مصالح مورد استفاده در بتن

انتخاب و تائید مصالح

مصالح مصرفی در ساخت بتن باید طوری انتخاب شوند که ضوابط طراحی از نظر ایمنی، عملکرد سازه ای، پایایی و شکل ظاهری سازه با توجه کافی به شرایط محیطی تامین شوند، در نتیجه انتخاب صحیح مصالح بتن از موارد حائز اهمیت در ساخت آن می‌باشد. درصد مواد زیان آور در مواد تشکیل دهنده بتن نباید از مقادیر تعیین شده به عنوان حداکثر مجاز تجاوز کنند.

سیمان:

سیمان مصرفی در ساخت قطعات باربر باید با یکی از مشخصات مشروح زیر مطابقت داشته باشد:

1. انواع سیمان پرتلند

- سیمان پرتلند نوعی سیمان هیدرولیک است که از پودر کردن کلینکری که عمدتاً از اکسیدهای سیلیسی، آلومینیومی ‌و آهنی که عامل تشکیل ترکیبات سیلیکاتی و آلومیناتی سیمان پرتلند می‌باشند بدست می‌آید. گرچه استفاده از سیمان (هیدرولیک و غیرهیدرولیک) به چندین هزار سال پیش بازمی‌گردد، اما نخستین‌ بار در سال ۱۸۲۴ میلادی ژوزف اسپین معمار بریتانیایی طرح اصلاحی خود را برای آهک هیدرولیک تحت عنوان سیمان پرتلند به ثبت رساند، وی نام پرتلند را به علت تشابه سیمان حاصل با رنگ کانسارهای آهکی جزیره پرتلند در انگلستان انتخاب کرد.

2. سیمان های پرتلند آمیخته روباره ای

3. سیمان های پورتلند آمیخته پوزولانی

- سیمان پوزولان یا طبیعی ماده اصلی این سیمان خاکسترها ‌و پوکه‌های آتش فشانی است که سیلیس آن‌ها‌به علت زود سرد شدن به صورت پوک و غیر بلوری در آمده است. سیمان طبیعی از مخلوط کردن سیمان پرتلند با آهک شکفته با پوکه‌های معدنی به دست می‌آید. این سیمان‌ها ‌در شهر رم و مناطق ایتالیا به نام (پوزولان) و در شمال اروپا به نام (تراس) نامیده می‌شود.

با مخلوط کردن نسبت وزنی ۱ به ۴ این سیمان با مواد مناسب بهترین مقاومت به دست می‌آید. این سیمان هنگام هیدراته شدن حرارت کمتری آزاد می‌کند؛ از این رو در بتن ریزی‌های حجیم و جاهایی که بتن مورد هجوم سولفات هاست مصرف می‌شود. طبق استاندارد ملی ایران سیمان‌های پوزولانی به دسته سیمان پرتلند پوزولانی و سیمان پرتلند پوزولانی ویژه طبقه بندی می‌شوند. در سیمان پرتلند پوزولانی، ماده پوزولانی حداقل ۵٪ و حداکثر ۱۵٪ وزنی سیمان را تشکیل می‌دهد و این سیمان با نشانه پ. پ. عرضه می‌گردد. در سیمان پرتلند پوزولانی ویژه، ماده پوزولانی حداقل ۱۵٪ و حداکثر ۴۰٪ سیمان را تشکیل داده و این سیمان با نشانه پ. پ. و. عرضه می‌گردد.

4. سیمان پرتلند آمیخته آهکی

 سنگدانه ها:

 1. سنگدانه‌های مصرفی در بتن، باید دارای چنان کیفیتی باشند که بتوان با آنها ‌بتنی مقاوم و پایا ساخت.

 2. بزرگترین اندازه اسمی ‌سنگدانه های درشت نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بیشتر باشد:

        الف- یک پنجم کوچکترین بعد داخلی قالب بتن

       ب- یک سوم ضخامت دال

       پ- سه چهارم حداقل فاصله آزاد بین میلگردها

       ت- سه چهارم ضخامت پوشش روی میلگرد

لازم به ذکر است اندازه کوچکترین الکی که حداکثر ده درصد وزنی سنگدانه روی آن باقی بماند، اندازه اسمی‌سنگدانه نامیده می‌شود.

همچنین به کار بردن سنگدانه‌های درشت تر از 38 میلیمتر در ساخت بتن آرمه توصیه نمی‌شود، ولی در هیچ حالت اندازه سنگدانه ها‌نباید از 63 میلی‌متر تجاوز کند.

