فهرست مطالب

بتن‌های توانمند و ویژه.. 1

چکیده.. 1

مقدمه.. 2

بتن با مقاومت زیاد.. 4

طرح اختلاط.. 5

خواص بتن.. 5

بتن های با کارایی بسیار زیاد (بتن خود متراکم).. 6

بتن با سنگدانه بازیافتی.. 6

یکم کاربرد وسیع‌تر آن را امکان‌پذیر سازد... 6

بتن‌های با نرمی بالا.. 7

بتن‌های ابداعی.. 10

نتیجه‌گیری.. 11

فهرست مراجع.. 12

فهرست مطالب.. 13

بتن‌های توانمند و ویژه

چکیده

سالهای زیادی است که بتن بعنوان یک ماده ساختمانی مهم در ساخت و سازه‌های بتنی چون ساختمانها، سدها، پلها، تونلها، راهها، اسکله‌ها و برجها و سازه‌های خاص دیگر کاربرد دارد. در اکثر موارد به بتن بعنوان ماده‌ای مقاوم در برابر نیروهای فشاری نگریسته می‌شده است. انجام پروژه‌های وسیع تحقیقاتی بر روی مواد مختلف تشکیل دهنده بتن و ازمایش‌ بتن‌های مختلف با مواد جدید در سالهای آخر قرن اخیر منجر به پیدایش بتن‌هایی شده است که علاوه بر تأمین مقاومت خواص دیگری از این ماده نظیر دوام، کارایی، نرمی و مقاومت در برابر عواملی چون آتش و محیط و هوازدگی را دستخوش تغییرات اساسی نموده است. علاوه بر دگرگونی و تحول در مواد تشکیل دهندة بتن، افزودن مواد دیگری به بتن همچون افزودنیهای مختلف، انواع الیاف‌ها و حتی مواد زائدی که ارزش خاصی نداشته و باعث آلودگی محیط زیست نیز می‌شوند، موجب پیدایش بتن‌های جدید با خواص جدید و بهبود یافته شده است.

در بتن مسلح علاوه بر خود بتن بر روی آرماتور نیز تحولاتی صورت پذیرفته است. بعنوان مثال کاربرد فولادهای ضد زنگ برای مناطق بسیار خورنده، استفاده از آرماتورهای ساخته شده با الیاف‌های مختلف پلاستیکی و پلیمری از جمله تحقیقاتی بوده است که نتایج اولیه سودمندی بدست داده است، لیکن کار بر روی آنها و تحقیقات وسیع‌تر و دراز مدت برای بررسی داوم آنها هنوز ادامه داشته و به قرن آینده خواهد رسید.

هدف از مقالة اخیر عنوان نمودن پاره‌ای از دستاوردهای اخیر در بتن و بتن مسلح و ادامه راه در سالهای آینده می‌باشد. در این خصوص به تحول دستیابی به بتن‌های با مقاومت زیاد و بسیار زیاد و بالاتر ازMPa 100 و همچنین بتن‌‌‌های توانمند با عملکرد بالا خواهیم پرداخت. همچنین کاربرد مواد مختلف و الیاف‌ها برای افزایش نرمی بتن که مسألة بسیار مهمی در پدیدة زلزله و بارهای دینامیکی بر روی سازه‌های بتنی است، بیان خواهد شد. در ادامه به بتن‌هایی که بسیار کارا بوده و نیاز به لرزاندن نداشته و درعین حال مقاومت زیادی دارند، اشاره خواهد شد. در بخش دیگری از مقاله کاربرد بتن بعنوان راه حلی برای کاهش آلودگی محیط زیست توضیح داده خواهد شد. در بخش پایانی آخرین نتایج و کاربرد محدود آرماتورها با جنسیت‌های مختلف از جمله الیاف کربنی، پلیمری و پلاستیکی شده است.

باید اذعان نمود که نتایج تحقیقات سالهای آخر قرن حاضر و ادامة‌ آنها در آینده و قرن جدید می‌تواند نگرش تازه‌ای به بتن بعنوان یک مادة ساختمانی پرمصرف بدهد. این نتایج منجر خواهد شد تا دیدگاه بتن بعنوان تنها یک ماده با مقاومت فشاری خوب به کلی دگرگون شده و خواص ویژه بتن‌های جدید نظر اکثر دست‌اندرکاران پروژه‌های بزرگ عمرانی را در جهان بخود معطوف سازد.

