفاده كرده است و سیمان حاصل قابلیت كاربردی در دماهای بالا را دارد كه در چاه‌های عمیق نفتی و چاه های ژئوترمال به كار برده می‌شود.

شركت Industrial Specialties محصول نانو افزودنی Cembinder را تولید می‌كند كه از سیلیكای آمورف در ساختن آن استفاده شده و به واسطه دانه ریز بودن ذرات تشكیل دهنده‌اش، خواص ویژه‌ای از لحاظ پایداری، كیفیت و قابلیت استفاده شده، به سیمان چاه‌ها می‌دهد.

همچنین دوغاب سیمان حاصل، كاملا پایدار می‌شود و آب اضافی حذف می‌گردد.

ضمنا با توج به داشتن وزن مخصوص مناسب Cembinder در دوغاب‌های سبك، بسیار عالی عمل می‌كند.

در حفاری آب‌های عمیق و بسیار عمیق نیز كه دمای سطح زمین پائین است، Cembinder خواص مطلوبی از جمله تراكم پذیری اولیه و زمان‌بندش مناسب به سیمان می‌دهد و لذا با توجه به اینكه زمان بندش سیمان حاصل كاهش می‌یابد WOC كمتر شده و حفاری بیشتری ادامه می‌كند.

تاریخچه ی ادواری بتن

 

 

١٢ ميليون سال قبل از ميلاد مسيح: اختلاط ميان سنگ آهک و مايع موجود در سنگهای کناری ديواره های مناطق نفت خيز که باعث پديد آمدن بتون امروزی شده است . ( حوالی اسرائيل کنونی )
٥٦٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: ساخت اولين بنای بتونی .
٣٠٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: مصريهای باستان جهت ساخت اهرام از اختلاط سنگهای آهکی و گچی با آب به صورت بلوکهای منظم استفاده کرده اند .
٨٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده از ملاتهای ساختمانی در يونان باستان .
٣٠٠ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده بابليان و آشوريان از مخلوط مواد معدنی به صورت سنگ و آجر.
٢٩٩ سال قبل از ميلاد مسيح
٤٧٦ سال قبل از ميلاد مسيح: استفاده از جسمی شبيه خاک که تيره تر از خاک معمولی بوده و مقدار زيادی در پوزولی واقع در نزديکی خليج ناپل يافت شده بود که در بناهايی از قبيل Coliseum در رم، Basilica of Constantine در رم، و همچنين در جنوب فرانسه استفاده گرديده است که هم اکنون نيز اين بناها پابرجا و استوار می باشد.

سال ٥٤٠ ميلادی: استفاده از بناهای بتنی جهت طاق سقفها و گنبد در موزه ها، ساختمانهای مجلل و همچنين استفاده از سقفهای بتنی جهت جدا کردن طبقات از يکديگر.
سال ١٢٠٠ تا ١٥٠٠ ميلادی: استفاده از آهک پخته و پوزولان در بناهای قديمی و همچنين ايجاد انگيزه و علاقه در مردم به استفاده بهتر از اين نوع مصالح به جهت استحکام بخشيدن به بناها و سازه ها.
سال ١٧٧٤ ميلادی: کشف سيمان توسط آقای جان اسميتون به روش جديد.
سال ١٧٧٩ ميلادی: کشف خواص هيدروليکی سيمان.
سال ١٧٨٠ ميلادی: انتشار کتاب اکتشافات و مشاهدات ملاتهای ساختمانی گرفته شده از سيمان.
سال ١٧٩٦ ميلادی: ثبت خواص هيدروليکی سيمان توسط Mr.James parker
سال ١٨٠٠ ميلادی: ساخت لنگرگاهی عظيم از بتن در انگليس توسط Mr.william Jessop
سال ١٨٠٢ ميلادی: استفاده از سيمان معمولی در فرانسه.
سال ١٨١٠ ميلادی: استفاده از سيمان مقاوم و تحقيق درباره خواص هيدروليکی سيمان در فرانسه.
سال ١٨٢٤ ميلادی: بدست آوردن سيمان پرتلند توسط آقای Joseph Aspdin
سال ١٨٢٥ ميلادی: ساخت اولين کانال مدرن بتنی در آمريکا و همچنين ساخت تعدادی سازه در نيويورک.
سال ١٨٢٨ ميلادی: اولين استفاده ترميمی از سيمان پرتلند جهت تقويت و ترميم تونل thames آمريکا.
سال ١٨٣٠ ميلادی: توليد اولين نوع آهک و سيمان در کانادا و ساخت ديوارهای بتنی در آمريکا.
سال ١٨٣٦ ميلادی: اولين آزمايش سيستماتيک جهت تست مقاومت کششی و فشاری سيمان در آلمان.
سال ١٨٤٣ ميلادی: ثبت توليد سيمان پرتلند توسط شرکت J.M.Mouder,Son & Co
سال ١٨٤٩ ميلادی: ساخت اولين آزمايشگاه شيمی دقيق جهت تست سيمان پرتلند در آلمان.
سال ١٨٥٠ ميلادی: بدست آوردن اولين بتون مسلح و آزمايشات دقيق بر روی آن در فرانسه.
سال ١٨٥٤ ميلادی: ساخت اولين ميکسر بتن در فرانسه.
سال ١٨٦٠ ميلادی: ترکيبات جديد سيمان گرفته شده از سيمان پرتلند.
سال ١٨٦٧ ميلادی: ساخت و تست انواع سيلندرهای بتنی عمودی به صورت بتون مسلح با سيمهای فلزی توسط Mr.Joseph monier از فرانسه و Mr.william wands از آمريکا.
سال ١٨٦٨ ميلادی: ساخت بلوکهای سيمانی مستحکم در آمريکا.
سال ١٨٧٩ ميلادی: ساخت جاده حمل و نقل باری از سيمان پرتلند با بهترين کيفيت در اسکاتلند.
سال ١٨٨٦ ميلادی: طراحی و تست ابتدائی کوره دوار سيمان جهت جايگزينی کوره های عمودی.
سال ١٨٨٩ ميلادی: ساخت اولين پل سيمانی در آمريکا.
سال ١٨٩٠ ميلادی: طرح جايگزينی کوره دوار به جای کوره عمودی و همچنين آسيابهای گلوله ای افقی جهت خردايش بهتر سيمان.
سال ١٨٩٨ ميلادی: اعلام ٩١ فرمول مختلف جهت ساخت انواع سيمان.
سال ١٩٠٠ ميلادی: استاندارد شدن تستهای مقدماتی سيمان معمولی.
سال ١٩٠٢ ميلادی: ساخت اولين آپارتمان بلند بتنی در فرانسه.
سال ١٩٠٣ ميلادی: ساخت اولين آسمانخراش بتنی در سين سيناتی آمريکا.(ohio)
سال ١٩٠٨ ميلادی: ساخت خانه بتنی توسط توماس اديسون در نيوجرسی آمريکا.
سال ١٩٠٩ ميلادی: ثبت طرح کوره دوار سيمان توسط توماس اديسون.
سال ١٩١١ ميلادی: ساخت پل بتنی ٣٢٨ فوتی در رم.
سال ١٩١٤ ميلادی: اتمام اجرای کانال پاناما توسط سازه های بتن مسلح به ضخامت ٢٠ فوت.
سال ١٩١٥ ميلادی: ساخت اتاق تست بتنی اتومبيل در شرکت فيات در تورين ايتاليا.
سال ١٩١٦ ميلادی: تاسيس انجمن سيمان پرتلند در شيکاگو آمريکا.
سال ١٩١٧ ميلادی: تاسيس اداره استاندارد تست سيمان پرتلند در آمريکا.
سال ١٩٢٣ ميلادی: تاسيس شرکتهای توليد سنگفرشهای بتنی خيابانی در آمريکا.
سال ١٩٢٧ ميلادی: ساخت اولين تراک ميکسر افقی بتن در سياتل آمريکا.
سال ١٩٣٠ ميلادی: ساخت تراک ميکسرهای افقی و عمودی بتن به شکل ماشين آلات امروزی در آمريکا.
سال ١٩٣٣ ميلادی: اتمام سازه های بتنی زندان آلکاتراز.
سال ١٩٣٦ ميلادی: ساخت اولين سد بتنی در آمريکا.
سال ١٩٤٨ ميلادی: اجرای سطح بتنی فرودگاههای آمريکا .( بتن مسلح )
سال ١٩٥١ ميلادی: در اين سال آمار ١٧٠٠ بچينگ پلانت سيمان در ١٣٠٠ شهر آمريکا می باشد.
سال ١٩٥٦ ميلادی: تاييديه مبنی بر تاسيس اتوبانهای آمريکا از سازه های بتنی.
سال ١٩٦٧ ميلادی: ساخت اولين استاديوم بتنی در آمريکا.
سال ١٩٧٣ ميلادی: ساخت سالن اپرای سيدنی در استراليا.
سال ١٩٧٥ ميلادی: برج CN در تورنتو کانادا.
سال ١٩٨٥ ميلادی: استفاده پی در پی از سيمان پوزولان در سازه های مختلف آمريکا.
سال ١٩٩٢ ميلادی: بلندترين سازه مسلح بتنی در جهان در شيکاگو آمريکا.
سال ١٩٩٣ ميلادی: ساخت موزه JFK در بوستون آمريکا ساخته شده از شيشه و بتن.

 

 

 

 

 

 

• تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 0c 32 در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از kg/m2 1 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا
می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m2 5/0 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .

• اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر
هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
• اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – 1 تا 7 روز )
ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و
آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد
و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .
• عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تأثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :
الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای
نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .
ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .

 

• عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .
همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .
در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم :
الف )شدت تبخیر از واحد سطح :
میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت ( شکل 1 ) فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .
ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :
قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از 0c 30 را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از 0c 32 تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش
باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از 0c 28 و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
در رابطه tc ، tg ، ts ، tp ، tw به ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )
هم چنین wwt ,wws,wwg,ww, wp , ws , wg , wc به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله w i (0.5ti-80) اضافه خواهد شد .
لازم به ذکر است ضرائب 0.22 در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب kcal/kg می باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی 0.22 نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از 0.19 تا 0.24 تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه kcal/kg 1 فرض شده است . i w جرم یخ مصرفی ، i t دمای یخ مصرفی ، 0.5 ظرفیت گرمائی یخ و 80 برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب kcal/kg می باشد .
مثال 1 : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m3 1 داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان 400 کیلو ، شن خشک 1000 کیلو ،
آب کل 220 کیلو ، دمای سیمان 0c 35 ، دمای شن 0c 40 و رطوبت آن 6/0 درصد ، دمای ماسه 0c 30 و رطوبت آن 5/4 درصد ، دمای آب 0c 25 می باشد .
مثال 2 : اگر بخواهیم دمای بتن به 28 برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال 3 : اگر بخواهیم با آب 0c 25 و یخ 0c 4- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال 4 : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
• اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0c 40 افزایش دما ( 10 تا 0c 50 ) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0c 10 حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0c 30 و دمای محیط بیش از 0c 35 این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m2/hr 1 تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد
می توان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .

                                                 گرداورنده:مسعود بشکار

 

تاریخچه،خواص،وكاربردهاي بتن سبك-مرتضي محولاتي

بتن سبک

مقدمه :

نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن وضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت سبک سازی افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن  ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی  اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد  اجرای ساختمان ها نیاز مند ارائه راهکار هائی به منظور استفاده  عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت  کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش  هزینه اجراست.سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد.این فن اوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.

برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود .

روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند :

1_سبک کردن اجزای باربر ساختمان

2_سبک کردن سازه ساختمان

بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی وتکنیک های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر میگیرد که شامل:شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خاج کشور)وتکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح بعنوان مصالح سبک ومیزان تاثیر به کار گیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان  هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان.

تعریف مصالح سبک :مصالح سبک به مصالحی اطلاق میشود که وزن مخصوص انها از نمونه های مشابه کمتر بوده واستفاده از آنها به کاهش وزن کلی ساختمان  بیانجامد.

مصالح سبک  در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم میشوند:

1_مصالح سبک سازه ای

 2_مصالح سبک غیر سازه ای

3_سیستم ها

مصالح سبک سازه ای:به ان دسته از مصالح گفته میشود که در موارد سازه ای در بنا به کار برده میشوندبه سه نوع تقسیم میشوند:

1_بتونی

2_طبیعی

3_صنعتی

 

بتن سبک:یکی از مصالح مهم و کار امد در صنعت ساختمان مدرن  است و دارای کاربرد های متنوعی  دارد.قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده ,سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده وپس تنیده وبقیه اجزا از جمله این مواد هستند در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای میتواند به اسانی و بهتر از هر مصالح دیگر بوسیله بتن  سبک حاصل شود.

بتن سبك ماده اي است با تركيبات جديد و فوق العاده سبك و مقاوم .
مواد تشكيل دهنده بتن سبك عبارت است از ورموكوليت، پرليت، سنگ بازالت و سيمان تيپ 2 و ...
در اين بتن همانند بتنهاي عادي ، از ماسه استفاده نمي شود.
عدم وجود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتن گرديده و باعث مي شود كه مواد تشكيل دهنده كه تقريبا" از يك خانواده مي باشند و بهتر همديگر را جذب كنند .
ساختمان اين بتن متخلخل بوده و اين مسئله پارامتر بسيار موثري است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عايق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما مي گردد .
تركيبات اين بتن به گونه اي عمل مي كند كه حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولي كه جذب آب دارد عمل نكرده و آب را از خود دفع مي كند .

اين بتن تحت فشار مستقيم (پرس) ساخته مي شود .
بدليل شكل گيري بتن در فشار، ساختار آن دارا ي يكپارچگي قابل قبولي است .
بتن سبك در قالبهاي طراحي شده توسط متخصصين ، بصورت يكپارچه ريخته مي شود .
بدليل يكپارچگي در نوع ساختمان بتن ، قطعه توليدي از استحكام بالايي برخوردار شده و مقاومت بالايي نيز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .
براي تقويت اين بتن از يك يا چند لايه شبكه فلزي در داخل بتن استفاده شده كه اين حالت همانند مسلح كردن بتن معمولي بوسيله ميلگرد مي باشد .
هزينه توليد اين نوع بتن از ديگر مواد ساختماني به نسبت ويژگي آن پايينتر است.
زمان بسيار كمتري جهت توليد ديوار هاي بتني سبك يا قطعات ديگر لازم است .
پرت مواد اوليه جهت توليد بتن سبك بسيار كمتر از بتن معمولي است. چون تمام مراحل توليد در محل مشخصي صورت گرفته و جهت توليد پروسه اي طراحي گرديده است .
بدليل طراحي كليه مراحل توليد و وجود نظارت بر تمامي اين مراحل ماده توليدي داراي استاندارد خاصي تعريف شده است . (مهندسي ساز)
خريد مصالح بطور عمده صورت مي گيرد و هزينه كمتري براي سازنده در بر خواهد داشت و در نهايت خانه پيش ساخته با قيمت پائين تري عرضه مي گردد .
قطعات توليدي در كارخانه از آزمايشات كنترل كيفيت گذر كرده و در صورت تائيد به بازار مصرف
عرضه مي گردد .
بتن سبك مسطح بوده كه مي توان با يك ماستيك كاري ساده بر روي آن رنگ آميزي كرد.

 

^{مصالح سازه ای طبیعی:}

چوب:چوب از جمله مصالح سبک سازه ای که تجربه های موفقی  د راکثر کشور های جهان داشته است.

مصالح چوبی:چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است مقاومت نسبی بالا مقدار چگالی کم ورسانایی کم در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد.در مقطع عرض دارای خواص متفاوت ا زجهات مختلف دادر.هم چنین  چوب دراری قابلیت پوسیدن و اشتعال است.چوب سنگین تر معمولا مقاوم تر است بار بیشتری را تحمل میکند قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است.وبه این دلیل برای ساختن عایق حرارتی مناسب است.چوب از لحاظ مصرف به اشکال مختلف چب های بریده شده  چوب های ورقه ای وچوب های گرد تقسیم بندی میشوند.چوب های گرد:ضخامت بین 14_34سانتی متر ودرازای 8/1_7/ متر دارندوبه دودسته گردبینه وتیر تقسیم میشوند

مصالح سبک صنعتی:

یکی از روش های سبک سازی ساختمان ها کاهش وزن تیغه های بار بر در ساختمان است.یکی از روش های نیمه پیش ساخته  روش ساخت وساز به کمک پانل ها ی ساندویچی پیش ساخته تردی  را نام بردکه با نام  های تجاری مختلف از قبیل :پوما سپ وسیلانوبا این روش تا دو طبقه ساختمان با استفاده از باربری قطعات مورد نظر ساخته میگردد.

