آشنایی با مصالح ساختانی بتن و سیمان

فهرست:
بتن چیست؟
سیمان چیست؟
قسمتی از بخش انبار كردن سیمان
آزبست چیست؟
طراحی و ساخت سیمان برای بتن ریزی در دمای زیر ۱۸- درجه سانتیگراد
تأثیر افزودنی های شیمیایی بر خمیر سیمان بتن خودتراکم

بتن چیست؟

بتن ماده ای تشکیل شده از شن (سنگ دانه های درشت دانه از ۰٫۵تا ۲٫۵ سانتیمتر است)، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از ۲٫۵ سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست.
در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند.

دانه ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (۶میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره ۱۶ (۱٫۱۸ میلیمتر) تقسیم می شوند.
برای داشتن اندازه مناسب و نسبت اختلاط شن و سیمان محاسباتی خاص انجام می شود و این نسبت را به عنوان طرح اختلاط می نامند. برای محاسبه مقدارمناسب آب به سیمان w/c تعریف می شود که عموماً بهترین مقدار آن ۰٫۵ است. ۰٫۲۵ مقدار آب به سیمان صرف روان کنندگی بتن و ۰٫۲۵ دیگر آن صرف انجام عمل هیدراتاسیون می شود هرچه مقدار آب به سیمان کمتر شود کمتر شود بتن قویتری خواهیم داشت . اما با کاهش آب از مقدار روانی و کارائی بتن هم کاسته خواهد شد . برای حل مشکل از روان کننده ها استفاده می شود و همچنین بهترین حالت افزایش مقاومت بتن را با افزودن میکروسیلیس یا مکمل بتن خواهیم داشت.

خمیر سیمان عموما حدود ۲۵ تا ۴۰% کل حجم بتن را تشکیل می دهد که حجم مطلق سیمان بین ۷ تا ۱۵% و حجم آب از ۱۴ تا ۲۱% است. مقدار هوای در بتن تا حدود ۸% حجم بتن را تشکیل می دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.
برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.

سیمان چیست؟
سيمان ها مواد چسبنده اى هستند که قابليت چسبانيدن ذرات به يکديگر و بوجود آوردن جسم يک پارچه از ذرات متشکله را دارند. اين تعريف از سيمان داراى آن چنان جامعيتى است که مى تواند شامل انواع چسبها از جمله چسبهاى مايع که در چسبانيدن قطعات سنگ يا سنگ و فلزات به يکديگر بکار مى روند نيز بشود.
نمونه اى از اين چسبها در صنعت سيمان در کار گذاشتن آجر نسوز در کوره سيمان مورد مصرف دارد و خاصيت اصلى آن اين است که آجر نسوز ( که يک جسم سراميکى است ) را به بدنه کوره ( آهن ) مى چسباند، همچنين انواع سيمان هاى ديگر که در دندانپزشکى مورد مصرف دارند، از جمله چسب ها مى باشد. آنچه که از کلمه سيمان در اين متن مورد نظر است، آن نوع از سيمان ها است که داراى ريشه آهکى مى باشند. به عبارت ديگر سيمان هايى که ماده اصلى تشکيل دهنده آنها آهک و ماده اوليه اصلى آنها سنگ آهک است. بر اين اساس سيمان ترکيبى است از اکسيد کلسيم ( آهک ) با ساير اکسيدها نظير اکسيد آلومينيم، اکسيد سيليسيم، اکسيد آهن، اکسيد منيزيم و اکسيدهاى قليايى که ميل ترکيب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زير آب بمرور سخت مى گردد و داراى مقاومت مى شود.

با توجه به مشخصه فوق سيمان مى تواند داراى ترکيبات متفاوتى باشد و اصولا جزو ملاتهاى آبى محسوب مى گردد. ملاتهاى آبى از دوران گذشته شناخته شده بودند، از جمله اين ملاتها آهک است که مصرى ها و يونانى ها با مخلوط کردن آن با خاکستر آتش فشانى، خاک آجر و آب به نوعى آهک آبى دست مى يافتند که خاصيت سخت شدن و فشار پذيرى داشت. با بکار بردن اين ساروج رومى ها توانسته اند ساختمانهاى عظيمى بسازند که هنوز بقاياى آنها پس از گذشت چند هزار سال پا بر جا و قابل مشاهده است.
سیـمان چیست؟
در روزگار قدیم اگر می خواسـتند ساختمان یا پلی بسازنداز تخته سنگ های طبیعی استفاده می كردند. اما امروزه، بشر توانسته است كه علاوه بر سنگ های طبیعی، از سیمان نیز جسم سختی همچون سنگ پدید بیاورد. سیمان را با سنگریزه و ماسه مخلوط می كنند و از آن بتون فراهم می آورند.
بشـر در تهیه ی سیمان از خود طبیعت درس آموخت. زیرا دید كه بسیاری از سنگ های طبیعی از اجـزای خرد و سختی درست شده اند، موادی كه به وسیله برخی مواد چسـبنده به هم متصل گردیده و آن گاه تخته سنگی را پدید آورده اند. از تماشا و بررسی این چیزها بشر به فكر افتاد كه خود نیز ماده ای فراهم كند كه همان خاصیت چسبندگی را داشته باشد. و سرانجام بشر موفق به كشف سیمان شد.
راهی را كه بشر برای كشف سیمان پیمود این بود كه: برخی مواد معینی را در كوره حرارت داد تا به صورت ماده ای سنگ آسا و چسبیده به هم، در آمد. سپس آن را آسیا كرد و به صورت گرد در آورد. البته این گرد چیزی جز همان سیمان نبود.
هر گاه این گرد، یا سیمان، را با آب و ماسه و شن مخلوط كنیم خواهیم دید كه سیمان به شكل ماده چسبناكی در لابلای سنگریزه های ریز و درشت جای می گیرد و پس از اندكی، جسم یك پارچه و سختی، مانند یك سنگ طبیعی، از آن به دست می آید. سیمان از روزگار بسیار قدیم وجود داشته و بشر برای چسباندن سنگ ها از آن استفاده می كرده است. رومیان با آن دیوار، راه قنات و جاده می ساختند. آنان در ساختمان نیز از سیمان استفاده می كردند.
قبل از رومیان، یونانیان نیز سیمان را مصرف می كردند. ولی با این همه می بینیم ك

