مقاله کامل خواص بتن

تاريخچه:
استفاده از مواد شيميايي از زمانهاي بسيار دور متداول بوده است. مصريان قديم گچ تكليس شده ناخالص را بكار مي‌بردند يونانيان و رومي‌ها سنگ آهك تكلنيس شده را مصرف مي‌كردند و بعداَ آموختند كه به مخلوط آهك و آب، ماسه،سنگ خردشده يا آجر و سفال‌هاي شكسته نيز اضافه كنند اين اولين نوع بتن در تاريخ بود. ملات آهك درزير آب سخت نمي‌شود و رومي‌ها براي ساختمان‌سازي در زير آب، سنگ و آهك و خاكستر آتشفشاني با پودر بسيار نرم سفال‌هاي سوخته شده را با هم آسياب مي‌نمودند و بكار مي‌بردند سيليس و آلومين فعال موجود در خاكستر و سفال با آهك تركيب شده و آنچه به اسم سيمان پوزولاني (پوزولان از اسم دهكده pozzuli كه در نزديكي آتشفشان وزو قرار دارد و براي اولين بار خاكستر آتشفشاني را در اين محل پيدا نمودند گرفته شده است). شناخته شده است را توليد مي‌نمايد نام «سيمان پوزولاني» را تا به امروز براي توصيف سيمانهايي كه بآساني از آسياب نمودن مواد طبيعي در دماي معمولي بدست مي‌آيند بكار برده‌اند بعضي از ساختمانهاي رومي كه در آنها آجرها بوسيله ملات به يكديگر چسبانده شده‌اند مانند
Coliseum در روم و pont du Gard در نزديكي Nimes و سازه‌هاي بتني مانند ساختمان pantheon در روم تا امروز باقي مانده‌اند و مواد سيماني آنها هنوز سخت و محكم است در خرابه‌هاي نزديك pompeii اغلب ملات بهم چسباننده سنگها كمتر از خود سنگها كه نسبتاَ سست مي‌باشد هوازده شده است.
در قرون وسطي انحطاطي در كيفيت و كاربرد سيمان بوجود آمد و فقط در قرن 18 بود كه پيشرفتي در دانش سيمانها حاصل شد در سال 1756 كه john Smeaton مأمور بازسازي برج چراغ دريايي Eddystone د رفرا ساحل جنوب غربي انگلستان شده بود به اين نتيجه رسيد كه بهترين ملات وقتي بدست مي‌آيد كه مواد پوزولاني با سنگ آهك حاوي نسبت قابل توجهي از مواد رسي مخلوط شود با تشخيص اينكه نقش خاك رس كه قبلاً نامناسب در نظر گرفته مي‌شد. Smeaton اولين شخصي بود كه خواص شيميايي آهك آبي يعني ماده‌اي كه از پخت مخلوطي از سنگ و خاك رس بدست مي‌آيد پي برد. متعاقباً سيمانهاي آبي ديگر مانند سيمان رومي كه james parker از كلسينه نمودن گلوله‌هاي سنگ آهك رسي آن را بدست آورده بوجود آمد. بالاخره در 1824 Joseph Aspdin كه معماري در شهر ليدز بود سيمان پرتلند را به ثبت رساند اين سيمان را از حرارت دادن مخلوطي از پودر نرم خاك رس و سنگ آهك
سخت در كوره تاحدودي كه CO2 آن بخارج رانده وشد بدست آورند دماي كوره خيلي پائين‌تر از حد لازم براي توليد كلينكر نخستين نمونه از سيماني كه امروزه آن را به نام سيمان پرتلند مي‌شناسيم در سال 1845 بوسيله Isaac Johnson از حرارت دادن مخلوط خاك رس و سنگ آهك كيفيت تا حد كلينكر شدن و صورت پذيرفتن واكنش‌هاي لازم براي تشكيل تركيبات چسباننده‌ي پرقدرت تهيه گرديد.
نام سيمان پرتلند كه در ابتدا به علت تشابه رنگ و سيمان حاصل كرده با سنگ پرتلند – سنگ آهكي كه در Dorset انگلستان استخراج مي‌شود به آن داده شد تا امروز در سراسر دنيا براي توصيف سيماني كه از در هم آميختن كامل و حرارت دادن مواد آهكي و رسي، يا ساير مواد حاوي سيليس، آلومين، و اكسيد آهن تا دماي كلينكر شدن و آسياب نمودن كلينكر حاصل شده باقي مانده است و تعريف سيمان پرتلند در استانداردهاي مختلف با توجه به اينكه از پخت سنگ گچ به آن افزوده مي‌شود بر اين راستا قرار دارد امروزه ممكن است مواد ديگري نيز افزوده يا آميخته شوند.
بتن تازه:
