امروز این بتن که دارای مزایای بسیار از جمله مقاومت در برابر اسیدها و مواد خورنده، قابلیت ذوب چند باره و مصرف مجدد، دارا بودن مقاومتهای خوب خمشی و فشاری می باشد مورد توجه قرار گرفته مصرف بتن گوگردی در مناطقی که خطر خوردگی شدید باشد، توصیه شده است. بتن گوگردی از مخلوط کردن داغ گوگردی و سنگدانه های معدنی ایجاد می شود ( همانند روش تولید آسفالت) و یک ماده ترموپلاستیک به حساب می آید.( فاقد آب و سیمان می باشد)

بهترین نسبت وزنی برای تهیه بتن گوگردی به صورت ۲۰% گوگرد،۳۲% ریزدانه،۴۸% ئدرشت دانه و ۵۰% پودر سیلیس می باشد.

تن غیر مسلح ترد و شکننده بوده و از مقاومت کششی کمتری برخوردار است به منظور کاهش ضعف شکنندگی ، از رشته های نازک و کوتاه که به صورت تصادفی در تمام جهات در بتن توزیع شود روش بسیار مناسبی می باشد( این رشته های نازک الیاف نامیده می شوند) دلیل اصلی استفاده الیاف در بتن، افزایش سختی و مقاومت کششی ، بهبود کنترل ترک و تغییر شکلها می باشد.

موارد کاربرد بتن الیافی:

۱- روسازی بزرگ راه ها- جاده ها و فرودگاهها

۲- پلها و عرشه اسکله ها

۳- رویه جدارهای نسوز کوره ها ( صنایع پترو شیمی،ذوب آهن،کارخانه های سیمان)

۴- کف کارخانه ها،توقف گاه ها ،جایگاه بنزین و سالن های صنعتی

۵-سازه های ضد انفجار

۶-قطعات مربوط به تونل سازی و حفاری معدن

۷- دیوارهای محافظتی ، پناهگاهها و آشیانه هواپیماها

جدول مصارف عمومی انواع الیاف

نوع الیاف مصارف

شیشه: پانلهای پیش ساخته، دیوار نمای جدا کننده، لوله های فاضلاب،سقفهای پوسته ای

بتنی

فولادی: بلوکهای سقفی بتنی مجوف، روسازی بتنی در جاده ها ،و فرودگاهها و کف پلها، عرش

بنادر و اسکله ها، سازه های مقاوم در برابر انفجار، کف کارخانه ها، پی ماشین آلات

سنگین، سازه های دریایی، پوشش تونلها، سازه های مقاوم در برابر ضربه

نایلون و پلی پروپیلن: شمعها، شمعهای پیش تنیده، پانلهای نما، واحد های شناور برای عبور و تخلیه بار در

دریا، ترمیم روسازی ها، پوشش سطحی لوله های زیر آب

آزبست ورقه ها، لوله ها، صفحه ها، مواد عایق و ضد آتش، لوله های فاضلاب، ورقه ها ی صاف

و موج دار سقف، پوشش سطحی دیوارها

کربن: قطعات موج دار برای کف سازی، جداکننده های موجدار، بدنه قایقها، تخته های داربست

کولار: همانند الیاف کربن

بامبو: صفحات ساختمانی(اجزای چوبی در ساختمانها)

پودر میکا: ماده جایگزین بخشی از آزبست در تخته های سیمانی لوله های بتنی و مواد تعمیراتی

الیاف گیاهی: مواد ارزان قیمت جهت پوشش سقف و پانلها

درساخت این نوع بتن به جای شن و ماسه از خرده های فولاد، چدن و یا سولفات باریم استفاده می شود.کاربرد اینگونه بتن جلوگیری از تشعشع اشعه YوX و غیره بوده واصولا برای سازه های مربوط به تاسیسات اتمی و یا هر جا که امکان تشعشات رادیواکتیو وجود دارد از اینگونه بتن استفاده می شود. وزن مخصوص یتن سنگین حدود ۱/۵ تا ۲/۵ برابر وزن مخصوص بتن معمولی است. معادل (۶۴۰۰kg/m3)

 

۱- بتن پیش تنیده :

این نوع بتن با بهره گیری از فولاد های با مقاومت بالا و همچنین بتن با کیفیت خوب بنیان نهاده شد.از کاربردهای بتن تنیده می توان در ساخت پلها و ایجاد سازه های دریایی (مانند بنادر- ترمینالهای دریایی -اسکله های ثابت و شناورنفتی) و از همه مهمتر نیروگاههای هسته ای نام برد.