ه مصریان در مصرف سیمان از یونانیان نیز پیشی گرفته بودند. چه آنان در ساختمان اهرام مصر، سیـمان به كار برده اند.
بیشتر سیمان هایی كه ما امروزه مصرف می كنیم از نوع ئیدرولیك می باشد. یعنی آن كه بر اثر تماس با آب سفت و محكم می شوند. این نوع سیمان را سیمان پورتلند می خوانند. علت این نامگذاری آن است كه این نوع سیـمان پس از سفت شـدن، حالت نوعی سنگ را به خود می گیرد كه در نزدیكی «پورتلند » در انگلستان، یافت شده است.

اجزای اصلی سیمان پورتلند عبارتند از:
آهك، آهن، سیلیس و آلومین
این مواد را از سنگ آهك، خاك رس، سنگ رستی، صـدف و سایر مواد طبیعی به دست می آورند. نخست این ها را آسیا می كنند تا خوب نرم شوند. سپس همه را در هم آمیخته و تركیب شیمیایی لازم را بدین گونه فراهم می آورند.
آن گاه تركیب به دست آمده باید در كوره چنان حرارت ببیند كه همه‌ ی اجزایش بتوانند عكس العمل های شیمیایی خود را آشكار سازند. در این جا جسمی سنگ آسا و به هم چسبیده پدید می آید كه باید آسیا شود و به صورت گرد در آید.
این همان سیمانی است كه ما اكنون مصرف می كنیم.
بیش از ۳۰ ایالت در آمریكا میلیون ها بشكه از چنین سیمانی در سال تولید می كنند.
قسمتی از بخش انبار كردن سیمان:
در موقع انبار كردن سیمان باید دقت شود كه رطوبت هوا و زمین باعث فاسد شدن سیمان نشود بدین لحاظ باید آنرا روی قطعات تخته كه با زمین چند سانتیمتر فاصله دارد قرار داد و تعداد كیسه های روی هم نباید از ۱۰ الی ۱۲ كیسه بیشتر باشد زیرا در غیر اینصورت سیمان های زیرین در اثر فشار سخت شده و غیر قابل مصرف می‌گردد .
چنانچه این قطعات به راحتی با دست به صورت پودر درآید قابل مصرف در قطعات بتونی می‌باشد در غیر اینصورت سیمان فاسد شده و بتن ساخته شده با این نوع سیمان باربر نبوده و نمیتوان از آن در قطعات اصلی ساختمان مانند تیرهای اصلی و تیرهای فرعی و ستونها و سقفها استفاده نمود چنانچه این سیمانها كاملا فاسد نشده باشد میتوان بعنوان ملات برای فرش موزائیك و غیره از آن استفاده نمود .
اگر بخواهیم سیمان را برای مدت طولانی انبار كنیم باید حتی المقدور با دیوارهای خارجی انبار فاصله داشته باشد و روی آن با ورقه های پلاستیكی كه در ایران به نایلون معروف است پوشانیده شود تا حتی المقدور از نفوذ رطوبت به آن جلوگیری گردد . اگر سیمان به طرز صحیح انبار شود حتی تا یكسال بعد نیز قابل استفاده می‌باشد فقط ممكن است زمان گیرش آن قدری به تاخیر بیافتد ولی اثری در مقاومت ۲۸ روزه آن نخواهد داشت .

استفاده از گوگرد به جای سیمان در بتن و به جای قیر در آسفالت
________________________________________
گوگرد زرد از فرآورده های نفت و گاز، افزون بر مصارف صنعتی می‌تواند در ساخت سازه های ساختمانی همانند پل، سازه های دریایی، قطعات پیش ساخته، جدول خیابان و سازه های انتقال آب و تصفیه فاضلاب بیش از بتن مورد استفاده قرار می گیرد.
به گزارش شانا در مناطق نفت خیز جنوب، رئیس انجمن بتن ایران – شعبه خوزستان با اعلام این خبر افزود: در کشورهای صنعتی مانند کانادا که گوگرد به مقدار زیاد وجود دارد، این ماده به جای سیمان و قیر مصرف می شود و هرجا عوامل طبیعی و شرایط صنعتی زمینه ناپایداری سازه های بتنی را فراهم می‌آورد، بتن گوگردی به کار گرفته می‌شود.
دکتر منوچهر امامقلی بابادی اضافه کرد: برای ساخت بتن و آسفالت گوگردی لازم است گوگرد را ذوب و همانند تهیه بتن و آسفالت با ماسه و شن مخلوط کرد.