بتن به چه معناست

بتن انگلیسی: (به طور گسترده) به طور گسترده به هر ماده یا ترکیبی متشکل از چسب های سیمان اشاره دارد. این چسب معمولاً نتیجه تعامل بین سیمان هیدرولیک و آب است. حتی امروز ، این تعریف از بتن طیف گسترده ای از محصولات را در بر می گیرد. بتن را می توان از انواع سیمان و همچنین پوزولان ، سرباره ، مواد افزودنی ، گوگرد ، مواد افزودنی بتن ، پلیمرهای بتن ، الیاف بتن و … ساخت. همچنین در ساختار آن می توان از گرما ، بخار ، اتوکلاو ، وکیوم ، پرس هیدرولیک و کمپکتورهای مختلف استفاده کرد. به روش امروزی ، ما شاهد استفاده از انواع مختلف بتن و مواد مختلف هستیم که هرکدام ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمان از جمله پوزولان ، گوگرد ، پلیمرها ، الیاف مختلف و مواد افزودنی مختلف تولید می شود. همچنین لازم به ذکر است که تولید بتن توسط گرمایش ، بخار ، اتوکلاو ، اگزوز ، فشار هیدرولیکی ، لرزش و قالب ریزی و سازه انجام می شود. بتن معمولاً محصولی است که در اثر واکنش آب و سیمان در شرایط خاص محیطی از اختلاط آب با سیمان حاوی آب و سنگدانه های مختلف به دست می آید و دارای ویژگی های خاصی است.

بتن اکنون ، بیش از 170 سال پس از تاسیس سیمان پرتلند ، معماری لیدز دستخوش تغییرات و پیشرفت های چشمگیری شده است. ، سازه ها ، سدها ، پل ها ، تونل ها و جاده ها همه این مواد را مصرف می کنند. اکنون حدود سه تا چهل سال است که استفاده از این ماده در شرایط خاص مورد توجه کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و فناوری ، بدیهی است که فقط استفاده از مقاومت به عنوان استاندارد برای طراحی بتن برای محیط های مختلف و کاربردهای مختلف ، نمی تواند مشکلات دیرینه سازه های بتنی را حل کند. چندین سال است که ما دوام بتن را در محیط های مختلف در نظر گرفته ایم. این امر منجر به ویژگی های خاص و دوام لازم می شود. در همین راستا ، در بعضی از کشورها ، دستورالعمل ها و استانداردهایی برای طراحی بتن با عملکرد بالا تدوین شده است و در برخی از کشورهای پیشرفته ، طراحان و مجریان ملزم به رعایت این دستورالعمل ها هستند.

مواد تشکیل دهنده بتن
سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم

آب (Water)
کیفیت آب در بتن بسیار مهم است زیرا ممکن است ناخالصی موجود در آن بر روی سیمان تأثیر بگذارد و باعث تداخل شود. آب کم نیز بر مقاومت بتن تأثیر منفی می گذارد ، باعث ایجاد لکه در سطح بتن و حتی زنگ زدگی میله های فولادی می شود. در بیشتر مخلوط ها ، آب برای بتن مناسب است و همچنین برای آشامیدن مناسب است. جامدات چنین آبی به ندرت از ppm 2000 و معمولاً کمتر از ppm 1000 است. این مقدار برابر با 05/0 وزن سیمان با نسبت وزنی سیمان به آب 5/0 است. نوشیدن آب استاندارد برای اختلاط مطلق نیست و درصد یون های سدیم و پتاسیم در آب آشامیدنی بسیار زیاد است ، بنابراین ممکن است برای بتن مناسب نباشد ، که باعث می شود سنگدانه ها واکنش قلیایی داشته باشند. به طور کلی ، هر آب غیر نمکی با pH (اسیدیته) بین 6 تا 8 را می توان برای بتن استفاده کرد. رنگ و بوی تیره لزوما وجود مواد مضر در آب را اثبات نمی کند.