عدم وجود ترک در سازه های ساخته شده از بتن پیش تنیده باعث میگردد تا آب و رطوبت نتواند به سهولت در آن نفوذ و با دستیابی به فولاد ها باعث خوردگی و زنگ زدگی گردند.

 

 

مقاومت بتن عوامل زیر بستگی دارد:

۱- کیفیت دانه ها: بتنی که از دانه های سیلیسی ساخته شده باشد مقاومت بالاتری نسبت به بتن ساخته شده با دانه آهکی دارد.

۲- میزان دانه ها: هرچه دانه بیشتر در بتن مصرف شود بتن توپر و مقاوم تر است.

۳-مقدار سیمان: هرچه مقدار سیمان بیشتر باشد بتن مقاومت بالاتری خواهد داشت.

۴-نسبت آب به سیمان (w/c): هرچه این نسبت کمتر باشد(حدود ۳/۴ الی ۰/۴) بتن ساخته شده مقاومت بالاتری دارد.

۵-عمر بتن: مقاومت ۷ روزه در بتن عادی ۷۰% مقاومت ۲۸ روزه است، مقاومت ۲۸ روزه بتن حدود ۹۰ الی ۹۵ درصد مقاومت نهائی می باشد.

نکته : عمر مفید ساختمانهای بتنی ،معمولا در محدوده ۵۰ الی ۱۰۰ سال در نظر گرفته می شود.

 

عبار تست از درجه سهولت ریختن و کار کردن با بتن ، هرچه ریختن بتن تازه و کار کردن با آن آسان تر باشد بتن از کارایی بالاتری برخوردار است.که آزمایش آن به نام اسلامپ معروف است.

۱- اسلامپ می تواند از صفر تا ۳۰ سانتی متر تغییر کند اما برای کارهای بتن آرمه اسلامپ باید در محدوده (۱۰-۵ سانتی متر) انتخاب شود.

۲- برای کارهای عادی بتنی (بدون آرماتور) اسلامپ (۵-۲ سانتی متر).

۳- در حالت های استثنائی که تراکم آرماتور زیاد است ، اسلامپ(۱۲-۱۰ سانتی متر).

 

مشکلاتی که ممکن است در بتن تازه بوجود آید

۱- آب انداختن:

اینگونه به نظر می رسد که پس از بتن ریزی و پرداخت سطحی بتن ، یک لایه نازک اب آغشته به سیمان ، روی سطح بتن ظاهر می شود. که مهم ترین دلیل آن اسلامپ بیش از حد است دلیل دیگری از جمله ویبره بیش از حد و نیز نامناسب بودن دانه بندی احتمال آب انداختن بتن را افزایش می دهند.

۲-جداشدن دانه ها:

مهمترین دلیل جداشدن دانه ها اسلامپ بالا و بیش ازحد است. دلایل دیگری از قبیل ویبره بیش از حد، جابجا کردن بتن در قالب بوسیله بیل یا ویبراتور، ریختن بتن از ارتفاع ، انبار کردن نامناسب دانه ها، عدم وجود دانه بندی یکنواخت و صحیح در بتن ، منجر به جداشدن دانه ها شده و بتن از نظر مقاومت فشاری و خمشی ضعیف و به حد مطلوب نخواهد رسید.

بتن عمدتا از دو قسمت تشکیل شده است:

۱- مصالح سنگی: حدود۶۰ تا ۷۵ درصد حجم بتن از مصالح سنگی تشکیل می شود.

۲- خمیری سیمان : حدود ۲۵ تا ۴۰ درصد حجم بتن با خمیرسیمان پر می شود. از ۲۵ تا ۴۰

درصد خمیر سیمان ۱۵ الی ۱۷ درصد سیمان و ۱۴ الی ۲۱ درصد آب است.

 

میزان آب در خمیری سیمان (W/C)

W معرف آب و C معرف وزن سیمان است که می بایست حتی المقدور نسبت W/C کم انتخاب شود.

( این میزان حدود ۰/۴ الی ۰/۶ درصد می باشد)

 

ویژگیهای استفاده از نسبت آب به سیمان کمتر

۱- افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن.

