مصالح و اجزای بتن

مصالح و اجزای بتن

مصالح و اجزای بتن عبارتند از سيمان، سنگدانه درشت يا مصالح سنگي درشت دانه (شن)، سنگدانه ريز يا مصالح سنگي ريزدانه (ماسه) و آب. علاوه بر اين مصالح، مواد اصلاح كننده خواص بتن، يعني مواد افزودني، پوزولان‌ها و مواد شبه سيماني، نيز مي‌توانند در بتن استفاده شوند.

۱- کلیات

۲- سيمان 

سيمان هاي مصرفي در بتن عبارتند از سيمان هاي پرتلند پنج گانه و سيمان هاي ويژه.

۲ ۱- سيمان هاي پرتلند

سيمان پرتلند، نوعي سيمان هيدروليكي است كه به طور عمده شامل CaO است. اين اكسيدها عمدتا به صورت پيوند يافته در بتن وجود دارند.

به منظور تنظيم و افزايش زمان گيرش سيمان پرتلند، كلينكر آن را به همراه مقدار مناسبي سنگ گچ يا سولفات كلسيم متبلور خام آسياب مي كنند.

انواع سيمان‌هاي پرتلند عبارتند از:

۱) سيمان پرتلند نوع يك (I) ، يا سيمان پرتلند معمولي، كه با نماد ( پ – ۱) نشان داده مي شود.

سيمان پرتلند نوع يك، خود به سه نوع ( ۳۲۵ – ۱ ) ، (۴۲۵ – ۱) و (۵۲۵ – ۱) تقسيم مي‌شود.

۲) سيمان پرتلند نوع دو (II)، يا سيمان پرتلند اصلاح شده، كه با نماد (پ – ۲) نشان داده مي شود.

۳) سيمان پرتلند نوع سه (III)، يا سيمان زود سخت شونده، كه با نماد (پ – ۳) نشان داده مي شود.

۴) سيمان پرتلند نوع چهار (IV)، يا سيمان با حرارت زايي كم، كه با نماد (پ – ۴) نشان داده مي شود.

۵) سيمان پرتلند نوع پنج (V)، يا سيمان مقاوم در برابر سولفات، كه با نماد (پ – ۵) نشان داده مي شود.

سيمان‌هاي پرتلند را به صورت كيسه‌اي بسته‌بندي و مصرف كرده و يا به صورت فله‌اي مصرف مي‌كنند.

۱-۱-۲- سيمان پرتلند سفيد

اين سيمان، از آسياب كردن كلينكر سيمان سفيد با مقدار مناسبي سنگ گچ به دست مي آيد. ميزان اكسيد آهن و اكسيد منيزيم در اين نوع سيمان ناچيز است.

۲-۱-۲- سيمان پرتلند رنگي

سيمان پرتلند رنگي‌، از افزودن مواد رنگي معدني بي اثر شيميايي به سيمان پرتلند معمولي يا سفيد به دست مي‌آيد. از سيمان پرتلند معمولي براي ساخت سيمان‌هاي پرتلند رنگي قرمز، قهوه‌اي و سياه‌، براي عنوان بتن سازهاي مجاز است.

۳-۱-۲- سيمان پرتلند پوزولاني

سيمان پرتلند پوزولاني، چسباننده‌اي هيدروليكي است كه مخلوط كامل‌، يكنواخت و همگني از سيمان پرتلند و پوزولان مي‌باشد.

سيمان‌هاي پرتلند آميخته با پوزولان‌هاي طبيعي، به دو گروه سيمان پرتلند پوزولاني معمولي و سيمان پرتلند پوزولاني ويژه تقسيم بندي مي‌شوند.

سيمان پرتلند پوزولاني معمولي، داراي پوزولان به ميزان حداقل ۵ و حداكثر ۱۵ درصد وزني مي‌باشد. اين نوع سيمان با نماد (پ.پ) نشان داده مي شود و براي مصارف عمومي در ساخت ملات يا بتن به كار مي رود.

