بتن و خواص آن

بتن عمدتاً از 2 قسمت تشکیل شده است:

1. 1.مصالح سنگی: حدود 75-60 درصد حجم بتن از مصالح سنگی تشکیل می‌شود.
2. 2.خمیر سیمان: حدود 40-25 درصد حجم بتن با خمیر سیمان پر می‌شود.

از 40-25 درصد خمیر سیمان، 7 الی 15 درصد سیان و 14 الی 21 درصد آب است.

میزان آب در خمیر سیمان

میزان آب در بتن معمولاً با نسبت وزنی آب به سیمان (W/C) نشان داده می‌شود که W معرف وزن آب و C معرف وزن سیمان است. به صورت یک اصل باید حتی‌المقدور نسبت W/C کم انتخاب شود.

قسمتی از آبی که در ساخت بتن مصرف می‌شود (حدود 25 درصد وزنی سیمان)، جذب ذرات سیمان شده و در واکنش‌های شیمیایی (هیدراسیون) بکار گرفته می‌شود، اما عملاً ساخت بتنی با W/C=0.25 امکان‌پذیر نیست، زیرا چنین بتنی به اندازه‌‌ای سفت است که کار کردن با آن میسر نیست، به همین جهت باید W/C را تا آنجا افزایش داد که به سهولت بتوان با بتن کار کرد، لذا W/C را تا 4/0 الی 6/0 افزایش می‌دهند، اما در همین محدود باز هم هرچه W/C را کمتر درنظر بگیرند، بهتر خواهد بود، زیرا مازاد آب که در واکنش شیمیایی شرکت نمی‌کند، جا اشغال کرده و نهایتاً یا در بتن محبوس می‌شود و یا تبخیر شده و فضای خالی ایجاد می‌کند، ‌یعنی در هر حال از حجم مفید بتن می‌کاهد.

محاسن استفاده از نسبت آب به سیمان کمتر

1. افزایش مقاومت فشاری و کششی بتن؛

2. افزایش خاصیت آب‌بندی در بتن (زیرا هرچه آب کمتری مصرف شده باشد، فضای خالی کمتری در بتن ایجاد شده و در نتیجه روزنه‌های کمتری برای عبور آب وجود خواهد داشت)؛

3. کاهش جذب آب (به دلیل محدود شدن فضاهای خالی)؛

4. پیوستگی بهتر بین لایه‌های متوالی در بتن‌ریزی؛

5. افزایش چسبندگی بین میلگرد و بتن (چون سطح تماس میلگرد و بتن بیشتر خواهد بود)؛

6. افزایش مقاومت در مقابل شرایط جوی نامساعد (تر و خشک شدن‌های متوالی و سرد و گرم شدن‌های متوالی)؛

7. کاهش میزان افت؛

8. کاهش میزان خزش؛

9. کاهش امکان آب انداختن بتن؛

1. 10. کاهش امکان جدا شدن دانه‌ها.

مزیت استفاده از نسبت آب به سیمان بیشتر

W/C زیاد فقط یک حسن دارد و آن روانی و کارایی بیشتر است. جای بسی تاسف است که اکثراً 10 مزیت قبلی (ناشی از W/C کمتر) فدای این یک حسن (کارایی بالاتر) شده و از W/C بیشتر استفاده می‌شود، یعنی فقط به لحاظ آنکه در کارگاه کار کردن با بتن راحت‌تر باشد، آب بتن را زیاد کرده و بدین ترتیب نارسایی‌های عدیده‌ای را برای بتن سخت شده آتی فراهم می‌کنند.

توجه شود که در هر حال، کار کردن با بتنی با W/C کمتر از 4/0 امکان‌پذیر نیست.

بعضی از مسائلی که ممکن است در بتن تازه بوجود آید

1. آب انداختن بتن:

آب انداختن بتن از نظر یک پدیده ظاهری، اینگونه تجلی می‌کند که پس از بتن‌ریزی و پرداخت سطحی بتن، یک لایه نازک آب آغشته به سیمان روی سطح بتن ظاهر می‌شود.

این آب از قسمت‌های زیرین بتن به دلیل خاصیت مویینگی به قسمت‌های سطحی آب بالا آمده و در مسیر خود احتمالاً مقداری سیمان را نیز با خود شسته و همراه می‌کند. لذا در قسمت‌های بالایی بتن، مقدار آب موجود از آبی که در طراحی درنظر گرفته شده، بیشار خواهد شد و به عکس، در قسمت‌های پایینی بتن مقدار آب کمتر خواهد گردید.

مشخصات نامطلوب‌ بتن آب انداخته به شرح زیر است:

الف) پس از سخت شدن نامرغوب بوده و به مقاومت مطلوب و موردنظر نخواهد رسید.

ب) لایه رویی بتن آب انداخته، پس از سفت شدن (سخت شدن) به مرور زمان و با استفاده‌های ترافیکمی از آن پودر شده و به صورت گرد و خاک درمی‌آید و به این جهت سطح رویی ناصاف شده و پدیده «پودرشدگی» اتفاق می‌افتد. چنین بتنی اولاً بدن‌نما شده و ثانیاً نقطه ضعفی برای شرایط یخ‌زدگی و هوازدگی خواهد بود. آب انداختن پدیده بسیار نامطلوبی است و باید حتی‌المقدور از ایجاد آن جلوگیری کرد، متاسفانه بعضی از استادکاران سعی می‌کنند با زیاد ماله شدن بر روی سطح بتن، یک قشر آب در سطح ایجاد کنند، غافل از اینکه این عمل، ضعف‌های اساسی برای بتن ایجاد می‌کند.

مهمترین دلیل در آب انداختن بتن، اسلامپ بیش از حد است. بنابراین کارایی و اسلامپ کم در کنار مزایایی دیگر، احتمال آب انداختن را نیز کاهش می‌دهد. دلایل دیگری از جمله ویبره بیش از حد و نیز نامناسب بودن دانه‌بندی، احتمال آب انداختن بتن را افزایش می‌دهند.

2. جدا شدن دانه‌ها

جدا شدن دانه‌ها از پدیده‌هایی است که در بتن تازه ایجاد می‌گردد. به این ترتیب که دانه‌های درشد مخلوط نشست کرده و به سمت پایین حرکت می‌کنند و دانه‌های ریزتر به سمت بالا منتقل می‌شوند، بنابراین بتن حالت یکنواختی خود را از دست داده و توزیع دانه‌بندی به هم می‌خورد.

جدا شدن دانه‌ها در بتن تازه یک پدیده نامطلوی محسوب می‌شود و ناظرین و مهندسین کارگاه همواره باید سعی کنند تا از عواملی که ممکن است منجر به بروز این حالت شود، جلوگیری نمایند. بتنی که دانه‌های آن جدا شده، از نظر مقاومت فشاری و خمشی ضعیف شده و به حد مطلوب نخواهد رسید.

مهمترین دلیل جدا شدن دانه‌ها در بتن تازه، اسلامپ بالا و بیش از حد است.

دلایل دیگری از قبیل ویبره بیش از حد، جابجا کردن بتن در قالب بوسیله بیل یا ویبراتور، ریختن بتن از ارتفاع نیز ممکن است به جدا شدن دانه‌ها منجر شود. انبار کردن نامناسب دانه‌ها ممکن است به جدا شدن دانه‌ها قبل از ساخت بتن و احتمالاً عدم وجود دانه‌بندی یکنواخت و صحیح در بتن ساخته شده منجر شود. به همین جهت لازم است انبار کردن دانه‌های شن و ماسه در کارگاه به صورت مجزا و در دپوهای جداگانه صورت گیرد. از طرفی بهتر است برای ماسه یک دپوی (0-5mm) و برای شن دپوهای (5-10mm) یا نخودی و (10-20mm) یا بادامی تنظیم شود و در صورت استفاده از دانه‌های درشت‌تر می‌توان از یک دپوی (20-40mm) نیز استفاده کرد. به این ترتیب می‌توان در هنگام ساخت بتن مصالح دانه‌ای از هر دپو به میزان محاسبه شده جدا کرده و اختلاط را انجام داد.

تراکم بتن تازه

تراکن بتن، یعنی به حرکت درآوردن ذرات بتن، کم کردن اصطکاک بین آنها و خارج کردن حباب‌های هوا از بتن.

مکانیزمی که برای تراکم بتن بکار می‌رود، ارتعاش است. هدف از متراکم کردن بتن و خارج کردن حباب‌های هوا، آن است که بتن توپرتری به دست آید تا در نتیجه آن بتن از مقاومت بهتری برخوردار شده و در مقابل عوامل مخرب محیطی از خود دوام بهتری نشان دهد.

از طرفی با افزایش سطح تماس بین بتن و میلگرد، چسبندگی بهتری بین آنها فراهم کرده و نیز سبب می‌شود که پس از باز کردن قالب‌ها، سطح ظاهری صاف و بدون خلل و فرج برای بتن حاصل شود. قدیمی‌ترین روش برای ویبره، ضربه زدن به بتن (به قالب) است. طبیعی است که این نحو ویبره برای کارهای کوچک و کم‌اهمیت می‌تواند تا حدودی مناسب باشد.

انواع ویبره

1. ویبره دستی:

ساده‌ترین نوع ویبره، ویبره دستی است که ممکن است به صورت میله‌ای یا شیلنگی باشد. ویبره میله‌ای یک وسیله لرزاننده کوچک است که آن را به وسیله دست هدایت کرده و یا فرو بردن به صورت قائم در قسمت‌های مختلف بتن را مرتعش کرده و حباب‌های هوا را خارج می‌کنند. توصیه می‌شود در این روش، میله لرزان را به فاصله هر 5/0 الی یک متر در بتن فرو برده و هر بار بین 5 تا 30 ثانیه در بتن نگه دارند (بسته به میزان تراکم مورد نظر و همچنین اسلامپ بتن).

2. ویبره لرزاننده قالب: