تعريف بتن(concrete) :بتن كلمهاي لاتين است چندين سال پيش دكتر قاليبافان با ارايه يك مقاله ي چند صفحه اي در دانشگاه تهران ثابت كردند كه اين كلمه نبايد به صورت "بتون" نوشته شود و صحيح آن "بتن"مي باشدبتن محصول و نتيجه ي اختلاط سنگ دنه و آب است با درصد وزني مشخص از هر كدام كه با گذشت زمان و در معرض هوا به صورت جسمي به هم چسبيده و سخت در مي آيد در پارهاي از موارد در بتن از مواد افزودني خاص نظير هوازا-ميكروسيليس ها-روان كننده ها و فوق روان كننده ها به منظور تامين بيش تر و يا بهبود و يا تغيير بعضي از خواص مورد نظر استفاده ميشود براي شناخت ويژگي هاي هر كدام از اجزا بتن لازم است ابتدا ويژگي هاي بتن مرغوب را بشناسيم ويژگي هاي بتن مرغوب1-كارآيي                2-مقاومت                       3-پايايي كارآيي بتن:به بتن كارا ميگويند كه در پنج مرحله ي :ساخت-حمل-جادادن-تراكم و پرداخت باكليه ي ضوابط مربوطه:اولاً :از نظر اجرايي مشكلي ايجاد نكرده و كار با آن به راحتي و با صرف انرژي معقول انجام گيرد ثانياً : بتن يك پارچگي و يك نواختي خود را از دست ندهد يعني اجزا آن از هم جدا نشود به دو صورت ممكن است جداشدگي در بتن اتفاق افتد:a)    جدا شدگي مصالح از خمير سيمان (segregation) يعني جدا شدن مصالح ريز دانه و خمير سيمان از يك ديگر بتني كه پس از جدا شدن مصالح مصرف شود مقاومت لازم را نخواهد داشت زيرا پر از حباب هوا وحفره مي باشد b)    آب زدگي يا رو زدگي (bleeding): در اين حالت دوغاب سيان از سنگ دانه جا شه و روي بتن قرار مي گيرد    اين عامل براي بتن نا مطلوب است و مقاومت آن را به شدت كاهش ميدهداگر دوغاب سيمان كه به صورت روزدگي روي بتن ظاهرميشود بدون سيمان باشد يعني به صورت آب زلال برد در صورت تبخير و يا جمع كردن آن مقاومت بتن افايش مي يبد زيرا نسبت آب به سيمان مخلوط كم تر مي شود (ميتوان آب را به روشيجمع كرد و يا باقي گذاشت تا تبخير شود )مقاومت : منظور از مقاومت بتن تاب فشاري آن ميباشد كه با انجام نمونه گيري و پس از شكستن نمونه محقق مي شود معيار سنجش مقاومت بتن مقاومت فشاري 28 روزهي نمونه ي آزمايشگاهي مي باشدپايايي : دوام و پايداري بتن در برابر عوامل خورنده ي خارجي در طول عمر مفيد بتن را پايايي مي نامندممكن است بعد از گذشت سال ها مسايل پايايي بتن به رخنمون نمايد يعني كيفيت مصالح تشكيل دهندهي بتن آن قدر كاهش يابد كه ايمني و قابليت بهره برداري سازه را به خطر اندازد عوامل تقليل دهنده ي پايايي بتن:  1-انواع سايش ها (عامل مكانيكي)         2-انواع يخ زدن ها (عامل فيزيكي)      3-انواع خوردگي ها "اعم از ميل گرد و بتن "(عامل شيميايي)حتي عدم استفادهي صحيح از نوع سيمان خاص مي تواند موجب خرابي بتن شود مثلاً سيمان تيپ5 كاملاً ضد سولفات است ولي اگر در جايي به كار رود هم زمان ين سولفات و كلر در ان وجد داشتهباشد نه تنها مفيد نخواهد بود بلكه باعث افزايش روند خوردگي ميل گرد مدفون در بتن ميشود [مانند سواحل جنوبي كشور] مصالح بتني ميبايد چه ويژگي هايي داشته باشد تا بتواند خصوصيات لازم براي يك بتن مرغوب را فراهم سازد در زير مصالح تشكيل دهنده ي بتن و ويژگي هاي عمده ي آن ها بررسي مي شود مصالح سنگي مصالح سنگ دانه حدود 70 درصد حجم و نيز حدود 70 تا 75 درصد وزن بتن راتامين ميكند لذا مي بايد توجه خاصي نسبت به كيفيت آن ها مبذول شود زيرا كوچك ترين تغيير  در آن ها سبب تغييزات زيادي در كيفيت بتن ميشود مصالح سنگ دانه عمدتاً به صورت هاي زير تهيه مي شود A.   