مقدار آب مصرفی
مقدار آب مصرفی داخل بتن بسیار مهم است. برای تکمیل فرآیند واکنش سیمان و آب ، مقدار مشخصی آب لازم است. اگر مقدار آن کمتر از حد باشد ، بخشی از سیمان آب کافی برای واکنش دریافت نمی کند و بدون واکنش باقی می ماند. اگر مقدار بیشتری از آب مورد نیاز به مخلوط بتن اضافه شود ، پس از اتمام واکنش مقداری آب آزادانه در داخل بتن باقی می ماند ، که پس از سخت شدن بتن را پوک می کند و در نتیجه مقاومت را کاهش می دهد. بنابراین برای دستیابی به مقاومت بالا باید توجه داشت که در داخل بتن آب زیادی مصرف نشود.
مقدار آب مورد نیاز برای تکمیل واکنش به عنوان یک پارامتر از نسبت آب به سیمان تعریف می شود. برای سیمان پرتلند معمولی ، این نسبت تقریباً 25٪ است. با وجود آب زیاد ، بتن کارایی لازم را نخواهد داشت و نسبت آب به سیمان معمولاً در کارگاه های ساختمانی بیشتر از این مقدار است. هنگام تعیین نسبت اختلاط بتن ، یک پارامتر در نظر گرفته می شود ، که همچنین قبل از افزودن آب به بتن ، مقدار رطوبت موجود در سنگدانه را نیز در نظر می گیرد که برای تعیین مقدار آب مورد نیاز مهم است. رطوبت بیش از حد (یا رطوبت ناکافی) به رطوبت بیش از حد (رطوبت ناکافی) سطح خشک حالت جامد (SSD) یا سنگدانه (سطح اشباع شده خشک) اشاره دارد.

عمل آوری بتن (کیورینگ بتن)
با ادامه هیدراتاسیون ، مقاومت بتن افزایش می یابد و این واکنش باعث افزایش مقاومت بتن یا سیمان می شود. رطوبت نسبی برای پردازش یا ادامه روند هیدراتاسیون باید حداقل 80٪ باشد. اگر رطوبت کمتر از این مقدار باشد ، درمان متوقف می شود و اگر رطوبت به بیش از 80٪ برسد ، روند هیدراتاسیون دوباره شروع می شود. از آنجا که قبل از اتمام واکنش بین آب و سیمان ، مقداری آب برای تبخیر شدن لازم است (این کار چند روز طول می کشد) ، بخشی از سیمان در مخلوط بتن بدون واکنش باقی می ماند. پس از ریختن بتن ، بلافاصله به مراحل عمل آوری توجه کنید. عمل آوری به احتباس رطوبت در بتن تا زمان کامل شدن واکنش بین سیمان و آب گفته می شود. این را می توان با عایق بندی موقت ، پاشش آب یا تولید بخار انجام داد. از نظر عملی ، توصیه می شود بتن را به مدت 7 روز مرطوب نگه دارید. در صورت عدم امکان ، حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.
تجمیع
مجموع کل بتن حدود سه چهارم کل آن را تشکیل می دهد ، بنابراین کیفیت آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در حقیقت ، خصوصیات فیزیکی ، حرارتی و شیمیایی آنها بر عملکرد بتن تأثیر می گذارد. ذرات سنگ طبیعی معمولاً در اثر هوا و فرسایش یا خرد شدن مصنوعی سنگ مادر ایجاد می شوند.

اندازه دانه‌های سنگی
بتن معمولاً از سنگدانه هایی در اندازه های مختلف با حداکثر قطر 10 میلی متر و 50 میلی متر ساخته می شود. به طور متوسط ​​از سنگدانه هایی با قطر 20 میلی متر استفاده می شود. از توزیع اندازه ذرات معمولاً “دانه بندی تجمع” یاد می شود. به طور کلی ، ذراتی با قطر بزرگتر از 4 یا 5 میلی متر ذرات شن و ذرات کوچکتر را ذرات شن و ماسه می نامند ، این ذرات با الک 4.75 میلی متر یا نمره 4 تعیین می شود. حد پایین ماسه معمولاً 0.07 میلی متر یا کمتر است. به مواد با قطر بین 06/0 میلی متر تا 02/0 میلی متر ، مواد لجن و رس ریز گفته می شود. گل یک ماده نرم است که حاوی مقادیر نسبتاً مساوی ماسه ، لای و رس است.

کانیهای مهم
مواد معدنی مهم و رایج مورد استفاده در سنگدانه ها در بتن عبارتند از: مواد معدنی سیلیسی (کوارتز ، اوپال ، کلسینه ، کلروفرم ، کریستوبالیت) ، فلدسپات ، مواد معدنی میکا ، مواد معدنی کربنات ، مواد معدنی سولفات ، پیریت مواد معدنی ، سنگ آهن ، سنگ آهن ، مواد معدنی خاک رس سنگ آهن.
طبقه بندی براساس ظاهر
در استاندارد ASTM ، سنگها از نظر ظاهری به پنج گروه تقسیم می شوند: گوشه های گرد ، گرد ، نسبتاً گرد ، نسبتاً تیز و گوشه های تیز.
در استاندارد S ، این نام عبارت است از: گرد ، بی شکل نامنظم ، با مقیاس ، گوشه های تیز ، مقیاس های بلند و بلند.

