چه چیزی بتن را تشکیل می دهد؟

بتن چیست و چه ویژگی‌هایی دارد

بتن یک مصالح ساختمانی ترکیبی است که پس از سخت شدن، به ماده‌ای مقاوم و بادوام تبدیل می‌شود. از ویژگی‌های اصلی بتن می‌توان به مقاومت فشاری بالا، شکل‌پذیری در حالت تازه، دوام در برابر شرایط جوی و هزینه‌ی اقتصادی تولید اشاره کرد. با تغییر در نوع سیمان یا افزودنی‌ها، می‌توان ویژگی‌های بتن را برای کاربردهای مختلف تنظیم کرد.

انواع بتن

انواع مختلفی از بتن وجود دارد که هرکدام برای هدف خاصی طراحی می‌شوند. از جمله بتن معمولی، بتن مسلح، بتن سبک، بتن پلیمری، بتن خودتراکم و بتن ضدآب. تفاوت این بتن‌ها در نوع سیمان، سنگدانه یا افزودنی‌هاست که موجب تغییر خواص مکانیکی و فیزیکی آن‌ها می‌شود. انتخاب نوع بتن به نوع پروژه، شرایط محیطی و نیاز سازه بستگی دارد.

کاربرد بتن چیست

بتن به‌دلیل مقاومت بالا و قابلیت شکل‌پذیری، در بیشتر سازه‌های عمرانی و ساختمانی به کار می‌رود. از پی و فونداسیون گرفته تا ستون، تیر، سقف، پل، تونل و حتی کف‌سازی، همه از بتن بهره می‌برند. بتن‌های خاص مانند بتن مسلح یا سبک نیز در ساخت سازه‌های ویژه، استخرها و ساختمان‌های مرتفع استفاده می‌شوند.

مواد تشکیل دهنده بتن چیست

1.سیمان / بیندر

سیمان/بایندرسیمان چسب هیدرولیکی (هیدرولیک = سخت شدن هنگام ترکیب با آب) است که برای تولید بتن استفاده می شود. خمیر سیمان (سیمان مخلوط با آب) با هیدراتاسیون، هم در هوا و هم در زیر آب، سفت و سخت می شود. مواد پایه اصلی، به عنوان مثال. برای سیمان پرتلند، سنگ آهک، مارن و خاک رس هستند که به نسبت های مشخصی با هم مخلوط می شوند. این مخلوط خام در حدود 1450 درجه سانتی گراد سوزانده می شود تا کلینکر تشکیل شود که بعداً به ظرافت شناخته شده سیمان آسیاب می شود.

در ایران، سیمان ها تحت پوشش استاندارد به پنج نوع اصلی تقسیم می کند که به شرح زیر است:

سیمان تیپ ۱:

این نوع بین عموم با نام سیمان معمولی، سیمان سیاه یا بنایی شناخته می‌شود. موارد مصرف عمومی آن را همه جا و در ساخت و سازهای روزمره می‌توان دید..

سیمان تیپ ۲:

این نوع پرتلند، اصلاح شده و درجه مقاومت آن در برابر سولفاته شدن افزایش یافته است. هم چنین حرارت آب‌بندی کمتری دارد که کاربرد آن را آسان‌تر می‌کند. از این نوع سیمان در بتن‌ریزی‌های بزرگ و با حجم‌های زیاد و نیز در آب و هوای گرم استفاده می‌شود. ساخت بلوک و قطعات سیمانی نظیر تیر برق و جدول نیز از دیگر کاربردهای رایج سیمان تیپ ۲ هستند.

سیمان تیپ ۳:

این نوع که به سیمان پرتلند زودگیر معروف است، از استحکام و مقاومت بالایی برخوردار بوده و واکنش‌های گرماده آن نسبت به تیپ ۱ به‌مراتب بیشتر است. به همین دلیل این تیپ برای بتن‌ریزی در اقلیم‌هایی با آب و هوای سردسیری به‌همراه ضدیخ بتن کاربردی‌‌ است. از سیمان پرتلند تیپ ۳ در قالب‌گیری سریع نیز استفاده فراوانی می‌شود.

سیمان تیپ ۴:

این نوع با هیدراتاسیون ترکیبی پایین و واکنش گرمایی ضعیف با نام سیمان کندگیر بین سازنگان معروف است. به دلیل گیرایی بسیار آرام، زمان‌بر و اصولی، در پروژه‌های بزرگ مانند سدسازی وزنی و بناهای عظیم به‌کار گرفته می‌شود. امکان استفاده از این تیپ سیمان در دمای بالای ۴۰ درجه، آن را برای اقلیم‌های گرمسیری مانند جنوب ایران مناسب نموده است.