مقدمه

سالهای زیادی است که از بتن بعنوان یک مادة ساختمانی مهم و با تحمل فشارهای بالا جهت ساخت و ساز انواع سازه‌ها استفاده می‌شود. ضعف این مادة مهم و پر مصرف ساختمانی در مقابل کشش با قرار دادن آرماتور تا حد زیادی جبران شده است. در سالهای اخیر و با بررسی دوام سازه‌های بتنی مسلح بویژه در مناطق خورنده و سخت برای بتن نظر اکثر کارشناسان و دست‌اندرکاران کارهای بتنی به این مسأله جلب شده است که مقاومت به تنهایی نمی‌تواند جوابگوی کلیه خواص مربوط به بتن بخصوص دوام آن باشد و لازم است در طراحی بتن برای مناطق مختلف علاوه بر مسأله مقاومت و تحمل بارها در طول مدت بهره‌دهی، پایایی و دوام آن نیز مد نظر قرار گیرد. در حال حاضر با اضافه نمودن مواد مختلف بتن و تغییرات در طرح اختلاط می‌توان به بتن‌هایی دست یافت که بدون تغییر قابل ملاحظه در مقاومت آنها از نقطه نظر دوام به بتن‌هایی با دوام بالا دست یافت. مسأله محیط زیست وآلودگی آن نیز در سالهای اخیر نظر جهانیان را بخود معطوف ساخته است. کاربرد مواد و مصالحی که در ساخت آن آلودگی کمتری به محیط منتقل گردد و همچنین برداشت مصالح طبیعی که کمتر محیط را تخریب نماید، مورد توجه خاص قرار دارد. در این راستا محدودیت کاربرد سنگدانه‌ها، دستیابی به مواد جدید و نیز استفاده از مواد زائد کارخانه‌ها و آلاینده‌های محیط زیست در بتن در رأس برنامه‌های تحقیقاتی پاره‌ای از کشورهای جهان قرار گرفته است.

علاوه بر خود بتن و مصالح تشکیل‌دهندة آن در سالهای اخیر بر روی آرماتور مصرفی در سازه‌های بتنی مسلح نیز تحولاتی صورت گرفته است. بعنوان مثال و برای پرهیز از خطر خوردگی آرماتور، از فولادهای ضد زنگ و نیز آرماتورهای ساخته شده با الیاف‌ مختلف پلاستیکی و پلیمری در محیط‌های بسیار خورنده استفاده می‌شود. کار بر روی عملکرد دراز مدت چنین موادی هنوز ادامه دارد.

در مقالة اخیر به چند مورد از بتن‌های جدید که چند سالی است از آنها در صنعت ساخت و ساز برای سازه‌های بتنی استفاده می‌شود اشاره شده و مواد جدید مورد استفاده در بتن که تحقیقات روی آنها هنوز ادامه دارد، نیز بیان خواهد شد. بعنوان مثال بتن‌های با مقاومت زیاد و بتن‌های توانمند و با عملکرد بالا در این خصوص جایگاه ویژه‌ای دارند. کاربرد الیاف و مواد مختلف در بتن برای افزایش نرمی آن و مقاومت در مقابل بارهای ضربه‌ای و نیروهای ناشی از زلزله مورد دیگری از بتن‌های خاص می‌باشد. با نگرشی عمیق به مسأله دوام بتن و ضمن تأمین مقاومت لازم، کاربرد بتن‌های با کارایی بالا که اجرای آن را نیز آسان می‌سازد در برنامه کار مراکز بسیاری قرار گرفته و برخی از این بتن‌ها با اضافه کردن افزودنیهای مختلف به آنها، اینک وارد صنعت بتن شده‌اند.