 

تاريخچه ساخت و کاربرد بتن سبک

اولين گزارشهاي تاريخي در مورد کاربرد بتن سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر مي گردد. روميان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزيوم از پوميس که نوعي مصالح سبک است استفاده کرده اند. همانطور که می دانيم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غير سازه ای . از اين نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی ديگری استفاده می نمائيم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ريز دانه . در اين نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .
• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نيز دو نوع بتن داريم : مسلح و غير مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غير مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را بايد از اين جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبيه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پيش تنيده هم باشد .

کاربرد بتن سبکدانه پس از توليد سبکدانه هاي مصنوعي و فراوري شده در اوايل قرن بيستم وارد مرحله جديدي شد.

در سال 1918، S. J. Hayde با استفاده از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شيل کرد و بدينوسليه سبکدانه اي مصنوعي توليد کرد که از آنها در ساخت بتن استفاده شد. توليد تجاري روباره هاي منبسط شده نيز از سال 1928 آغاز گرديد.
اين سبكدانه مصنوعي در هنگام جنگ جهاني اول به دليل محدوديت دسترسي به ورق فولادي براي ساخت كشتي بكار رفت. كشتي Atlantus به وزن 3000 تن كه با بتن سبك هايديتي ساخته شد، در اواخر سال 1918 به آب افتاد. در سال 1919 كشتي Selma به وزن 7500 تن و طول 132 متر با همين نوع بتن ساخته و به آب انداخته شد. تا آخر جنگ جهاني اول و سپس تا سال 1922 كشتي ها و مخازن شناور متعددي ساخته شد كه يكي از آن ها Peralta تا سال هاي اخير شناور بود.
برنامه ساخت كشتي ها در اواسط جنگ جهاني دوم متوقف شد و دوباره به دليل محدوديت توليد ورق فولادي مورد توجه قرار گرفت. تا پايان جنگ جهاني دوم 24 كشتي اقيانوس پيما و 80 بارج دريايي ساخته شد كه ساخت آن ها در دوران صلح، اقتصادي محسوب نمي گشت. ظرفيت اين كشتي ها 3 تا 140000 تن بود.
در سال 1948 اولين ساختمان با استفاده از شيل منبسط شده در پنسيلوانياي شرقي احداث گرديد. در ادامه، از سال 1950 ساخت بتن سبک گازي اتوکلاو شده در انگلستان متداول شد. اولين ساختمان بتن سبکدانه مسلح در اين کشور که يک ساختمان سه طبقه بود در سال 1958 و در شهر برنت فورد احداث گرديد.
ساختمان هتل پارك پلازا در سنت لوئيز، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربي در كانزاس سيتي در سال 1929 از جمله ساختمان هاي دهه 20 و 30 ميلادي ساخته شده در آمريکاي شمالي با استفاده از بتن سبک هستند. ساختمان 42 طبقه در شيكاگو، ترمينال TWA در فرودگاه نيويورك در سال 1960، فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962، كليسايي در نروژ در سال 1965، پلي در وايسبادن آلمان در سال 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در سال 68 از جمله ساختمان هايي هستند كه با بتن سبكدانه ساخته شده اند.
در هلند، انگلستان، ايتاليا و اسكاتلند نيز در دهه 70 و 80 پل هايي با دهانه هاي مختلف ساخته و با موفقيت بهره برداري شده اند. در سال هاي 1970 ساخت بتن سبكدانه پرمقاومت آغاز شد و در دهه 80 به دليل نياز برخي شركت هاي نفتي در امريكا و نروژ براي ساخت سازه ها و مخازن ساحلي و فراساحلي مانند سكوهاي نفتي يك رشته تحقيقات وسيع براي ساخت بتن سبكدانه پرمقاومت در اين دو كشور با هدايت واحد آغاز شد كه نتايج آن در اواخر دهه 80 و اوايل دهه 90 منتشر گشت.
در ساليان اخير نيز استفاده بتن سبک در دال سقف ساختمانهاي بلند مرتبه، عرشه پلها و ديگر موارد مشابه و همچنين کاربردهاي خاص مانند عرشه و پايه دکلهاي استخراج نفت کاربرد فراواني يافته است.

بزرگترين بنای بتن سبکدانه ، يک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد.

خواص فوق العاده بتن سبک

 

-         کاهش وزن مرده ساختمان

-         کاهش هزينه سرمايه گذاري در اسکلت فلزي

-         کاهش هزينه ساخت و افزايش بهره وري

-         مقاومت بسيار بالا در برابر آتش سوزي

-   کاهش سرمايه گذاري تجهيزات برودتي و حرارتي

-         کاهش مصرف انرژي .

-         افزايش چشم گير مقاومت حرارتي و صوتي

-         تکميل سريعتر پروژه ها و سازه ها

ما با توجه به امکانات و محدوديتها در توسعه روشها و استفاده از مواد ارزان قيمت و قابل دسترس براي تهيه مصالح ساختماني مناسب سعي و تلاش زيادي كرده ايم. عوامل ذيل براي رسيدن به اين مهم تعيين كننده بوده اند :

-         فن آوري بکار گرفته شده ساده و قابل استفاده در همه نقاط باشد

-         به سرمايه گزاري زيادي نياز نباشد.

-         نيروي كار ساده و غير ماهر استفاده شود.

-         حداقل ضايعات توليد گردد و با محيط زيست همخواني داشته  و آلودگي ايجاد ننمايد

-         حتي الامكان از ضايعات براي توليد استفاده گردد.

-         مصرف انرژي را به حداقل برساند.

-         اجرا و عمليات ساختماني را تسريع نمايد.

-         ساختمانها و منازل ساخته شده از اين مواد ، مقاوم ، سبك و راحت باشند.

-         در مقايسه با ساير مواد و مصالح ساختمان از نظر قيمت قابل رقابت باشد.

بديهي است که کيفيت محصول به دست آمده اثر عمده اي در سبک سازي مصالح ساختماني کشور خواهد گذاشت ، بخصوص كه کاهش وزن کل ساختمان در کشور زلزله خيز ايران از اهميت ويژه اي برخوردار مي باشد.                                                                                  

 

عيب بتن سبك :

عيب هاي بتن سبك بيشتر در مورد قطعات پيش ساخته از اين بتن مي باشد مانند : مشکلات اتصال اعضاء سازه اي به همديگر ، نياز به گروه نصاب متخصص ، نگهداري تخصصي ، مشکل نصب اجزاء غير سازه اي به ديوارها

ولي مهمترين و عمده ترين عيب بتن ذكر شده :

كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است

 

 

 

كاربرد بتن سبك :

بتن سبك در بعضي ازسازه ها كه نمونه هايي از آن در زير آمده است  به كار رفته است

ترمينال TWA در فرودگاه نيويورك در سال 1960، فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962، كليسايي در نروژ در سال 1965، پلي در وايسبادن آلمان در سال 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در سال 68 از جمله ساختمان هايي هستند كه با بتن سبكدانه ساخته شده اند.

بزرگترين بنای بتن سبکدانه ، يک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد.

همچنين به دليل استفاده كم در ايران اين نوع بتن را به صورت پانل هاي آماده كه در شكل آمده شده در وبلاگ نشان داده شده است .

در ساليان اخير نيز استفاده بتن سبک در دال سقف ساختمانهاي بلند مرتبه، عرشه پلها و ديگر موارد مشابه و همچنين کاربردهاي خاص مانند عرشه و پايه دکلهاي استخراج نفت کاربرد فراواني يافته است.

  معايب ساختمان هاي ساخته شده با  بتن سبک

 

اين  ساختمانها داراي مشکلات ويژه اي هستند که به اختصار ميتوان به نمونه هاي زير اشاره نمود .

۱-مشکلات اتصال اعضاء سازه اي به همديگر

۲-مشکلات حمل و نقل

۳- مشکلات درز بندي اتصالات

۴- نياز به گروه نصاب متخصص

۵- نگهداري تخصصي

۶- وزن بسيار زياد

۷- مشکل نصب اجزاء غير سازه اي به ديوارها

 

معايب بتن هاي سبک

 

شايد يکي از مهمترين يا شايد تنها ترین عيب بتن سبک مقاومت کم آنها مي باشد که در زير چگونگي بر طرف کردن اين عيب نيز آمده است

 

اثر ميكروسيليس ها در افزايش مقاومت بتن سبک

 

كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبك با مقاومت زياد روشهاي زيادي مورد توجه قرار گرفته است .

نكته : عامل موثر و مشترك در كليه اين پژوهشها مصرف ميكروسيليس در بتن مي باشد . در اينجا اجمالا به چند روش اشاره مي گردد :

1- تحقيقات مشترك V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبك و بهبود ديگر خواص آن با استفاده از سبكدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبك تابعي از مقاومت سبكدانه ها و ملات است كه اين رابطه به صورت ذيل ارائه گرديد .

fc = fm (vm)+fa (1-vm)

fc = مقاومت بتن    fa = مقاومت سبكدانه

fm = مقاومت ملات  vm = حجم نسبي ملات

بدين ترتيب مشاهده مي شود كه مي توان با افزايش مقاومت سبكدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبك را افزايش داد .

طبقه بندی بتن های سبک

 

طبقه بندي بتن هاي سبك بر حسب نوع كاربرد آنها :

 

- بتن سبك بار بر ساختمان

-  بتن مصرفي در ديوارهاي غير بار بر

-  بتن عايق حرارتي

 

نكته 1- طبقه بندي بتن سبك بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد .

مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبك ---- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارد از    شده پس از 28 روز نبايد كمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نبايد از 1850 كيلوگرم بر متر مكعب تجاوز نمايد كه معمولا بين 1400 او 1800 كيلوگرم بر متر مكعب است .

نكته : 2- بتن مخصوص عايق كاري معمولا داراي وزن مخصوص كمتر از 800 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت بين 7/0 و Mpa 7 مي باشد .

انواع سبك دانه هايي كه به عنوان مصالح در ساختار بتن سبك استفاده مي شود :

الف -  سبك دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوكه سنگ ، خاكستر ، توف كه بجز دياتومه ها بقيه آنها منشاﺀ آتشفشاني دارند .

نكته :1- اين نوع سبك دانه ها معمولا بدليل اينكه فقط در بعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان  زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا و آلمان اينگونه مصالح صادر مي شود .

نكته : 2- از انواعي پوكه معدني سنگي كه ساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 كيلو گرم بر متر مكعب توليد مي شود كه خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آن زياد است . سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است .

ب -  سبك دانه هاي مصنوعي : اين سبك دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند .

- گروه اول : كه با حرارت دادن و منبسط شدن خاك رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين، ورميكوليت بدست مي آيند .

- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره كوره آهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد .

- گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبكدانه هاي كلينكري) مي باشند .

- گروه چهارم : مخلوطي از خاك رس با زباله خانگي و لجن فاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در كوره تبديل به سبك دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده  است.

 

طبقه بندی بتن سبک بر مبنای مقاومت

بتن‌هاي سبك از دیدگاه مقاومتی در سه دسته طبقه‌بندي مي‌شوند كه عبارتند از بتن سبك غيرسازه‌اي، بتن سبك سازه‌اي و بتن سبك با مقاومت متوسط که در ادامه به آن پرداخته می شود.بتن سبك غيرسازه‌اي كه معمولاً به عنوان جداسازهاي سبك

 مورد استفاده قرار مي‌گيرد، داراي جرم مخصوص كمتر از 800 كيلوگرم بر مترمكعب است. با وجود جرم مخصوص كم، مقاومت فشاري آن حدود 35/0 تا 7 نيوتن بر ميليمترمربع مي‌باشد. از معموليترين سنگدانه‌هاي مورد مصرف در اين نوع بتن مي توان به پرليت (نوعي سنگ آذرين) و ورميكوليت (ماده‌اي با ساختار ورقه‌اي شبيه ليكا)اشاره کرد.

بتن‌هاي سبك سازه‌اي داراي مقاومت و وزن مخصوص كافي مي‌باشند، به گونه‌اي كه مي توان از  آن‌ها در اعضاي سازه‌اي استفاده کرد. اين بتن‌ها عموماً داراي جرم مخصوصي بين 1400 تا 1900 كيلوگرم بر مترمكعب بوده و حداقل مقاومت فشاري تعريف شده براي آنها 17 نيوتن بر ميليمتر مربع (مگاپاسكال) مي باشد. در بعضي حالات امكان افزايش مقاومت تا 60 نيوتن بر ميليمتر مربع نيز وجود دارد. در مناطق زلزله خيز، آيين‌نامه‌ها حداقل مقاومت فشاري بتن سبك را به 20 نيوتن بر ميليمتر مربع محدود مي‌كنند.

بتن‌هاي سبك با مقاومت متوسط، از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشاري در محدوده‌اي بين بتن‌هاي سبك غيرسازه ا‌ي و سازه‌اي قراردارند، به گونه‌اي كه مقاومت فشاري آنها‌ بين 7 تا 17 نيوتن بر ميليمترمربع و جرم مخصوص آن‌ها بين 800 تا 1400 كيلوگرم بر مترمكعب مي باشد.

 

1-1- بتن سبك غيرسازه‌اي

اين نوع بتن‌ها با جرم مخصوصي معادل 800 كيلوگرم بر مترمكعب و كمتر، به عنوان تيغه‌هاي جداساز و عايق‌هاي صوتي در كف بسيار مؤثر هستند. اين نوع بتن مي‌تواند در تركيب با مواد ديگر در ديوار، كف و سيستم‌هاي مختلف سقف مورد استفاده قرار گيرد. مزيت عمده آن، كاهش هزينه‌هاي لازم براي تهويه‌ي گرمايي يا سرمايي فضاهای داخلی ساختمان و كاهش انتقال صوت بين طبقات و فضاهاي ساختمان مي باشد. بتن‌هاي سبك غيرسازه‌اي بر اساس ساختارداخلي مي‌توانند به دو گروه جداگانه تقسيم‌بندي شوند.

دسته اول بتن‌هاي اسفنجي[1] كه در حين ساخت آن‌ها با ايجاد كف، حباب‌هاي هوا در خمير سيمان يا در ملات سيمان - سنگدانه ايجاد مي گردد. كف مورد نظر يا از طريق مواد كف‌زا در حين اختلاط توليد شده و يا به صورت كف آماده به مخلوط اضافه مي‌شود. بتن اسفنجي مي‌تواند جرم مخصوصي تا حدود 240 كيلوگرم بر مترمكعب داشته باشد.

 دسته دوم بتن با سنگدانه سبك يا به اختصار بتن سبكدانه است که با استفاده از پرليت، ورميكوليت منبسط شده و يا ديگر سبکدانه هاي طبيعي و مصنوعي ساخته مي‌شوند. جرم مخصوص خشك اين مخلوط بين 240 تا 960 كيلوگرم بر مترمكعب مي‌باشد.

امروزه اضافه كردن ريزدانه‌هايي با وزن معمولي، موجب افزايش وزن بتن و مقاومت آن مي شود، ليكن به منظورحصول خواص عايق‌بندي حرارتي (ضريب انتقال حرارت پايين)، حداكثر جرم مخصوص به 800 كيلوگرم در مترمكعب محدود مي‌گردد.

هنگام ساخت و استفاده از بتن سبك غيرسازه‌اي، سعي بر اين است كه با كاهش وزن بتوان خصوصيات عایق حرارتي را افزايش داد، اما ذكر اين مطلب ضروري است كه باكاهش وزن مخصوص بتن، مقاومت آن نيز كاهش مي‌يابد. مقاومت فشاري و وزن مخصوص بتن، ارتباط نزديكي با هم دارند و با افزايش وزن مخصوص، بالطبع بايد مقاومت بالاتري را انتظار داشت. با توجه به مقاومت به دست آمده از اين نوع بتن، محل کاربرد آن تعيين مي گردد. به عنوان مثال بتن‌هايي با مقاومت فشاري حدود 7/0 نيوتن بر ميليمترمربع و كمتر براي عايق‌سازي لوله‌هاي بخار زيرزميني مناسب هستند و از بتن‌هاي با مقاومت بالاتر تا حدود 5/3 نيوتن بر ميليمتر مربع در پياده‌روها استفاده مي شود. بايد توجه داشت كه انقباض بتن‌هاي سبك در هنگام خشك شدن در اكثر موارد و به خصوص در موارد حذف سنگدانه‌هاي درشت از مخلوط، همواره مشكل‌ساز است.

