engeneer_19
26th April 2010, 10:46 PM
مقدمه :
توليد سيمان كه ماده اصلي چسبندگي در بتن است در سال 1756 ميلاديدر كشور انگلستان توسط «John smeaton » كه مسئوليت ساخت پايه برج دريايي «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهايت سيمان پرتلند در سال 1824 ميلادي در جزيره ايبه همين نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسيد . مردم كشور ما نيز ازسال 1312 با احداث كارخانه سيمان ري با مصرف سيمان آشنا شدند و با پيشرفت صنايعكشور ، امروزه در حدود 26 الي 30 ميليون تن سيمان در سال توليد مي گردد . با آگاهيمهندسان از نحوه استفاده سيمان در كارهاي عمراني ، اين ماده جايگاه خودش را دركشورمان پيدا كرد .
يكي از روشهاي ساختمان سازي كه امروزه در جهان به سرعت توسعهمي يابد ساختمانهاي بتني است . بعد از انقلاب اسلامي به علت كمبود تير آهن در نتيجهتحريمها و نيز گسترش ساخت و سازهاي عمراني در كشور ، كاربرد بتن بسيار رشد نمود . علاوه بر اين موضوع ساختمانهاي بتني نسبت به ساختمانهاي فولادي داراي مزايايي ازقبيل مقاومت بيشتر در مقابل آتش سوزي و عوامل جوي ( خورندگي ) آسان بودن امكان تهيهبتن به علت فراواني مواد متشكله بتون و عايق بودن در مقابل حرارت و صوت مي باشند كهتوسعه روز افزون اين نوع ساختمانها را فراهم مي سازد .
يكي از معايب مهمساختمانهاي بتني وزن بسيار زياد ساختمان مي باشد كه با ميزان تخريب ساختمان در اثرزلزله نسبت مستقيم دارد . اگر بتوانيم تيغه هاي جدا كننده و پانل ها را از بتن سبكبسازيم وزن ساختمان و در نتيجه آن تخريب ساختمان توسط زلزله مقدار زيادي كاهش مييابد . ولي كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوعبتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است . استفاده از ميكروسيليس در ساخت بتن سبكسبب شده است كه مقاومت بتن سبك بالا رود و اين محدوديت كاهش يابد . در اين تحقيقضمن توضيحاتي در مورد بتن و تاثير آب بر روي مقاومت بتن ، بيشتر در باره بتن سبك وروشهاي افزايش مقاومت آن با استفاده از ميكروسيلس ، خواص مكانيكي و همچنين مواردكاربرد آن بحث مي شود .
1- سيمان
- سيمان توليد شده در كشور ما با سيمانتوليد شده در كشورهاي صنعتي متفاوت است كه لازم است تفاوت آن تا حد ممكن بررسي شود .
- طبقه بندي سيمانها شناسايي شود .
- عدم تنوع در كيفيت سيمان نشانهضعفهايي از سيستم ساخت و ساز مي باشد .
- عدم استفاده از سيمان با كيفيت بالااز عوامل اوليه عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
2 – شن و ماسه
- معيارها و آئين نامه هاي توليد كلان شن و ماسه بررسي شود .
- توليد كلان شن وماسه در كشور ما از نظر معيار و رعايت آئين نامه هاي توليد بررسي شود .
- معايبشن و ماسه توليدي در كشور در حد كلان بدلائل زير آنرا در درجه دوم و يا سوم كيفيتقرار مي دهد .
الف : وجود گرد و غبار
ب : عدم شستشو
ج : دانه بندي ناصحيح
د : استفاده از شن و ماسه رودخانه اي بجاي شن و ماسه شكسته .
- استفادهاز شن و ماسه درجه 2 و يا 3 از عوامل ثانوي عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
افزايش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندركاران صنعت توليد بتن مي باشد .
ساختار بتن :
- بتن داراي چهار ركن اصلي مي باشد كه به صورت مناسبي مخلوطشده اند ، اين چهار ركن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج : سيمان
د : آب
- در برخي شرايط براي رسيدن به هدفي خاص مواد مضاف به آن اضافه ميشود كه جزﺀ اركان اصلي بتن به شمار نمي آيد .
- توده اصلي بتن مصالح سنگي درشتو ريز ( شن و ماسه ) مي باشد .
- فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب موجب ميشود شيرابه اي بوجود آيد و اطراف مصالح سنگي را بپوشاند و مصالح سنگي را بصورتيكپارچه بهم بچسباند .
- استفاده از آب براي ايجاد واكنش شيميايي است .