سيمان پرتلند پوزولاني ويژه، داراي پوزولان به ميزان بيش از ۱۵ درصد تا ۴۰ درصد وزني است. اين نوع سيمان با نماد (پ.پ.و) نشان داده مي‌شود و معمولاً براي ساخت بتن‌هاي حجيم و نيز در مواردي كه بتن تحت تهاجم شيميايي قرار مي گيرد به كار ميرود. اين نوع سيمان، حرارت هيدراسيون كمي دارد، در برابر املاح شيميايي مقاوم و مقاومت فشاري آن در روزهاي اوليه (تا سه روز) كم است.

۴-۱-۲- سيمان پرتلند روباره‌اي يا سرباره‌اي

اين سيمان، از آسياب كردن ۱۵ تا ۹۵ درصد سرباره كوره آهنگدازي فعال و غيركريستالي (آمورف)، با سيمان پرتلند به دست مي‌آيد. اين نوع سيمان پايداري بيشتري در برابر سولفات‌ها دارد و بتن ساخته شده با آن، نفوذپذيري كمتر و دوام بيشتري دارد. اين نوع سيمان، در مقايسه با سيمان پرتلند معمولي، ديرگيرتر و حرارت هيدراسيون آن كمتر است.

۳-۲-۲- ضوابط الزامي بسته‌بندي، حمل و نقل، انبار كردن و مصرف سيمان‌هاي كيسه‌اي

۱) سيمان پرتلند بايد در كيسه‌هاي مناسب، مقاوم و قابل انعطاف بسته‌بندي شود، به گونه‌اي كه رطوبت و مواد خارجي نتوانند به داخل آن نفوذ كنند و كيسه سيمان در هنگام حمل و نقل پاره نشود.

۲) مشخصات پاكت كاغذي سيمان‌هاي كيسه‌اي مي‌بايد مطابق با استاندارد ملّي ايران به شماره ۴۵۴۳ باشد. استفاده از پاكت‌ها يا كيسه‌هاي نفوذپذير در برابر رطوبت مجاز نيست.

۳) بر روي كيسه‌هاي سيمان بايد نوع سيمان پرتلند (يك تا پنج ) و تاريخ توليد سيمان درج شود. در سيمان‌هاي نوع يك ، بايد مقاومت سيمان نيز قيد گردد.

۴) وزن اسمي هر كيسه سيمان پرتلند ۵۰ كيلوگرم مي‌باشد.

۵) براي هر محموله وارد شده به كارگاه، مشخصات كارخانه و نوع سيمان و تاريخ توليد بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد.

۶) سيمان‌هاي كيسه‌اي بايد بر اساس نوع به طور جداگانه در انبار نگهداري شوند، به گونه‌اي كه امكان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد.

۷) سيمان‌هاي كيسه‌اي بايد بر روي كف خشك، كه دست كم به اندازه ۱۰۰ ميليمتر از سطح اطراف خود بالاتر باشد، قرار گيرند.

۸) شرايط انبار و ترتيب قرار دادن كيسه‌هاي سيمان در انبار بايد به گونه‌اي باشد كه كيسه‌ها، به ترتيب ورود به انبار مصرف شوند.

۹) در مناطق خشك‌، حداكثر تعداد كيسه سيمان كه مي‌توان بر روي هم انبار كرد ۱۲ پاكت است‌، مشروط بر اينكه ارتفاع كل آنها از ۸/۱ متر تجاوز نكند. اعداد فوق در مناطق شرجي و با رطوبت نسبي بيش از ۹۰ درصد، به ترتيب ۸ پاكت و ۲/۱ متر مي‌باشد.

۱۰) در مناطق خشك، كيسه‌هاي سيمان بايد نزديك به يكديگر، با فاصله ۵۰ تا ۸۰ ميليمتر از يكديگر قرار داده شوند تا عبور جريان هوا از بين كيسه‌ها موجب خشك شدن سيمان بشود‌. در مناطق شرجي و با رطوبت نسبي بيش از ۹۰ درصد، كيسه‌هاي سيمان بايد به يكديگر چسبانيده شوند.

۱۱) كيسه هاي سيمان، در همه مناطق، بايد حداقل ۳۰۰ ميليمتر از ديوارها و ۶۰۰ ميليمتر از سقف فاصله داشته باشند.