 

1-2- بتن سبك با مقاومت متوسط

بتنهای سبک موجود در این طبقه عمدتا از نوع بتنهای سبکدانه و بتنهای با ساختار باز می باشند. به عبارت دیگر برای کاهش چگالی بتن از سنگدانه های سبک طبیعی یا مصنوعی استفاده شده است. سبکدانه های مورد استفاده در بتنهای سبک با مقاومت متوسط معمولا از یکی از روشهای آهكي شدن (تكليس)، سنگدانه‌ي كلينگر، محصولات منبسط شده‌اي نظير روباره‌هاي منبسط شده، خاكستر بادي، شيل و اسليت يا سنگدانه‌هاي توليدي از مصالح طبيعي مانند پوكه سنگ‌هاي آذرين و سنگ‌هاي آذرين متخلخل (توف) توليد مي‌شوند. جرم مخصوص بتن ساخته شده با سنگدانه‌هاي فوق بين 800 تا 1400 كيلوگرم بر مترمكعب است. كاربرد مواد افزودني نظير تسريع كننده‌ها و روان‌كننده‌ها مي‌تواند در تغيير مقاومت بتن‌هاي ساخته شده با سنگدانه‌هاي توليد شده از روش‌هاي مذكور موثر باشد. کاربرد این بتنها معمولا در بلوکهای مجوف بتنی، کف سازیها و موارد مشابه است.

1-3- بتن سبك سازه ای

بتنهای سبک سازه ای بتنهایی هستند که علی رغم دارا بودن چگالی کمتر از 2000 كيلوگرم بر مترمكعب، مقاومت فشاری بیش از 17 مگاپاسکال دارند. ساخت این بتنها صرفا با استفاده از سنگدانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. تمام بتنهای سبک سازه ای از خانواده بتن های سبکدانه می باشند که در آن برای کاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه های سبک استفاده شده است. به این دلیل بعضا از عبارات بتن سبکدانه و بتن سبک سازه ای برای بیان یک مفهوم استفاده می شود. در بتن‌هاي سبكدانه سازه‌اي از سنگدانه‌هايي استفاده مي‌شود كه بتن ساخته شده مقاومتي بيش از 17 مگاپاسکال و جرم مخصوصي كمتر از 2000 كيلوگرم بر مترمكعب را دارا باشد. سنگدانه‌هايي كه اين شرايط را عموماً برآورد مي‌كنند و طبق استاندارد [2] ASTM-C330 براي ساخت بتن سبك سازه‌اي مورد استفاده قرار مي گيرند، عمدتا عبارتند از:

الف) شيل، رس و اسليت منبسط شده در كوره‌ي دوار

ب)سنگدانه هايي که از فرآيند هاي کلوخه ای شدن به دست مي آيند

ج) سرباره‌هاي منبسط شده

د) پوكه‌هاي معدني

هـ) پوكه‌هاي صنعتي

و) خاكستر بادي ته نشين شده

تأمين مقاومت فشاري معادل 20 نيوتن بر ميليمترمربع و بيشتر با بعضي از اين سنگدانه‌ها امكان‌پذير است. شرايط ساير سنگدانه‌ها نيزطوري است كه قادر به حصول حداقل مقاومت فشاري مقرر شده براي بتن سبك سازه‌اي مي‌باشند. همانطور كه پیش از این ذکر شد،‌ مقاومت بتن سبك ‌تابعي از جرم مخصوص آن است. بايد توجه داشت كه جرم مخصوص بتن عمدتاً متأثر از جرم مخصوص سنگدانه‌هاي مصرفي است، به گونه‌اي كه استفاده از مصالح سبكتر موجب كاهش وزن مخصوص بتن مي شود. ولي استفاده از مصالح سنگين‌تر از سبكدانه‌ها، لزوماً باعث افزايش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد شد. بيشترين مقاومت بتن سبکدانه معمولا وقتی حاصل می شود که از سبکدانه های ساخته شده از شيل، رس و اسليت منبسط شده در فرآيند كوره دوار برای سبک سازی چگالی بتن استفاده گردد.

مقايسه انواع بتن سبك با آجر و بتن معمولي

 

 

نوع مصالح ساختماني	وزن مخصوص kg/m3	مقدار مصرف سيمان kg/m3	مقاومت گسيختگي فشاري kg/m3
بتن معمولي	2200-2700	550	250-800
آجر	1600	-	100
بتن سبك از نوع عايق حرارتي	400-700	90-150	5-10
بتن سبك ساختماني	700-1400	150-240	10-20
بتن سبك مقاوم	1200-1500	270-330	100-200

 

مسائل اجرائي بتن سبكدانه سازه اي

بسياري از اصول اجرائي حاكم بر بتن ريزيهاي معمولي در بتن ريزي با بتن سبــكدانه سازه اي كماكان از اهميت برخوردار است . مسلما" در بتن هاي غير سازه و سبكدانه بسياري از نكات مورد نظر نميتواند با اهميت تلقي شود و عدم رعايت برخي قواعد تا آنجا كه به وزن مخصوص بتن ريخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهميت تلقـــي نميشـــود.
اصل پيوستگي و تدوام در بتن ريزي ( عدم ايجاد درز سرد ( ، اصل عدم گيرش يا نزديكي به گيرش در بتن قبل از ريختن و تراكم ، اصل عدم جدا شدگي مواد (نا همگني ( بتن ، اصل رعايت دماي مناسب بتن ريزي ، اصل عدم آلودگي بتن به مواد مضر ، اصل رعايت تراكم صحيح ، اصل رعايت پرداخت صحيح سطح بتن ، اصل انتخاب صحيح اسلامپ با توجه به وضعيت قطعه و وسايل تراكمي موجود ، اصل رعايت و بكارگيري نسبت ها و مقادير صحيح مصالح و پرهيز از مصرف مواد نا مناسب ، و در نهايت اصل عمل آوري صحيح و قالب برداري به موقع و با دقت همواره در اين نوع بتن ريزيها مانند بتن هاي معمولي از اهميت برخوردار مي باشد .

استفاده از مواد مناسب و نسبت هاي صحيح :
بكار گيري مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه ، رعايت مصرف سيمان تازه و غير فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول كاملا" مهم مي باشد . توزين يا پيمانه كردن دقيق و صحيح مصالح مصرفي طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهميت برخوردار است . بهتر است مصالح سنگي مصرفي به ويژه سبكدانه در شرايطي قرار گيرد كه نوسانات رطوبتي اندكي داشته باشد . براي مثال خوبست بدانيم ليكاهاي موجود در ايران ميتواند تا بيش از 30 درصد آب را در خود جذب و نگهداري كند . بنا براين بين سنگدانه كاملا" خشك و كاملا" اشباع تفاوت فاحشي وجود دارد و ميتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سيمان و در نتيجه به مقاومت و دوام بتن سبكدانه سازه اي اثر چشمگيري باقي گذارد . بهر حال اگر بدانيم مثلا" سنگدانه هاي ما حدود 5 درصد رطوبت دارد ميتوانيم مقدار آب مصرفي را تنظيم نمائيم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست يابيم .
بايد دانست مشكل بزرگ توليد بتن سبكدانه همين تغيير رطوبت است و لذا كنترل نسبت آب به سيمان در اين بتن ها مشكل مي باشد و حتي مانند بتن هاي معمولي نيز نميتوان با كنترل اسلامپ به نتيجه مورد نظر رسيد .

انتخاب اسلامپ صحيح :
مانند بتن هاي معمول انتخاب اسلامپ ميتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگي ، آب انداختن ، رسيدن به تراكم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه ، طرز قرارگيري ، وضعيت درهمي ميلگردها ، وسايل تراكمي موجود قابل تأمين اين انتخاب كاملا" معنا دار و با اهميت است . به دليل سبكي سنگدانه ها بويژه سبكدانه هاي درشت احتمال جدا شدگي در بتن شل افزايش مي يابد . لذا اسلامپ هاي بيش از ده سانتي متر ابدا" مطلوب نيست مگر اينكه بتن پر عياري داشته باشيم ، همچنين با وجود موادي مانند ميكرو سيليس ممكنست اين جدا شدگي به حداقل برسد .
بنا براين اگر قرار باشد بتن سبكدانه پمپي با اسلامپ 10 تا 15 سانتي متر را داشته باشيم عيار سيمان بايد از حدود 400 كيلو در متر مكعب فراتر رود . در حاليكه اگر اسلامپ كمتر باشد حداقل عيار سيمان در ACI برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادي اسلامپ هاي 5 تا 8 سانتي متر براي بتن سبكدانه غير پمپي و اسلامپ 7 تا 10 سانتي متر براي بتن سبكدانه پمپي مطلوب تلقي ميشود بدون اينكه اين اعداد جنبه آئين نامه اي داشته باشد .
تغييرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبكدانه بسيار جدي است . در بتن هاي معمولي نيز اين پديده به چشم ميخورد بويژه وقتي سنگدانه هاي درشت خيلي خشك باشند ممكن است حتي در طول 15 دقيقه پس از ساخت شاهد افت جدي در اسلامپ باشيم . در بتن سبكدانه اين امر به شدت وجود دارد . فرض كنيد اگر در طول 15 تا 30 دقيقه جذب آب سبكدانه 5 تا 10 درصد فرض شود و فقط سبكدانه درشت به ميزان 300 كيلو داشته باشيم 15 تا 30 كيلو آب را جذب مي كند كه كاهش اسلامپ 6 تا 15 سانتي متر را ميتوان شاهد بود . اگر قرار باشد طول مدت حمل و ريختن و تراكم زياد باشد كاملا" دچار مشكل ميشويم . همچنين در بتن هاي پمپي ، اين كاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براين سعي ميشود كه چنين پروژه هائي حتي الامكان از 24 ساعت قبل از ساخت بتن ، سبكدانه ها را خيس كرد (Presoaking ) تا آب قابل ملاحظه اي را جذب نمايد و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زيادي نباشيم . اين خيس كردن ممكن است حتي از سه روز قبل شروع شود ادامه يابد . خيس كردن سنگدانه ممكنست با آب پاشي تحت فشار و بصورت باراني باشد و يا از سيستم خلاء براي نفوذ سريعتر آب به داخل سبكدانه استفاده شود كه در ايران روش ساده اول معمولتر و عملي تر مي باشد . ريختن آب و سبكدانه در مخلوط كن و اضافه كردن سيمان و غيره پس از مدتي تأخير ميتواند به افت اسلامپ كمتر منجر شود .
ميزان جذب آب سبكدانه ها علاوه بر زمان تابع ميزان آب موجود در آن ( رطوبت اوليه ( نيز مي باشد كه پيش بيني جذب آب را در مدت معين دشوار مي كند مگراينكه قبلا" آزمايشهائي را با رطوبت اوليه موجود انجام داده باشيم .
اسلامپ هاي كمتر از 5 سانتي متري نيز كار تراكم را با مشكل مواجه مي سازد و فضاي خالي زيادي را در بتن بهمراه دارد .
بسياري از تحقيقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن هاي سبكدانه كه با سبكدانه خشك ساخته شده اند بهتر از وقتي است كه از سبكدانه قبلا" خيس شده يا اشباع شده استفاده گشته است .

اصل رعايت دماي مناسب :
حداقل و حداكثر دماي مجاز و مطلوب در أئين نامه ها مشخص شده است . رعايت اين امر براي بتن سبك سازه اي و با دوام بشدت ضروري است و از اين نظر تفاوتي با بتن معمولي وجود ندارد .
حداقل دماي مجاز 5+ درجه سانتي گراد و حداقل دماي مطلوب 10+ درجه سانتي گراد است . حداكثر دماي مجاز معمولا" 32-30 درجه سانتي گراد تا هنگام گيرش مي باشد و بهتر است از اين حد فاصله معقولي را داشته باشيم . در هواي سرد و گرم كه بتن با دماي مناسب توليد مي شود نبايد در حين اجرا آنقدر تأخير و معطلي بوجود آورد كه با تبادل گرمائي ، دماي مطلوب از دست برود .

اصل همگني ( عدم جداشدگي ):
اصول جداشدگي و عوامل مؤثر بر آن براي بتن سبكدانه همچون بتن معمولي است ، اما براي بتن سبكدانه يك عامل ديگر يعني اختلاف در چگالي ذرات و خمير سيمان يا ملات ميتواند به جداشدگي منجر گردد . عوامل جداشدگي ميتوانند داخلي باشند كه صرفا" استعداد جداشدگي را بوجود مي آورند و يا عامل خارجي باشند كه مربوط به اجرا هستند و استعداد را شكوفا مي كنند . از عوامل داخلي بالا رفتن حداكثر اندازه سبكدانه مي باشد كه معمولا" باعث جداشدگي ميگردد و بهتر است حداكثر اندازه سبكدانه براي بتن سازه اي به 20 ميلي متر محدود شود و توصيه مي گردد تا از حداكثر اندازه 15 – 12ر ميلي متر استفاده شود . جالب است بدانيم معمولا" با افزايش حداكثر اندازه ، چگالي حجمي خشك ذرات سبكدانه درشت كاهش مي يابد و از اين نظر نيز امكان جداشدگي را قوت مي بخشد .

بالا رفتن اسلامپ به افزايش استعداد جداشدگي منجر مي شود . كاهش ميزان عيار سيمان و مواد سيماني و چسباننده ميتواند بشدت باعث افزايش استعداد جداشدگي گردد . اختلاف وزن مخصوص ( چگالي ( ذرات سبكدانه با خمير سيمان و يا اختلاف چگالي ذرات ريزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگي منجر مي گردد . بالا رفتن نسبت آب به سيمان به افزايش پتانسيل جداشدگي مي انجامد . درشت تر شدن بافت دانه بندي سنگدانه ها معمولا" امكان جداشدگي را افزايش مي دهد . وجود مواد ريز دانه و چسباننده مانند پوزولان و ميكروسيليس و سرباره ها مي تواند باعث كاهش استعداد جداشدگي بتن سبكدانه گردد ، همچنين بكارگيري مواد حبابزا و ايجاد حباب هوا ميتواند جداشدگي و آب انداختن را كاهش دهد ضمن اينكه رواني و كارآئي مورد نظر تأمين ميگردد .
از عوامل خارجي مي توان حمل نامناسب ، ريختن غلط ، استفاده از شوت هاي طولاني و يا شيب نامطلوب ، برخورد بتن با قالب و ميلگردها ، ريختن بتن از ارتفاع زياد بدون لوله و قيف هادي و يا بدون پمپ معمولا" به جداشدگي منجر ميشود . بخاطر حساسيت جداشدگي در اين بتن ها بايد دقت بيشتري را اعمال نمود . بايد دانست نتيجه جداشدگي در بتن سبكدانه نيز از نظر مقاومتي و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولي است .

اصل عدم آلودگي بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ريختن و تراكم نبايد مواد مضر اعم از مواد ريزدانه رسي ( گل و لاي ( ، مواد شيميايي شامل چربي ها و مواد قندي يا انواع مختلف نمكها و آب شور و غيره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادي همچون گچ نيز توجيه ندارد . بهرحال در اين رابطه هيچ تفاوتي بين بتن معمولي و سبكدانه سازه اي وجود ندارد .

اصل عدم كاركردن با بتن در مرحله گيرش :
اگر عمليات بتن ريزي با بتني كه در مرحله گيرش است انجام گيرد مقاومت و دوام آن بشدت كاهش مي يابد و نفوذپذيري آن زياد ميشود . از اين نظر بتن مانند ملات گچ زنده است كه اگر آن را مرتبا" بهم بزنيم و ورز دهيم تبديل به ملات گچ كشته ميشود كه بشدت كم مقاومت و كم دوام است ، هرچند گيرش آن به تأخير مي افتد و يا اصلا" خود را نمي گيرد و صرفا" خشك مي شود . بهرحال نبايد بتن را در هنگامي كه در شرف گيرش است مخلوط نمود و يا ريخت و متراكم كرد . از اين نظر بين بتن سبكدانه و بتن معمولي اختلافي احساس نمي گردد .
مسلما" در هواي گرم و يا بتن با دماي زياد ، گيرش زودتر حاصل ميشود . زمان گيرش تابع نوع سيمان ( جنس و ريزي ( ، نسبت آب به سيمان و وجود مواد افزودني مي باشد . براي افزايش زمان گيرش و ايجاد مهلت براي عمليات اجرائي مي توان از بتن خنك ، كار در هنگام خنكي هوا يا شب ، سيمانهاي كندگير كننده استفاده نمود .