مواد زیان آور در سنگدانه های ریز

مقدار مواد زیان آور موجود در سنگدانه‌های ریز بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول تجاوز کند و روش آزمایش برای هر یک از مواد زیان آور باید مطابق این جدول باشد. همچنین ارزش ماسه ای سنگدانه‌های ریز بتن نباید کمتر از 75درصد باشد.

* در مورد ماسه شکسته، اگر دانه های گذشته از الک 200 متشکل از پودر سنگ و عاری از رس می‌باشند، میتوان این مقادیر را به ترتیب به 5 و 7 درصد افزایش داد. این درصدها‌بر اساس دانه بندی ماسه گذشته از الک 75/4 میلیمتر (شماره 4) محاسبه می‌شوند.

** مقدار کل سولفات قابل حل در آب بر حسب so3.. در مخلوط بتن و با احتساب so3.. موجود در سیمان نباید از 4 درصد بیشتر باشد و به هر حال مقدار کل سولفات موجود نباید از 5 درصد وزن سیمان تجاوز کند.

+ مقدار کلرید قابل حل در آب در مخلوط بتن، بر حسب درصد وزن سیمان، نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 6-3-3-6 تجاوز کند.

مواد زیان آور موجود در سنگدانه های درشت

مواد زیان آور موجود در سنگدانه‌های درشت بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول تجاوز کند و روش آزمایش برای هر یک از مواد زیان آور باید مطابق جدول باشد.

* این محدودیت فقط در مواردی حاکم است که نرمی‌هر یک از دانه های درشت به تنهایی با توجه به عملکرد بتن جنبه بحرانی دارد، از قبیل کف های پر تردد یا سایر مواردی که سختی سطح اهمیت ویژه دارد.

** این گونه چرت در 5 سیکل در آزمایش سلامت یا 50 سیکل در آزمایش یخ زدن و آب شدن (صفر تا 4 درجه سلسیوس) از هم می‌پاشد، یا چگالی آن در حالت اشباع با سطح خشک، 35/2 کمتر است. از هم پاشیدن به شکسته یا تکه شدن واقعی بر اساس آزمایشهای عینی اطلاق می‌شود. این محدودیت ها‌فقط در مورد سنگدانه هایی حاکم اند که چرت به عنوان ناخالصی آنها‌ تلقی شود و در مورد شن هایی که بیشتر از چرت تشکیل یافته اند قابل اعمال نیست.

محدودیت های مربوط به سلامت سنگدانه ها‌باید بر سوابق بهره برداری از آنها‌در محیط مورد نظر استوار باشد. برای ملاحظه طبقه بندی شرایط محیطی به بند 8-2-9-2 رجوع شود.

+ در مورد دانه های شکسته، اگر دانه های گذشته از الک شماره 200 متشکل از پودر سنگ و عاری از رس باشند، می‌توان این درصد را به 1/5 افزایش داد.

++ مقدار کل سولفات قابل حل در آب بر حسب so3..در مخلوط بتن و با احتساب so3.. موجود در سیمان، نباید از 4 درصد بیشتر باشد و بهر حال مقدار کل سولفات موجود نباید از 5 درصد وزن سیمان تجاوز کند.

+++ مقدار کلرید قابل حل در آب در مخلوط بتن، بر حسب درصد وزن سیمان، نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 6-3-3-6 تجاوز کند.

سنگدانه های پولکی و سوزنی

درصد دانه های پولکی و سوزنی در سنگدانه های درشت نباید از مقادیر داده شده در جدول ذیل تجاوز کند.

آب

1. آب مصرفی برای شستشوی سنگدانه ها، ساخت و عمل آوری بتن باید تمیز و صاف باشد. باید از مصرف آب حاوی مقادیر زیاد از هر نوع ماده از قبیل روغن ها، اسیدها، قلیائی­ ها، املاح، مواد قندی و مواد آلی که قادر به صدمه زدن به بتن یا میلگرد باشد خودداری کرد. بطور کلی آب آشامیدنی برای مصرف در ساخت و عمل آوری بتن رضایت بخش تلقی می‌شود.

2. مواد زیان آور در آب مصرفی در بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول ذیل تجاوز کند و روش آزمایش برای هر نوع ماده زیان آور باید مطابق همین جدول باشد.

