مواد تشکیل دهنده بتن چیست؟

فهرست مطالب

• بررسی مواد تشکیل‌ دهنده بتن

بتن Béton در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی‌ شدن تهیه شده باشد، می گویند. بصورت کلی منظور از بتن، بتن ساخته شده توسط سیمان پرتلند می باشد که از مخلوط کردن سنگدانه‌های ریز و درشت، سیمان پرتلند و آب تولید شده اند. این مخلوط بعد از گذشت زمان کافی به ماده‌ای سنگ‌ مانند تبدیل خواهند شد. سنگدانه درشت اغلب شن یا سنگ خرد شده و سنگدانه ریز ماسه می باشد. در طول سخت شدن یا عمل آمدن بتن، سیمان به طور شیمیایی با آب ترکیب خواهد شد و بلورهای قوی تشکیل داده است که سنگدانه‌ها را به همدیگر وصل می‌کند، فرآیندی که هیدراتاسیون نامیده می‌شود. در طی این پروسه، گرمای قابل توجهی به نام گرمای هیدراتاسیون آزاد میگردد. همچنین، به ویژه با تبخیر آب اضافی، بتن اندکی منقبض می‌شود، پدیده‌ای که به آن انقباض خشک‌شدن می‌گویند. پروسه عمل آمدن و افزایش تدریجی مقاومت بتن که با آن اتفاق می‌افتد، بصورت ناگهانی تمام نمی شود مگر اینکه به‌طور مصنوعی قطع بشود. در عوض، در دوره‌های زمانی طولانی کاهشی‌تر می‌شود، هرچند، در کاربردهای عملی، بتن اغلب پس از ۲۸ روز عمل آمده‌است و در استحکام کامل طراحی در نظر گرفته می‌شود.

بتن را می توان بعنوان یکی از مصالح اصلی و انکار ناپذیر مورد استفاده در ساخت و سازها نام برد که مصارف بسیاری دارد. پیشینه استفاده از بتن بسیار طولانی بوده و نخستین بار در حجم عظیم توسط رومیان باستان استفاده شد. بتن ماده ای ترکیبی بوده که در حالت عادی به طور روان است ولی به مرور زمان سخت شده و به جسمی مقاوم و محکم تبدیل میگردد. 

بررسی مواد تشکیل‌ دهنده بتن

مواد تشکیل دهنده بتن بستگی به نوع آن دارد. بتن دارای انواع مختلفی است که تفاوت آن‌ها در مواد اصلی استفاد شده در ساخت آن‌ها می باشد. مواد اصلی که در ساخت و تهیه مورد استفاده قرار می‌گیرند در ادامه شرح داده شده‌اند. با توجه به نوع کاربرد و خواص مورد انتظار مانند مقاومت، چگالی و همین‌طور مقاومت‌های شیمیایی و گرمایی می‌توان بتن مورد نظر و مواد تشکیل‌دهنده‌ی آن را انتخاب کرد.

سنگدانه

دارای قطعات بزرگ در ترکیب، اغلب شن درشت یا سنگ خرد شده مانند سنگ آهک یا گرانیت همراه با مواد ریزتر از قبیل ماسه.

سنگدانه‌های ریز و درشت، بزرگترین بخش ترکیب را تشکیل می‌دهند. معمولا ماسه، شن طبیعی و سنگ خرد شده برای این کار به کار برده می‌شوند. سنگدانه‌های بازیافتی (از ساخت و ساز، تخریب، و زباله‌های حفاری) بعنوان جایگزینی برای سنگدانه‌های طبیعی بیش از پیش مورد استفاده قرار می‌گیرند.

توزیع اندازه‌ی سنگدانه‌ها مشخص کننده‌ی میزان ملات مورد نیاز است. اگر که اندازه‌ی سنگدانه‌ها یکنواخت باشد، حداکثر فضای ما بین اجزا را دارند که با اضافه نمودن سنگدانه‌های ریزتر این فضاها پر خواهند شد. ملات باید فضای بین سنگدانه‌ها را پر کند، سطح سنگدانه‌ها را به هم بچسباند و همچنین گران قیمت‌ترین عضو ترکیب نیز هست. بنابراین استفاده از سنگدانه‌های با سایزهای مختلف باعث کاهش قیمت می‌شود. تقریبا همیشه سنگدانه‌ها از مقاومت بالاتری نسبت به ملات برخوردارند، بنابراین بر مقاومت هم تاثیر منفی نخواهد داشت.

سنگ‌های زینتی مثل کوارتزیت، سنگ‌های کوچک رودخانه و یا شیشه‌ی خرد شده گاهی اوقات به سطح بتن افزوده می‌شوند تا لایه‌ی بیرونی حالت تزئینی‌تری داشته باشد.

Aggregateسیمان

اغلب سیمان پرتلند جهت ساخت بتن کاربرد دارد. مواد دیگری هم می‌توانند بعنوان سیمان استفاده شوند. یکی از پرکاربردترین این سیمان‌های جایگزین، در بتن آسفالتی کاربرد دارد. مواد سیمانی دیگر مانند خاکستر بادی و یا سیمان سرباره نیز گاهی اوقات به عنوان افزودنی‌های معدنی استفاده می شوند، که این استفاده می‌تواند از طریق پیش ترکیب با سیمان و یا استفاده مستقیم در بتن باشد.