اصل پيوستگي و تداوم بتن ريزي ( عدم ايجاد درز سرد در بين لايه ها)  :
اگر در هنگام بتن ريزي به هر علت ، لايه زيرين قبل از ريختن و تراكم لايه روئي گيرش خود را انجام داده باشد درز سرد Cold Joint بوجود مي آيد . در اين رابطه فرقي بين بتن سبكدانه و معمولي وجود ندارد . بايد با تجهيز مناسب كارگاه ، افزايش توان توليد و حمل در ريختن و تراكم بتن ، افزايش زمان گيرش بتن و يا ايجاد درزهاي اجرائي مناسب و كاهش سطح بتن ريزي و يا كاهش ضخامت لايه ها امكان ايجاد درز سرد را به حداقل رساند .

تراكم صحيح بتن سبكدانه :
از آنجا كه بتن هاي سبكدانه بشدت در معرض جدا شدگي هستند ، تراكم با قدرت زياد و يا مدت بيش از حد مشكلات جدي را بوجود مي آورد . به محض اينكه احساس مي نمائيم كه شيره يا سنگدانه ها شروع به روزدن مي نمايند بايد تراكم را قطع كرد . لرزش ، بيش از فشار و ضربه ميتواند موجب جدا شدگي گردد.
به هر حال بايد كاملا" هواي بتن خارج و فضاي خالي به حداقل برسد تا مقاومت و دوام كافي ايجاد گردد.

پرداخت سطح بتن سبكدانه :
آب انداختن بتن همواره مشكل بزرگي در پرداخت نهائي سطح بتن مي باشد و اين امر اختصاص به بتن سبكدانه ندارد . خوشبختانه به دليل جذب آب تدريجـــي توسط سبكدانه ها ، آب انداختن ميتواند به كمترين مقدار برسد اما اگر سبكدانه ها قبل از اختلاط كاملا" اشباع شده باشد امكان آب انداختن بيشتر مي گردد . كم بودن عيار سيمان و مواد چسباننده سيماني ، فقدان مواد ريزدانه ، عدم وجود حباب هوا در بتن ، درشتي بافت دانه بندي ، افزايش حداكثر اندازه سبكدانه ، گردگوشه گي سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه ، بالا بودن اسلامپ ، زيادي نسبت آب به سيمان و ... ميتواند موجب افزايش آب انداختن شود .
وقتي بتن آب مي اندازد بايد اجازه داد آب تبخير گردد و اگر تبخير به سرعت ميسر نمي گردد يا نگران گيرش هستيم بايد سعي كنيم آب روزده را با وسيله مناسبي ( گوني يا اسفنج ( از سطح پاك نمائيم و سپس سطح را با ماله چوبي و بدنبال آن با ماله فلزي يا لاستيكي صاف كنيم .
عدم رعايت اين نكات موجب افزايش نسبت آب به سيمان در سطح و كاهش مقاومت و دوام و افزايش نفوذپذيري بتن سطحي مي گردد .

عمل آوري بتن و سبكدانه :
هر چند عمل آوري رطوبتي و حرارتي بتن سبكدانه با بتن معمولي تفاوت چنداني ندارد اما اعتقاد بر اين است كه سبكدانه ها بعلت پوكي و تخلخل و جذب آب ميتوانند در صورت فقدان عمل آوري رطوبتي از ناحيه اجرا كنندگان ، بخشي از آب خود را در اختيار خمير سيمان قرار دهند و توقف شديدي در هيدراسيون سيمان رخ ندهد . اين امر را عمل آوري داخلي بتن سبكدانه مي گويند .

كنترل كيفي بتن سبكدانه :
كنترل كيفي بتن سبكدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . كنترل رواني ، وزن مخصوص و هواي بتن از مهمترين كنترلهاي بتن تازه است . استفاده از آزمايش اسلامپ ، ميز آلماني ( رواني ( و درجه تراكم براي اين بتن ها پيش بيني شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبكدانه متراكم معمولا" كنترل مي شود و در آئين نامه هاي مختلف اختلاف 2 تا 3 درصد مجاز شمرده ميشود ( نسبت به طرح اختلاط ( . هواي بتن را براي بتن سبكدانه نميتوان بكمك روش فشاري بدست آورد و حتما" بايد از روش حجمي بهره گرفت . براي بتن سبكدانه سخت شده ، وزن مخصوص ، مقاومت فشاري ، كششي خمشي و نفوذپذيري ، جذب آب ، جذب موئينه و آزمايشهاي دوام در برابر خوردگي قابل كنترل است .
وزن مخصوص بتن سخت شده سبكدانه بصورت اشباع و خشك اندازه گيري ميشود و گاه بجاي خشك كردن از جمع زدن مقادير اجزاء در هر متر مكعب و افزودن مقداري رطوبت ثابت به آن ، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست مي آورند .
براي تعيين مقاومت فشاري و ساير پارامتر ها تفاوت چنداني بين بتن سبكدانه و معمولي وجود ندارد و شباهت جدي و كامل بين آنها وجود دارد . بهرحال ممكنست در مواردي نتايج حاصله در مقايسه با بتن هاي معمولي گمراه كننده باشد . مثلا" اگر جذب آب بتن سبكدانه را بصورت درصد وزني گزارش كنيم و آنرا با جذب آب بتن معمولي مقايسه نمائيم دچار اشتباه ميشويم و لذا توصيه ميشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمي گزارش گردد .

بتن فاقد ريزدانه ( Concrete finez – No ( :
اگر سنگدانه هاي درشت تك اندازه را با سيمان و آب مخلوط كنيم و در قالب بدون تراكم بريزيم بتن فاقد ريزدانه و متخلخل بدست مي آيد كه از وزن مخصوص كمتري نسبت به بتن معمولي برخوردار خواهد بود . اگر چگالي سنگدانه ها در حدود معمولي باشد وزن مخصوص بتن فاقد ريزدانه حدود 1600 تا kg/m3 2000 بدست مي آيد اما اگر از سبكدانه درشت استفاده نمائيم ممكنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 كمتر شود ( حتي تا حدود kg/m3 650 ( . بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبك يا نيمه سبك تلقي مي شود اما اگر سنگدانه معمولي استفاده شود نميتوان آنرا بتن سبكدانه دانست .
مسلما" اگر سنگدانه تك اندازه بكار نرود و حاوي ذرات ريز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نيز زياد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفي بايد 20-10 ميلي متر باشد و 5 درصد ذرات درشتر و 10 درصد ذرات ريزتر در اين نوع سنگدانه تك اندازه (Singl Size( مجاز است اما بهرحال نبايد ذرات ريزتر از 5 ميلي متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولكي و كشيده و يا بسيار تيزگوشه نباشد . سنگدانه هاي گرد گوشه يا نيمه شكسته براي توليد اين بتن ارجح است .
ساختار بتن فاقد ريزدانه داراي تخلخل ظاهري است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتي ديده مي شود كه در اين مجموعه خمير سيمان بايد صرفا" تا حد امكان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر كردن فضاها با خمير سيمان پرهيز شود زيرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمير سيمان با ضخامت حدود 1 ميلي متر بر روي سنگدانه ها كاملا" مناسب است .
اگر سنگدانه معمولي بكار رود معمولا" مقدار شن اشباع تك اندازه بين 1400 تا 1750 كيلوگرم مي باشد . حجم اشغالي ذرات شن در حدود 550 تا 700 ليتر در هر متر مكعب است . وزن سيمان مصرفي بين 75 تا 150 كيلو در متر مكعب يا بيشتر است كه حجم آن حدود 25 تا 50 ليتر مي باشد . معمولا" نسبت آب به سيمان مصرفي 4/0 تا 5/0 مي باشد كه افزايش آن مي تواند به شلي خمير سيمان و رواني آن منجر شود كه موجب جداشدگي و پرشدن خلل و فرج مي گردد و بتن مورد نظر حاصل نمي شود . با كاهش نسبت آب به سيمان چسبندگي لازم بوجود نمي آيد و از نظر اجرائي دچار مشكل مي شويم . نسبت وزني سيمان به سنگدانه تا مي باشد . همانطور كه از محاسبات فوق بر مي آيد فضاي خالي اين بتن ( پوكي ( بين 25 تا 40 درصد مي باشد و ابعاد اين فضاها نيز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزني حدود 15 تا 25 درصد است . طبيعتا" با افزايش مقدار سيمان و آب و يا مصرف شن با دانه بندي پيوسته ( Graded Size ( وزن مخصوص بتن بيشتر خواهد شد . توصيه مي شود شن ها قبل از مصرف خيس و اشباع گردند .
طرح اختلاط اين بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرايط ساخت بتن مي باشد . بتن فاقد ريزدانه معمولا" بدون تراكم توليد مي شود و اگر مرتعش يا متراكم شود بسيار جزئي خواهد بود زيرا خمير سيمان ميل به پر كردن فضاي خالي بين سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگي سنگدانه به يكديگر به حداقل خواهد رسيد .
معمولا" انجام آزمايش كارآئي يا اسلامپ براي اين نوع بتن موردي نخواهد داشت . از آنجاكه سنگدانه تك اندازه مصرف مي شود جداشدگي از نوع جدائي ريز و درشت سنگدانه معنائي ندارد و مي توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ريخت .
بعلت محدوديت دامنه نسبت آب به سيمان و وجود فضاي خالي قابل توجه در اين نوع بتن ، مقاومت فشاري اين نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگا پاسكال مي باشد و طبيعتا" يك بتن سبك سازه اي تلقي نمي گردد و بصورت مسلح مصرف نمي شود . برخي اوقات سعي مي كنند ميلگردها را با يك لايه ضد خوردگي ( پوشش مناسب ( آغشته كنند و سپس در بتن فاقد ريزدانه بكار برند . اگر از سبكدانه براي ساخت اين بتن استفاده شود ، مقاومت فشاري آن 2 تا 8 مگا پاسكال مي باشد .
جمع شدگي بتن هاي فاقد ريزدانه بمراتب كمتر از بتن معمولي است زيرا مقدار سنگدانه در مقايسه با خمير سيمان زياد است و يقه قابل توجه بوجود مي آورد . بتن فاقد ريزدانه سريعا" خشك مي شود زيرا خمير سيمان در مجاورت هواي موجود و فضاي خالي است و علي القاعده در ابتدا از جمع شدگي بيشتري نسبت به بتن معمولي برخوردار مي باشد و عمل آوري آن از اهميت برخوردار است . قابليت انتقال حرارتي آن بمراتب از بتن معمولي با سنگدانه مشابه كمتر است ( حدود تا ( كه با افزايش رطوبت و اشباع بودن اين بتن ، اين قابليت انتقال حرارت افزايش مي يابد .
مدول الاستيسيته اين بتن ها بين 5 تا Gpa20 است ( براي مقاومت هاي 2 تا 15مگا پاسكال ( . نسبت مقاومت خمشي به فشاري حدود 30 درصد است كه از نسبت مقاومت خمشي به فشاري بتن هاي معمولي بيشتر مي باشد . ضريب انبساط حرارتي اين نوع بتن در حدود تا بتن معمولي است . نفوذپذيري زياد از مزايا و شايد معايب اين نوع بتن است . اما نكته مهم آنست كه موئينگي در اين نوع بتن كم تا ناچيز مي باشد . اگر اشباع از آب نباشد در برابر يخبندان مقاوم است . بعنوان يك نفوذپذير زهكش و تثبيت شده و همچنين يك مسير درناژ و مقاوم بسيار مفيد است . بازي كردن لايه هاي قلوه سنگ و شن درشت و متوسط يا ريز بعنوان زهكش يا بلوکاژ و فيلتر از مشكلات اجرائي محسوب مي شود بويژه اگر بخواهد باربر باشد يكي از معدود راههاي حل مشكل ، استفاده از بتن فاقد ريزدانه است و در اين حالت مسئله سبكي زياد مهم نيست .
اين نوع بتن مانند بسياري از بتن هاي سبك مي تواند جاذب صوت باشد ( نه عايق صوت ( و براي اين منظور نبايد سطح اين بتن با اندودي پوشانده شود .
اندودكردن اين بتن بسيار خوب و ساده انجام مي شود . استفاده از اين بتن براي روسازي و پياده رو سازي اطراف درختان و يا پاركينگ ها بسيار مفيد است ( بدليل نفوذپذيري ( . در ديوارهاي باربر با طبقات كم مي توان از اين نوع بتن استفاده نمود . براي ايجاد نفوذپذيري بعنوان لايه اساس يا زير اساس ميتواند بطور مؤثر عمل نمايد . همچنين بعنوان يك لايه بتن مگر نفوذپذير مناسب است در زير دال كف يا شالوده منابع آب بتني نيز از اين بتن مي توان استفاده نمود .

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه اي و غير سازه اي )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا بايد خواسته ها را بررسي و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نيز اين خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاري در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرايط محيطي يا سولفاتي ، اسلامپ و کارآئي بتن ، مقدار حباب هواي لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرايط محيطي ، و احتمالا" موارد ديگري همچون مدول الاستيسيته يا خواص فيزيکي مکانيکي ديگر مثل قابليت انتقال حرارت و غيره ، در کنار اين موارد ممکنست محدوده دانه بندي مطلوب ( بويژه در روشهاي اروپائي ( از جمله محدوديت ها و خواسته ها باشد .
- در کنار اين خواسته ها ، داده هائي نيز بر اساس اطلاعات موجود از سيمان ، سنگدانه و ... در دست است و يا بايد در آزمايشگاه بدست آيد از جمله اينها مي توان به موارد زير اشاره نمود :
نوع سيمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سيمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سيمان ، نوع مواد افزودني مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ريزدانه ، شکل و بافت سطحي سنگدانه ها ، چگالي و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه هاي معمولي ، رژيم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده اي سنگدانه درشت متراکم با ميله ( در طرح امريکائي ( ، دانه بندي سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ويژگيهاي مکانيکي و دوام سنگدانه ها ، مدول ريزي سنگدانه ها و ريزدانه ها ( بويژه در روش امريکائي ( ، چگالي ذرات سيمان و افزودنيها : گاه لازمست دانه بندي يا مدول ريزي سبکدانه ها معادل سازي شود يعني با توجه به اختلاف در چگالي ذرات ، دانه بندي وزني به دانه بندي و مدول ريزي حجمي تبديل گردد که در اين حالت لازمست براي چگالي ذرات هر بخش اندازه اي را تعيين کنيم .