بتن با مقاومت زیاد

امروزه بر اساس تکنولوژی رایج بتن، ساخت بتن‌های با مقاومت‌های فشاری زیاد و دور از انتظار که می‌تواند برای طراحی سازه‌های اجرایی رایج مورد استفاده قرار گیرند، امکان‌پذیر می‌باشد. اگر چه اغلب آیین‌نامه‌های بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه‌ها را به MPa 60 محدود می‌کنند، اما آیین‌نامه‌های جدید اخیراً حدی بالاتر از MPa 105 را نیز در نظر گرفته‌‌اند ] 1 [. ساخت بتن‌های با مقاومت زیاد و در حد MPa 120 و کاربرد آن در ساختمان‌های بلند در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته است. این مقاومت با اضافه نمودن مواد ریز و فعال به سیمان تا حدی افزایش یافته که بتن‌هایی با مقاومت‌های فشاری بین MPa 200 و MPa 800 و مقاومت‌های کششی بین MPa 30 و MPa 150 در نمونه‌های آزمایشگاهی بدست آمده است. برای دستیابی به چنین مقاومت‌هایی لازم است تغییراتی در طرح اختلاط داده و از مواد و افزودنی‌های جدیدی استفاده نمود.

کلیات

سال ها قبل، انسان به این کشف مهم و ارزنده نائل آمد و دریافت که وقتی مواد سیلیسی بسیار ریز با آهک مخلوط می شود، سیمان های دارای خواص هیدرولیکی تولید می‌نماید. یک نوع از این مواد، خاکستر آتشفشانی تحکیم یافته یا توف بود که در حوالی پوزولی ایتالیا پیدا شد. پس از آن، واژه پوزولان به هر نوع ماده ای با خاصیت مشابه فوق صرف نظر از منشأ زمین شناسی آن، اطلاق گردید.

ASTM-C618 پوزولان را به این صورت تعریف می کند: «ماده سیلیسی یا سیلیسی آلومیناتی که به خودی خود ارزش چسبندگی ندارد، اما به شکل ذرات بسیار ریز و در مجاورت رطوبت با درجات حرارت معمولی با هیدروکسید کلسیم واکنش شیمیایی داشته و ترکیباتی را به وجود می آورد که خاصیت سیمانی و چسبندگی دارد.» بنابراین، پوزولان یک ماده طبیعی یا مصنوعی است که حاوی سیلیس فعال است. لازم است که ماده پوزولانی به شکل پودر شده باشد، زیرا فقط در این صورت سیلیس می تواند در حضور آب با آهک (که بر اثر هیدراتاسیون سیمان پرتلند ایجاد می گردد) سیلیکات های کلسیم پایدار را که دارای خواص چسبندگی اند، تشکیل دهند. ضمناً در بررسی کلی پوزولون ها باید متذکر شد که سیلیس آنها باید بی شکل (آمورف) باشد، زیرا قابلیت ایجاد واکنش سیلیس متبلور بسیار کم است.

سیمان پرتلند پوزولانی به مخلوط های توأم آسیاب شده یا مخلوط شده سیمان پرتلند و مواد پوزولانی اطلاق می گردد. غالباً مواد پوزولانی از سیمان پرتلندی که جایگزین آن می شوند ارزانترند.

ولی امتیاز عمده آنها در هیدراتاسیون کند و بنابراین، روند توسعه حرارت کم نهفته است. در ساختمان های انبوه بتنی این امر اهمیت زیادی دارد و دقیقاً در این نوع ساختمان هاست که غالباً سیمان پرتلند پوزولانی با جایگزینی بخشی از سیمان پرتلند با مواد پوزولانی مصرف می شود. همچنین سیمان های پرتلند پوزولانی در برابر حمله سولفات ها و بعضی دیگر از عوامل مخرب مقاومت خوبی از خود نشان می دهند. این امر به دلیل واکنش پوزولانی است که مقدار کمتری آهک به جا می گذارد تا به خارج راه یابد و نیز نفوذپذیری بتن را کاهش می دهد. لیکن مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن تا سنین بعدی که واکنش عمده پوزولانی تخلخل خمیر سیمان را کاهش داده است، نمی تواند ایجاد شود. باید به خاطر داشت که آثار خوب و بد مواد پوزولانی بسیار متغیرند و بدین جهت توصیه می شود که هر ماده پوزولانی آزمایش نشده ای در ترکیب با سیمان و سنگدانه هایی که در ساختمان واقعی مصرف خواهند شد، مورد آزمایش قرار گیرد. به علت کنش آهسته پوزولان ها باید عمل آوردن پیوسته مرطوب و دمای عمل آوردن مناسب برای مدتی بیشتر از آنچه به طور معمول لازم است، فراهم شود.