۱۲) در مناطق و در فصل‌هايي كه احتمال بارندگي وجود داشته باشد، كيسه‌هاي سيمان يا بايد در انبارهاي سرپوشيده نگهداري شود و يا اينكه روي آنها با ورقه هاي پلاستيكي پوشانيده شده و اين ورقه‌ها به نحو كاملاً مطمئني در اطراف پايدار و محكم شود. در اين مناطق و در اين فصل‌ها، درها، پنجره‌ها و سيستم‌هاي تهويه بايد بسته نگهداشته شوند تا از جريان هواي مرطوب در انبار جلوگيري شود.

۱۳) سيماني كه به مدت زياد انبار شود ممكن است به صورت كلوخه‌هاي فشرده در آيد. اين گونه سيمان‌ها را بايد با غلتانيدن پاكت‌ها بر روي كف اصلاح كرد تا به صورت پودر درآيند. در صورتي كه با يك بار غلتانيدن‌، كلوخه به پودر تبديل شود آن را مي توان مصرف كرد وگرنه قبل از مصرف بايد تحت آزمايش‌هاي مندرج در فصل دهم قرار گيرد و ضوابط اين فصل كنترل شود‌.

۱۴) ساير ضوابط نگهداري و مصرف سيمان، مطابق با استاندارد ملّي ايران ، به شماره ۲۷۶۱ مي‌باشد.

۲-۳- ضوابط الزامي انبار كردن و مصرف سيمان هاي فله

۱) سيمان‌هاي فله‌، بايد در سيلوهاي استاندارد نگهداري شوند.

۲) سيلوهاي سيمان و شالوده هاي آنها بايد از نظرسازهاي محاسبه و طراحي شده باشند.

۳) سيلوهاي سيمان بايد مجهز به ترازنما، براي تعيين موقعيت تراز سيمان در داخل سيلو، و نيز دريچه اي در پايين براي ميل زدن، در صورت طاق زدن سيمان باشند.

۴) براي هر محموله وارد شده به كارگاه، مشخصات كارخانه و نوع سيمان و تاريخ توليد سيمان بايد در برگ تحويل ثبت شده باشد.

۵) از آنجا كه انتقال سيمان از مخزن كاميون به داخل سيلو به كمك هواي فشرده صورت مي‌گيرد و در نتيجه سيمان به تدريج متورم مي‌شود، نبايد بيش از ۸۰ درصد ظرفيت اسمي سيلوها را پر كرد.

۶) سيمان‌هاي فله را بايد براساس نوع آنها به طور جداگانه نگهداري كرد، به گونه‌اي كه امكان اشتباه آنها با هم وجود نداشته باشد. نوع سيمان موجود در هر سيلو بايد به نحو مناسبي مشخص شود.

۷) سيمان نگهداري شده در سيلو، بايد حداكثر ۹۰ روز پس از توليد مصرف شود، و اگر بنا به دلايل غير قابل اجتناب اين امر امكان پذير نشد، بايد قبل از مصرف تحت آزمايش قرار گيرد.

۸) ساير مشخصات سيلوها و ضوابط نگهداري سيمان در آنها، مطابق با استاندارد ملّي ايران، به شماره ۲۷۶۱ مي باشد.

۳- سنگدانه يا مصالح سنگي

سنگدانه‌هاي بزرگتر از ۴/۷۵ ميليمتر (بعد چشمه هاي الك نمره ۴) را سنگدانه درشت يا شن و سنگدانه‌هاي ريزتر از ۴/۷۵ ميليمتر را سنگدانه ريز يا ماسه مي‌نامند.

طبق تعريف، (بزرگترين اندازه اسمي سنگدانه) عبارت است از اندازه كوچكترين الكي كه حداكثر ۱۰ درصد وزني سنگدانه روي آن باقي بماند.

۱-۳- محدوديت بزرگترين اندازه اسمي سنگدانه هاي درشت

بزرگترين اندازه اسمي سنگدانه‌هاي درشت نبايد از هيچ يك از مقادير زير بيشتر باشد:

۱) يك پنجم كوچكترين بعد داخلي قالب بتن

۲) يك سوم ضخامت دال

۳) سه چهارم حداقل فاصله آزاد بين ميلگردها

۴) سه چهارم پوشش بتن روي ميلگردها

۵) ۳۸ ميليمتر در بتن آرمه

۶) ۶۳ ميليمتر در بتن حجيم غيرمسلّح

۲-۳- ضوابط حمل و نقل، تحويل و نگهداري سنگدانه‌هاي مصرفي در بتن

ضوابط بارگيري، حمل و نقل، تخليه و انباركردن سنگدانه‌هاي مصرفي در بتن به قرار زير است:

۱) شرايط بايد به گونه اي باشد ك ه مواد خارجي و زيان آور در سنگدانه ها نفوذ نكنند.