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروري در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئي ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آيد . نسبت آب به سيمان از جداول راهنما يا تجربيات گذشته و شخصي فرض مي گردد . پس مقدار سيمان در اين صورت مشخص مي گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عيار سيمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سيمان يا کارآئي ، مقدار آب مشخص مي شود .
اختلاف عمده روش ها در تعيين مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بويژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه يا نيمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها براي بتن معمولي ، بيشتر مي گردد .
در روشهاي اروپائي ( آلماني و اتحاديه بتن اروپا ( با توجه به محدوده مطلوب دانه بندي حجمي، سهم سنگدانه هاي ريز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه يا يکي از آنها سبکدانه باشد ( بدست مي آيد، سپس چگالي متوسط سنگدانه ها تعيين شده و در فرمول حجم مطلق قرار مي گيرد و مقدار کل سنگدانه بدست مي آيد .
اگر افزودني داشته باشيم حجم افزودني از تقسيم وزن به چگالي آن بدست مي آيد و در رابطه قرار داده مي شود .
پس از تعيين با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص مي گردد و با توجه به ظرفيت جذب آب هر نوع سنگدانه مي توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعيين کرد . وزن مخصوص بتن تازه نيز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست مي آيد ( بصورت محاسباتي ( در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتيجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئي و مقاومت و وزن مخصوص بتن ميتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانيد و طرح اختلاط را نهائي کرد. امريکائي ها نيز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را براي طرح اختلاط بتن سشبکدانه و يا نيمه سبکدانه توصيه نموده اند :

1. روش حجم مطلق : در اين روش عملا" پس از تعيين آب آزاد ، سيمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست مي آيد . اين روش براي بتن معمولي ، نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در اين حالت تعيين مقدار چگالي اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفيت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" يک اشکال مفهومي نيز در اين حالت وجود دارد و آن اينکه آيا اصولا" در هنگام ريختن و گيرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسيده اند که بتوان از چگالي اشباع با سطح خشک آنها براي تعيين حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعي با فرضي گاه خيلي زياد است . استفاده از اين روش بويژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اينکه از يک چگالي يا وزن ديگر با توجه به جذب آب واقعي در اين حالت استفاده نمود که روش بسيار دقيقي حاصل مي گردد . امروزه سعي شده است با اين روش به طرح اختلاط مناسب دست يافت . مثلا" در روش هاي اروپائي که اين مشکل وجود دارد سعي مي شود از جذب آب و چگالي نيم ساعته ، 1 ساعته يا 2 ساعته و حتي 4 ساعته استفاده گردد.
آنچه در اينجا اهميت دارد آنست که در هنگام گيرش نسبت آب به سيمان واقعي چقدر است و با دانستن اينکه آبهاي موجود در بتن ، در سنگدانه يا خمير سيمان است به اين نتيجه رسيد که آب آزاد واقعي چيست و چقدر مي باشد . مسلما" کارآئي و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهاي کوتاهتر مثل 15 دقيقه يا 30 دقيقه تعيين مي کنند . اين امر مستلزم آنست که رژيم جذب آب سبکدانه را بدانيم و در هر حالت چگالي سبکدانه را محاسبه کنيم .

2. روش حجمي ( Volumetric) :
در روش حجمي از يک مخلوط آزمون با مقادير تخميني استفاده مي شود ( آب ، سيمان ، سنگدانه ريز و درشت ( . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمايشهاي لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابليت تراکم ، ماله خوري و کارآئي ، خصوصيات ديگر نيز مي تواند در زمانهاي بعد بدست آيد ( مثل مقاومت و ..... ( . اما پس از ساخت بتن و اندازه گيري وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعيين مي شود . حجم محاسباتي بتن نيز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط براي يکي شدن اين ها صورت مي گيرد . مسلما" بايد اهداف مقاومتي و دوام نيز تأمين گردد . در اينجا نيز مشکل چگالي ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالي موجود مد نظر قرار مي گيرد . لازم به ذکر است که اين روش براي بتن هاي نيمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنين در اين روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده مي گردد .

3. روش وزني يا فاکتور چگالي ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) :

اين روش صرفا" براي سبکدانه درشت و ريز دانه معمولي کاربرد دارد يعني صرفا" براي بتن نيمه سبکدانه مورد استفاده قرار مي گيرد . در اين روش از فاکتور چگالي بجاب چگالي ذرات سبکدانه استفاده مي شود . فاکتور چگالي تعريف خاصي است که فقط در ACI 211.2 ( در ضميمه A ( آمده است و با تعريف چگالي تفاوت دارد . S فاکتور چگالي بصورت زير مي باشد. C وزن سبکدانه ( خشک يا مرطوب ( و B وزن پيکنومتر پر از آب و A وزن پيکنومتر پر از آب و سبکدانه مي باشد.
بنابراين در اين تعريف وضعيت رطوبتي مشخص نيست و ميتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما بايد وضعيت رطوبتي در هر مورد گزارش شود يعني بگوئيم فاکتور چگالي براي سبکدانه اي با رطوبت معين برابر S مي باشد . با توجه به روند معمولي طرح اختلاط امريکائي ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سيمان ، مقدار سيمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست مي آيد که در اين رابطه مدول زيري ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئي مورد نياز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه مي تواند طبق دستورهاي استاندارد موجود و يا ضميمه B مربوط به ACI 211.2 مشخص شود که بر اين اساس آب کل بدست مي آيد . در اين روش نيز باتوجه به وزن يک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست مي آيد و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتي ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روي مقادير بدست آمده صورت مي گيرد تا بتن مطلوب حاصل شود .

 

روش هاي كلي توليد بتن سبك :

-روش اول : از مصالح متخلخل سبك با وزن مخصوص ظاهري كم بجاي سنگدانه معمولي كه تقريبا داراي چگالي 6/2 مي باشد استفاده مي كنند .

-  روش دوم : بتن سبك توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد در داخل بتن يا ملات مي باشد كه اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن با حباب هوا متمايز باشد كه بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتن هوادار مي شناسند .

- روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوط بتن حذف مي شوند . بطوريكه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانه هاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود . اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مي نامند .

نكته : كاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه  و جود منافذ يا در مصالح يا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب كاهش مقاومت بتن مي شود

فن آوري توليد بتن سبك 

كف مورد نياز براي توليد بتن سبك در دستگاه خاصي به عنوان كف ساز (فوم ژنراتور) توليد مي شود فوم توليد شده در داخل همزن (ميكسر) با سيمان ، آب و در صورت نياز  ماسه تركيب مي شود

پس از اينكه تركيب به صورت كامل آماده شد بتن آماده شده را ميتوان با توجه به نياز مشتري به اشكال مختلف در قالب هاي مورد نظر ريخت براي اينكه بتن سبك به گيرش لازم براي استفاده در سازه ها برسد پس از گيرش اوليه بتن سبك را  ميتوان براي اينكه آمادگي استفاده در سازه ها را داشته باشد از غالب خارج نموده و توسط خط بخار دهي و يا در دماي محيط به استحكام  لازم بتن رساند.

كلا روش عمل آوري بتن سبك شبيه بتن معمولي مي باشد. بديهي است در صورت استفاده از ديگ بخار سرعت خشك شدن بتن بيشتر از دماي محيط است. ويژگيهاي كيفي محصولات بتني با اسفاده از روش مورد اشاره تفاوت خاصي با ساير روشهاي توليد بتن سبك اعم از گازي (كه از روش اتوكلاو استفاده ميكنند) تفاوتي ندارد همانطور كه توضيح داده شد روش توليد بتن كفي و تجهيزات توليد آن به مراتب ساده تر از ساير روشهاي توليد بتن سبك در جهان ميباشد علاوه بر اين محصولات توليدي آن 50-30 درصد (بستگي به بهاي سيمان در بازار دارد) ارزانتر از بهاي بتنهاي سلولي گازي ميباشد. اين نوع بتن با نام هبلكس به بازار عرضه مي شود. هزينه سرمايه گذاري در توليد بتن سبك به مراتب ارزانتر (10تا 15 برابر) از بتن گازي ميباشد. اين ويژگي يكي از عوامل تعيين كننده در انتخاب روش توليد بتن ميباشد ميزان مصرف مايع اوليه توليد كف با توجه به وزن بتن سبك توليد شده از50/1 50/2 ليتر در هر متر مربع مي باشد. اين مايع از نظر زيست محيطي خنثي و غير قابل اشتعال و كاملا با محبط زيست سازگار است بهاي كنوني مايع توليد فوم 10000 ريال مي باشد همان طور كه قبلا توضيح داده شد مصالح مورد نياز براي توليد بتن  سبك سيمان ، ماسه ، آب، مايع توليد كف مي باشد

اين فن آوري امكان توليد مصالح ساختمانهاي بتني را مي دهد كه عايق حرارتي و صوتي بسيار خوبي مي باشد.  توان توليد محصولات با وزن بين 1200-300 كيلو در متر مكعب بتن سبك با مقاومت فشاري متفاوت امكان پذير مي باشد 

امكانات مورد نياز براي توليد خط بتن سبك :

 

1-     فضا براي نگهداري ماسه

2-     نوار نقاله جهت حمل ماسه

3-     سيلوي ماسه و وسيله اندازه گيري خروجي آن

4-     سيلوي سيمان و وسيله اندازه كيري خروجي آن

5-     دستگاه توليد كننده كف

6-     تجهيزات توليد بتن سبك

7-     واحد استقرار قالب ها

 

 

 

تمام دانستنیها راجع به لیکا(مصالح مورد استفاده در بتن سبک)

لیکا چیست؟

یکی از روش های تهیه دانه های سبک استفاده از کوره گردان است .وقتی برخی از انواع رس با دانه هایی به ریزی صفر تا دو میکرون در دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد در این کوره ها حرارت می بینند ،گازهای ایجاد شده در داخل آنها منبسط می شوند و هزاران سلول هوای ریز تشکیل می دهند .با سرد شدن مواد ،این سلول ها باقی می مانند و سطح آن ها سخت می شود .

مهمترین ویژگی های لیکا عبارتند از .....................

 

ادامه نوشته

بتن

«باسمه تعالی»

تهیه تنظیم             
 امیر نواب زاده



بتن
سنگ روان در خدمت معماری نوین
بتن که میزان تولید آن بالغ بر 8/3 بیلیون مترمکعب در سال تخمین زده می شود، به علت دارا بودن خواص و ویژگی های ممتاز و نیز در دسترس بودن مصالح آن، پس از آب، پرمصرف ترین ماده روی زمین به شمار می رود. بتن در همه جا موجود است و در یکصد سال اخیر، استفاده از آن در ساخت بناهای مسکونی و اداری، پیاده روها، راه ها و جاده ها و نیز انواع مختلف ساختمان های فنی عملکردی از قبیل کارخانه ها، پارکینگ ها، متروها، فرودگاه ها، پل ها، سدها، سیلوها، سازه های دریایی، رآکتورهای اتمی و سازه های مقاوم در برابر انفجارات و زلزله، مقبولیتی همگانی پیدا کرده است.
چنانچه از عنوان این نوشتار برمی آید، بتن یک ماده متناقض است.....................

ادامه نوشته

سرطان بتن

واکنش قلیایی – سیليسی:

واکنش بسیار مخربی که باعث انبساط های شدید درسطح بتن میگردد. این واکنش در بتن هایی که در معرض شرایط محیطی مرطوب قرار داشته و سنگدانه هایی که حاوی میزان معینی کانی اپال , تری دسییت,   کریستو بالیت, ریولیت, آندزیت, کلسدونی یا داسیتها باشد با مقدارقلیایی سیمان که مجموع Na2O و K2O آن از 0.6  درصد تجاوزکند صورت می گیرد که باعث انبساط های شدیدی در سطح بتن می گردد این واکنش به مرور زمان و بسیار آرام رخ می دهد به همین دلیل به این فعل و انفعالات سرطان بتن میگویند. خرابی ناشی از انبساط در اثر تورم اسمزی ژلهای قلیایی– سیلیسی ایجاد  شده و توسط واکنش شمیایی بین مواد سیلیسی فعال و قلیایی حاصله از هیدراتاسیون سیمان و منابع دیگر حادث می شود . این انبساط مخرب زمانی اتفاق می افتد که سیمان دارای قلیایی بالا باشد این واکنش علاوه بر انبساط زیاد باعث افت مقاومت فشاری و فرو پاشی بتن نیز میشود واکنش با حمله هیدروکسیدهای قلیایی بر کانیهای سیلیسی موجود در سنگدانه ها شروع می شود و ژل قلیایی تشکیل می دهد . این ژل از نوع نرم کننده نا محدود میباشد چون این ژل توسط خمیر سیمان احاطه شده است و  لذا فشارهای داخلی بوجود می آیند که در نهایت باعث انبساط و از هم پاشیدن خمیر سیمان می گردد.

سرعت این واکنش می توان به اندازه ذرات سیلیسی سنگدانه ها کنترل گردد که ذرات بسیار ریز ظرف یک تا دو ماه ایجاد انبساط میکنند ولی ذرات درشت تر در طی سالها موجب انبساط می شوند.

راههای پیشگیری از واکنش سیلیسی – قلیایی :

1.       بکار بردن سیمانی که مقدار قلیایی آن پایین باشد.این سیمان را Low Alkali  می خوانند سیمانی که Na2O و  K2O آن از 0.6 درصد بر اساس معادل Na2O کمتر باشد.

2.       جایگزین کردن سنگدانه های غیر فعال به جای سنگدانه های فعال

3.       استفاده از مواد پوزولانی که به صورت ریز آسیاب شده باشند. پوزولانها از حمله سنگدانه های فعال با قلیایی سیمان وارد واکنش شده و فعل و انفعالات حادث می شود بنابراین می توان با استفاده از سیمان پوزولانی این تغییر را تا حد زیادی کاهش داد.

4.       استفاده از مواد افزودنی حباب زا: این افزودنی با ایجاد و یا افزایش منافذ در بتن از خرابی های شدید و انبساط مخرب در ملات و بتن جلوگیری و یا روند آن را کاهش میدهد .

پوزولان:

ماده سيليسي يا سيليسي آلوميناتي كه به خودي خود ارزش سيماني شدن ندارد اما به شكل ذرات ريز و در مجاورت رطوبت و با تركيب شدن با هيدروكسيد كلسيم خاصيت چسبندگي پيدا مي كند. انواع مختلف پوزولان كه به صورت طبيعي و مصنوعي مي باشد را مي توان به پوزولانهاي طبيعي ، دوده سيليس و خاكستر بادي و غيره تقسيم كرد.

پوزولان ها بر واكنش قليايي – سيليسي تاثيربسياري دارد اين مواد اگر بصورت ريز پودر شوند و به سيمان اضافه گردند تاثير زيادي بر كاهش اين واكنش شيميايي در بتن دارند اكثر پوزولانهاي طبيعي و مصنوعي از جمله خاكستر بادي قادر خواهند بود مقاومت بتن را در مقابل اين پديده افزايش داده و تركهاي انبساطي ناشي از اين فعل و انفعالات را تا حدود يك پنجم كاهش دهند. تاثير خاكستر بادي در تقليل يا افزايش اين پديده به ميزان قليايي ها موجود در خاكستر و   ريز دانگي آن بستگي دارد اما پوزولانها نمي توانند كمك زيادي در مقابله با واكنش قليايي – كربناتي به بتن بكنند از آنجا كه اين واكنش نيز باعث اين انبساط هاي شديد مي شود خرابي و ترك خوردن بتن را در پي دارد ولي بررسي ها نشان داده پوزولان ها در اين واكنش تاثير قابل ملاحظه ايي ندارند و مانند سيمان معمولي عمل ميكند.

واکنش قلیایی و کربناتی :

نوع دیگری از این واکنش مخرب و زیان آور سنگدانه ها بین بعضی از دانه های آهک دولومیتی و قلیایی موجود در سیمان رخ می دهد که باعث بوجود آمدن بتن  انبساطی مشابهی با آنچه در واکنش قلیایی – سیلسی مشاهده شد ، میشود.

انواع مشخصی از سنگدانه های دو لومیتی رس ریز دانه با قلیایی سیمان پدید آورنده  انبساط های نا مطلوب می باشند اما بطور کامل هنوز واکنش های مربوطه شناخته نشده اند بخصوص نقش رس در سنگدانه ها روشن نیست ولی اینگونه بنظر می رسد که خاک رس در تمام واکنش های انبساط زا نقش دارد لازم به ذکر است فقط بعضی ازسنگدانه های دو لومیتی آهکی که سبب واکنش انبساط زا در بتن می شود.

انبساط بتن ناشی از این واکنش را عواملی چون درجه واکنش زایی مقدار اجزای واکنش زا و مقدار قلیایی سیمان و شرایط نگهداری تاثیر می گذارند.

این انبساط را  میتوان از طریق کم کردن مقدار سنگدانه های واکنش زا و جایگزینی سنگدانه غیر واکنش زا کاهش داد خوشبختانه واکنشهای کربناتی بصورت فراوان و گسترده یافت نمی شود. بنابراین  میتوان با اجتناب از مصرف سنگدانه ها  تا حدودی جلوی این پدیده را گرفت. راه جلوگیری دیگری که می توان برای این واکنش پیشنهاد داد از استفاده از سیمان قلیایی پایین (Low Alkali ) که  روند واکنش مخرب را تا مقدار زیادی کاهش می دهد.

پوزولان ها در این پدیده توصیه نمی شوند زیرا برای واکنش قلیایی کربناتی موثر نیستند.

