up
Search      menu
عمران :: مقاله بتن سبک PDF
QR code - بتن سبک

بتن سبک

بتن سبک و اثر ميكروسيليس در افزايش مقاومت آن

مقدمه :
توليد سيمان كه ماده اصلي چسبندگي در بتن است در سال 1756 ميلادي در 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 اي به همين نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسيد. مردم كشور ما نيز از سال 1312 با احداث كارخانه سيمان ري با مصرف سيمان آشنا شدند و با پيشرفت صنايع كشور، امروزه در حدود 26 الي 30 ميليون تن سيمان در سال توليد مي گردد. با آگاهي مهندسان از نحوه استفاده سيمان در كارهاي عمراني ، اين ماده جايگاه خودش را در كشورمان پيدا كرد.
يكي از روشهاي ساختمان سازي كه امروزه در جهان به سرعت توسعه مي يابد ساختمانهاي بتني است. بعد از انقلاب اسلامي به علت كمبود تير آهن در نتيجه تحريمها 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 از قبيل مقاومت بيشتر در مقابل آتش سوزي و عوامل جوي ( خورندگي ) آسان بودن امكان تهيه بتن به علت فراواني مواد متشكله بتون و عايق بودن در مقابل حرارت و صوت مي باشند كه توسعه روز افزون اين نوع ساختمانها را فراهم مي سازد.
يکي از معايب مهم ساختمانهاي بتني وزن بسيار زياد ساختمان مي باشد که با ميزان تخريب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقيم دارد. اگر بتوانيم تيغه هاي جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازيم وزن ساختمان و در نتيجه آن تخريب ساختمان توسط زلزله مقدار زيادي کاهش مي يابد. ولي کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمي در محدود نمودن دامنه کاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است. استفاده از ميکروسيليس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و اين محدوديت کاهش يابد. در اين تحقيق ضمن توضيحاتي در مورد بتن و تاثير آب بر روي مقاومت بتن، بيشتر درباره بتن سبک و روشهاي افزايش مقاومت آن با استفاده از ميکروسيلس، خواص مکانيکي و همچنين موارد کاربرد آن بحث مي شود.
1- سيمان
- سيمان توليد شده در کشور ما با سيمان توليد شده در کشورهاي صنعتي متفاوت است که لازم است تفاوت آن تا حد ممکن بررسي شود.
- طبقه بندي سيمانها شناسايي شود.
- عدم تنوع در کيفيت سيمان نشانه ضعفهايي از سيستم ساخت و ساز مي باشد.
- عدم استفاده از سيمان با کيفيت بالا از عوامل اوليه عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد.
2- شن و ماسه
- معيارها و آئين نامه هاي توليد کلان شن و ماسه بررسي شود.
- توليد کلان شن و ماسه در کشور ما از نظر معيار و رعايت آئين نامه هاي توليد بررسي شود.
- معايب شن و ماسه توليدي در کشور در حد کلان بدلايل زير آنرا در درجه دوم و يا سوم کيفيت قرار 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 شکسته.
- استفاده از شن و ماسه درجه 2 و يا 3 از عوامل ثانوي عمر کوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد.
افزايش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندرکاران صنعت توليد بتن مي باشد.
ساختار بتن :
- بتن داراي چهار رکن اصلي مي باشد که به صورت مناسبي مخلوط شده اند ، اين چهار رکن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج : سيمان
د : آب
- در برخي شرايط براي رسيدن به هدفي خاص مواد مضاف به آن اضافه مي شود که جزﺀ ارکان اصلي بتن به شمار نمي آيد.
- توده اصلي بتن مصالح سنگي درشت و ريز ( شن و ماسه ) مي باشد.
- فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب موجب مي شود شيرابه اي بوجود آيد و اطراف مصالح سنگي را بپوشاند و مصالح سنگي را بصورت يکپارچه بهم بچسباند.
- استفاده از آب براي ايجاد واکنش شيميايي است.
- براي ايجاد کار پذيري لازم بتن مقداري آب اضافي استفاده مي شود تا بتن با پر کردن کامل زواياي قالب بتواند دور کليه ميلگرد هاي مسلح کننده را بگيرد.
- جايگاه استفاده 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 برکه
5- آب رودخانه در صورتي که به پسابهاي شيميايي کارخانجات آلوده نباشد و غيره …
بطور کلي آبي که براي نوشيدن مناسب باشد براي بتن نيز مناسب است باستثناﺀ مواردي که متعاقبا توضيح داده خواهد شد.
- آبهاي نا مناسب براي ساختن بتن
1- آبهاي داراي کلر ( موجب زنگ زدگي آرماتور مي شود )
2- آبهايي که بيش از حد به روغن و چربي آلوده مي باشند.