* مقدار کل یون کلرید قابل حل در آب در مخلوط بتن، بر حسب درصد وزن سیمان نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 6-3-3-6 تجاوز کند.

** مقدار کل سولفات قابل حل در آب بر حسب so3..در مخلوط بتن و با احتساب so3.. موجود در سیمان، نباید از 4 درصد بیشتر باشد و بهر حال مقدار کل سولفات موجود نباید از 5 درصد وزن سیمان تجاوز کند. به جدولهای  6-3-3-3 در مورد بتن در معرض سولفات ها‌در شرایط گوناگون محیطی رجوع شود.

3. مقاومت‌های 7 و 28 روزه آزمونه‌های ملات ساخته شده با آب غیر آشامیدنی باید حداقل معادل 90 درصد مقاومت­ های نظیر آزمونه های مشابه ساخته شده با آب مقطر باشند.

4. مقدار pH آب مصرفی در بتن نباید از 5 کمتر و از 8/5 بیشتر باشد.

مواد افزودنی بتن

ماده افزودنی بتن ماده ای است به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه و آب که به صورت گرد یا مایع به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن، کمی‌قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده می‌شود.

مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنی شیمیایی و مواد افزودنی معدنی تقسیم می‌شوند.

افزودنی های شیمیایی

1. مواد افزودنی حباب ساز

مواد افزودنی حباب ساز موادی هستند که سبب تشکیل حباب های بسیار ریز هوا که بطور یکنواخت در حجم بتن یا ملات توزیع شده اند می‌گردند. این حباب ها ‌باید پس از سخت شدن بتن یا ملات در آن باقی بمانند.

2.مواد افزودنی کاهنده آب

ماده افزودنی کاهنده آب به منظور تقلیل مقدار آب مصرفی در شرایط یکسان روانی بتن یا افزایش روانی بتن در شرایط یکسان میزان آب مصرفی به کار می‌رود. این مواد به دو نوع کاهنده معمولی و کاهنده قوی تقسیم می‌شوند.

3.مواد افزودنی کندگیر کننده

ماده افزودنی کندگیر کننده به منظور به تاخیر انداختن گیرش بتن به کار می‌رود و به سه نوع کندگیر کننده و کاهنده معمولی آب و کندگیر کننده و کاهنده قوی آب تقسیم می‌شود.

4.مواد افزودنی تسریع کننده

ماده افزودنی تسریع کننده به منظور تسریع در گیرش بتن، یا تسریع در کسب مقاومت بتن در سن کمتر یا به هر دو منظور به کار می‌رود و به دو نوع تسریع کننده و تسریع کننده و کاهنده معمولی آب تقسیم می‌شود.

5.افزودنی­های معدنی

این مواد به شکل ذرات ریز معدنی موجب بهبود برخی از خواص و یا تامین خواص ویژه ای در بتن می‌شوند. افزودنی های معدنی می‌توانند کارآیی و انسجام بتن تازه و همچنین مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده را بهبود بخشیده و رنگ بتن را نیز تغییر دهند. این مواد به سه دسته تقسیم می‌شوند:

  - افزودنی­های معدنی خنثی و رنگدانه ها

    این مواد مانند کوارتز آسیاب شده معمولا از طریق واکنش شیمیایی موجب افزایش مقاومت بتن نمی‌شوند. مصرف این افزودنی‌ها‌ موجب بهبود کارآیی و چسبندگی بتن‌هایی می‌شوند که کمبود مواد ریزدانه دارند. این مواد در بسیاری از موارد الزامات سنگدانه های بتن را تامین کرده و از آنها‌به عنوان سنگدانه در بتن استفاده می‌شود.

   - پوزولان­ها

   - پوزولان­ها عبارتند از مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینی که خود به تنهایی فاقد ارزش چسبانندگی بوده و یا دارای ارزش چسبانندگی کم هستند، اما به شکل ذرات بسیار ریز در مجاورت رطوبت طی واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم در دمای معمولی ترکیب­هایی با خاصیت سیمانی به وجود می‌آورند.

برای کسب اطلاعات پیرامون افزودنی های شیمیایی بتن میتوانید به مقالات ذیل رجوع نمایید:

1-خواص افزودنی‌های شیمیایی و تاثیرات آن بر روی بتن

2-میکروسیلیس و ژل میکروسیلیس چیست و نحوه اثرگذاری آن در بتن چگونه است؟

مرجع: آئین نامه آبا