آزمایش های مربوط به واکنش قلیایی با سنگدانه های سیلیسی:

1.       تعیین سلامت سنگدانه با استفاده از سولفات سدیم و سولفات منیزیم

2.       تعیین پتانسیل تغییر حجم ترکیبات سیمان و سنگدانه

3.       تعیین پتانسیل واکنش قلیایی سنگ های کربناتی

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

 

مقدمه

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم‌بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت‌های زیر بیان کرد:

فیلم‌های نانو لایه (Nano Layer Thin Films) ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی، نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی و نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی. منظور از یک ساختار (Nanostructured Solid ) یا واضح تر یک بدنه نانوساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم‌های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی‌ای اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می‌باشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی می‌باشد به گونه‌ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

1- مواد نانو کامپوزیت

مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سال‌های 70 معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.

هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن صورت گرفته است، ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله  جنینی و در آغاز راه می‌باشد. در این شرایط نانو آلومینا، بهترین ساختار نانویی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک‌ نوید می دهد، زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد. از جمله می‌توان به چند نمونه اشاره کرد: تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا  را تولید کرده است و ذرات نانویی غیر فلز مانند: نانوسیلیکا، نانو زیرگونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها.

2- بتن با عملکرد بالا

یکی از چالش‌هایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است، بتن با عملکرد بالا (HPC) می باشد. این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد. خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.

بنابراین، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها اهمیت دارد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می‌باشد. در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می‌باشد، از جمله می‌توان به خاصیت الکترو مغناطیسی و قابلیت بکار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان‌ها و ... را نام برد.

3- نانو سیلیس آمورف

در صنعت بتن، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (HPC) ایفا می کند.

محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می‌باشد که دارای قطری در حدود0.1 تا 1 میلیمتر بوده و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می‌باشد. می‌توان گفت که میکروسیلیکا محصولی است که برای افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می‌شود.

محصولات نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای گوله‌ای شکل بوده و با قطر کمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می‌باشند، که مایع آن معمول‌ترین نوع محلول نانوسیلیس می باشد، این نوع محلول آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم ([2] SCC ) به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

خاصیت ضد سایش

ضد لغزش

ضد حریق

ضد انعکاس سطوح

آزمایشات نشان داده‌اند که واکنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکروسیلیکا سریع‌تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. تمام کارهای انجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (Colloidal Nano Silica )در بخش اصلاح مواد ریولوژی، کارپذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است. آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100nm  می‌باشد.

4- نانو لوله‌ها (NANOTUBES)

همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولا الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکاربرده می شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه‌ای، پلی پرویلین، کربن و ... در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله‌ کربنی (Carbon Nan otubes )انتشار  نیافته است تا بتوان از نتایج برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.

نانو لوله کربنی توسط LIJIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوآنتم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن 60 و نانو لوله‌های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی‌تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت‌ها بکار برده می شوند.

 نانو لوله‌ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACI شاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می‌باشند و نیز نانو لوله‌ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهد، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها 1000برابر مس است.

نانو لوله‌ها طبقه جدیدی از محصولات می‌باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد نانو کامپوزیت‌های چند منظوره بوجود آورده اند ومی‌توانند به عنوان نانو لوله‌های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین نانو لوله‌های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مسالح ساختمانی با عمکرد  بالای چند منظوره، بازی می‌کنند.

5- نتیجه‌گیری

منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جدید ساختمانی و بیان مزایای استفاده از این نوع مواد در صنعت ساختمان می باشد، البته به دلیل نو بودن این نوع مصالح زمینه‌های فراوانی برای کارهای نظری و عملی در دانشگاه های کشور می باشد با معرفی مصالح  و ساختار نانو راه برای گام‌های بلندتر در این زمینه باز خواهد شد.

 

منبع:سایت علمی و اطلاع رسانی عمران ایران

 

منوی وب آزمایشگاه بتن دانشکده فنی مشهد

دانشجویان عزیز جهت آشنایی با وب یا نوشتن مطلب می توانید از منوی زیر استفاده نمایید.

  ورودی های وب

azebeton.orq.ir

Azebeton.blogfa.com

تاريخچه ساخت و کاربرد بتن سبک

 

اولین گزارشهای تاریخی در مورد کاربرد بتن سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر می گردد. رومیان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزیوم از پومیس که نوعی مصالح سبک است استفاده کرده اند. کاربرد بتن سبکدانه پس از تولید سبکدانه های مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی شد................

ادامه نوشته

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

 

Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4

بتن اسفنجي

 

 

مقدمه           

    همانطور كه مي‌دانيم امروزه صنعت بتن نقش بسيار مهمي در ساخت و سازهاي جوامع بشري ايفا مي‌كند و يكي از عوامل بسيار مؤثر در سازه‌هاي بتني در جهان است. در اين راستا انجمن سيمان پرتلند (PCA) تحقيقاتي را به منظور استفاده از بتن در ديگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمايشات و تحقيقات فراوان موفق شد به راه حل بسيار خوبي به نام بتن اسفنجي (بتن تراوا ) دست يابد. بتن اسفنجي كه حاصل اين دست رنج بود، توانست تحولات زيادي را در محوطه سازي‌هاي شهر‌هاي اروپا و آمريكا ايجاد كند. البته اين نوع بتن هنوز در ايران جا نيفتاده، ولي اميد است با تلاش مسئولين ادارات، مهندسين و متخصصين فن اين بتن به منظور حفظ بيشتر محيط زيست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌هاي كشورمان نيز قرار بگيرد.

 

بتن اسفنجي چيست؟

   بتن اسفنجي يك مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سيمان، آب و ماسه به ميزان اندك(وگاهي اوقات بدون ماسه) است. در ساختار اين بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضاي خالي وجود دارد و اين امر‌ موجب عبور آب از داخل اين بتن مي‌شود.

در بتن اسفنجي از آب نسبت به ديگر انواع بتن كمتر استفاده مي‌شود و اين مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخير شده و مخلوط در مدت يك ساعت كاملا" از آب تخليه خواهد شد.

 

نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجي

براي آشنايي بيشتر با اين بتن، در جدول، زير ميزان مواد مختلف به كار رفته شده از آن ذكر شده است:

نسبت مواد	مقدار مواد
1-مواد داراي خواص بتن (البته در مورد مواد داراي خواص سيماي يا همان افزوني‌هاي بتن بعدا" بيشتر توضيح داده مي‌شود.)	270 to 415 kg/m^3 (450to 700 1b/y^3)
2-سنگدانه	1190 to 1480 kg/ m^3 (2000 to 2500 1b/y^3)
3-نسبت آب به سيمان (از لحاظ جرم)	0.27 to 0.30
4-نسبت ‌سنگدانه ‌به ‌سيمان (ازلحاظ جرم)	4 to 4.5:1
5- نسبت ‌سنگدانه ريز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن)	0 to 1:1

رفتار بتن سنجي

همچنين به منظور آشنايي بيشتر با رفتار اين بتن، ويژگي‌هاي آن در زير بيان شده است:

مشخصات	مقدار
اسلامپ يا نشست (stump)	20 mm (3/4 in)
چگالي (وزن مخصوص)	1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گيرش (setting time)	1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم)	15% to 25%
ميزان نفوذ پذيري (از لحاظ ميزان سرعت)	120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاري	3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشي	1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن	200x10^-6

 

نصب بتن اسفنجي

نصب بتن اسفنجي شامل 4 مرحله اساسي است:

1-     مخلوط كردن

2-     جاگذاري كردن (گماردن، قراردادن)

3-     تراكم و فشرده سازي (كوبيدن )

4-     عمل آوردن بتن

بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجي همه به جاي اينكه در يك كارخانه زير شرايط يكسان انجام شوند، در محل كار (پاي كار) انجام مي‌شوند.

اگر چه بتن اسفنجي مي‌تواند توسط همان تهيه كننده‌هاي بتن توپر تهيه شده و توسط همان كاميون‌هاي بتن توپر تحويل داده شود، اما اين ويژگي‌هاي فيزيكي منحصر به فردش است كه نياز به يك پيمانكار با تجربه تخصصي دارد. همچنين تفاوت‌هاي ساختاري ما بين بتن اسفنجي و بتن غير قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نيازمند است.

به هر حال، كيفيت و عملكرد بتن اسفنجي بستگي به ميزان آشنايي و عملكرد نصب كننده و خاصيت ضربه‌هاي ساختاري (كمپكت) دارد.

اين نوع بتن به دليل مقاومت نسبتاً پايين آن psi400 الي psi 4000 اساس مشخص شده و پذيرفته شده‌اي براي مقاومت بالا نيست. و مساله مهم تر در موفقيت يك روسازي بتن اسفنجي مقدار پوكي (فضاي خالي) آن است.

البته بايد بدانيم كه زير سازي اين بتن و زمين زيرينش نبايد كاملاً غير قابل نفوذ باشد و بايد حداقل اندكي خاك و زير سازي آن نفوذ پذيري داشته باشد. در مناطق ماسه‌اي هم بتن اسفنجي مستقيماً بالاي ماسه گذاشته مي‌شود.

همچنين بايد به اين موضوع اشاره كرد كه يخ‌زدن آب در داخل اين بتن مشكلي ايجاد نمي‌كند، زيرا آزمايش‌هايي صورت گرفته كه در آن بتن اسفنجي را به مدت بيش از 15 سال در آب و هواي سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن يخ مي‌زد. كاربرد موفق بتن اسفنجي در اين مناطق اين مساله را حل نموده است و مشكلي در به كار بردن اين بتن در اين مناطق وجود ندارد.

 

نقش مواد افزودني ( مواد داراي خواص سيماني ) در بتن اسفنجي

   مواد افزودني(يا همان مواد داراي خواص سيماني) كه در بتن اسفنجي بكار مي‌روند عبارتند از: رقيق‌كننده‌هاي سيمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاكستر بادي و پوزولان طبيعي (ASTM   C  618)، روباره (ASTM C  989) و بخار سيليس(ASTM C 1240‌).

حال به برخي از آن‌ها كه نقش بسيار مهمي در ساختار بتن دارند و مي‌توانند به جاي سيمان مورد استفاده قرار گيرند(كه در ايران از آنها به ندرت استفاده مي‌شود) اشاره مي‌كنيم. در واقع اين مواد بر عملكرد زمان گيرش، ميزان افزايش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذيري و ... در بتن تأثير مي‌گذارند و در يك كلام  كليد عملكرد بالاي بتن، در استفاده از مواد افزودني (SCMS) است.

از آن جمله مي‌خواهيم به گاز سيليس، خاكستر بادي و روباره كه همگي دوام بتن را بوسيله كم كردن نفوذ پذيري و شكاف ( ترك خوردگي) افزايش مي‌دهند اشاره مي‌كنيم:

گاز سيليس (Silica fume): يك فرآورده فرعي (محصول جانبي) از توليد سيليكون است، و از دانه‌هاي خيلي ريز و ذرات كروي شكلي تشكيل شده است و به طور موثري مقاومت و دوام بتن را افزايش مي‌دهد. به طور مكرر براي ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزايش مقاومت فشاري بتن(با استفاده از گاز سيليس مقاومت بتن از psi 20000  هم فراتر مي‌رود.) استفاده مي‌شود و مي‌توان از آن %12- 5 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

خاكستر بادي(fly ash): خاكستر بادي، محصول فرعي انبار زغال سنگ سوزان در نيروگاه‌هاي برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌اي بي‌مصرف روي زمين انباشته مي‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان يك ماده مهم در صنعت سيمان سازي به كار برده مي‌شود و مي‌توان از آن %65-5 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعي زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بيشتر است و مي‌توان از آن %70-20 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

 

مزاياي بتن اسفنجي چيست و موارد استفاده از آن كدام است؟

بتن اسفنجي داراي مزاياي اقتصادي و زيست محيطي فراواني است، كه البته مزاياي زيست محيطي آن بيشتر مد نظر است. از مزاياي اقتصادي آن مي‌توان به پايين آمدن خرج‌هاي فراوان به منظور هدايت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع مي‌توان گفت با وجود بتن اسفنجي نيازي به ساختن جوي‌هاي آب فراوان در سطح شهر و كنار خيابان و كوچه‌ها و همچنين كانال‌هاي بزرگ آب نيست. زيرا اين بتن هر گونه بارندگي را مستقيماً به زمين و سفره‌هاي آب زيرزميني منتقل مي‌كند و در واقع يك مزيت زيست محيطي نيز محسوب مي‌شود. از ديگر مزاياي زيست محيطي آن مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

1-     جلوگيري از بروز آب گرفتگي در معابر و مكان‌ها به هنگام بارندگي

2-  جلوگيري از آلوده شدن آب بارندگي‌ها (زيرا اگر زمين غيرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمين كه آلودگي فراوان دارد جريان مي‌يابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگي مي‌شود.)

3-     پر شدن ذخاير آب زيرزميني

4-  در نقاط سرد كه ماندن برف و باران روي زمين (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق مي‌شود مي‌توان با استفاده از اين بتن آب باران و برف را به داخل زمين هدايت كرد و از سردتر شدن آن ناحيه جلوگيري كرد.

5-  همچنين مي‌توان از اين نوع بتن در مكان‌هايي كه نياز به زمين خشك است استفاده كرد مثلاً در زير سازي چمن‌هاي استاديوم‌هاي فوتبال.

6-  همچنين در مناطق سردسير، بدليل عبور آب از اين بتن از يخ زدگي سطح معابر و در نتيجه ايجاد خطر جلوگيري مي‌كند كه شهرداري‌هاي محترم مي‌توانند از اين بتن در پياده‌رو سازي‌ها و محوطه سازي پارك‌ها، پاركينگ‌ها و معابري كه مشكل آبگيري دارند استفاده نمايند.(مترجم)

7-     ايجاد مناظري زيبا به هنگام بارندگي، زيرا با وجود اين بتن ديگر هنگام بارندگي آب گرفتگي وجود ندارد.

نقش آب در بتن

در نوشته های مربوط به بتن ، هرگاه که بحث آب مورد توجه قرار می گیرد معمولا" هر بار رابطه ای را به صورت جداگانه و منفرد در نظر می گیرند . متداول ترین این روابط ، رابطه بین نسبت آب به سیمان و مقاومت بتن می باشد . مثال دیگر مقدار آب و تاثیرآن بر کارائی بتن است . در کرانه علمی تر موضوع ، تحقیقات زیادی درباره رابطه بین واکنشهای هیدراتاسیون سیمان و حالات مختلف آب در محصول نهائی هیدراتاسیون ( آبی که به صورت شیمیائی ترکیب شده ، آبی که به صورت فیزیکی به سطح ذرات جذب شده ، و آبی که به اسم آب آزاد شناخته می شود ) صورت گرفته است .

اما باید توجه داشت که آب را نباید به صورت مایعی که صرفا" برای ساخت بتن بکار برده می شود . در نظر گرفت بلکه آب در سراسر عمر بتن ( خواه کیفیت مطلوب و یا مناسب داشته باشد ) دخالت دارد . معمولا" بتن در محیطی که قرار می گیرد به صورت دائم یا منقطع با آبی که به صورت مایع یا بخار می باشد در تماس است بیشتر تاثیرات وارد شده بر بتن در هنگام بهره برداری غیر از عوامل بارگذاری ناشی از آبی است که به صورت خالص یا حاوی املاح و مواد جامد می باشد . روابط متعددی بین آب و بتن وجود دارند که حتی بعضی از آنها چند جانبه می باشند ولی هرگز بحثی روشنگرانه درباره کلیه این روابط به صورت یکجا و در یک مقاله ارائه نشده است . معهذا این وضعیت پذیرفته شده است زیرا آب در مرحله اول و بتن در مرحله دوم موادی هستند که بیشتر از سایر مواد توسط انسان مورد استفاده قرار گرفته اند . در اینجا به صورت خلاصه رابطه بین آنها یا در واقع روابط متعدد بین بتن و آب مورد بررسی قرار می گیرد .

ادامه نوشته

خصوصيات بتن سبك

 

بتن سبك ماده اي است با تركيبات جديد و فوق العاده سبك و مقاوم .

مواد تشكيل دهنده بتن سبك عبارت است از ورموكوليت، پرليت، سنگ بازالت و سيمان تيپ 2 و ...

در اين بتن همانند بتنهاي عادي ، از ماسه استفاده نمي شود.

عدم وجود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتن گرديده و باعث مي شود كه مواد تشكيل دهنده كه تقريبا" از يك خانواده مي باشند و بهتر همديگر را جذب كنند .

ساختمان اين بتن متخلخل بوده و اين مسئله پارامتر بسيار موثري است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عايق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما مي گردد .