۲) شرايط بايد به گونه اي باشد كه دانه هاي ريز و درشت در يك دپو از يكديگر جدا نشوند.

۳) شرايط بايد به گونه اي باشد كه سنگدانه ها شكسته نشوند.

۴) محل نگهداري سنگدانه ها بايد دور از پوشش گياهي و مواد آلوده كننده باشد.

۵) شن‌هاي با حداكثر اندازه بيش از ۳۸ ميليمتر، بايد در دو گروه كمتر و بيشتر از ۲۵ ميليمتر نگهداري شوند. شن‌هاي با حداكثر اندازه ۳۸ ميليمتر يا كمتر بايد در دو گروه كمتر و بيشتر از ۱۹ ميليمتر نگهداري شوند. اين كار امكان جدا شدن دانه‌ها از يكديگر را كاهش مي‌دهد.

۶) ديواره‌هاي تقسيم دپوي مصالح سنگي بايد به گونه‌اي مقاوم و پايدار باشد كه در صورت خالي بودن يك قسمت و پر بودن قسمت مجاور، ديواره بر اثر رانش سنگدانه‌ها تخريب يا جا بجا نشود.

۷) در هنگام بارش و يا يخبندان، بايد سنگدانه‌هاي واقع در فضاي آزاد با برزنت يا ورقه‌هاي پلاستيكي پوشانيده شود.

۸) در هنگام گرماي شديد، بايد بر روي سنگدانه هاي واقع در فضاي آزاد، سايبان درست شود.

۹) شيب مخروط هاي دپوي شن و ماسه نبايد زياد باشد زيرا شيب زياد دپوها موجب جدا شدن دانه‌هاي ريز و درشت از هم مي‌شود.

۱۰) سنگدانه‌ها تا حد امكان بايد به صورت لايه هايي با ضخامت يكسان بر روي يكديگر ريخته شده و انبار شوند. سنگدانه‌ها بايد با لودر يا وسايل مناسب ديگر به گونه‌اي برداشته شوند كه هر بار قسمت‌هايي از همه لايه‌هاي افقي برداشته شوند.

۱۱) در صورت تخليه سنگدانه‌ها هنگام باد، بايد تدابيري اتخاذ گردد كه از جدا شدن ذرات ريز جلوگيري شود‌.

۱۲) محل دپوي شن و ماسه بايد به گونه‌اي باشد كه همواره امكان تخليه آب مازاد آنها وجود داشته باشد.

۱۳) سنگدانه‌هاي انبار شده در دپو بايد حداقل ۱۲ ساعت در محل باقي مانده و سپس مصرف شود. اين امر موجب مي شود كه رطوبت سنگدانه‌ها به حد يكنواخت و پايدار برسد.

۱۴) سيلوي ذخيره سنگدانه‌ها حتي المقدور بايد با مقطع مربع يا دايره و شيب مخروط يا هرم تحتاني آن كمتر از ۵۰ درجه باشد. مصالح سنگي بايد به صورت قائم در داخل سيلو ريخته شود تا از برخورد مواد سنگي با كناره‌هاي سيلو جلوگيري شده و دانه‌ها از هم جدا نشوند.

در صورتي كه سيلوي ذخيره سنگدانه‌ها پر باشد امكان شكسته شدن سنگدانه‌ها و تغيير دانه‌بندي آن كاهش مي‌يابد. براي خالي كردن سنگدانه‌ها به داخل سيلو، بايد از نردبان ويژه مصالح سنگي استفاده شود. در صورتي كه شرايط به گونه‌اي باشد كه امكان شكسته شدن سنگدانه‌ها در حين جابجا كردن يا انبار كردن وجود داشته باشد، بايد قبل از ساخت بتن با اين سنگدانه‌ها، بار ديگر آنها را دانه بندي كرد.