سیمان پرتلند معروف ترین نوع سیمان برای کاربردهای معمول است. این ماده، عضو پایه‌ای بتن، ملات و خیلی از پلاسترها است. از بین تمامی اجزای تشکیل‌دهنده‌، تولید سیمان نسبت به بقیه موارد نیاز به انرژی زیادتری دارد.

Cementآب

جهت تولید بتن از خیلی از سیمان‌ها (به غیر از آسفالت)، از آب استفاده می‌شود که دوغابی تولید می‌کند که قابلیت شکل دهی دارد. بتن از طریق یک پروسه شیمیایی به نام هیدراته شدن، سفت می‌شود که در آن آب با سیمان وارد واکنش شده و بقیه اجزا را به هم می‌چسباند و ماده‌ای قدرتمندتر و مانند سنگ ایجاد می نماید.

چسب سیمانی سبب چسبیدن سنگدانه‌ها به یکدیگر شده، حفرات هوای داخلی را پر می‌کند و باعث می‌شود آسان‌تر جریان یابد. نسبت پایین‌تر آب به سیمان، بتن با مقاومت بالاتر و پایدارتری تولید می‌کند ولی آب بیشتر باعث می‌شود بتن به اسانی جریان پیدا کند و اسلامپ بالاتری داشته باشد. استفاده از آب ناخالص برای ساخت بتن، می‌تواند باعث ایجاد مشکل در هنگام تولید و ایجاد اشکال در سازه بشود.

افزودنی های بتن

افزدونی های بتن شامل افزودنی های شیمیایی و افزودنی های معدنی میگردد که شاید با توجه به فواید مورد انتظار به کار برده شوند. متخصصان خانه بتن با بهره گیری از دانش و تجربه خود امکان ارائه مشاوره و خدمات به شما در زمینه انواع افزودنی های بتن را دارند.

افزودنی‌های شیمیایی

اگر چه افزودنی‌های شیمیایی جز اجزای اصلی ترکیب نیست و می‌توان از آن‌ها استفاده نکرد؛ جهت بخشیدن بعضی خواص مختلف از آن‌ها استفاده می‌شود. این افزودنی‌ها می‌توانند سرعت گیرش را افزایش یا کاهش دهند و یا خواص مفید دیگری ایجاد کنند از جمله: افزایش مقاومت کششی، افزایش کارایی، ایجاد حباب هوا و مقاومت در مقابل آب.

افزودنی‌های شیمیایی موادی به شکل پودر یا مایع می باشند که برای بخشیدن ویژگی های خاصی افزوده می گردند. در کاربردهای معمولی، غلظت افزدونی‌ها کمتر از ۵% حجم سیمان مورد استفاده بوده و در زمان اختلاط افزوده می‌شوند. نمونه‌های رایج افزودنی‌ها عبارتند از:

زودگیرکننده‌ها: باعث افزایش سرعت هیدراته شدن می‌شوند. با توجه به ترکیبات موجود در آن‌ها و حضور کلر، استفاده از آن‌ها در برخی کشورها ممنوع می باشد. زودگیرکننده‌ها خصوصا برای بهبود خواص در شرایط آب و هوایی سرد استفاده می شوند.

دیرگیرکننده‌ها: سرعت هیدراتاسیون را کاهش می‌دهد و برای بتن‌ریزی‌های بزرگ و سخت که گیرش موضعی تا پایان بتن‌ریزی مد نظر نیست، کاربرد دارد. چند نمونه دیرگیر کننده در دسترس عبارتند از: شکر، ساکارز، سدیم گلوکونات، گلوکز، اسید سیتریک و تارتاریک اسید.

هوازاها: ایجاد حباب‌های هوای ریز می‌کنند، که باعث کاهش آسیب در چرخه‌های یخ زدگی می شوند و پایداری را بیشتر می کند. هرچند، هوای محبوس سبب کاهش مقاومت می‌شود و به ازای هر ۱% هوای موجود، مقاومت فشاری ۵% کاهش می‌یابد. اگر در نتیجه‌ی اختلاط، هوای زیادی محبوس گردد؛ می‌توان از افزودنی‌هایی برای آوردن این حباب‌ها به سطح استفاده کرد.

روان‌کننده‌ها: باعث افزایش کارایی بتن تازه می‌شوند و به آن اجازه می‌دهند آسان‌تر و با تلاش کمتر در محل قرار بگیرد. از روان‌کننده‌ها می‌توان برای کاهش آب موجود در بتن همزمان با حفظ کارایی آن استفاده نمود. با استفاده از آن‌ها مقاومت و پایداری افزایش می‌یابد.

رنگدانه: برای نماسازی و جهت تغییر رنگ می‌توان از آن‌ها استفاده کرد.

ضد زنگ: برای کاهش زنگ زدگی فولاد و میلگردهای موجود در بتن استفاده می شوند.

عامل اتصال: برای ایجاد اتصال بین بتن قدیمی و جدید، با تلورانس دمایی بالا و مقاومت در مقابل زنگ زدگی از آن‌ها استفاده می‌شود.

آسان کننده پمپاژ: باعث بهبود قابلیت پمپاژ، ضخیم شدن چسب، کاهش جداشدن ذرات در هنگام پاشش و کمتر شدن آب انداختن می‌شوند.

فوق روان کننده‌ها، هم نوعی روان کننده هستند که خواص زیان آور کمتری دارند و در صورت استفاده می‌توانند سبب شوند که کارایی در مقایسه با حالتی که از روان کننده‌ها استفاده شده بیشتر بشود.