تركيبات اين بتن به گونه اي عمل مي كند كه حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولي كه جذب آب دارد عمل نكرده و آب را از خود دفع مي كند .

اين بتن تحت فشار مستقيم (پرس) ساخته مي شود .

بدليل شكل گيري بتن در فشار، ساختار آن دارا ي يكپارچگي قابل قبولي است .

بتن سبك در قالبهاي طراحي شده توسط متخصصين ، بصورت يكپارچه ريخته مي شود .

بدليل يكپارچگي در نوع ساختمان بتن ، قطعه توليدي از استحكام بالايي برخوردار شده و مقاومت بالايي نيز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .

براي تقويت اين بتن از يك يا چند لايه شبكه فلزي در داخل بتن استفاده شده كه اين حالت همانند مسلح كردن بتن معمولي بوسيله ميلگرد مي باشد .

هزينه توليد اين نوع بتن از ديگر مواد ساختماني به نسبت ويژگي آن پايينتر است.

زمان بسيار كمتري جهت توليد ديوار هاي بتني سبك يا قطعات ديگر لازم است .

پرت مواد اوليه جهت توليد بتن سبك بسيار كمتر از بتن معمولي است. چون تمام مراحل توليد در محل مشخصي صورت گرفته و جهت توليد پروسه اي طراحي گرديده است .

بدليل طراحي كليه مراحل توليد و وجود نظارت بر تمامي اين مراحل ماده توليدي داراي استاندارد خاصي تعريف شده است . (مهندسي ساز)

خريد مصالح بطور عمده صورت مي گيرد و هزينه كمتري براي سازنده در بر خواهد داشت و در نهايت خانه پيش ساخته با قيمت پائين تري عرضه مي گردد .

قطعات توليدي در كارخانه از آزمايشات كنترل كيفيت گذر كرده و در صورت تائيد به بازار مصرف
عرضه مي گردد .

بتن سبك مسطح بوده كه مي توان با يك ماستيك كاري ساده بر روي آن رنگ آميزي كرد.

پرلیت

آن کسانی که براي ساخت بتن سبک کار مي کنند به خوبي اين سنگ را مي شناسند 

وزن مخصوص فضايي بتن سبك بستگي به روش ساخت، مقدار و انواع اجزاي متشكله آن دارد.تمام بتن‌هاي سبك، وزن مخصوص كم خود را مديون وجود هوا در ساختمان داخليشان هستند. بتن سبك، با وزن مخصوص 300 تا 1000 كيلوگرم در متر مكعب را براي سيستمهای عايق بندی و همچنين به عنوان پركننده و همچنين براي تحمل بارها مي‌توان مورد استفاده قرار داد

پرلیت نوعی سنگ آتشفشانی با ترکیب اسیدی تا حد واسط است که در محیط آب و یا مرطوب تشکیل می‌شود. پرلیت دارای بافت شیشه‌ای است و به سبب همراه داشتن آب ، اشکال کروی در آن ایجاد شده است. میزان آب همراه با پرلیت در حدود 2 تا 5 درصد است.

آشنایی

بعضی از دانشمندان معتقدند پرلیت از هیدراسیون اسبیدین عامل گردیده است و آب موجود در آن به صورت مولکولی و هیدروکسیل است. نسبت مقدار این دو نوع آب در پرلیت به میزان فراوانی اکسید کلسیم و منیزیم بستگی دارد. پرلیتها ناپایدارند و با گذشت زمان شروع به تبلور می‌کنند و سپس خاصیت اصلی خود را از دست می‌دهند. بیشتر پرلیتهای مرغوب به دوران سوم و چهارم زمین شناسی تعلق دارند. چنانچه پرلیت آلتره گردد، به مونتموریلونیت ، اوپال و کلسدونی تبدیل می‌گردد.

طرز تهیه و کاربرد پرلیت منبسط شده

تهیه پرلیت منبسط شده

سنگ پرلیت را نخست خرد و سپس دانه بندی می‌نمایند. پرلیت دانه بندی شده ابتدا به بخش پیش گرم و از آنجا به داخل کوره هدایت می‌گردد. دمای داخل کوره میان 700 تا 1100 درجه سانتیگراد و بر پایه ترکیب شیمیایی و میزان آب موجود در پرلیت تنظیم می‌شود. پرلیت در داخل کوره منبسط و به کمک جریان هوا به طرف بالا رسانده می‌شود. مواد زاید به طرف پایین کوره سقوط می‌کنند.

کاربرد پرلیت منبسط شده

مصارف مهم پرلیت منبسط شده عبارت است از تهیه بتن سبک وزن ، پرکنندگی ، عایق حرارتی و صوتی ، کشاورزی و به عنوان صافی و ساینده است. پرلیت را می‌توان به نسبتهای مختلف با سیمان مخلوط کرد و از آن قطعه‌های سبک وزن تهیه کرد. ملات پرلیت از ملات سیمان سبکتر ، هدایت گرمایی آن کم جذب صدای آن بیشتر است.

در رنگ سازی ، پلاستیک ، لاستیک و عایق بندی فضای خالی دیوارهای دو جداره بکار می‌رود. صفحات پرلیتی را به کمک پرلیت و یک ماده چسباننده نظیر گچ می‌توان تهیه نمود. این صفحات وزن کم دارند و به عنوان عایقهای خوب حرارتی و صوتی بکار می‌روند. صفحات جذب صدا ، از مخلوط پرلیت و آزبست پرس شده تهیه می‌گردند.

·         عایق حرارتی : مخلوط پرلیت ، آزبست و یک ماده چسباننده نظیر گچ به صورت عایق حرارتی بسیار خوبی به مصرف می‌رسد که از آن به منظور عایق بندی مخازن و لوله‌ها تا دمای 1000 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود.

·         مصارف باغبانی : اضافه کردن پرلیت به خاک مزایای مهمی دارد، از جمله میزان جذب و نگهداری آب آن زیاد است که این موضوع سبب می‌گردد تا از تبخیر آب ، جلوگیری شود و آب به مدت طولانی در خاک باقی بماند. مرطوب بودن خاک ، موجب می‌شود تا نیاز خاک به آب کمتر باشد و بدین ترتیب از شسته شدن مواد غذایی خاک جلوگیری می‌شود. وجود خلل و فرج در پرلیت همراه با خاک ، تبادل مواد و خاک را فزونی می‌بخشد و ریشه گیاهان به سهولت در خاک رشد می‌نمایند.

کاربرد پرلیت خام

پرلیت خام در صنایعی همچون سرامیک ، سانیره‌ها ، ساخت الکترود ، تهیه سیمان ، مواد منفجره ، متالوژی ، تولید زئولیت مصنوعی ، فیلتر و صافی و ساخت فیبر شیشه‌ای کاربرد دارد.

·         سرامیک : برای تهیه عناصر سیلیس ، آلکانی و آلومینیوم مورد نیاز برای سرامیکها می‌توان ترکیب همگن و یکسان پرلیت خام را جایگزین کوارتز و فلدسپارت در تهیه چینی نمود. در تهیه لعابهای رنگی از پرلیت می‌توان استفاده نمود. در کاشی کف و سرویسهای بهداشتی ، پرلیت به میزان 12 تا 35 درصد جایگزین فلدسپارت می شود. سرامیکهای الکتریکی و فیبر شیشه‌ای پرلیتها مناسب تشخیص داده شده‌اند.

·         سیمان : برای تهیه سیمان پوزولان و بتن بکار می‌رود.

·         زئولیت‌ها : ماده اولیه مناسب برای تهیه انواع زئولیتها با استفاده از محلولهای گرمایی.

·         ساینده‌ها : پرلیت با داشتن سختی 5 الی 6 به عنوان ماده ساینده استفاه می‌شود.

·         متالوژی : پرلیت خام اگر به صورت لایه روی مواد مذاب قرار گیرد مانع اکسیده شدن ماده مذاب ، کاهش لفت دما و جمع آوری سرباره می‌شود.

میزان تولید پرلیت

میزان پرلیت مصرفی جهان در سال 1997 1.8 تا 1.9 میلیون تن گزارش شده است. کشورهای مهم تولید کننده پرلیت عبارتند از : آمریکا ، روسیه ، یونان ، ایتالیا ، ژاپن و ... .

منابع پرلیت ایران

ذخایر بزرگی از پرلیت در شرق جاده میانه - تبریز در ناحیه سفید خانه (46 کیلومتری شمال شرقی میانه) ، اطراف آبادی طارم (در غرب میانه) کشف گردیده است. میزان ذخیره معدن سفید خانه در حدود 50 میلیون تن گزارش گردیده است. با اکتشافات انجام شده توسط اداره کل معادن و فلزات خراسان ، ذخایر با ارزشی در اطراف بیرجند ، فردوس و طبس کشف گردیده است. در دیگر نقاط ایران و از جمله در استان سیستان و بلوچستان و شهرهای نائین و کاشان نیز ذخایر پرلیت کشف شده است.

تیرهای لانه زنبوری

تیرهای لانه زنبوری و محاسن استفاده از آنها
بیشترین مزیت تیرهای لانه زنبوری که در حقیقت مقطعی غیر فشرده است ، در مقایسه با سایر مقاطع استاندارد(فشرده) ایجاد ممان اینرسی نسبتا خوب آن حول محور قوی تیر(X) می باشد که به سبب ایجاد فاصله بالها از محور خنثی و افزایش ارتفاع تیر می باشد، بنابر این مقاومت خمشی تیر که مهمترین نقش آن نیز می باشد افزایش یافته ،همچنین سختی آن نیز بیشتر می گردد. .از آنجائیکه جان اینگونه تیرها در قسمتها ئی توخالی است ، در نتیجه باعث خواهد شد که وزن سازه به میزان قابل توجهی کم گردد .در اثر کاهش وزن سازه ، مولفه های نیروی زلزله که ارتباط مستقیم با وزن سازه  (weight) دارند نیز کم می گردند و در نتیجه ساختمان ایمن تر خواهد بود و عملکرد مناسبتری را توام با انعطاف پذیری بیشتر در بر خواهد داشت  .
حتی این کاهش وزن در تیرها ، باعث کاهش وزن مرده ساختمان  (dead load)خواهد گردید ، که در نتیجه آن بار کمتری به عناصر اصلی سازه، خصوصا ستون ها وارد خواهد گردید  .
از سوی دیگر بهینه ترین وضعیت در طراحی سازه ها، اقتصادی بودن آن می باشد که در تیرهای لانه زنبوری به دلیل آنکه مقطع هر تیر به صورت زاویه دار ( زیگ زاگ ) توسط دستگاه برش بریده می شود ،و سپس با جابجايي دو قسمت آن نسبت به هم تیر به صورت لانه زنبوری در خواهدآمد، صرفه جوئی نسبی در مصرف فولاد صورت خواهد گرفت.
از لحاظ تاسیسات ساختمان نیز اینگونه تیرها مورد استقبال قرار می گیرند ، زیرا که می توان از فضاهای خالی در جان تیر برای عبور لوله های تاسیسات و یا کابل های برق استفاده نمود. و این موضوع شاید یکی از نقاط قوت منحصر به فرد اینگونه تیرهاست . ملاحظه می شود که تیرهای لانه زنبوری با توجه به مطالب ذکر شده به میزان چشمگیری از ارتفاع سقف می کاهند که خصوصا در مواقعی که طر ح های معماری محدودیت زیادی را در ساختمان به صورت اعم و در ناحیه سقف به صورت اخص به طراحان سازه تحمیل می کنند ، و به هیچ عنوان افزایش ضخامت سقف ممکن و میسر نباشد ، تیرهای لانه زنبوری بهتر از سایر مقاطع نورد شده نقش انتقال بار را به سایر عناصر بازی خواهند کرد . حتی در مواردی که تیر با ارتفاع متغییر مورد نیاز است ، مانند بعضی از سازه های صنعتی و یا تیرهای مورد استفاده در تیر ریزی بام ، با تغییر برش تیر ،تیر مورد نظر را بسیار ساده و ارزان می توان آماده نمود، که این کار تنها با برش مورب زیگ زاگها در جان تیر ممکن خواهدشد . مزایای فوق الذکر باعث ترغیب طراحان در استفاده از تیرهای لانه زنبوری میشود و به عنوان گزینه مطلوبی مورد استفاده همه جانبه قرار می گیرد  .
با وجود داشتن محاسن ، مهندسان با تجربه و پیمانکاران آینده نگر سعی می کند که هیچگاه از تیرهای لانه زنبوری استفاده نکنند

 

ادامه نوشته

ساختار مقاومت مصالح بتن سبک دانه

پارامترهاي بحراني و حساس:

رطوبت بحراني محتويات:

مراجع ميزان رطوبت محتويات بتن را در ارتباط بانحوه عمل در طي سوخت اندازه گيري شده و يا نظر سنجي مينمايند.منابع بسياري بر اين باورند كه رطوبت محتويات در بتن سخت عامل مهم تاثير گذار روي مقاومت در برابر آتش سوزي به شمار مي رود،وقتي رطوبت محتويات افزايش مي يابد ميزان آب بخار شدني زياد مي گردد،افزايش رطوبت محتويات منجر به افزايش فشار منفذ و درجه حرارت حين سوخت مي گردد، آزمايشهاي متعدد كاهش رطوبت محتويات را نشانگر كاهش ميزان خرد شدن بتن مي دانند،  LWAC اغلب در مقابل آتش سوزي عمل بدتري نسبت به NDC از خود نشان مي دهند،واين به خاطر توانايي سبك وزن براي جذب آب براي بخار آب مي باشد،آب در تراكم سبك وزن با از حجم هاي قبلا مرطوب حاصل مي گردد و يا از طريق جذب آب بتن تازه يا نفوذ از طريق محيط انجام مي گردد،مرطوب بودن حجم تراكم از قبل و يا ذخيرة رطوبت در بتن LWACخطر خرد شدن آن را افزايش ميدهد، براي كاهش جذب و مكش آب طي ذخيره يا در زماني كه بتن تازه ساخته شده به كاربرده مي گردد، مولفاني، چند پيشنهاد مي كنند كه انبوه بتن هاي سبك وزن را آغشته سازند.اگر بتن سبك وزن آغشته شود، رطوبت محتويات در بتن LWACبرابر يا سطح مشابه NDCبا ميزان برابر سيمان در خمير فرض مي گردد.

در مراجع معتبر به آزمايش هاي سوخت سلولز اشاره گرديده است،(رطوبت بحراني محتويات)كه اين ميزان براي بتن سخت باعث جلوگيري از خرد گرديدن آن مي گردد،در منابعي ديگر دقيقا روشن نيست كه آيا پيشنهادات ارائه شده به NDC باز مي گردد و يا به LWAC يك مولف ادعا مي نمايد كه ميزان رطوبت بحراني بتن سخت LWAC، 7 درصد حجم دارد،با اين حال خرد شدن ممكن است در رطوبت پايين ۵ درصد حجم (يعني ۲ درصد وزن)هم روي دهد.دو تن از اساتيدعمران بر اين اعتقاد دارند، كه حداقل خطر خرد گرديدن و زيان در زير خط بحراني محتويات واقع شده است.

بر خلاف اين منابع مولفان ديگر معتقدند كه رطوبت بحراني محتويات پايين تر از ۷ درصد حجم دارد، فيپ معتقد است كه حجم رطوبت بحراني براي بتن سخت ۵ درصد حجم دارد(يعني حدود ۳-۲ درصد وزن). توصيه هاي بسيار جدي به اين مطلب گرديده است كه،توسط كميتة انگليسي در سال ۱۹۸۷ ارائه گرديده است،آنها پيشنهاد كردند كه حجم رطوبت مي بايست پايين تر از ۳ درصد حجم كل باشد، تا از خرد گرديدن و پوكيدن بتن جلوگيري گردد و حد مشابهي توسط فيپ بيان گرديده است.در آزمايش هاي نروژي ها با سوخت هيدرو كربن ، ميزان زطوبت بسيار بيشتر از سطوح بحراني پيشنهادي است،برخي مولفان چنين مي گويند كه حجم رطوبت بالا است و مدعي هستند كه اين دليل اصلي شكستگي بتن در اثر كشيدگي زياد LWAC به شمار مي آيد،ديگر مولفان حجم و رطوبت را اندازهگيري نموده و در اين آزمايش ها حجم رطوبت بين 11-3 درصد وزن متفاوت مي باشد (5-25 درصد حجم) تمام اين كشش بالا در بتن هاي سبك وزن نشانگر خرد گرديدن وسيع طي سوخت هيدروكربن است و حتي در رطوبت بين ۵تا ۷ درصد حجم درصد حجم در سطح بتن خرد گرديدن روي مي دهد.حجم رطوبت در درون بتن در بسياري موارد بيشتر از رطوبت در سطح بتن مي باشد،به عنوان مثال حجم رطوبت درون برخي بلوك هاي كهنه پر فشار  LWAC حدود ۲ درصد وزن بيشتر از رطوبت در سطح بتن برآورد مي گردد.بر اساس تفاوت هاي ميان تيرچه بلوك هاي بتني جوان تر، رطوبت آنها۴ درصد وزن (در حدود ۷ درصد حجم) برآورد گرديده است، بنابراين در ارزيابي رطوبت بحراني،اين اختلاف مي بايست در نظر گرفته شود،حجم رطوبت درون بتن مي بايست به عنوان يك مرجع مورد استفاده قرار گيرد.