3- وجود باقيمانده 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 کلريد موجب اثر گذاري نا مطلوب روي بتن مي شوند.
نکته : 1- آبي که مثلا شکر در آن حل شده است براي نوشيدن مناسب است ولي براي ساخت بتن مناسب نيست.
نکته : 2- مزه بو و يا منبع تهيه آب نبايد به تنهايي دليل رد استفاده از آب باشد.
نکته : 3- ناخالصيهاي موجود در آب چنانچه از حد معين بيشتر گردد ممکن است بشدت روي زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پايداري حجمي آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگي فولاد شود.
نکته : 4- استفاده از آب مغناطيسي بعنوان يکي از چهار رکن اصلي مخلوط بتن مي تواند بعنوان تاثيرگذار بر روي يارامترهاي مقاومت بتن انتخاب گردد.
تمايز بتن از نظر چگالي :
الف : بتن معمولي : چگالي بتن معمولي در دامنه باريک 2200 تا 2600 kg m3 قرار دارد زيرا اکثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندکي دارند ( ادامه اين مبحث از بحث ما خارج است )
ب : بتن سنگين : از اين بتنها در ساختمان محافظهاي بيولوژيکي بيشتر استفاده مي شود مانند ساختار ، آکتورهاي هسته اي و پناهگاههاي ضد هسته اي که مورد بحث ما نمي باشد که چگالي آن معمولا بيشتر از 2200 تا 2600 کيلوگرم بر متر مکعب مي باشد.
ج : بتن سبک : مصرف بتن سبک اصولا تابعي از ملاحظات اقتصادي است ضمن اينکه استفاده از اين بتن بعنوان مصالح ساختماني داراي اهميت بسيار زيادي است اين بتن داراي چگالي کمتر از 2200 تا 2600 کيلوگرم در متر مکعب مي باشد. بدليل اينکه داراي چگالي کمتر از بتن سنگين است داراي امتياز قابل توجهي از نظر ايجاد بار وارده بر سازه مي باشد چگالي بتن سبک تقريبا بين 300 و 1850 کيلوگرم بر متر مکعب مي باشد يکي از امتيازات مهم امکان استفاده از مقاطع کوچکتر و کاهش مربوطه در اندازه پي ها مي باشد ضمن اينکه قالبها فشار کمتري را از حالت بتن معمولي تحمل مي کنند و همچنين در کاهش جابجايي کل وزن مصالح بدليل افزايش توليد جايگاه ويژه اي دارد.
روش هاي کلي توليد بتن سبک :
- روش اول : از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهري کم بجاي سنگدانه معمولي که تقريبا داراي چگالي 6 2 مي باشد استفاده مي کنند.
- روش دوم : بتن سبک توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد در داخل بتن يا ملات مي باشد که اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن با حباب هوا متمايز باشد که بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتن هوادار مي شناسند.
- روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوط بتن حذف مي شوند. بطوريکه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانه هاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود. اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مي نامند.
نکته : کاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ يا در مصالح يا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب کاهش مقاومت بتن مي شود.
طبقه بندي بتن هاي سبک بر حسب نوع کاربرد آنها :
- بتن سبک باربر ساختمان
- بتن مصرفي در ديوارهاي غيرباربر
- بتن عايق حرارتي
نکته 1- طبقه بندي بتن سبک بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد.
مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبک ---- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارد از شده پس از 28 روز نبايد کمتر از Mpa 17 باشد. و وزن مخصوص آن نبايد از 1850 کيلوگرم بر متر مکعب تجاوز نمايد که معمولا بين 1400 او 1800 کيلوگرم بر متر مکعب است.
نکته : 2- بتن مخصوص عايق کاري معمولا داراي وزن مخصوص کمتر از 800 کيلوگرم بر متر مکعب و مقاومت بين 7 0 و Mpa 7 مي باشد.
انواع سبک دانه هايي که به عنوان مصالح در ساختار بتن سبک استفاده مي شود :
الف - سبک دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوکه سنگ ، خاکستر ، توف که بجز دياتومه ها بقيه آنها منشاﺀ آتشفشاني دارند.
نکته :1- اين نوع سبک دانه ها معمولا بدليل اينکه فقط در بعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا و آلمان اينگونه مصالح صادر مي شود.
نکته : 2- از انواعي پوکه معدني سنگي که ساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 کيلو گرم بر متر مکعب توليد مي شود که خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آن زياد است. سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است.
ب - سبک دانه هاي مصنوعي : اين سبک دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند.
- گروه اول : که با حرارت دادن و منبسط شدن خاک رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين، ورميکوليت بدست مي آيند.
- گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره کوره آهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد.
- گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبکدانه هاي کلينکري) مي باشند.
- گروه چهارم : مخلوطي از خاک رس با زباله خانگي و لجن فاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در کوره تبديل به سبک دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده است.
الزامات سبکدانه ها بتن سازه اي :
الزامات سبکدانه ها در آيين نامه هاي ASTM C330-89 ( مشخصات سبکدانه ها براي بتن سازه اي در آمريکا ) و BS 3797:1990 ( مشخصات سبکدانه ها براي قطعات بنايي و بتن سازه اي در بريتانيا ) داده شده اند. در استاندارد بريتانيايي مشخصات واحدهاي بنايي نيز مورد بحث قرار گرفته است. اين آيين نامه ها محدوديتهايي براي افت حرارتي ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنين در BS براي مقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمي ) را مشخص نموده اند.
ذکر اين نکات براي فهم بهتر مفيد است :
1- آيين نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در هواي سرد شده ، که منبسط نشده است را در بر مي گيرد.
2- سبکدانه هاي به کار رفته در بتن سازه اي ، صرفنظر از منشأ آنها توليداتي مصنوعي مي باشند و در نتيجه معمولا يکنواخت تر از سبکدانه طبيعي مي باشند. بنابراين سبکدانه را مي توان براي توليد بتن سازه اي با کيفيت ثابت مورد استفاده قرار داد.
نکته : سبکدانه ها داراي خصوصيت ويژه اي هستند که سنگدانه هاي معمولي فاقد آن مي باشند و در رابطه با انتخاب نسبتهاي مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل داراي اهميت ويژه اي مي باشند.اين ويژگي عبارتست از توانايي سبکدانه ها در جذب مقادير زياد آب و همچنين امکان نفوذ مقداري از خمير تازه سيمان به درون منافذ باز ( سطحي ) ذرات سبکدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتيجه اين جذب آب توسط سبکدانه ، وزن مخصوص آنها زيادتر از وزن مخصوص ذراتي مي شود که در گرمچال خشک شده اند.
روش افزايش مقاومت بتن سبک :
کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمي در محدود نمودن دامنه کاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبک با مقاومت زياد روشهاي زيادي مورد توجه قرار گرفته است.
نکته : عامل موثر و مشترک در کليه اين پژوهشها مصرف ميکروسيليس در بتن مي باشد.
تحقيقات مشترک V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبک و بهبود ديگر خواص آن با استفاده از سبکدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبک تابعي از مقاومت سبکدانه ها و ملات است که اين رابطه به صورت ذيل ارائه گرديد.
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن fa = مقاومت سبکدانه
fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبي ملات
بدين ترتيب مشاهده مي شود که مي توان با افزايش مقاومت سبکدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبک را افزايش داد.

نياز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن وضرورت استفاده از روش ها و مصالح جديد به منظور افزايش سرعت ساخت سبک سازي افزايش عمر مفيد ونيز مقاوم نم ...

بتن اساسا از دو قسمت دانه­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - در ...

در اين مقاله سعي شده است تا مطالبي مفيد و جالب پيرامون اسبک ماهيان از لحاظ سيستماتيک، اکولوژي، بيولوژي ، آناتومي، صفات عمومي و اختصاصي مطرح شود و گونه ...

بتن اساسا از دو قسمت دانه ­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - د ...

● انتخاب سيمان استفاده از سيمانهاي با حرارت هيدراتاسيون کم، ممکن است تا حدودي سبب تخفيف اشکالات مربوط به ازدياد درجه حرارت بتن شود. ولي بايد درنظر داش ...

خوردگي يکي از مؤثرترين فاکتورها در تعيين عمر اقتصادي براي ساختمانها مي باشد. خوردگي نتيجه يک سري فعل و انفعالات شيميايي در بتن و آرماتور ها مي باشد. د ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

دانلود نسخه PDF - بتن سبک