آشنایی با بتن و فرآورده های بتنی
بتن و فرآورده های بتنی از پر کاربردترین مصالح ساختمانی است که از ویژگی اصلی آن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه می باشد. بتن اساسا ترکیبی از دو جزء سنگدانه و خمیر است. سنگدانه شامل ماسه، شن، یا خرده سنگ‌ها می‌باشد که تقریباً سه چهارم حجم بتون را تشکیل می‌دهند و خمیر شامل سیمان و آب می‌باشد که سنگدانه‌ها را بر اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب به هم می‌چسباند و به صورت توده‌ای سنگی درمی‌آورد. کیفیت بتون تا حد زیادی به کیفیت خمیر سیمان وابسته است.
مشخصات سیمان مصرفی در بتن
سیمان های مصرفی مورد استفاده در بتون را می توان به سه دسته سیمان پرتلند پنج گانه، سیمان ویژه و سیمان پرتلند آمیخته دسته بندی نمود. سیمان های پرتلند پنج گانه شامل پرتلند معمولی، اصلاح شده، زود سخت شونده، حرارت زایی کم و مقاوم در برابر سولفات می باشند. سیمان های ویژه نیز خود به دو زیر گروه سیمان پرتلند سفید و سیمان پرتلند رنگی دسته بندی می شوند. سیمان های پرتلند آمیخته را نیز می توان به سه دسته پوزولانی (معمولی و ویژه)، روباره ای و سیمان بنایی تقسیم بندی نمود.
مشخصات سنگدانه مصرفی در بتن
اندازه اسمی سنگدانه های مصرفی را بر اساس اندازه کوچکترین الکی که حداکثر ۱۰ درصد وزنی سنگدانه بر روی آن باقی بماند مشخص می کنند. بر این اساس سنگدانه های باقی مانده بر روی الک شماره ۴ (ذرات بزرگتر از ۴/۷۵ میلی متر) را درشت دانه یا شن و ذرات عبوری از الک شماره ۴ را ریزدانه یا ماسه می نامند. نوعی از سنگ دانه ها نیز در بتن مورد استفاده قرار می گیرند که به آنها سنگدانه سبک گفته می شود. این نوع از سنگدانه ها به دو صورت مصنوعی و طبیعی ساخته شده و هم در بتون های سازه ای و هم در بتون های غیر سازه ای قابل استفاده می باشند.
مشخصات آب مصرفی در بتن
مصرف آب در بتن را می توان به سه بخش پیش از ساخت بتن، در حین ساخت بتن و پس از بتن ریزی تقسیم بندی نمود که به ترتیب به منظور شستشوی سنگدانه ها، به عنوان یکی از اجزای تشکیل دهنده بتون و به منظور عمل آوری بتون مورد استفاده قرار می گیرد. حمل، نگهداری و ذخیره آب مصرفی در بتن باید به نحوی باشد که از ورود مواد مضر به درون آن جلوگیری شود. علاوه بر این باید عاری از هر گونه مواد آلی و رشد خزه نیز باشد.
مشخصات مواد افزودنی در بتن و مکمل سیمان
مواد افزودنی بتن موادی به صورت گرد (پودر) یا مایع می باشند که علاوه بر مواد اصلی بتن، در حین اختلاط به بتون و یا ملات اضافه می شوند. این مواد به دو دسته تک منظوره و دو منظوره تقسیم بندی می شوند. از مواد افزودنی تک منظوره برای دستیابی به اهدافی همچون کندگیری، تندگیری، کاهش جذب آب و … استفاده می گردد. مواد افزودنی چند منظوره نیز دارای ویژگی هایی همچون کاهنده آب، روان کننده، کندگیر کننده، کاهنده آب، روان کننده و … می باشند. در واقع مواد افزودنی چند منظوره دارای یک عملکرد اصلی و یک یا چند عملکرد جانبی می باشند.
طرح اختلاط بتن
طرح مخلوط بتن، فرآیند تعیین نسبت اجزای بتن است به نحوی که بتون تولید شده تا حد امکان مقرون به صرفه باشد و بتواند الزامات مورد نیاز را تامین کند. این الزامات معمولا، مقاومت فشاری، کارایی و دوام هستند. تعیین نسبت‌های اجزای بتون بر اساس روابط تجربی انجام می‌شود. طرح مخلوط به مفهوم فرآیندی است که طی آن ترکیب مناسب اجزای بتن، طبق مشخصات فنی داده شده، تعیین می‌گردد.
از جمله روش های طرح اختلاط بتن می توان به روش انگلیسی (BS)، آمریکایی (ACI)، آلمانی اشاره نمود. روش طرح اختلاط ایران بر گرفته از روش آلمانی بوده و در آن تطابق با استاندارد سنگدانه های بتن، آیین نامه بتن ایران و نیز ویژگی های سیمان پرتلند مد نظر قرار گرفته است. در صورت استفاده از این روش به منظور طرح اختلاط بتون های ویژه نیاز به ایجاد تغییرات و همچنین اعمال تمهیدات خاص می باشد.
تهیه بتن مورد استفاده در پروژه‌ها به دو روش صورت می‌گیرد. تهیه بتن می‌تواند در محل کارگاه انجام گیرد و یا به صورت بتون آماده در کارخانه تولید و سپس با استفاده از ماشین آلات مخصوص به محل مورد نظر منتقل شود.