۲-افزایش خاصیت آب بندی دربتن.

۳-کاهش جذب آب.

۴-پیوستگی بهتر بین لایه های متوالی در بتن ریزی.

۵-افزایش چسبندگی بین میلگرد و بتن.

۶-افزایش مقاومت در مقابل شرایط جوی نامساعد.

۷-کاهش میزان افت ، میزان خزش و کاهش امکان آب انداختن بتن.

۸-کاهش امکام جدا شدن دانه ها.

 

ویژگیهای شن و ماسه مصرفی در بتن:

۱- دانه ها کاملا تمیز و عاری از گل و لای و ناخالص های شیمیائی باشد.

۲-دانه ها باید در مقابل سایش و اعمال تنش مقاوم باشند.

نکته: دانه های سیلیسی دارای سختی ۷ تا ۸ بوده و مقاوم ترین دانه ها ی مورد استفاده در بتن می باشند.

دانه های آهکی دارای سختی ۳ تا ۴ بوده که در ساخت بتن به کار می روند.

۳- دانه ها باید در مقابل یخبندان مقاوم باشند که به ۳ عامل ذیل بستگی دارد:

الف: تخلخل : هر چه تخلخل دانه ها بیشتر باشد،ماومت در مقابل یخبندان کمتر است.

ب- نفوذناپذیری : هرچه نفوذ پذیری دانه بیشتر باشد، مقاومت در مقابل یخبندان بیشتر است.

۴- دانه ها باید در مقابل هوازدگی مقاوم باشند.

از نظر مقاومت نهائی بتن، اصولا بتنی که با دانه هایگوشه دار ساخته می شود به دلیل امکان درگیر شدن بهتر دانه ها با یکدیگر و برقرار اصطکاک بهتربین آنها ، مقاوم تر خواهد بود.

توصیه می شود در مواردی که مقاومت خیلی بالا مورد نظر باشد(بالای ۳۵۰ تا ۴۰۰ kg/ cm)

از این نوع دانه ها استفاده شود اما در کارهای عادی که مقاومت کمتر ملاک عمل است می توان

از دانه های گرد و نامنظم استفاده کرد.

به لحاظ انجام عمل هیدراتاسیون دارای حساسیت بسیار زیادی است عدم استفاده ازآب مناسب زیر را به دنبال خواهد داشت.

۱-زمان گیرش سیمان به تاخیر افتاده ،بتن دیرگیر می شود.

۲-باعث افت مقاومت نهایی بتن می شود(گاهی تا ۳۰% مقاومت را کاهش می دهد)

۳-موجب خوردگی و زوال تدریجی میلگرد ها می شود

۴-روی سطح بتن خشک شده نهائی،لکه هایی ایجاد میکند که به خصوص در بتن هایی که سطح آنها در نما قرار میگیرد حائز اهمیت است.

ویژگیهای آب مصرفی دربتن

۱-اسیدی وبازی نباشد(PH بین ۸ تا ۶ )

۲-درصد کربنات هایش کمتر از ۱% درصد باشد.

۳-درصد جامدات (ذرات معلق)در آن کمتر از۱% درصد باشد.

۴-درصد کلرورهایش کمتر از۵% درصد باشد.

۵-درصد سولفاتهایش کمتر از۱%درصدباشد.

۶-جمع کربنات کلسیم و منیزیم موجود در آب بتن اگر تا ۴% درصد باشد مضر تلقی نمی شود.

۷-جمع نمکهای منگنز، قلع، روی، سرب نباید از ۵% درصد بیشتر باشد.

۸-نمکهای آهن در آب بتن تا حد ۴ درصد بر مقاومت بتن تاثیر نمی گذارد.

۹-از نامناسب ترین ناخالصی های آب بتن سولفورسدیم است که مقدار مجاز آن حداکثر ۱% است.

۱۰-استفاده از آب دریا به واسطه وجود نمکهای کلرورها ، سولفاتها و … باعث افت مقاومت تا ۱۵ درصد می شود، کلر موجود در آب دریا موجب خوردگی میلگردها در طول زمان می شود و استفاده آن در بتن آرمه مجاز نمی باشد.