طبقه بندی و مشخصات استاندارد برای پوزولان ها

پوزولان ها را از لحاظ منشأ وجودی به پوزولان های طبیعی و مصنوعی تقسیم می کنند. پوزولان های طبیعی شامل خاک های دیاتمه، چرت های اپالینی و شیل ها، توف ها و خاکستر آتشفشانی است. منابع اصلی پوزولان های مصنوعی عبارتند از کوره های استخراج فلزات تولیده کننده آهن خام، فولاد، مس، نیکل، سرب، سیلیس و آلیاژهای فروسیلیس، و نیروگاه هایی که از زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند. امروزه این مواد مصنوعی که با قیمت کم عمدتاً قابل دسترس اند، به عنوان جایگزین بخشی از سیمان پرتلند مصرفی در بتن مورد استفاده وسیعی قرار گرفته است. به علاوه، بدیهی است که بیشتر این مصنوعات قادرند مقاومت نهایی و دوام بتن با سیمان پرتلند را بهبود بخشند.

یکی از اولین طبقه بندی ها برای پوزولان های طبیعی توسط میلنز پیشنهاد گردید. در این سیستم طبقه بندی، پوزولان های طبیعی بر اساس شش نوع فعالیت دسته بندی شدند. جدیدترین طبقه بندی که توسط ماسازا پیشنهاد گردید، پوزولان های طبیعی را به سه دسته تقسیم می نماید. گروه اول، شامل سنگ های پیروکلاستیک که مواد با منشأ آتشفشانی اند. توف های پوزولانی و تراس از این دسته محسوب می شوند. گروه دوم، مواد تغییر یافته با درصد سیلیس زیاد است که طی یک روند شامل ته نشین ساختن مواد با منشأهای متفاوت، شکل داده شده اند. گروه سوم، موادی با منشأ کلاستیک، شامل رس‌ها و خاک های دیاتمه است.

ASTM-C618 طبقه بندی زیر را برای پوزولان ها ارائه می دهد:

- پوزولان ردهN: پوزولان های طبیعی خام یا کلسینه شده شامل خاک های دیاتمه، چرت های اپالین و شیل ها، توف ها و خاکسترهای آتشفشانی یا پومیسیت ها، بعضی شیل ها و رس های کلسینه شده.

- پوزولان ردهF: خاکستر بادی با منشأ زغال سنگ قیری.

- پوزولان ردهC: خاکستر بادی، خاکستر لیگنیت با منشأ زغال سنگ قیری.

- پوزولان ردهS: هر نوع مواد دیگر شامل پومیسیت های عمل شده، بعضی دیاتمه ها، رس ها و شیل های کلسینه شده و آسیاب شده.

مشخصات استاندارد و روش های آزمایش برای انواع مختلف پوزولان ها توسط آیین نامه های مختلف بیان شده است. تمام کدهای استاندارد مشخصات فیزیکی و شیمیایی پوزولان ها را جهت تشخصی مناسب یا نامناسب بودن آنها مورد بحث قرار می دهند. براساس مطالعات و تحقیقات انجام گرفته در زمینه مواد افزودنی مصنوعی این نتیجه حاصل شده است که ترکیبات کانی شناسی و مختصات ذرات مواد، تعیین کننده خاصیت پوزولانی و سیمانی بودن یک پوزولان اند. اخیراً نامبرده برخی از کدهای استاندارد در خصوص خاکستر بادی(PFA) گرد سیلیس، سرباره کوره آهنگدازی و پوزولان های طبیعی را نیز مورد بررسی قرار داده است.

برخی از کدهای استاندارد از جملهASTM-C618,BS3892 ضوابط خاصی را برای خواص شیمیایی و فیزیکی خاکستر بادی(PFA) جهت مصرف در بتن ارائه داده اند. اما برای گرد سیلیس (دود سیلیس) که یک ماده پوزولانی نسبتاً جدید است، تنها در آیین نامه کاناداییCSA² محدودیت هایی برای مقدارSO₂، مقدارSO₃ افت سرخ شدن، میزان ذرات باقی مانده روی الک45 میکرون، اندیس فعالیت پوزولانی مقدار آب لازم جهت مصرف در بتن بیان شده است.

