بتن، در ساختمانسازی، مادهای سازهای است که از ذرات سخت و شیمیایی غیر فعال به نام مصالح سنگی (معمولاً ماسه و شن) تشکیل شده و توسط سیمان و آب به هم متصل میشوند. در میان آشوریان و بابلیان باستان، ماده چسبانندهای که بیشتر استفاده میشد، خاک رس بود. مصریان مادهای را توسعه دادند که بیشتر به بتن مدرن شباهت داشت و در آن از آهک و گچ به عنوان مواد چسباننده استفاده میکردند. آهک (اکسید کلسیم)، که از سنگ آهک، گچ یا (در صورت دسترسی) پوستههای صدف به دست میآید، تا اوایل قرن نوزدهم عامل اصلی پوزولانی (عامل سیمانساز) باقی ماند. در سال ۱۸۲۴، یک مخترع انگلیسی به نام جوزف اسپدین، مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس را سوزاند و آسیاب کرد. این مخلوط که سیمان پرتلند نامیده میشود، همچنان عامل غالب سیمانساز در تولید بتن باقی مانده است.
در حالت کلی منظور از بتن، بتن ساخته شده توسط سیمان پرتلند است که از مخلوط کردن سنگدانههای ریز و درشت، سیمان پرتلند و آب تولید میشود. این مخلوط پس از گذشت زمان کافی به مادهای سنگمانند تبدیل میشود. سنگدانه درشت معمولاً شن یا سنگ خرد شده و سنگدانه ریز ماسه است. در طول سخت شدن یا عمل آمدن بتن، سیمان به صورت شیمیایی با آب ترکیب میشود و بلورهای قوی تشکیل میدهد که سنگدانهها را به یکدیگر متصل میکند، فرآیندی که هیدراتاسیون نامیده میشود. در طی این فرایند، گرمای قابل توجهی به نام گرمای هیدراتاسیون آزاد میشود. بعلاوه، به خصوص با تبخیر آب اضافی، بتن اندکی منقبض میشود، پدیدهای که به آن انقباض خشکشدن میگویند.
بتن، پس از آب، پرمصرفترین ماده روی زمین است. بتن پوسیده نمیشود و نمیسوزد. هزینه آن نسبتاً کم است و میتوان از آن برای ساخت هر ساختمانی استفاده کرد، از سنگفرشهای کم ارتفاع گرفته تا قابهای سازهای محکم گرفته تا نماهای خارجی و پرداختهای داخلی زیبا. بتن همچنین تنها ماده اصلی سازهای است که معمولاً در محل تولید میشود. بتن استحکام کششی مفیدی ندارد.
سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب میشود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانههای گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم میچسبند و به صورت کلوخهای کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخها و سپس آسیاب کردن آنها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید میشود.
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصیهای موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکههایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاطها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.
سنگدانهها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل میدهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پارهای از اوقات شیمیایی آنها در عملکرد بتن تأثیر میگذارد. دانهها (سنگدانهها) معمولاً به دو دسته دانههای ریز (با اندازهای بین ۰.۰۲۵ تا ۶.۵ میلیمتر) و دانههای درشت (از ۶.۵ تا ۳۸ میلیمتر یا بزرگتر) تقسیم میشوند. تمامی مواد دانهای باید تمیز و عاری از ترکیبات نرم یا مواد گیاهی باشند، زیرا حتی مقادیر کم ترکیبات آلی خاک باعث واکنشهای شیمیایی میشوند که به طور جدی مقاومت بتن را تحت تأثیر قرار میدهد.
بتن با نوع سنگدانه یا سیمان مورد استفاده، با ویژگیهای خاصی که از خود نشان میدهد، یا با روشهای تولید آن توصیف میشود. در بتن سازهای معمولی، ویژگی بتن تا حد زیادی توسط نسبت آب به سیمان تعیین میشود. هرچه میزان آب کمتر باشد، با فرض ثابت بودن سایر عوامل، بتن قویتر خواهد بود. مخلوط باید به اندازه کافی آب داشته باشد تا اطمینان حاصل شود که هر ذره سنگدانه به طور کامل توسط خمیر سیمان احاطه شده است، فضاهای بین سنگدانهها پر شده است، و بتن به اندازه کافی روان است تا به طور موثر ریخته و پخش شود. عامل دوام دیگر، میزان سیمان در رابطه با سنگدانه است (که به صورت یک نسبت سه قسمتی بیان میشود—سیمان به سنگدانه ریز به سنگدانه درشت). در جایی که بتن به خصوص قوی مورد نیاز است، سنگدانه نسبتاً کمتری وجود خواهد داشت.
مقاومت بتن بر حسب پوند بر اینچ مربع یا کیلوگرم بر سانتیمتر مربع، نیروی لازم برای خرد کردن نمونهای با سن یا سختی مشخص اندازهگیری میشود. مقاومت بتن تحت تأثیر عوامل محیطی، به ویژه دما و رطوبت قرار میگیرد. اگر بتن زودتر از موعد خشک شود، میتواند تنشهای کششی نامتوازن را تجربه کند که در حالت سختنشده کامل قابل مقاومت نیستند. در فرآیند معروف به عملآوری، بتن برای مدتی پس از ریختن مرطوب نگه داشته میشود تا انقباضی که هنگام سخت شدن رخ میدهد، کند شود. دماهای پایین نیز به طور نامطلوبی بر مقاومت آن تأثیر میگذارند. برای جبران این موضوع، افزودنیهایی مانند کلرید کلسیم با سیمان مخلوط میشوند. این کار فرآیند گیرش را تسریع میکند که به نوبه خود گرمای کافی برای مقابله با دماهای نسبتاً پایین تولید میکند. قالبهای بتنی بزرگ که نمیتوانند به طور کافی پوشانده شوند، در دماهای یخبندان ریخته نمیشوند.
عملآوری بتن (به انگلیسی: Curing) یعنی حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود.با ادامه یافتن هیدراتاسیون (ترکیب شیمیایی آب و سیمان) مقاومت بتن افزایش مییابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عملآوری یا ادامه یافتن فرایند هیدراتاسیون باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد.
ماده افزودنی یا (Admixtures) مادهای 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، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده میشود. مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنیهای شیمیایی و مواد افزودنیهای معدنی تقسیم میشوند.
منابع: سایت britannica و wikipedia
دیدگاه خود را بنویسید