مصالح طبيعي گرد گوشه (رودخانه اي) سنگ دانه به دست آمده از مصالح طبيعي رودخانه اي حاصل فرسايش و هوازدگي توده هايي است كه آب آن ها را با خود آورده و در بستر رودخانه دپو كرده و يا در دانه ي تپه ها يافت ميشود و معمولاً به منظور مصرف شسته و دانه بندي مي شود تا در محدودهي مشخصات قرار گيرد مصالح رودخانه اي به صورت گرد گوشه مي باشند و ويژگي اصلي آن ها همين گرد گوشه بودن آن ها است با توجه به نوع سنگ مادر آن ها ميزان گرد گوشه بودن آن ها متفاوت است جنس اين سنگ ها معمولاً غيريك نواخت مي باشد زيرا توده هايي هستند كه در اثر سايش پديد آمده اند B.                        مصالح شكستهبراي تهيه اين مصالح از سنگ معادن استفاده مي شود و دستگاه كوبيت "سنگ شكن" شكسته مي شوند اگر سنگ دانه هاي طبيعي براي دانه بندي توسط دستگاه شكسته و سرند شوند اين سنگ دانه ها مصالح طبيعي شكسته هستند از ويژگي هاي مصالح شكستهي معدني وجوه شكسته در سنگ و تقريباً يك نواخت بودن جنس آن ها را مي توان نام برد C.                        مصالح تركيبي       اين مصالح تركيبي از مصالح طبيعي و شكسته مي باشند و بسته به شرايط اقتصادي و اجرايي تر كيبي از اين مصالح استفاده مي شود در شيراز معمولاً از مصالح طبيعي شكسته استفاده مي شوددانه شككسته به دانه اي اطلاق مي شود كه حداقل در سه وجه شكستگي داشته باشد و درصد شكستگي براي شن ها حداقل 85درصد ميباشد يعني 85درصد مصالح شن بايد داراي سه وجه شكسته باشد هر سه سنگ دانه ي ذكر شده را مي توان در بتن استفاده كرد مشروط بر اين كه سه ويژگي مهم كارايي مقاومت و پايايي را تامين كنند براي رسيدن به اين ويژگي ها بايد مصالح به دو دسته ريز دانه و درشت دانه تقسيم شوند در استانداردهاي موجود ASTM(آمريكا ) – B.S(انگلستان) و DINآلمان تقسيم بندي مصالح سنگي به صورت زير تعريف شده است: ذرات حدود 5ميلي متر به پايين را ماسه و 5 ميلي متر به بالا را شن اطلاق مي نماينددر مقطع يك بتن خوب بايد اسكلت اصلي بتن درشت دانه باشد و ريز دانه ها اطراف درشت دانه ها را به خوبي پر كرده و كل اين مجموعه به وسيله ي خمير سيمان كاملاًبه هم چسبيده باشنداگر به جاي ريز دانه ها خمير سيمان جاي گزين شود بتن ضعيف خواهد بود و اگر بتن تنها با شن و خمير سيمان بدون نرم دانه (ماسه)باشد وزن مخصوص آن بسيار كم خواهد شد زيرا پر از حفره است در انگلستان از تركيب شن و سيمان بتني متخلخل به نام كاورنو ميسازند اين بتن داراي دانسيته كم و تخلخل زياد بوده و براي عايق بندي استفاده ميشود و براي سازه هاي بتني مناسب نمي باشد هر چه دانه هاي شن درشت تر باشد فضاي خالي اطراف آن ها در بتن كاهش مي يابد و همچنين آب كمتري براي مرطوب كردن سطوح آن ها مورد نياز است مثلاً در يك مكعب به ابعاد 2*2*2سانتي متر مجموع سطح خارجي برابر 24 سانتي متر مربع است و اگر همين مكعب به مكعب هايي به ابعاد 1*1*1سانتي متر تقسيم شود هشت مكعب حاصل مي شود –كه جمع سطوح خارجي مكعب