بتن آماده
گاهی در اجرای پروژه های عمرانی از بتن های تولید شده در کارخانه سیمان یا یک فضای بچینگ و کارگاهی مخصوص استفاده می گردد که بدان بتن آماده (Ready-mix concrete) می گویند. برای انتقال این نوع از بتنها به محل کار، از کامیون و یا میکسر استفاده می نمایند. از جمله مزایای بتنهای آماده می توان به اختلاط کامل و یکنواختی آن اشاره نمود. قیمت خریداری بتون آماده بیشتر از بتون معمولی ساخته شده در کارگاه است، اما در مقابل به دلیل کنترل بهتر کیفیت، مرغوب تر بوده و استفاده از آن در اجرای پروژه های عمرانی موجب کاهش مقدار سیمان مصرفی، کاهش هزینه های مربوط به ناظر بتون و نیز سازماندهی کارگاه بتنی می گردد. از این رو می توان گفت که استفاده از بتن های آماده دارای توجیه اقتصادی می باشد.
اجرای بتن
وسایل انتقال بتن باید امکان رساندن بتن به پای کار را طوری تامین کنند که مواد تشکیل دهنده جدا نشوند و حالت خمیری بتن، بین بتن‌ریزی‌های متوالی از دست نرود. وسایل انتقال بتون عبارتند از:
- چرخ‌های دستی و دامپر
- ناوه شیبدار یا شوت شیبدار
- تلمبه دستی بتن
- باکت یا جام
- کامیون مخلوط کن
ضوابط عمومی بتون ریزی
- به منظور پیشگیری از جدایی دانه ها بر اثر جا به جایی مجدد، بتون باید تا حد ممکن نزدیک به محل نهایی خود ریخته شود.
- از مصرف بتن هایی با اسلامپ کمتر از میزان مقرر خودداری نمود.
- در بتون هایی که در معرض یخ زدگی و آب شدن های مکرر قرار می گیرند باید از مواد حباب زا استفاده کرد.
- عملیات بتن ریزی باید به صورت پیوسته و سریع انجام گردد.
- به منظور راهیابی راحت بتون به فضاهای بین میلگردها، بتن باید در هنگام ریختن و جای دادن به حالت خمیری باقی بماند.
ضوابط بتن‌ریزی مختص هر عضو سازه
اجرای بتن ریزی هر یک از اعضای سازه دارای ضوابط ویژه ای است که باید بدان توجه نمود. در بتن ریزی دال ها و سقف ها توجه به جهت بتون ریزی، محموله های بتن، نحوه تخلیه بتن و همچنین محل ختم بتون ریزی لازم و ضروری است. در بتن ریزی دیوارها، ستون ها و تیرهای اصلی نیز باید مواردی همچون میزان و سرعت بتن ریزی، لایه های بتون ریزی، ترتیب بتن ریزی و ارتفاع سقوط آزاد بتن را مورد توجه قرار داد.
ضوابط تراکم بتن حین بتن‌ریزی
به منظور در بر گرفتن میلگردها و اقلام مدفون توسط بتن و همچنین پر نمودن قسمت های داخلی و به ویژه گوشه های قالب، بتون باید با استفاده از وسایل مناسب متراکم گردد. برای تراکم بتون از ویبراتور استفاده می گردد که بدین منظور ویبراتور باید به صورت قائم در لایه زیرین بتون که همچنان حالت خمیری دارد فرو برده شود. شایان ذکر است که تراکم بتن باید پیش از شروع گیرش سیمان انجام شود.
پرداخت سطح بتون و عمل‌آوری آن
پرداخت بتن از جمله مراحل مهم در تهیه بتون می باشد که با هدف دستیابی به مقاومت سایشی بیشتر، کاهش نفوذ پذیری و تراز کردن سطح بتون انجام می شود. مراحل پرداخت سطح بتون عبارتند از مرحله شمشه یا تراز کردن، مرحله ماله کشی با ماله دسته بلند یا کوتاه (تی کشی)، ماله کشی و پرداخت نهایی. در پرداخت بتن باید توجه داشت که زمان توقف عملیات پرداخت پس از آب انداختن بتن می باشد.
اجرای بتن در شرایط غیر متعارف
شرایط غیر متعارف به شرایطی از نظر محیطی و اقلیمی گفته می شود که موجب اثر نامطلوب بر خصوصیات و خواص بتن تازه و همچنین بتون سخت شده می گردد. بتن ریزی در چنین شرایطی باید با تمهیدات و تدابیر مخصوصی انجام گردد. به طور مثال هرگاه دمای هوا بیشتر از ۳۰ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی کمتر از ۷۰ در صد باشد شرایط هوای گرم صادق بوده و نیاز به تدابیر ویژه می باشد. هوای سرد نیز به شرایطی اطلاق می گردد که به مدت سه روز متوالی دمای متوسط هوا در شبانه روز کمتر از ۵ درجه سلسیوس باشد و یا دمای هوا برای بیشتر از نصف روز از ۱۰ درجه سلسیوس بیشتر نباشد. شایان ذکر است که به منظور در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی سرد، باید هر دو مورد ذکر شده در بالا بر قرار باشد.
بتن های ویژه
بتن های ویژه به بتن هایی گفته می شود که به منظور دستیابی به اهدافی همچون مقاومت بالا، افزایش دوام و … با روش های ویژه و خاصی تولید می شوند. از جمله بتون های ویژه می توان به بتون پر مقاومت، بتون الیافی، بتون خود تراکم، بتون اصلاح شده با پلیمر، بتون سنگین و بتون سبک اشاره نمود.