- براي ايجاد كار پذيري لازم بتن مقداري آب اضافي استفاده مي شود تا بتن با پر كردنكامل زواياي قالب بتواند دور كليه ميلگرد هاي مسلح كننده را بگيرد .
- جايگاهاستفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هيدراتاسيون داراي حساسيت بسيار زيادي است .
ويژگيهاي آب مصرفي بتن :
- آب هاي مناسب براي ساختن بتن
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب بركه
4- آب رودخانه در صورتي كه به پسابهاي شيمياييكارخانجات آلوده نباشد و غيره …
بطور كلي آبي كه براي نوشيدن مناسب باشد برايبتن نيز مناسب است باستثناﺀ مواردي كه متعاقبا توضيح داده خواهد شد .
- آبهاي نامناسب براي ساختن بتن
1- آبهاي داراي كلر ( موجب زنگ زدگي آرماتور مي شود )
2- آبهايي كه بيش از حد به روغن و چربي آلوده مي باشند .
3- وجودباقيمانده نباتات در آب .
4- آب گل آلود ( موجب پايين آوردن مقاومت بتن مي شود )
5- آب باتلاقها و مردابها
6- آبهاي داراي رنگ تيره و بدبو
7- آبهاي گازدار مانند2 co و…
8- آبهاي داراي گچ و سولفات و يا كلريد موجب اثرگذاري نا مطلوب روي بتن مي شوند .
نكته : 1- آبي كه مثلا شكر در آن حل شده استبراي نوشيدن مناسب است ولي براي ساخت بتن مناسب نيست .
نكته : 2- مزه بو و يامنبع تهيه آب نبايد به تنهايي دليل رد استفاده از آب باشد .
نكته : 3- ناخالصيهاي موجود در آب چنانچه از حد معين بيشتر گردد ممكن است بشدت روي زمان گرفتنبتن ، مقاومت بتن ، پايداري حجمي آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگي فولاد شود .
نكته : 4- استفاده از آب مغناطيسي بعنوان يكي از چهار ركن اصلي مخلوط بتن ميتواند بعنوان تاثيرگذار بر روي يارامترهاي مقاومت بتن انتخاب گردد .
تمايز بتناز نظر چگالي :
الف : بتن معمولي : چگالي بتن معمولي در دامنه باريك 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زيرا اكثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندكي دارند ( ادامه اينمبحث از بحث ما خارج است )
ب : بتن سنگين : از اين بتنها در ساختمان محافظهايبيولوژيكي بيشتر استفاده مي شود مانند ساختار ، آكتورهاي هسته اي و پناهگاههاي ضدهسته اي كه مورد بحث ما نمي باشد كه چگالي آن معمولا بيشتر از 2200 تا 2600 كيلوگرمبر متر مكعب مي باشد .
ج : بتن سبك : مصرف بتن سبك اصولا تابعي از ملاحظاتاقتصادي است ضمن اينكه استفاده از اين بتن بعنوان مصالح ساختماني داراي اهميت بسيارزيادي است اين بتن داراي چگالي كمتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم در متر مكعب مي باشد . بدليل اينكه داراي چگالي كمتر از بتن سنگين است داراي امتياز قابل توجهي از نظرايجاد بار وارده بر سازه مي باشد چگالي بتن سبك تقريبا بين 300 و 1850 كيلوگرم برمتر مكعب مي باشد يكي از امتيازات مهم امكان استفاده از مقاطع كوچكتر و كاهش مربوطهدر اندازه پي ها مي باشد ضمن اينكه قالبها فشار كمتري را از حالت بتن معمولي تحملمي كنند و همچنين در كاهش جابجايي كل وزن مصالح بدليل افزايش توليد جايگاه ويژه ايدارد .
روش هاي كلي توليد بتن سبك :
- روش اول : از مصالح متخلخل سبك با وزنمخصوص ظاهري كم بجاي سنگدانه معمولي كه تقريبا داراي چگالي 6/2 مي باشد استفاده ميكنند .
- روش دوم : بتن سبك توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد درداخل بتن يا ملات مي باشد كه اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن باحباب هوا متمايز باشد كه بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتنهوادار مي شناسند .
- روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوطبتن حذف مي شوند . بطوريكه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانههاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود . اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مينامند .
نكته : كاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ يا در مصالحيا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب كاهش مقاومت بتن مي شود .
طبقه بنديبتن هاي سبك بر حسب نوع كاربرد آنها :
- بتن سبك بار بر ساختمان
- بتنمصرفي در ديوارهاي غير بار بر
- بتن عايق حرارتي
نكته 1- طبقه بندي بتنسبك بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد .
مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبك ---- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارداز شده پس از 28 روز نبايد كمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نبايد از 1850كيلوگرم بر متر مكعب تجاوز نمايد كه معمولا بين 1400 او 1800 كيلوگرم بر متر مكعباست .
نكته : 2- بتن مخصوص عايق كاري معمولا داراي وزن مخصوص كمتر از 800كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت بين 7/0 و Mpa 7 مي باشد .
انواع سبك دانه هايي كهبه عنوان مصالح در ساختار بتن سبك استفاده مي شود :
الف - سبك دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوكه سنگ ، خاكستر ، توف كه بجز دياتومه ها بقيه آنهامنشاﺀ آتشفشاني دارند .
نكته :1- اين نوع سبك دانه ها معمولا بدليل اينكه فقط دربعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا وآلمان اينگونه مصالح صادر مي شود .
نكته : 2- از انواعي پوكه معدني سنگي كهساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 كيلو گرم برمتر مكعب توليد مي شود كه خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آنزياد است . سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است .
ب - سبك دانه هاي مصنوعي : اينسبك دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند .
- گروه اول : كه با حرارت دادن ومنبسط شدن خاك رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين،ورميكوليت بدست مي آيند .
- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره كورهآهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد .
- گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبكدانههاي كلينكري) مي باشند .
- گروه چهارم : مخلوطي از خاك رس با زباله خانگي و لجنفاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در كوره تبديل بهسبك دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده است .
در جدول ( 1 ) خواص انواع بتن هاي سبك كه با اين سنگدانه ها ساخته مي شوند نشان داده شده اند :
الزامات سبكدانه ها بتن سازه اي :
الزامات سبكدانه ها در آيين نامه هاي ASTM C330-89 ( مشخصات سبكدانه ها براي بتن سازه اي در آمريكا ) وBS 3797:1990 ( مشخصات سبكدانه ها براي قطعات بنايي و بتن سازه اي در بريتانيا ) داده شده اند . دراستاندارد بريتانيايي مشخصات واحدهاي بنايي نيز مورد بحث قرار گرفته است . اين آييننامه ها محدوديتهايي براي افت حرارتي ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنين در BS برايمقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمي ) را مشخص نموده اند . برخي الزامات دانهبندي اين آيين نامه ها در جداول 2 ، 3 و 4 نشان داده شده اند .
ذكر اين نكاتبراي فهم بهتر اين جداول مفيد است :
1- آيين نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره درهواي سرد شده ، كه منبسط نشده است را در بر مي گيرد .
2- سبكدانه هاي به كاررفته در بتن سازه اي ، صرفنظر از منشأ آنها توليداتي مصنوعي مي باشند و در نتيجهمعمولا يكنواخت تر از سبكدانه طبيعي مي باشند . بنابراين سبكدانه را مي توان برايتوليد بتن سازه اي با كيفيت ثابت مورد استفاده قرار داد .
نكته : سبكدانه هاداراي خصوصيت ويژه اي هستند كه سنگدانه هاي معمولي فاقد آن مي باشند و در رابطه باانتخاب نسبتهاي مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل داراي اهميت ويژه اي مي باشند .اينويژگي عبارتست از توانايي سبكدانه ها در جذب مقادير زياد آب و همچنين امكان نفوذمقداري از خمير تازه سيمان به درون منافذ باز ( سطحي ) ذرات سبكدانه (مخصوصا ذراتدرشت تر ) در نتيجه اين جذب آب توسط سبكدانه ، وزن مخصوص آنها زيادتر از وزن مخصوصذراتي مي شود كه در گرمچال خشك شده اند .
روشهاي افزايش مقاومت بتن سبك :
كمبودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهرهگيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبك با مقاومت زياد روشهاي زياديمورد توجه قرار گرفته است .
نكته : عامل موثر و مشترك در كليه اين پژوهشها مصرفميكروسيليس در بتن مي باشد . در اينجا اجمالا به چند روش اشاره مي گردد :
1- تحقيقات مشترك V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبك و بهبودديگر خواص آن با استفاده از سبكدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومتبتن سبك تابعي از مقاومت سبكدانه ها و ملات است كه اين رابطه به صورت ذيل ارائهگرديد .
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن fa = مقاومتسبكدانه
fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبي ملات
بدين ترتيب مشاهده مي شود كهمي توان با افزايش مقاومت سبكدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبك را افزايشداد .