۱- تری کلسیم سیلیکات :(۳cao-sio) با علامت اختصاری (C 3 S)

۲- دی کلسیم سیلیکات:(۲cao-sio) با علامت اختصاری(C 2 S)

۳-تری کلسیم آلو مینات:(۳Cao-AI 2 O 3) با علامت اختصاری (C 3 A)

۴-تتراکلسیم آلومیوفریت: (۴Cao-Al2o3-Fe2o3) با علامت اختصاری (C4AF)

انواع سیمانهای استاندارد (پرتاند

۱-سیمان تیپ یک (I)، سیمان معمولی

این نوع سیمان در شرایط آب هوای عادی مصرف می شود و در جائی که از نظر سولفات مشکلی وجود نداشته باشد.موارد مصرف:(کلیه کارهای بتنی از قبیل جدول خیابانها – ملات ها- اندودها و….)

۲-سیمان تیپ دو (II)،سیمان متوسط

این نوع سیمان تا حدی کندگیر بوده و نیز تا حدی در مقابل حمله سولفاتها مقاوم است.

موراد مصرف:(برای بتن ریزی در محیط های گرم و بتن ریزی های حجیم و…)

۳-سیمان تیپ سه(III)، سیمان زودگیر

این نوع سیمان اجزاء اولیه سیمان تیپ ۱ را دارد ولی به شدت ریزتر آسیاب شده و به همین جهت گیرش سریعتر دارد. موارد مصرف:( ساخت قطعات پیش ساخته بتنی ،استفاده در هوای سرد،در کارگاههایی که از قالب لغزنده استفاده می کنند)

۴- سیمان تیپ چهار(IV)، سیمان دیرگیر

این نوع سیمان کندگیر بوده و مقدار C 3 S,C3A موجود در آن کمتر و در مقابل C 2 S زیادتری دارد. موارد مصرف: (در بتن ریزی های حجیم ، در محیط های گرم، بتن ریزی در لایه های متوالی)

۵- سیمان تیپ پنج (V)، سیمان ضد سولفات

این سیمان برای مصرف در بتن ریزی هایی که در معرض حمله سولفاتها قرار دارد، مناسب است.


تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در بتن است در سال ۱۷۵۶ میلادی در کشور انگلستان توسط

((John smeaton)) که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی ((Eddystone)) را بر عهده داشت آغاز شد و در نهایت سیمان پرتلند در سال ۱۸۲۴ میلادی درجزیره ای به همین نام در انگلستان توسط

((Aspdin Joseph)) به ثبت رسید.

مردم کشور ما نیز از سال ۱۳۱۲ با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور،امروز در حدود ۲۶ الی ۳۰ 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 امروزدر جهان به سرعت توسعه می یابدساختمانهای بتنی است.بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیرآهن 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 بتن و عایق بودن در مقابل حرارت و صورت می باشد 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 های 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 بهر گیری از امتیاز 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 میکروسیلیس ،خواص مکانیکی و همچنین مواد کاربرد آن بحث می شود.

اجزاء تشکیل دهنده بتن و خواص آنها

۱- سیمان :حدود ۷ الی ۱۵ درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد.

۲- آب: حدود ۱۴ الی ۲۱ درصد ازحجم بتن را تشکیل میدهد.

۳-دانه های سنگی (شن و ماسه): حدود ۶۰ الی ۷۵ درصد ازحجم بتن را تشکیل میدهد.

۴-هوا: در بتن بدون هوا میزان حجم هوای موجود بین ۰/۵ تا ۳ درصد و دربتن هوادار میزان حجم هوا موجود بین ۴ ای ۸ درصد است.

۵-مواد مضاف: مواد شیمیایی هستند که به میزان جزئی و به صورت درصدی از وزن سیمان به مخلوط اضافه می شوند تا خواص مطلوب مورد نظر را دربتن ایجاد کنند.

سیمان

به هر ماده چسبنده ای سیمان اطلاق می شود. لکن به ماده چسباننده مصالح سنگی در بتن اصطلاحا سیمان می گویند که نقش آن صرفا چسباندن دانه ها به یکدیگر بوده و به تنهایی تاثیری در مقاومت و باربری ندارد.

مواد اولیه سیمان

آهک cao حدود ۶۳ درصد

سیلیس sio حدود ۲۰ درصد

آلومین Al 2O3 حدود ۶ درصد

اکسید آهن Fe 2O3 حدود ۳ درصد

اکسید منیزیم Mgo حدود ۱/۵ درصد