بیشتر استانداردها از جملهASTM-C618 برای پوزولان های طبیعی یک حداقل70 درصد را برای مجموعسه اکسید اصلی شاملFe₂O₃,SiO₂ مقرر داشته است. همچنین یک حداکثر برابر با 10 درصد برای افت سرخ شدن و3 درصد برای درصد رطوبت دو محدودیت مفید برای خواص شیمیایی هستند که توسط استانداردها بیان شده اند. از دیدگاه خواص فیزیکی نیز برای استفاده از پوزولان های طبیعی در بتن، بیشتر کدهای استاندارد محدودیت هایی در مورد میزان ذرات مانده روی الک45 میکرون، اندیس فعالیت پوزولانی و مقدار آب را توصیه کرده اند.

خواص بتن با مواد پوزولانی

بسیاری از خواص بتن، بر اثر استفاده از مواد پوزولانی بهبود می یابد. بعضی آثار ناشی از خواص فیزیکی ذرات شامل ریزبودن و شکل ذرات، و بقیه ناشی از فعل و انفعال شیمیایی با سیمان است.

رفتار بتن تازه و درجه هیدراتاسیون سیمان پرتلند را می توان از خواص فیزیکی دانست که به اندازه ذرات پوزولان وابسته اند. مقاومت و نفوذپذیری بتن سخت شده، مقاومت در مقابل بروز ترک های حرارتی، واکنش قلیایی دانه ها و خرابی سولفاتی از خواص بسیار مهمی هستند که از فعل و انفعال شیمیایی پوزولان با سیمان ناشی می شوند. در این بخش بعضی از آثار مواد پوزولانی بر روی خواص بتن به طور خیلی کلی بیان می‌گردد و در بخش های بعدی به تفضیل آثار مهم چند ماده پوزولانی که در انجام دادن تحقیقات مورد استفاده قرار گرفته اند، جداگانه تشریح خواهند شد.

الف) تأثیر پوزولان ها بر روی خواص بتن تازه عموماً به صورت یک اثر پایدار کننده ظاهر می شود. این بدان معناست که افزودن ذرات خیلی ریز به مخلوط بتن باعث کاهش اساسی در ابعاد لوله های مویینه در بتن، تمایل مخلوط به جدایی را کاهش داده و مشخصات پرداخت پذیری بتن را بهبود می بخشد. کارآیی یکی دیگر از خواص بسیار مهم بتن تازه است و اساساً به میزان چسبندگی مخلوط بستگی دارد. بر طبق گزارش‌های داده شده، افزودن پوزولان ها به مخلوط بتن با سیمان معمولی اساساً چسبندگی مخلوط را افزایش می دهد، به جز بعضی از انواع خاکستر بادی(PFA) با درصد کربن کم که کارآیی بتن را افزایش می دهد. اضافه نمودن دوده سیلیس به بتن سبب افزایش چسبندگی و پایداری مخلوط می گردد. به علاوه آب انداختن و جدایی مخلوط به مقدار زیادی کاهش می یابد. افزایش چسبندگی مخلوط بدین معناست که جهت رسیدن به کارآیی معمول در بتن های با دوده سیلیس اسلامپ بالاتری لازم است. با افزودن مقادیر خیلی کم دوده سیلیس به بتن معمولی، به آب بیشتر با استفاده از مواد مضاف کاهش دهنده آب به منظور تثبیت کارآیی نیازی نیست ولی با افزودن مقادیر بیشتر، معمولاً آب بیشتری جهت تأمین اسلامپ معین مورد نیاز است.

گزارش های منتشر شده در خصوص اثر پروزولان های طبیعی بر روی کارآیی ملات ها و بتن ها بسیار اندک است. بررسی های مختلف نشان داده است که مخلوط های با سیمان پرتلند و پوزولان های طبیعی نسبت به بتن های با سیمان پرتلند معمولی هت حصول کارآیی ثابت، آب بیشتری را طلب می کند و مقدار آب لازم با افزایش میزان پوزولان جایگزین شده به جای سیمان به دلیل ریزی بیشتر دانه ها و سطح مخصوص زیادتر بیشتر خواهد شد. زمان گیرش اولیه و نهایی بتن های با سیمان پرتلند و پوزولانی به مقدار پوزولان جایگزین شده به جای سیمان و ریزی و درجه فعال بودن پوزولان بستگی دارد.