ها برابربا 48سانتي متر مربع مي شود پس با تبديل مكعب 2*2*2به مكعب هاي 1*1*1حجم كل ثابت مانده در صورتي كه جمع سطوح خارجي دو برابر شده است  بنابرين در يك حجم ثابت بتن هر چه دانه ها ريزترباشد ميزان آب مورد نياز براي خيس كردن سطوح خارجي بيش تر مي شود و براي تامين كارايي مناسب نياز به آب بيش تري مي باشد كه اين عامل باعث كاهش مقاومت مي شود در غير اين صورت براي يك نسبت آب به سيمان ثابت نياز به سيمان بيش تري نيز مي باشد در نتيجه بتن غير اقتصادي مي شود لذا هر چه شن درشت تر باشد نتيجه آن كاهش آب مصرفي و افزايش مقاومت بتن خواهد بود از طرفي هر چه شن درشت تر باشد چسبندگي خمير سيمان و سنگ دانه كاهش مي يابدو اطراف ميل گردهاي مدفون در بتن و نيز گوشه قالب ها كاملاً پوشيده نمي شود لذا مي بايد براي اندازه شن محدوديتي قايل شدحداكثر اندازه ي مصالح درشت دانه  حداكثر اندازه يدرشت دانه در بتن مسلح به عوامل زير بستگي دارد :1)   ابعاد قالب و فاصله ي بين ميل گردها2)   اندازهي توصيه شده ي حداكثر توسط آيين نامه ها بر اساس آيين نامه ي بتن ايران: حداكثر اندازه با توجه به ابعاد قالب و فاصله ي ميل گرد ها به كوچكترين مقادير زير محدود مي شود :1)   يك پنجم كوچكترين بعد داخلي قالب 2)   يك سوم ضخامت دال (يك چهارم توصيه مي شود )3)   سه چهارم حداقل فاصله ي آزاد بين ميل گردهاهمچنين آيين نامه ي مذكور توصيه مي نمايد كه اندازهي اسمي ترجيحاً از 2/3سانتي متر (25/1اينچ) بيش تر نشود بنا برين حداكثر اندازهي درشت دانه ، كوچك ترين اعداد بالا، يعني 3سانتي متر انتخاب مي شودنامه چنين بيان مي كند كه در بتن مسلح معمولي با افزايش اندازه ي شن تاحداكثرقطر حدود 3 سانتي متر مقاومت افزايش مي يابد و بعد از آن مقاومت كاهش پيدا ميكند زيرا چسبندگي كافي بين خمير سيمان و سنگ دانه ها تا قطر 3سانتي متر وجود دارد اما بعد از آن كاهش مي يابد در كارهاي اجرايي بهتر است از دانه بندي حدود12تا25ميلي متر يعني شن بادامي استفاده شودو در كارگاه هايتوليد شن در شيراز معمولاً حد بالا5/2 سانتي متر مي رسد اما در بتن ريزي هاي حجيم اين اعداد قابل عمل نخواهد بود يعني در بتن ريزي حجيم بدون ميل گرد از دانه بندي 5تا10 سانتي متر استفاده مي شود در بتن هاي غوطه اي با عيار كم سيمان كه براي پر كردن چاهك ها كانال ها  و غيره استفاده مي شود معمولاًاز شن حدود 10 سانتي متر استفاده مي شود (شن زير سرندي درشت كه ابتدا شكسته مي شود و سپس در بتن غوطه اي مصرف مي شود )شن نخودي  اين شن داراي دانه بندي بين 5تا12 ميلي متر مي با شد كه دانه بندي ريز بوده  و بيش ترين مورد استفاده ي آن در سقف هاي تيرچه و بلوك و قطعات با ضخامت كم تر از 6 سانتي متر مي باشد الك هاي رايج دانه بنديالك نمره ي 4 : اين الك داراي چشمه هايي به ابعاد 75/4 *75/4 ميلي متر مي باشد و تعيين كننده حد و مرز بين شن و ماسه است در بتن مي يابد مصالح ريز دانه پر كننده كه فيلرنايده مي شود به ميزان كافي وجود داشته باشد يعني پر كننده اي كه كارايي مناسب ايجاد مي كند براي اين نرم دانه ها مصالح گذشته از الك نمره ي50 حدود 15درصد و الك نمره ي 100 حدود 5درصد ماسه مصرفي توصيه مي شود هر چه عيار سيمان بال رود افت بيش تري در بتن تازه