۱۶) ضوابط مربوط به جلوگيري از جدا شدن سنگدانه‌ها بايد در مورد سنگدانه‌هاي گرد گوشه، كه بيشتر مستعد اين امر هستند، جديتر رعايت شود.

۱۷) در هنگام بارش برف و يخبندان، سنگدانه‌ها بايد به گونه‌اي انبار شوند كه امكان يخ‌زدگي و نيز جمع شدن برف و يخ بين دانه‌ها وجود نداشته باشد.

۱۸) هنگام تحويل هر محموله از سنگدانه‌هاي وارده به كارگاه‌، بايد مشخصات مذكور در اسناد تحويل سنگدانه‌ها با مشخصات سفارش داده شده و نيز سنگدانه‌هاي وارده بررسي، مقايسه و انطباق آن كنترل شود.

۱۹) درهنگام تحويل هر محموله از سنگدانه‌هاي وارده به كارگاه‌، بايد وضعيت ظاهري آن‌ها از نظر اندازه، شكل دانه‌ها و ناخالصي‌هاي آن با چشم كنترل شود.

۴- آب

آب به سه صورت در بتن به كار مي رود: آب مصرفي براي شستشوي سنگدانه‌ها، آب به عنوان يكي از اجزاي تشكيل دهنده بتن كه در هنگا م ساخت آن به كار مي‌رود و آب مصرفي براي عمل آوري بتن.

۱-۴- ضوابط حمل و نقل، نگهداري و ذخيره كردن آب مصرفي در بتن

آب مصرفي بتن در كارگاه‌ها بايد به گونه‌اي حمل و نقل و نگهداري شود كه احتمال ورود مواد مضر به داخل آن و نيز رشد خزه‌ها و مواد آلي در آنها وجود نداشته باشد.

۵- مواد افزودني

مواد افزودني يا چاشني‌هاي بتن موادي هستند كه غير از مواد اصلي (سيمان، آب و مصالح سنگي)، در حين اختلاط به بتن يا ملات افزوده مي‌شوند. مقدار افزودني‌ها كم است و در تعيين نسبت‌هاي اختلاط به حساب نمي‌آيند.

مواد افزودني معمولاً به صورت گرد يا مايع هستند و يك يا چند ويژگي بتن تازه يا سخت شده را تغيير مي‌دهند و هدف از كاربرد آنها اصلاح برخي از اين ويژگي‌ها است ، اگرچه در عين حال ممكن است موجب اختلال و بروز عيب در پاره‌اي از ويژگي‌هاي مطلوب بتن شوند، كه اين امر نبايد خارج از محدوده مجاز استاندارد باشد‌.

مواد افزودني اگر فقط بر روي يكي از خواص بتن (تازه يا سخت شده) تأثير بگذارند مواد افزودني تك منظوره و در غير اين صورت مواد افزودني چند منظوره ناميده مي‌شوند. مواد افزودني چند منظوره داراي يك عملكرد اصلي و يك يا چند عملكرد جنبي هستند كه بسته به مورد مصرف ممكن است عملكرد اصلي آنها تغيير كند.

مواد افزودني مورد نظر در اين بند، مواد افزودني شيميايي هستند كه به صورت صنعتي و شيميايي توليد مي شوند.

مواد افزودني را يا مي‌بايد با كمي از آب اختلاط بتن مخلوط كرده و همراه با ساير اجزاي بتن به داخل مخلوط كن ريخت، و يا اينكه آن را به صورت تدريجي به مخلوط كنِ در حال كار وارد كرد. سازگاري افزودني ها با يكديگر و نيز با سيمان مي بايد بررسي گردد.

۱-۵ ميزان مصرف

حداكثر ميزان مصرف مواد افزودني ۵ درصد وزني سيمان است. استفاده از كلريد كلسيم فقط در بتن بدون فولاد مجاز است و حداكثر مقدار مصرف آن ۲ درصد وزني سيمان است. در هر حال مواد افزودني نبايد بيشتر از مقداري كه توليدكننده مشخص كرده است، مصرف شوند.