افزودنی‌ها (Admixtures)
به طور کلی ، به جای استفاده از سیمان های خاص ، می توان با ترکیب آنها با مواد افزودنی ، برخی از خصوصیات سیمان های معمولی را تغییر داد. لازم به ذکر است که اصطلاحات “ماده کامپوزیت” و “افزودنی” نباید به جای یکدیگر استفاده شوند ، زیرا ماده کامپوزیت ماده ای است که در مرحله ساخت به سیمان اضافه می شود و در مرحله اختلاط به بتن اضافه می شود. مواد افزودنی شیمیایی اساساً عبارتند از: کاهنده آب ، کندکننده و شتاب دهنده ، که در ASTM به دسته های C ، و A طبقه بندی می شوند. دسته مواد افزودنی در استاندارد S مشابه است. مواد افزودنی دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی آنها محافظت از بتن در برابر اثرات مضر انجماد-ذوب است.

تسریع کننده‌های بتن
مواد افزودنی می توانند سخت شدن بتن را تسریع کرده و مقاومت اولیه بتن را افزایش دهند. برخی از نمونه های شتاب دهنده ها شامل کربنات سدیم ، کلرید آلومینیوم ، کربنات پتاسیم ، سدیم فلوراید ، آلومینات سدیم ، نمک های آهن و کلرید کلسیم است.

کندگیر کننده‌های بتن
برخی مواد افزودنی زمان گیرش بتن را به تأخیر می اندازند. این مواد در هوای بسیار گرم بسیار مفید هستند ، که می تواند زمان نرم شدن بتن را کوتاه کرده و همچنین از ایجاد ترک های ناشی از انجماد در بتن مداوم جلوگیری کند. نمونه هایی از کند کننده ها شامل قندها ، مشتقات هیدروکربن ، نمک های محلول روی و بدبو کننده های محلول است [11]. به عنوان مثال ، اگر وزن سیمان قند را به طور دقیق 05/0 کنترل کنیم ، زمان گیرش حدود چهار ساعت به تأخیر می افتد. مصرف 0.2 تا 1 درصد وزنی سیمان می تواند از پیدایش سیمان جلوگیری کند.

تقلیل دهنده‌های آب(روان کننده‌ها)
این افزودنی ها سه هدف دارند:
1- با کاهش نسبت آب به سیمان مقاومت بالاتری بدست آورید
2- با کاهش میزان سیمان ، دمای هیدراتاسیون بتن کاهش می یابد تا کارایی خاصی حاصل شود.
3- بهبود کارایی و ساده کردن کار ریختن از طریق تقویت و شرایط غیرقابل دسترسی زیاد
برای مشاهده جزئیات عامل کاهش دهنده آب با توضیحات عملکرد و نمودارها ، لطفا اینجا را ببینید.
مواد افزودنی کاهنده آب به عنوان نوع A طبقه بندی می شوند ؛ اما اگر افزودنی ها ضمن کاهش تقاضای آب ، متراکم را به تأخیر بیندازند ، به عنوان نوع D طبقه بندی می شوند. اگر این روان کننده ها سرعت پخت را تسریع کنند ، نوع E نامیده می شوند.

فوق روان کننده‌های بتن
این مواد یکی از قوی ترین عوامل کاهش دهنده آب هستند که در ایالات متحده روان کننده های قوی و در ASTM به آنها F گفته می شود. برخی از افزودنی ها وجود دارد ، اگرچه آنها می توانند مقدار آب را بسیار کاهش دهند ، اما همچنین می توانند باعث تاخیر در پخت شوند ، بنابراین در گروه G طبقه بندی می شوند دو نمونه از روان کننده های قوی ، ملامین فرمالدئید سولفاته غلیظ یا [[نفتالین فرمالدئید سولفاته تغلیظ شده]] هستند. اصولاً استفاده از اسید سولفوریک می تواند روند پراکندگی را تسریع کند. از آنجا که سیمان روی سطح ذرات جذب شده و بار منفی دارد ، این امر باعث دفع ذرات یکدیگر می شود. این فرآیند با نسبت مشخصی از آب و سیمان باعث افزایش کارایی می شود.