در كارهاي ”مالهوترا”،او مدعي گرديده است كه در بسياري از ساختمان ها حجم رطوبت طبيعي بيشتر از حجم رطوبت بحراني مي باشد، او در مثالي به اندازه گيري هاي يك ساختمان دو ساله اشاره مي نمايد كه حجم رطوبت آن حدود7.5 درصد حجم بتن مي باشد.همچنين مولفان ديگر معتقدند كه ساختمان درون منازل با بتن هاي  LWACباعث كاهش خطر خرد گرديدن بتن ها مي گردند و همچنين باعث كاهش زمان محتويات رطوبتي مي گردد.در خارج از ساختمان LWACنشانگر رطوبت بالاتر از حجم بحراني مي باشد،اين فرضيه، كه قبلا اندازه گيري هاي يك ساختمان قديمي را با تيرچه بلوك هاي پر قدرت  LWAC نشان مي دهدرا مورد تائيد قرار مي دهد:درون بتن حجم رطوبت حدود ۸ درصد وزن دارد(تقريبآ ۱۵ درصد حجمي) و ميزان رطوبت در بتن هاي جوانتر حدود 15.5 درصد وزني مي باشد كه اين مقدار تقريبآ ۲۸ درصد حجمي برآورد مي گردد و بر اساس خرد گرديدن بتن معمولي به واسطة يكسال از مورخ تكميل مشهود و قابل اغماض با بتن  LWACمي باشد.

قابليت جذب يا نفوذ پذيري:

يك توافق كلي راجع به اين واقعيت وجود دارد كه قابليت جذب يكي از خصوصيات بسيار مهم است كه در طي سوخت بر خرد شدن بتن اثر بخش مي باشد.منابع كار اندازه گيري يا ارائة نظريات را راجع به نفوذ پذيري بتن و نحوة عمل آنها در حين سوخت را انجام مي دهند.همگي آنها معتقدند كه نفوذپذيري اندك براي مقاومت در برابر آتش يك عامل منفي است.نفوذ پذيري پايين منجر به افزايش فشار بخار حين گرم شدن مي گردد و اين ممكن است به عنوان فرضيه اي نشان داده شود.

افزايش w/c (بوسيلة افزايش حجم آب در بتن تازه) هم باعث افزايش حجم رطوبت و هم نفوذ پذيري بتن سخت شده مي گردد.افزايش حجم رطوبت تاثير منفي بر مقاومت در برابر آتش در حالي كه افزايش نفوذپذيري اثري مثبت خواهد داشت.به صورت فرضيه اي اين حالت ممكن است پيدا كردن w/cبحراني را امكان پذير سازد.اين كار توسط فرد انجام گرديد كه w/c بايستي بالاتر از 0.55 باشد تا به يك NDC پيشنهاد كرده كه با نفوذ پذيري كافي و بالا ،مقاومت در برابر سوخت هيدروكربن را ارائه دهد،علاوه بر اين آغشته نمودن حجم هاي سبك وزن را پيشنهاد نموده تا از مكش آب از بتن تازه جلوگيري گردد.حجم بخار سيليكا و شرايط بهبود وضعيت بر نفوذ پذيري و حجم رطوبت وقتي w/cبحراني موثر مي باشد.

در مراجعه به آزمايش هاي نروژيان با سوخت هيدروكربن، w/c بتن LWAC با ميزان هاي 0.4-0.3 و با 15-5 درصد بخار سيليكا متفاوت مي باشد،در تمام آزمايش ها LWACدچار خرد شدن گسترده مي گردد و اين در صورتي امكان پذير مي باشد كه هشدارهاي لازم رعايت گردد(همانند فيبر  PPو يا عامل محافظتي غير فعال كنندة آتش).

آنچه مهم مي باشد اين است كه تاثير مهم بر خرد گرديدن LWAC با w/c در حدود 0.3 و 0.4 امكان پذير نمي باشد.داشتن ميزان صفر بخار سيليكا تا ۵ درصد به ترتيب،اثر مهمي بر خرد شدن بتن ندارد.به اين ترتيب w/cبحراني مي بايست حداقل بالاتر از 0.4 باشد تا براي حضور در برابر سوخت هيدروكربن آماده گردد.اين امكان نيز وجود دارد كه ميزان قابليت جذب بتن حين سوخت افزايش يابد،چندتن از مولفان استفاده از فيبر PP(پلي پروپيلن) را براي مقابله با آتش سوزي هيدرو كربني پيشنهاد مي كنند.فيبرها در حين تركيب شدن بتن افزوده مي شوند،فيبرهاي PP نقطة ذوب حدود ۱۴۰ درجة سانتيگراددارند و اين نظريه كه فيبرها طي آتش سوزي آب مي گردد و كانال هايي را در بتن سخت شده در جايي كه بخار ممكن است خارج گردد،به موجوديت مي پيوندد.

آزمايش با فيبر PP نتيجة بسيار مثبتي داشت به اين معني كه در بتن هاي متراكم سبك وزن پر مقاومت نروژي اين نتيجه مثبت بوده است و با افزودن 0.1 تا 0.25 حجم فيبر PPبه بتن خطر خرد شدن آن را به طرز قابل توجهي كاهش ميدهد.برخي آزمايش ها نشان مي دهند كه مي توان خطر خرد شدن را با افزودن نوع درست و ميزان صحيح فيبر PP از ميا برداشت،نتايج نشان مي دهند كه كاهش خرد شدگي با كاهش ضخامت و افزايش طول و ميزان فيبرهايPP  مرتبط مي باشد.

ميزان بار وارده هنگام آتش سوزي:

در هنگام آتش سوزي يك عامل مهم در جهت مقابله پر بودن بتن مي باشد،كه عامل اساسي در اين ارتباط مي باشد،منابع كار اندازه گيري يا ارائة فرضيات را با توجه به اين عنوان انجام داده اند،واين يك توافق كلي بر اين واقعيت مي باشد كه فشارهاي تراكمي ابتدايي در لاية بيروني به واسطة وارد شدن بار به قسمت هاي خارجي آن مي باشد و باعث افزايش خرد شدگي در حين آتش سوزي مي باشد،برخي اساتيد ادعا مي كنند كه افزايش فشارهاي تراكمي باعث كاهش مقاومت در برابر آتش مي گردد،برخي ديگر معتقدند كه بزرگي فشارهاي تراكمي اهمييت بسيار كمتري نسبت به آنچه كه نشان مي دهند،دارد.

مطابق نظرية چندين مولف مشاهده گرديد كه،خسارات بيشتر مربوط به بلوك هاي بتني كه از قبل فشار ديده اند نسبت به بلوك هاي بتني از قبل فشار ديده،دچار خرد شدگي گسترده مي گردند و اين خرد شدگي به خاطر در معرض فشار جزيي قرار گرفتن مي باشد،بنابراين هيچ آزمايش مقايسه اي بين LWAC and NDC در اين رابطه انجام نگرديده است.بنابراين موقعيت فشار بار وارده ،عامل مهمي در ارتباط با نحوة عمل بتن در حين آتش سوزي به شمار مي آيد و اجراي آزمايش هاي آتش تحت شرايط واقعي و ممكن توصيه مي گردد، همچنين اندازة نمونه و فشارهاي متراكم كننده در لاية در معرض فشار بسيار مهم مي باشد.

ويژگيهاي آب مصرفي بتن :
- آب هاي مناسب براي ساختن بتن:
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب بركه
4- آب رودخانه در صورتي كه به پسابهاي  شيميايي كارخانجات آلوده نباشد و غيره …
بطور كلي آبي كه براي نوشيدن مناسب باشد براي بتن نيز مناسب است باستثناﺀ مواردي كه متعاقبا توضيح داده خواهد شد .

- آبهاي نا مناسب براي ساختن بتن:
1-   آبهاي داراي كلر ( موجب زنگ زدگي آرماتور مي شود)
2-   آبهايي كه بيش از حد به روغن و چربي آلوده مي باشند .
3-   وجود باقيمانده نباتات در آب .
4- -  آب گل آلود ( موجب پايين آوردن مقاومت بتن مي شود (
5-   آب باتلاقها و مردابها
6- -  آبهاي داراي رنگ تيره و بدبو
7-    آبهاي گازدار مانند co۲ و…
8-  آبهاي داراي گچ و سولفات و يا كلريد موجب اثر گذاري نا مطلوب روي بتن مي شوند .

نكته : 1- آبي كه مثلا شكر در آن حل شده است براي نوشيدن مناسب است ولي براي ساخت بتن مناسب نيست .
نكته : 2- مزه بو و يا منبع تهيه آب نبايد به تنهايي دليل رد استفاده از آب باشد .
نكته : 3- ناخالصيهاي موجود در آب چنانچه از حد معين بيشتر گردد ممكن است بشدت روي زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پايداري حجمي آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگي فولاد شود .
نكته : 4- استفاده از آب مغناطيسي بعنوان يكي از چهار ركن اصلي مخلوط بتن مي تواند بعنوان تاثيرگذار بر روي يارامترهاي مقاومت بتن انتخاب گردد .

تمايز بتن از نظر چگالي :
الف : بتن معمولي : چگالي بتن معمولي در دامنه باريك 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زيرا اكثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندكي دارند ( ادامه اين مبحث از بحث ما خارج است)
ب : بتن سنگين : از اين بتنها در ساختمان محافظهاي بيولوژيكي بيشتر استفاده مي شود مانند ساختار ، آكتورهاي هسته اي و پناهگاههاي ضد هسته اي كه مورد بحث ما نمي باشد كه چگالي آن معمولا بيشتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد .
ج : بتن سبك : مصرف بتن سبك اصولا تابعي از ملاحظات اقتصادي است ضمن اينكه استفاده از اين بتن بعنوان مصالح ساختماني داراي اهميت بسيار زيادي است اين بتن داراي چگالي كمتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم در متر مكعب مي باشد . بدليل اينكه داراي چگالي كمتر از بتن سنگين است داراي امتياز قابل توجهي از نظر ايجاد بار وارده بر سازه مي باشد چگالي بتن سبك تقريبا بين 300 و 1850 كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد يكي از امتيازات مهم امكان استفاده از مقاطع كوچكتر و كاهش مربوطه در اندازه پي ها مي باشد ضمن اينكه قالبها فشار كمتري را از حالت بتن معمولي تحمل مي كنند و همچنين در كاهش جابجايي كل وزن مصالح بدليل افزايش توليد جايگاه ويژه اي دارد .

روش هاي كلي توليد بتن سبك :
- روش اول : از مصالح متخلخل سبك با وزن مخصوص ظاهري كم بجاي سنگدانه معمولي كه تقريبا داراي چگالي 6/2 مي باشد استفاده مي كنند .
-  روش دوم : بتن سبك توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد در داخل بتن يا ملات مي باشد كه اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن با حباب هوا متمايز باشد كه بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتن هوادار مي شناسند .
- روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوط بتن حذف مي شوند . بطوريكه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانه هاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود . اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مي نامند .
نكته : كاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه  و جود منافذ يا در مصالح يا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب كاهش مقاومت بتن مي شود .
طبقه بندي بتن هاي سبك بر حسب نوع كاربرد آنها :
- بتن سبك بار بر ساختمان
-  بتن مصرفي در ديوارهاي غير بار بر
-  بتن عايق حرارتي

نكته 1- طبقه بندي بتن سبك بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد .

مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبك ---- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارد از    شده پس از 28 روز نبايد كمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نبايد از 1850 كيلوگرم بر متر مكعب تجاوز نمايد كه معمولا بين 1400 او 1800 كيلوگرم بر متر مكعب است .
نكته : 2- بتن مخصوص عايق كاري معمولا داراي وزن مخصوص كمتر از 800 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت بين 7/0 و Mpa 7 مي باشد .

انواع سبك دانه هايي كه به عنوان مصالح در ساختار بتن سبك استفاده مي شود :
الف -  سبك دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوكه سنگ ، خاكستر ، توف كه بجز دياتومه ها بقيه آنها منشاﺀ آتشفشاني دارند .
نكته :1- اين نوع سبك دانه ها معمولا بدليل اينكه فقط در بعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان  زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا و آلمان اينگونه مصالح صادر مي شود .
نكته : 2- از انواعي پوكه معدني سنگي كه ساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 كيلو گرم بر متر مكعب توليد مي شود كه خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آن زياد است . سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است .
ب -  سبك دانه هاي مصنوعي : اين سبك دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند:
- گروه اول : كه با حرارت دادن و منبسط شدن خاك رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين، ورميكوليت بدست مي آيند .
- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره كوره آهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد
- گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبكدانه هاي كلينكري) مي باشند .
- گروه چهارم : مخلوطي از خاك رس با زباله خانگي و لجن فاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در كوره تبديل به سبك دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده است.

الزامات سنگدانه ها بتن سازه اي :
الزامات سبكدانه ها در آيين نامه هاي ASTM C330-89 ( مشخصات سبكدانه ها براي بتن سازه اي در آمريكا ) و BS 3797:1990 ( مشخصات سبكدانه ها براي قطعات بنايي و بتن سازه اي در بريتانيا ) داده شده اند . در استاندارد بريتانيايي مشخصات واحدهاي بنايي نيز مورد بحث قرار گرفته است . اين آيين نامه ها محدوديتهايي براي افت حرارتي ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنين در BS براي مقدار سولفات  (% 3 so  (به صورت جرمي  را مشخص نموده اند .

ذكر اين نكات براي فهم بهتر مفيد است :
1- آيين نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در هواي سرد شده ، كه منبسط نشده است را در بر مي گيرد .
2- سبكدانه هاي به كار رفته در بتن سازه اي ، صرفنظر از منشأ آنها توليداتي مصنوعي مي باشند و در نتيجه معمولا يكنواخت تر از سبكدانه طبيعي مي باشند . بنابراين سبكدانه را مي توان براي توليد بتن سازه اي با كيفيت ثابت مورد استفاده قرار داد .
نكته : سبكدانه ها داراي خصوصيت ويژه اي هستند كه سنگدانه هاي معمولي فاقد آن مي باشند و در رابطه با انتخاب نسبتهاي  مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل داراي اهميت ويژه اي مي باشند .اين ويژگي عبارتست از توانايي سبكدانه ها در جذب مقادير زياد آب و همچنين امكان نفوذ مقداري از خمير تازه سيمان به درون منافذ باز ( سطحي ) ذرات سبكدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتيجه اين جذب آب توسط سبكدانه ، وزن مخصوص آنها زيادتر از وزن مخصوص ذراتي مي شود كه در گرمچال خشك شده اند .

روشهاي افزايش مقاومت بتن سبك :
كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبك با مقاومت زياد روشهاي زيادي مورد توجه قرار گرفته است .
نكته : عامل موثر و مشترك در كليه اين پژوهشها مصرف ميكروسيليس در بتن مي باشد . در اينجا اجمالا به چند روش اشاره مي گردد :
1- تحقيقات مشترك V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبك و بهبود ديگر خواص آن با استفاده از سبكدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبك تابعي از مقاومت سبكدانه ها و ملات است كه اين رابطه به صورت ذيل ارائه گرديد .

fc = fm (vm)+fa (1-vm)   
=fc مقاومت بتن  =  fa  مقاومت سبكدانه
=fmمقاومت ملات =  vm  حجم نسبي ملات
بدين ترتيب مشاهده مي شود كه مي توان با افزايش مقاومت سبكدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبك را افزايش داد .

منبع  ww.web.khedu.ir

‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