۲-۵- انواع مواد افزودني تك منظوره

۱) ماده افزودني كندگيركننده

۲) ماده افزودني تندگيركننده

۳) ماده افزودني زود سخت كننده يا تسريع كننده زمان سخت شدگي

۴) ماده افزودني حباب هواساز

۵) ماده افزودني نگهدارنده آب

۶) ماده افزودني كاهنده جذب آب

۳-۵- انواع مواد افزودني چند منظوره

۱) ماده افزودني كاهنده آب / روان كننده

۲) ماده افزودني كاهنده آب قوي / روانكننده قوي، يا فوق كاهنده آب / فوق روان كننده

۳) ماده كندگيركننده / كاهنده آب / روان كننده

۴) ماده افزودني تندگيركننده / كاهنده آب / روان كننده

۵) ماده افزودني كندگيركننده / كاهنده آب قوي / روانكننده قوي ، يا كندگيركننده/ فوق كاهنده آب / فوق روان كننده

۶- مواد جايگزين سيمان يا مكمل سيمان

اين مواد به منظور تأمين يك يا چند خاصيت زير، بسته به مورد، به كار مي روند:

۱ – كاهش مصرف سيمان

۲ – كاهش سرعت و ميزان حرارت هيدراسيون

۳ – افزايش مقاومت بتن

۴ – افزايش پايايي بتن از طريق كاهش نفوذپذيري آن

۱-۶- پوزولان‌ها

پوزولانها عبارتند از مواد سيليسي يا سيليسي و آلوميني كه خود به تنهايي فاقد ارزش چسبانندگي‌اند يا ارزش چسبانندگي آنها كم است، اما به صورت ذرات بسيار ريز، در دماي متعارف و در مجاورت رطوبت با هيدروكسيد كلسيم واكنش ميدهند و تركيباتي را توليد مي كنند كه ساختار آنها تا حدودي مشابه تركيباتي است كه بر اثر هيدراسيون سيمان پرتلند توليد مي‌شود. پوزولان‌ها بر دو نوعند‌: پوزولان‌هاي طبيعي و پوزولان‌هاي مصنوعي يا صنعتي‌.

پوزولان‌هاي طبيعي در انواع خام يا تكليس شده وجود دارند و به طور عمده شامل خاكسترهاي آتشفشاني غير بلورين مي‌باشند.

پوزولان هاي مصنوعي يا صنعتي به طور عمده شامل دوده سيليس، خاكستر بادي، و خاكستر پوسته برنج مي‌باشند.

دوده سيليس يا ميكرو سيليس محصول فرعي كوره هاي قوس الكتريكي صنايع فرو آلياژ و فرو سيليس بوده و ماده‌اي است با فعاليت پوزولاني بسيار شديد كه بيش از ۸۵ درصد سيليس بلوري نشده دارد.

خاكستر بادي محصول فرعي سوخت زغال سنگ است كه شامل سيليس، آلومين و اكسيدهاي آهن و كلسيم است.

خاكستر بادي در رده هاي F (با اكسيد كلسيم حداكثر ده درصد) و C (با اكسيد كلسيم بيش از ده درصد) وجود دارد. خاكستر بادي رده C، در محيط بتن خاصيت سيماني شدن نيز دارد، و آن را مي توان جزو مواد شبه سيماني به حساب آورد. خاكستر پوسته برنج از سوختن پوسته برنج به دست مي‌آيد و داراي ميزان زيادي سيليس غير كريستالي يا آمورف است.

۲-۶- مواد شبه سيماني

مواد شبه سيماني داراي خاصيت پنهان هيدروليكي هستند و در صورتي كه به گونه‌اي مناسب فعال شوند خواص سيماني پيدا مي‌كنند. اين مواد فقط در محيط قليايي با آب واكنشي مشابه سيمان پرتلند نشان مي‌دهند . متداول‌ترين مواد شبه سيماني، روباره يا سرباره كوره آهنگدازي و خاكستر بادي رده C هستند.

تهیه کننده: مهندس دنیا خضرایی (کارشناس ارشد سازه)

انتشارات نوآور

ناشر تخصصی کتب نظام مهندسی و عمران

مصالح و اجزای بتن

0 نظر در مورد «مصالح و اجزای بتن»

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *