شناخت بتن

الف) اهميت شناخت دقيق بتون: اموروزه مصرف روز افزون بتون در کارهاي مختلف، در تمام جوامع مهندسي عمراني پذيرفته شده است. اين امر به علت دارا بودن خواص مناسب، دوام کافي و در نتيجه، لزوم شناخت بيشتر مصالح تشکيل دهنده ي آن همراه با تکنولوژي ساخت بتون است.

ب) مواد تشکيل دهندۀ بتون: آشنايي کامل با خواص سيمان، مصالح سنگي و آب، يني مواد تشکيل دهندۀ بتون ،شناخت مواد مضاف و مواد افزودني (مانند مواد پوزولاني، سرباره کوره هاي آهن گدازي و روان کننده ها) چگونگي ساخت، حمل و ريختن و جا دادن ، تراکم ، عما اوردن و پرداخت بتون و نز اطلاعاتي درباره ي ميلگرد و قالب بندي در کارهاي بتوني ، آزمايش هاي مختلف روي بتون تازه و سخت شدن بتون ريزي در وضعيت ويژه مباحثي است که امروزه دانستن آن براي همه کارگزاران کارهاي بتوني ضروري و اجتناب ناپذير است.
ج) تعريف بتون: بتون جسم بسيار سخت و سخت مانندي است که ترکيب مقدار معين و حساب شده سيمان ، شن،ماسه ، آب و بعضي مواد مضاف و افزودني ديگر به دست مي آيد.

ب) ويژگي مصالح سنگي : مصالح سنگي بايد از دانه هاي تميز و سخت و مقاوم تشکيل شوند ؛ همچنيني بايد عاري از مواد شيميايي باشند ، نيز سطح دانه هاي مصالح ، پوشیده از رس و یا مواد ریزدانه ای (مانند خاک ، لای ، سیلت، رس، املاح ، فضولات انسانی و مواد آلی دیگر) نباشد.بسیاری از اين املاح را مي توان با شستن مصالح خارج ساخت.
گفتني است مصالح سنگي ضعيف، شکننده و پولکي براي ساخت بتون مناسب نيستند. مواد آلي ماسه را نمي توان با شستشو خارج کرد .

۵-۱- سيمان
اگر از مخلوطي از سنگ آهک، خاک رس با گچ در کورۀ دوار با حرارت زياد پخته شود؛ سپس با مقدار کمي گچ از طريق آسياب کردن به پودر تبديل شود، محصول به دست آمده « سيمان » خواهد بود. زماني که سيمان با آب مخلوط شود ، واکنش شيميايي آغاز مي گردد و بر روي سطح هر دانه سيمان، مواد حاصل از هيدراته شدن پديد مي آيد که در اثر اتصال اين مواد به يکديگر تمام دانه ها با هم ارتباط مي يابند .در اثر اين ارتباط، بتون سفت و سخت مي شود و سرانجام ، مقاومت حاصل مي شود .

اين واکنش شيميايي « هيدراتاسيون» ناميده مي شود که با توليد حرارت همراه است. البته در قطعات نازک ، مانند ديوارها و يا دال ها- تا ۲۰۰ ميلي متر ضخامت- حرارت حاصل از هيدراتاسيون به سرعت از بين مي رود. پس از قالب برداري ديوارهاي با ضخامت ۲۰۰ ميلي متر و بيش تر، حتي پس از ۲۴ ساعت از زمان بتون ريزي چنانچه سطح آن لمس گردد، دماي بتون احساس مي شود.
۶-۱- آب
( يکي از اجزاي اصلي بتون آب است. بدون وجد آب هيچ واکنش شيميايي در بتون انجام نمي گيرد. از نظر تئوري مقدار آب مورد نياز بتون در حدود ۲۰% وزن سيمان است. اما در عمل براي به دست آوردن کارايي لازم، مقدار آب مصرفي تا حدود ۳۰ الي ۵۵ درصد افزاطش مي يابد ( آب اضافي باعث حل شدن ژله ي سيمان مي شود و مقداري از آن وارد فعل و انفعال ذرات غير فعالتر سيمان شده و قسمتي ديگر نيز در هواي مخلوط در بتون محبوس مي شود و فضايي کوچک و ميکروسکوپي را تشکيل مي دهد. در اثر تبخير آب، اين فضاها مقاومت بتون را کاهش مي دهند). در سالهاي اخير با استفاده از مواد روان ساز عالي ، نسبت آب به سيمان کاهش داده در نتيجه ، امکان ساخت بتون مرغوب (مقاومت و دوام بالا)حاصل