ب) حرارت هیدراتاسیون مخلوط های حاوی سیمان پرتلند عموماً بیشتر از مخلوط های دارای سیمان پرتلند به اضافه پوزولان است. اولین گزارش ها از کاهش حرارت هیدراتاسیون توسط دیویس ارائه گردید و پس از آن محققان بسیار این یافته را مورد تأیید قرار دادند. کاهش حرارت هیدراتاسیون به کند شدن هیدراتاسیون تری کلسیم آلومیناتC₃A و تتراکلسیم آلومینوفریتC₄AF مربوط است.

ج) اثر پوزولان ها بر روی مقاومت بتن طی مقالات بسیار زیادی مورد بررسی قررا گرفته است. هم سرعت افزایش مقاومت و هم میزان مقاومت نهایی توسط هیدراتاسیون سیمان و مواد پوزولانی کنترل می گردد، زیرا میزان مقاومت تابعی از روند پر شدن منافذ توسط محصولات ایجاد شده بر اثر هیدراتاسیون است. بنابراین به دلیل کندی واکنش‌های بیشتر پوزولان ها، مقاومت بتن با مواد پوزولانی در سنین کم معمولاً از مقاومت بتن معمولی کمتر است.

مطالعات انجام شده در مورد تأثیر پوزولان های طبیعی بر روی مقاومت ملات ها و بتن‌ها نشان می دهد که مقاومت بتن های حاوی مقدار پوزولان زیاد، در سنین کم یک کاهش جزیی دارد، اما مقاومت نهایی این بتن ها ممکن است از بتن معمولی بیشتر باشد.

ماسازا تأثیر بعضی از پوزولان های طبیعی ایتالیا بر روی مقاومت فشاری ملات ها را بررسی کرده است و ی دریافته است که افزودن بیش از20 درصد از بعضی پوزولان ها، مقاومت ملات را کاهش خواهد داد. علاوه بر این، مقاومت ملات های حاوی سیمان پرتلند و مواد پوزولانی تا28 روز، از مقاومت ملات های معمولی کمتر و این نتیجه برای تمامی درصدهای پوزولان جایگزین سیمان صادق بوده است. در فاصله 28-90 روز فعالیت پوزولانی بسیار مهم است زیرا مقاومت سیمان با20 درصد پوزولان بیشتر از بتن کنترل در سن90 روزه است.

د) مدول الاستیسیته و خزش بتن اساساً بستگی به مقاومت بتن و سختی دانه ها دارد. در بتن های حاوی سیمان پرتلند و پوزولان طبیعی با مقاومت اولیه پایین، به طور کلی مدول الاستیسیته به مقدار خیلی جزیی کمتر و خزش به مقدار خیلی جزیی بیشتر از بتن بدون پوزولان است. اطلاعات زیادی در مورد خواص مربوط به مدول الاستیسیته و خزش بتن با دوده سیلیس وجود ندارد، اما با توجه به توانایی دوده سیلیس در افزایش مقاومت اولیه بتن واضح است که مدول الاستیسیته را افزایش داده و خزش را کم می‌کند. با آزمایش های انجام شده بر روی بتن با25 درصد دوده سیلیس جایگزین شده به جای بخشی از سیمان پرتلند این نظریه تأیید شده است.

هـ) یکی از مهمترین خواص پوزولان ها وقتی به عنوان جایگزین بخشی از سیمان پرتلند استفاده می شوند، عبارت از توانایی قابل ملاحظه آنها در کاهش منافذ بزرگ و نفوذ پذیر بتن است. بررسی های مختلف نشان داده است که پوزولان ها مؤثرترین کاهش دهنده نفوذپذیری در مخلوط های کم مایه اند. از یک بررسی بر روی مقاومت و نفوذپذیری (به روش آب) سیمان پرتلند به اضافه مواد پوزولانی، این نتیجه حاصل شده که در مراحل مختلف روند عمل آوردن بتن، حجم منافذ بزرگ با قطر بیشتر از1000 آنگستروم (و نه کل تخلخل خمیر هیدراته شده) به طور معکوس با مقاومت و نفوذپذیری بتن ارتباط دارد. نتایج برخی تحقیقات حاکی از آن است که افزودن پوزولان‌هایی چون PFA و سرباره کوره ذوب آهن دانه ای به سیمان پرتلند باعث ایجاد منافذ خیلی ریز با تبدیل منافذ بزرگ به منافذ ریز می گردد.