گواينكه بتن تازه فقط بصورت گذرا مورد توجه واقع مي‌شود بايد توجه نمود كه مقاومت بتن با نسبتهاي مخلوط معين بصورت خيلي جدي تحت تأثير درجه‌ي تراكم آن واقع مي‌شود و بنابراين بسيار مهم است كه رواني مخلوط بتن تازه در حدي باشد كه بتوان آنرا با سهولت كافي حمل نمود درجاريخت، متراكم كرد و سطح آن را پرداخت نمود بدون آنكه در خلال اين مراحل جداشدگي صورت گيرد.
عوامل مؤثر بر كارآيي:
عامل اصلي مقدار آب مخلوط است كه بر حسب كيلوگرم( يا ليتر) آب، بر متر مكعب بتن، بيان مي‌شود از نظر سهولت( گواينكه تقريبي است) فرض مي‌شود كه براي يك نوع سنگدانه بخصوص با دانه‌بندي معين و كارآيي مشخص بتن، مقدار آب مستقل از نسبت سنگدانه‌ها به سيمان و يا از مقدار سيمان مخلوط باشد براساس اين فرض مي‌توان نسبت‌هاي مخلوط بين بتن‌هاي بامقدار سيمان مختلف را تخمين زد. جدول A مقادير نمونه آب را براي اسلامب‌هاي مختلف بتن و حداكثر اندازه‌هاي مختلف سنگدانه‌ها مي‌دهد اين مقادير فقط در مورد بتن بدون حباب هوا صدق مي‌كند.
مقدار آب بتن kg/m3
جدول A : مقدار تقريبي آب براي اسلامب‌هاي مختلف و حداكثر اندازه‌هاي سنگدانه‌ها( تا حدي براساس روش سازمان ملي سنگدانه‌ها در ايالت متحده)
چنانچه مقدار آب بتن وساير نسبتهاي مخلوط ثابت فرض شوند در اين صورت كارآيي توسط حداكثر اندازه سنگدانه‌ها، دانه‌بندي، شكل و بافت سطحي آنها كنترل مي‌شود.
دانه‌بندي و نسبت آب به سيمان تواماً مورد بررسي قرار گيرند زيرا دانه‌بندي معيني كه بهترين كارآيي را براي يك مقدار بخصوص نسبت آب به سيمان توليد مي‌كند ممكن است بهترين دانه‌بندي براي نسبت ديگري از آب به سيمان، نباشد بويژه هر چه نسبت ‌آب به سيمان بيشتر باشد براي حصول بهترين كارآيي دانه‌بندي ريزتري مورد نياز خواهد بود درواقع براي نسبت معيني از آب به سيمان يك نسبت سنگدانه درشت» با مصرف مصالح معين« وجود خواهد داشت كه بهترين كارآيي را مي‌دهد و بر عكس براي يك كارآيي معين مقدار ثابتي از نسبت سنگدانه درشت به ريز وجود دارد كه احتياج به كمترين مقدار آب خواهد داشت.
به هر حل بايد به خاطرداشت كه اگر چه هنگام بحث در مورد دانه‌بندي لازم براي حصول يك كارآيي مناسب نسبت‌هاي جرمي توصيه شده‌اند وليكن اين توصيه‌ها فقط درمورد سنگدانه‌هاي با وزن مخصوص ثابت صدق مي‌كنند. در حقيقت كارآيي بوسيله نسبت‌هاي حجمي دانه‌هاي با اندازه‌هاي مختلف كنترل
مي‌شود لذا وقتي سنگدانه‌هاي با وزن مخصوص‌هاي مختلف اصلاً در حالت بعضي از مصالح سبك وزن يا مخلوطي از مصالح سبك وزن و معمولي با كاربرده مي‌شوند. بايد نسبتهاي مخلوط را براساس حجم مطلق هراندازه از دانه‌ها تعيين نمود اين موضوع در حالت بتن با حباب هوا نيز صدق مي‌كند زيرا حباب هوا همانند ذرات ريز بدون وزن عمل مي‌نمايد. تأثير خواص سنگدانه‌ها بر كارآيي افزايش مقدار سيمان مخلوط كاهش مي‌يابد و احتمالاً وقتي نسبت سنگدانه به سيمان به كمي يا 2 باشد بكلي اين اثر از بين مي‌رود.
در عمل تخمين اثر نسبت هاي مخلوطي بر كارآيي احتياج به دقت دارد، زيرا از سه عامل نسبت به سيمان. نسبت سنگدانه‌ها به سيمان و مقدار آب مخلوط، فقط دو عامل مستقل از يكديگرند. براي مثال اگر نسبت سنگدانه‌ها به سيمان كاهش داده شود اما نسبت آب به سيمان ثابت بماند مقدار آب مخلوط افزايش مي‌يابد و در نتيجه كارآيي افزاش خواهد يافت از طرف ديگر اگر مقدار آب ثابت نگه داشته شود وقتي كه نسبت سنگدانه به سيمان كاهش مي‌يابد نسبت آب به سيمان كاهش خواهد يافت اما كارآيي بصورت جدي تحت تأثير قرار نمي‌گيرد.

فایل : 41 صفحه

فرمت : Word