شده است. مناسبترين آب براي ساخت بتون، آب آشاميدني است.آبهاي داراي املاح و کلرورهاي مختلف براي بتون نامناسب و زيان آورند. بتون در اثر ترکيبات مختلف اجزاي سيمان با نمک هاي محلول در آب صدمه مي بيند؛ از اين رو ، بايد دقت کرد که در ساخت بتون از مصرف آبهاي راکد، آبهاي باتلاقي ، آبهاي داراي املاح زياد، آب دريا و آبهاي کثيف و مصرف شده ( فاضلاب هاي خانگي و صنعتي ) خودداري شود.

۷-۱- مواد مضاف
مواد مضاف، شيميايي خاصي هستند که به صورت محلول و آي پودر عرضه مي شوند. مواد مضاف به بتون اضافه مي شوند تا بعضي از ويژگي هاي بتون تازه يا سخت شده را تغيير دهد.
۱-۳- علل مصرف فولاد در بتون
دلايل کاربرد فولاد در بتن عبارتند از:
۱- افزايش تنشهاي کنشي در بتون

۲- ترکيب بتون و فولاد در بتون مسلح
۳- داراي محاسن هر دو ماده و فاقد عيبهاي آن دو. مي باشد .
۴- افزايش دوام بتون
۵- افزايش مقاومت برشي

۶- افزايش مقاومت فشاري با استفاده از فولادهاي جديد
۷- پيوستگي کامل بين فولاد و بتون در مقابل ترکهاي کششي
۸- ساخت بتوني با مقاومت بالا ( با استفاده از روش پيش تنيدگي ) در نتيجه ، کاهش خيز و ترکهاي کششي تحت اثر بارهاي وارد شده.
۹- امکان ساخت پوسته هاي مقاوم نازک به وسيله بتن مسلح

۲-۳- انواع فولادهاي مصرفي در بتون
مقاومت فولادهاي مسلح کننده معمولي در بتن ۱۰۰ برابر مقاومت کششي بتن و ۱۰ برابر مقاومت فشاري بتن است. دو نوع فولاد براي ساختن ميله هاي مسلح کننده به کار مي روند که عبارت اند از : فولاد نرم ، و فولاد با تنش جاري شدن بالا.
اکثر بتون هاي از نورد گرم فولاد نرم ساخته مي شوند. مقاومت آنها در حدود ۲۴۰۰-۱۶۰۰ کيلوگرم بر سانتي متر مر بع است. فولاد آج دار با تنش جاري شدن بالا از از نورد گرم فولاد کم آلياژ و يآ به وسيله عمليات سرد روي فلز نرم (پيچش و کشش ) به دست مي آيد .
۱۱-۳- استاندار خم قلاب انتهاي ميلگرد

۱- ميله هآي اصلي
– براي قلاب ۱۸۰ درجه، طول قلاب برابر ۱۰ و قطر و انحناي خم ۱۸۰ درجه حداقل برابر ۵ است.
– براي قلاب ۹۰ دجه ، طول قلاب برابر ۱۵ است.
۲- خاموت ها :

– براي قلاب ۱۸۰درجه ، طول قلاب بعد از انحنا( نيم دايره) برابر با ۴ تا ۵/۶ سانتي متر است .
– براي قلاب ۹۰ درجه ، طول قلاب بعد از انحنا برابر ۴ تا ۵/۶ سانتي متر است .
– براي قلاب ۱۳۵ درجه، طول قلاب بعد از خم ۱۳۵ درجه برابر ۶ تا ۵/۶ سانتي متر است .
۳- ميلگرهاي آج دار:

بر اساس استانداردها، تنها استفاده از ميله گرد آجدار در بتون – به دليل چسبندگي بهتر با بتون- توصيه مي شود. در شکل هاي صفحه بعد از قلاب هاي استاندارد براي ميله گردهاي آج دار و ساده نشان داده شده است.
۱۳-۳- فونداسيون
تعريف : شالوده يا فنداسيون قسمتي از سازه است که قالباً پاين تر از سطح زمين قرار مي گيرد و نيروهاي ناشي از سازه را به خاک آي بستر سنگي انتقال مي دهد.
عملکرد فونداسيون: تقريباً تمامي خاکها تحت تأثير نيرو، به مقدار نسبتاً زياد ، فشرده مي شوند که اين کار باعث نشست سازه ي استوار بر آن مي شود.
دو اصل اساسي در طراحي شالوده ها بايد رعايت شود:
۱- نشست کلي سازه به مقدار قابل قبول و جزئي محدود شود.
۲- قسمت هاي مختلف سازه تا حد امکان نبايد داراي نشست هاي نا مساوي باشند.

انواع شالوده ها:
شالوده ها در حالت کلي ه شالوده هاي ديوار و ستون تقسيم بندي مي شوند. شالوده ديوار يک نوار از ديوار مسلح به عرض بزرگتر از ضخامت ديوار است (حد اقل عرض ۵۰ سانتي متر) که بار ديوار را به سطح گسترده تري منتقل مي کند( شالوده نواري). شالوده هاط منفرد معمولاً به صورت مربع و گاهي به صورت مستطيل هستند.
در بعضي از شالوده ها ممکن است مقطع به شکل ذوزنقه باشند. در بعضي حالت ها ، شالوده به صورت مکعب- براي انتقال بار ۲ ظيآ جند ستون – ساخته مي شوند. هر گاه مقاومت زمين در حد متعارفي باشد، از شالوده هاي ساده و مرکب استفاده مي شود و زماني که از زمين مقاومت کافي ندارند، از شالوده هاي گسترده يا صفحه اي استفاده خواهد شد.
شالوده هاي گسترده (راديه) يک دال بتون مسلح يک پارچه است که در تمام سطح زير ساختمان گسترده شده است.

۱۴-۳- ميلگرد گذاري ساده شالوده ها
در عمل ميلگردها به صورت شبکه اي در کف شالوده قرار داده مي شود۰ بااحتساب فاصله پوشش بتون). برآي ايجتاد چسبندگي و انتقال مناسب نيرو از فولاد به بتون و بر عکس در کناره هاي ميلگردهاي شبکه با خم ۹۰ درجه به طول معين، شکل داده مي شوند( ۱۵ براي ميلگرد ساده و ۱۲ براي ميلگر آج دار).
حداکثر فاصله ي آرماتورهاي شبکه نمي تواند از ۱۲ بيشتر باشد.

۱۵-۳- پوشش بتون ميلگردها در شالوده هاي بتوني
براي انتقال کامل نيروها از بتون به فولاد يا به عس، لازم است که حد اقل پوشش بتون براي ميلگردهاي کناري برابر ۳-۵/۲ و براي ميلگردهاي داخلي برابر ۵/۲ باشد. پوشش کناري ميلگرها در نواحي گرظم و مرطوب، به علت خورندگي شديد بتون و خطر زنگ زدگي فولاد، برابر ۵ در نظر گرفته شود.

۲۰-۳- تعريف ستون و عملکر آن
در ستون هايي که به طور عمده تحت تأثير فشار محوري قرار دارند، از نظر اقتصادي به صرفه است که قسمت اعظم بار به وسیله بتون تحمل شود(نظیر ستون ها). اما به دلایل مختلف هميشه فولاد در ستون بتوني به کار برده مي شود (در عمل، ستون های اندکی تحت تأثیر نیروهایمحوري خالص قرار دارند). واگذاري قسمتي از تحمل نيروهاي فشاري محوري و گاه فشارهاي جانبي و انتقال آن به قسمت پايين تر است)
۲۱-۳- ميلگرد انتظار در پي و طبقات

حداقل طول ميلگرد انتظار در پی برابر ۶۰یا ۶۰ سانتی متر است، همچنین حداقل طول میلگرد انتظار در طبقات برابر ۵۰ یا ۵۰ سانتی متر است .
زاویه درصد انحراف در آماتورهای ستون برابر است. براساس آيين نامۀ B.S مقدار فولاد موجود در وصله نبايد از ۱۰ % سطح مقطع ستون بيشتر باشد، بلکه بايد حدود فاصله اي برابر ۱۰ ميلي متر بين قفسه هاي فولادي در وصله وجود داشته باشد.۱۰/۱ فاصله مرکز تا مرکز دو گروه از ميلگرهاي به هم بسته شده نبايد از ۱۵۰ ميليمتر بيشتر باشد. ابعاد ميلگردهاي آج دار يا مربع شکل پيچيده را مي توان از ضرب عدد ۱/۱ در شماره اسمي انها به دست آورد.
۲۲-۳- جزييات خاص آماتوربندي ستون ها
– ميلگرد انتظار خم شده ستون ها بايد داراي اين مشخصات باشد :
۱- شیب قسمت مایل میلگردهای خم شده نسبت به محور ستون نبایدا ز ۱ به ۶ بیش تر باشد .