توليد سيمان كه ماده اصلي چسبندگي در بتن است در سال 1756 ميلاديدر كشور انگلستان توسط «John smeaton » كه مسئوليت ساخت پايه برج دريايي «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهايت سيمان پرتلند در سال 1824 ميلادي در جزيره ايبه همين نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسيد . مردم كشور ما نيز ازسال 1312 با احداث كارخانه سيمان ري با مصرف سيمان آشنا شدند و با پيشرفت صنايعكشور ، امروزه در حدود 26 الي 30 ميليون تن سيمان در سال توليد مي گردد . با آگاهيمهندسان از نحوه استفاده سيمان در كارهاي عمراني ، اين ماده جايگاه خودش را دركشورمان پيدا كرد .
يكي از روشهاي ساختمان سازي كه امروزه در جهان به سرعت توسعهمي يابد ساختمانهاي بتني است . بعد از انقلاب اسلامي به علت كمبود تير آهن در نتيجهتحريمها و نيز گسترش ساخت و سازهاي عمراني در كشور ، كاربرد بتن بسيار رشد نمود . علاوه بر اين موضوع ساختمانهاي بتني نسبت به ساختمانهاي فولادي داراي مزايايي ازقبيل مقاومت بيشتر در مقابل آتش سوزي و عوامل جوي ( خورندگي ) آسان بودن امكان تهيهبتن به علت فراواني مواد متشكله بتون و عايق بودن در مقابل حرارت و صوت مي باشند كهتوسعه روز افزون اين نوع ساختمانها را فراهم مي سازد .
يكي از معايب مهمساختمانهاي بتني وزن بسيار زياد ساختمان مي باشد كه با ميزان تخريب ساختمان در اثرزلزله نسبت مستقيم دارد . اگر بتوانيم تيغه هاي جدا كننده و پانل ها را از بتن سبكبسازيم وزن ساختمان و در نتيجه آن تخريب ساختمان توسط زلزله مقدار زيادي كاهش مييابد . ولي كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوعبتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است . استفاده از ميكروسيليس در ساخت بتن سبكسبب شده است كه مقاومت بتن سبك بالا رود و اين محدوديت كاهش يابد . در اين تحقيقضمن توضيحاتي در مورد بتن و تاثير آب بر روي مقاومت بتن ، بيشتر در باره بتن سبك وروشهاي افزايش مقاومت آن با استفاده از ميكروسيلس ، خواص مكانيكي و همچنين مواردكاربرد آن بحث مي شود .
1- سيمان
- سيمان توليد شده در كشور ما با سيمانتوليد شده در كشورهاي صنعتي متفاوت است كه لازم است تفاوت آن تا حد ممكن بررسي شود .
- طبقه بندي سيمانها شناسايي شود .
- عدم تنوع در كيفيت سيمان نشانهضعفهايي از سيستم ساخت و ساز مي باشد .
- عدم استفاده از سيمان با كيفيت بالااز عوامل اوليه عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
2 – شن و ماسه
- معيارها و آئين نامه هاي توليد كلان شن و ماسه بررسي شود .
- توليد كلان شن وماسه در كشور ما از نظر معيار و رعايت آئين نامه هاي توليد بررسي شود .
- معايبشن و ماسه توليدي در كشور در حد كلان بدلائل زير آنرا در درجه دوم و يا سوم كيفيتقرار مي دهد .
الف : وجود گرد و غبار
ب : عدم شستشو
ج : دانه بندي ناصحيح
د : استفاده از شن و ماسه رودخانه اي بجاي شن و ماسه شكسته .
- استفادهاز شن و ماسه درجه 2 و يا 3 از عوامل ثانوي عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
افزايش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندركاران صنعت توليد بتن مي باشد .
ساختار بتن :
- بتن داراي چهار ركن اصلي مي باشد كه به صورت مناسبي مخلوطشده اند ، اين چهار ركن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج : سيمان
د : آب
- در برخي شرايط براي رسيدن به هدفي خاص مواد مضاف به آن اضافه ميشود كه جزﺀ اركان اصلي بتن به شمار نمي آيد .
- توده اصلي بتن مصالح سنگي درشتو ريز ( شن و ماسه ) مي باشد .
- فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب موجب ميشود شيرابه اي بوجود آيد و اطراف مصالح سنگي را بپوشاند و مصالح سنگي را بصورتيكپارچه بهم بچسباند .
- استفاده از آب براي ايجاد واكنش شيميايي است .
- براي ايجاد كار پذيري لازم بتن مقداري آب اضافي استفاده مي شود تا بتن با پر كردنكامل زواياي قالب بتواند دور كليه ميلگرد هاي مسلح كننده را بگيرد .
- جايگاهاستفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هيدراتاسيون داراي حساسيت بسيار زيادي است .
ويژگيهاي آب مصرفي بتن :
- آب هاي مناسب براي ساختن بتن
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب بركه
4- آب رودخانه در صورتي كه به پسابهاي شيمياييكارخانجات آلوده نباشد و غيره …
بطور كلي آبي كه براي نوشيدن مناسب باشد برايبتن نيز مناسب است باستثناﺀ مواردي كه متعاقبا توضيح داده خواهد شد .
- آبهاي نامناسب براي ساختن بتن
1- آبهاي داراي كلر ( موجب زنگ زدگي آرماتور مي شود )
2- آبهايي كه بيش از حد به روغن و چربي آلوده مي باشند .
3- وجودباقيمانده نباتات در آب .
4- آب گل آلود ( موجب پايين آوردن مقاومت بتن مي شود )
5- آب باتلاقها و مردابها
6- آبهاي داراي رنگ تيره و بدبو
7- آبهاي گازدار مانند2 co و…
8- آبهاي داراي گچ و سولفات و يا كلريد موجب اثرگذاري نا مطلوب روي بتن مي شوند .
نكته : 1- آبي كه مثلا شكر در آن حل شده استبراي نوشيدن مناسب است ولي براي ساخت بتن مناسب نيست .
نكته : 2- مزه بو و يامنبع تهيه آب نبايد به تنهايي دليل رد استفاده از آب باشد .
نكته : 3- ناخالصيهاي موجود در آب چنانچه از حد معين بيشتر گردد ممكن است بشدت روي زمان گرفتنبتن ، مقاومت بتن ، پايداري حجمي آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگي فولاد شود .
نكته : 4- استفاده از آب مغناطيسي بعنوان يكي از چهار ركن اصلي مخلوط بتن ميتواند بعنوان تاثيرگذار بر روي يارامترهاي مقاومت بتن انتخاب گردد .
تمايز بتناز نظر چگالي :
الف : بتن معمولي : چگالي بتن معمولي در دامنه باريك 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زيرا اكثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندكي دارند ( ادامه اينمبحث از بحث ما خارج است )
ب : بتن سنگين : از اين بتنها در ساختمان محافظهايبيولوژيكي بيشتر استفاده مي شود مانند ساختار ، آكتورهاي هسته اي و پناهگاههاي ضدهسته اي كه مورد بحث ما نمي باشد كه چگالي آن معمولا بيشتر از 2200 تا 2600 كيلوگرمبر متر مكعب مي باشد .
ج : بتن سبك : مصرف بتن سبك اصولا تابعي از ملاحظاتاقتصادي است ضمن اينكه استفاده از اين بتن بعنوان مصالح ساختماني داراي اهميت بسيارزيادي است اين بتن داراي چگالي كمتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم در متر مكعب مي باشد . بدليل اينكه داراي چگالي كمتر از بتن سنگين است داراي امتياز قابل توجهي از نظرايجاد بار وارده بر سازه مي باشد چگالي بتن سبك تقريبا بين 300 و 1850 كيلوگرم برمتر مكعب مي باشد يكي از امتيازات مهم امكان استفاده از مقاطع كوچكتر و كاهش مربوطهدر اندازه پي ها مي باشد ضمن اينكه قالبها فشار كمتري را از حالت بتن معمولي تحملمي كنند و همچنين در كاهش جابجايي كل وزن مصالح بدليل افزايش توليد جايگاه ويژه ايدارد .
روش هاي كلي توليد بتن سبك :
- روش اول : از مصالح متخلخل سبك با وزنمخصوص ظاهري كم بجاي سنگدانه معمولي كه تقريبا داراي چگالي 6/2 مي باشد استفاده ميكنند .
- روش دوم : بتن سبك توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد درداخل بتن يا ملات مي باشد كه اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن باحباب هوا متمايز باشد كه بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتنهوادار مي شناسند .
- روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوطبتن حذف مي شوند . بطوريكه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانههاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود . اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مينامند .
نكته : كاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ يا در مصالحيا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب كاهش مقاومت بتن مي شود .
طبقه بنديبتن هاي سبك بر حسب نوع كاربرد آنها :
- بتن سبك بار بر ساختمان
- بتنمصرفي در ديوارهاي غير بار بر
- بتن عايق حرارتي
نكته 1- طبقه بندي بتنسبك بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد .
مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبك ---- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارداز شده پس از 28 روز نبايد كمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نبايد از 1850كيلوگرم بر متر مكعب تجاوز نمايد كه معمولا بين 1400 او 1800 كيلوگرم بر متر مكعباست .
نكته : 2- بتن مخصوص عايق كاري معمولا داراي وزن مخصوص كمتر از 800كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت بين 7/0 و Mpa 7 مي باشد .
انواع سبك دانه هايي كهبه عنوان مصالح در ساختار بتن سبك استفاده مي شود :
الف - سبك دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوكه سنگ ، خاكستر ، توف كه بجز دياتومه ها بقيه آنهامنشاﺀ آتشفشاني دارند .
نكته :1- اين نوع سبك دانه ها معمولا بدليل اينكه فقط دربعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا وآلمان اينگونه مصالح صادر مي شود .
نكته : 2- از انواعي پوكه معدني سنگي كهساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 كيلو گرم برمتر مكعب توليد مي شود كه خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آنزياد است . سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است .
ب - سبك دانه هاي مصنوعي : اينسبك دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند .
- گروه اول : كه با حرارت دادن ومنبسط شدن خاك رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين،ورميكوليت بدست مي آيند .
- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره كورهآهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد .
- گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبكدانههاي كلينكري) مي باشند .
- گروه چهارم : مخلوطي از خاك رس با زباله خانگي و لجنفاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در كوره تبديل بهسبك دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده است .
در جدول ( 1 ) خواص انواع بتن هاي سبك كه با اين سنگدانه ها ساخته مي شوند نشان داده شده اند :
الزامات سبكدانه ها بتن سازه اي :
الزامات سبكدانه ها در آيين نامه هاي ASTM C330-89 ( مشخصات سبكدانه ها براي بتن سازه اي در آمريكا ) وBS 3797:1990 ( مشخصات سبكدانه ها براي قطعات بنايي و بتن سازه اي در بريتانيا ) داده شده اند . دراستاندارد بريتانيايي مشخصات واحدهاي بنايي نيز مورد بحث قرار گرفته است . اين آييننامه ها محدوديتهايي براي افت حرارتي ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنين در BS برايمقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمي ) را مشخص نموده اند . برخي الزامات دانهبندي اين آيين نامه ها در جداول 2 ، 3 و 4 نشان داده شده اند .
ذكر اين نكاتبراي فهم بهتر اين جداول مفيد است :
1- آيين نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره درهواي سرد شده ، كه منبسط نشده است را در بر مي گيرد .
2- سبكدانه هاي به كاررفته در بتن سازه اي ، صرفنظر از منشأ آنها توليداتي مصنوعي مي باشند و در نتيجهمعمولا يكنواخت تر از سبكدانه طبيعي مي باشند . بنابراين سبكدانه را مي توان برايتوليد بتن سازه اي با كيفيت ثابت مورد استفاده قرار داد .
نكته : سبكدانه هاداراي خصوصيت ويژه اي هستند كه سنگدانه هاي معمولي فاقد آن مي باشند و در رابطه باانتخاب نسبتهاي مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل داراي اهميت ويژه اي مي باشند .اينويژگي عبارتست از توانايي سبكدانه ها در جذب مقادير زياد آب و همچنين امكان نفوذمقداري از خمير تازه سيمان به درون منافذ باز ( سطحي ) ذرات سبكدانه (مخصوصا ذراتدرشت تر ) در نتيجه اين جذب آب توسط سبكدانه ، وزن مخصوص آنها زيادتر از وزن مخصوصذراتي مي شود كه در گرمچال خشك شده اند .
روشهاي افزايش مقاومت بتن سبك :
كمبودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهرهگيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبك با مقاومت زياد روشهاي زياديمورد توجه قرار گرفته است .
نكته : عامل موثر و مشترك در كليه اين پژوهشها مصرفميكروسيليس در بتن مي باشد . در اينجا اجمالا به چند روش اشاره مي گردد :
1- تحقيقات مشترك V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبك و بهبودديگر خواص آن با استفاده از سبكدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومتبتن سبك تابعي از مقاومت سبكدانه ها و ملات است كه اين رابطه به صورت ذيل ارائهگرديد .
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن fa = مقاومتسبكدانه
fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبي ملات
بدين ترتيب مشاهده مي شود كهمي توان با افزايش مقاومت سبكدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبك را افزايشداد .