سیمان تیپ ۵:

این نوع سیمان با مقاومت بالا در برابر سولفات‌ها به نام سیمان پرتلند ضدسولفات نامیده می‌شود. به‌دلیل این مزایا و مقاومتی که این نوع سیمان در برابر ترکیب با سولفات‌ها از خود نشان می‌دهد، کاربرد آن در سازه‌های دریایی بسیار متداول است. هم‌چنین در ساخت و ساز زمین‌های سولفات‌دار از این تیپ استفاده می‌شود. هیدراتاسیون آن کندتر از نوع ۱ بوده و واکنش‌های گرمازای آن نیز به‌مراتب کمتر است.

2. سنگدانه های بتن

سنگدانه های بتنی متشکل از شن و ماسه، نمایانگر اسکلت دانه ای بتن هستند. تمام حفره های درون این اسکلت باید تا حد امکان با خمیر چسباننده پر شود. سنگدانه های بتن تقریباً 80 درصد وزن بتن و 70 درصد حجم بتن را تشکیل می دهند. استفاده بهینه از اندازه و کیفیت سنگدانه باعث بهبود کیفیت بتن می شود.

سنگدانه ها می توانند به طور طبیعی (دریایی یا یخبندان)، به صورت صنعتی مانند سنگدانه های سبک وزن و همچنین سنگدانه های بازیافتی تولید شوند. برای بتن با کیفیت بالا، آنها را در تاسیسات صنعتی با فرآیندهای مکانیکی مانند خرد کردن، شستشو، غربال کردن و مخلوط کردن با یکدیگر تمیز و درجه بندی می کنند. سنگدانه های بتن باید با خمیر سیمان سخت شده پیوند قوی داشته باشند، در سخت شدن سیمان تداخل نداشته باشند و بر دوام بتن اثر منفی نداشته باشند.

3. مواد افزودنی بتن

افزودنی های شیمیایی بتن مایعات یا پودرهایی هستند که در حین اختلاط به مقدار کم به بتن اضافه می شوند. دوز معمولا بر اساس محتوای سیمان تعریف می شود. افزودنی های بتن تاثیر قابل توجهی بر خواص بتن تازه و/یا سخت شده دارند و افزودنی ها می توانند به صورت شیمیایی و/یا فیزیکی عمل کنند.

4. افزودنی های بتن و مواد سیمانی تکمیلی (SCM)

مطابق استاندارد ها افزودنی های سیمانی به دو گروه بی اثر یا خنثی و یا واکنش زا و شبه سیمانی

اضافات تقریبا بی اثر (نوع I)

اضافات هیدرولیک پوزولانی یا نهان (نوع II)

5. آب

مناسب بودن آب برای تولید بتن به منشا آن بستگی دارد.

آب طبق استاندارد کلی انواع زیر را فهرست می کند:

آب آشامیدنی: مناسب برای بتن. نیازی به آزمایش ندارد.

آب بازیافت شده از فرآیندهای صنعت بتن (به عنوان مثال آب شستشو)

به طور کلی برای بتن مناسب است اما الزامات ضمیمه A استاندارد باید رعایت شود (به عنوان مثال وزن اضافی مواد جامد در بتن که هنگام استفاده از آب بازیافتی از فرآیندهای صنعت بتن رخ می دهد باید کمتر از 1٪ وزن کل بتن باشد. سنگدانه موجود در مخلوط)

آبهای سطحی طبیعی و آب فرآیندهای صنعتی: ممکن است برای بتن مناسب باشد اما باید بررسی شود.

آب دریا یا آب شور: ممکن است برای بتن های غیر مسلح استفاده شود اما برای بتن مسلح یا پیش تنیده مناسب نیست. حداکثر میزان کلرید مجاز در بتن باید برای بتن با آرماتور فولادی یا قطعات فلزی تعبیه شده رعایت شود.

آب فاضلاب: برای بتن مناسب نیست. آب ترکیبی مخلوطی از آب است که از فرآیندهای صنعت بتن و از منبعی متفاوت بازیافت می شود.

درصد مواد تشکیل دهنده بتن

درصد مواد تشکیل دهنده بتن بر اساس تأثیر هر جزء در استحکام و دوام تعیین می‌شود. معمولاً ترکیب بتن شامل حدود ۷۵ درصد سنگدانه، ۱۵ درصد سیمان، ۸ درصد آب و ۲ درصد مواد افزودنی یا هوای محبوس است. تغییر جزئی در این درصدها می‌تواند خواص بتن را برای شرایط خاص مانند مقاومت در برابر یخ‌زدگی یا نفوذپذیری تنظیم کند.

نسبت شن و ماسه در بتن

نتیجه گیری

 در نتیجه، بتن از ترکیب دقیق سیمان، آب، شن و ماسه تشکیل می‌شود و همین ترکیب ساده اما مهندسی‌شده، ماده‌ای بسیار مقاوم و کاربردی در ساخت‌وساز به‌وجود می‌آورد. کیفیت و نسبت صحیح این اجزا نقش تعیین‌کننده‌ای در دوام، استحکام و عملکرد بتن دارد؛ بنابراین انتخاب مصالح مناسب و اختلاط اصولی، راز تولید بتنی استاندارد و بادوام است.