خواهيم داشت و هيچ گاه افزايش مقدار سيمان بيش از حد معمول نمي تواند كارايي فيلر را داشته باشد ذرات ريز تر از اندازه ي الك نمره ي 200به قطر 75ميكرون براي بتن نا مناسب هستند زيرا اين ذرات ريز اغلب رس يا سيليت مي باشند كه با كا هش دادن چسبندگي و جذب آب بتن مقاومت آن را كاهش مي دهند در حال حاضر حدود 15معدن فعال توليد شن وماسه در شيراز وجود دارد كه اكثراًدر جاده ي سپيدان واقع شده است –و بدون استثنا همگي ماسهاي با دانه بندي خشن و درشت ارايه مي دهند در تمام آيين نامه ها يك ويژگي براي ماسه به نام مدول نرمي (FINENEESS MODULOUS) تعريف شده كه معيار زبري و نرمي ماسه است و بايستي بين 3/2 تا2/3 باشد اگراز3/2 كمتر باشد ماسه خيلي نرم وداراي سطح نرمي زياد است وماسه ي بالاي مدول نرمي 2/3 خحشن و درشت مي باشددر حال حاضر معادن شيراز براي توليد ماسه به جاي سرند نمره ي 4 از سرند8/3 اينچ (حدود چشمه 5/9ميلي متر)استفاده مي كنند يعني به جاي دانه ي حدود 5 ميلي متر دانه حدود10ميلي مترتوليد مي شود كه صرفاً جنبه سود جويي دارد و با توجه به تفاوت ريالي نرخ شن و ماسه توليد شن به عنوان ماسه اقتصادي تر است تقريباً در تمام كارگاه هاي توليد شن و ماسه در شيراز حدود 30درصد از مصالح مربوط به شن (5تا9 ميلي متر ) وارد ماسه مي شود و با همان قيمت ماسه به فروش مي رسد نحوه ي نصب دستگاه ماسه شور و انجام كار شستوشوي ماسه در تميزي آن بسيار مهم است عدم رعايت زاويه مناسب دستگاه شستوشو باعث خروج مقدار زيادي نرم دانه –هنگام شستوشو -  مي شودمشكل عمده ي ماسه علاوه بر ميزان خاك موجود در آن آلودگي ناشي از نمك ها و سولفات  ها مي باشد آلودگي نمك ها با شستن از بين ميرود اما سولفات ها با شست از بين نمي رود اشكال ديگر وجود مواد آلي –كه ناشي از ريشه هاي پوسيده ي گياهي هستند –مي باشد سنگ دانه ها نبايد به هيچ وجه وارد واكنش هاي شيميايي در بتن شوند لذا كنترل مي كنيم كه سنگ دانه هايي كه در بتن مصرف مبشوند از اين نظرقابل قبول باشند ميزان تميزي ماسه از خاك با درصد گذشته از الك نمره ي 200، نسبت مستقيم دارد در آزمايشگاه، ميزان تميز بودن ماسه با آزمايشS.E (sand equivalent ) يا ارزش ماسه اي تعيين مي شود ماسه مصرفي در بتن مسلح بايستي داراي S.E بزرگتر يا مساوي 80باشد و در آسفالت. S.E بزرگتر يا مساوي 60قابل قبول است در عمل مي توان ماسه ي شسته ي  شكسته، ماسه ي كنكاسوري (4-0 ) و شن را استفاده كرد نقش ماسه ي (4-0) تامين كمبود فيلر ماسه درشت در شيراز مي باشد براي تامين فيلر متوان از مصالح طبيعي يا شكسته ي مناسب گذشته از الك نمرهي 50 و 100 استفاده كرد كه اين كار به صورت درصد وزني انجام مي شود در هر صورت انجام آزمايش S.E.  بر روي هر نوع فيلر الزامي است آيين نامه بتن ايران ميزان خاك در مصالح طبيعي رود خانه اي گذشته از الك نمره ي 200را تا 3 درصد ماسه مصرفي اجازه مي دهد وبراي مصالح   شكستهي كوهي به صورت پودر سنگ خالص حداكثر تا 5 درصد را مجاز مي داند اگر ريز دانه اي ماسه از نوع پودر سنگ باشد مي توان  S.E.  مساوي 75 و بالاتر را نيز پذيرفت كاربرد مصالح نرم دانه به صورت فيلر در بتن تنها زماني مجاز است كه از عدم وجود مواد زيان آور براي بتن در آن اطمينان حاصل شود.