*تحقیق درباره خواص بتن*

تاریخچه:

استفاده از مواد شیمیایی از زمانهای بسیار دور متداول بوده است. مصریان قدیم گچ تکلیس شده ناخالص را بکار می‌بردند یونانیان و رومی‌ها سنگ آهک تکلنیس شده را مصرف می‌کردند و بعداَ آموختند که به مخلوط آهک و آب، ماسه،سنگ خردشده یا آجر و سفال‌های شکسته نیز اضافه کنند این اولین نوع بتن در تاریخ بود. ملات آهک درزیر آب سخت نمی‌شود و رومی‌ها برای ساختمان‌سازی در زیر آب، سنگ و آهک و خاکستر آتشفشانی با پودر بسیار نرم سفال‌های سوخته شده را با هم آسیاب می‌نمودند و بکار می‌بردند سیلیس و آلومین فعال موجود در خاکستر و سفال با آهک ترکیب شده و آنچه به اسم سیمان پوزولانی (پوزولان از اسم دهکده pozzuli که در نزدیکی آتشفشان وزو قرار دارد و برای اولین بار خاکستر آتشفشانی را در این محل پیدا نمودند گرفته شده است). شناخته شده است را تولید می‌نماید نام «سیمان پوزولانی» را تا به امروز برای توصیف سیمانهایی که بآسانی از آسیاب نمودن مواد طبیعی در دمای معمولی بدست می‌آیند بکار برده‌اند بعضی از ساختمانهای رومی که در آنها آجرها بوسیله ملات به یکدیگر چسبانده شده‌اند مانند

Coliseum در روم و pont du Gard در نزدیکی Nimes و سازه‌های بتنی مانند ساختمان pantheon در روم تا امروز باقی مانده‌اند و مواد سیمانی آنها هنوز سخت و محکم است در خرابه‌های نزدیک pompeii اغلب ملات بهم چسباننده سنگها کمتر از خود سنگها که نسبتاَ سست می‌باشد هوازده شده است.

در قرون وسطی انحطاطی در کیفیت و کاربرد سیمان بوجود آمد و فقط در قرن 18 بود که پیشرفتی در دانش سیمانها حاصل شد در سال 1756 که john Smeaton مأمور بازسازی برج چراغ دریایی Eddystone د رفرا ساحل جنوب غربی انگلستان شده بود به این نتیجه رسید که بهترین ملات وقتی بدست می‌آید که مواد پوزولانی با سنگ آهک حاوی نسبت قابل توجهی از مواد رسی مخلوط شود با تشخیص اینکه نقش خاک رس که قبلاً نامناسب در نظر گرفته می‌شد. Smeaton اولین شخصی بود که خواص شیمیایی آهک آبی یعنی ماده‌ای که از پخت مخلوطی از سنگ و خاک رس بدست می‌آید پی برد. متعاقباً سیمانهای آبی دیگر مانند سیمان رومی که james parker از کلسینه نمودن گلوله‌های سنگ آهک رسی آن را بدست آورده بوجود آمد. بالاخره در 1824 Joseph Aspdin که معماری در شهر لیدز بود سیمان پرتلند را به ثبت رساند این سیمان را از حرارت دادن مخلوطی از پودر نرم خاک رس و سنگ آهک سخت در کوره تاحدودی که CO₂ آن بخارج رانده وشد بدست آورند دمای کوره خیلی پائین‌تر از حد لازم برای تولید کلینکر نخستین نمونه از سیمانی که امروزه آن را به نام سیمان پرتلند می‌شناسیم در سال 1845 بوسیله Isaac Johnson از حرارت دادن مخلوط خاک رس و سنگ آهک کیفیت تا حد کلینکر شدن و صورت پذیرفتن واکنش‌های لازم برای تشکیل ترکیبات چسباننده‌ی پرقدرت تهیه گردید.

نام سیمان پرتلند که در ابتدا به علت تشابه رنگ و سیمان حاصل کرده با سنگ پرتلند – سنگ آهکی که در Dorset انگلستان استخراج می‌شود به آن داده شد تا امروز در سراسر دنیا برای توصیف سیمانی که از در هم آمیختن کامل و حرارت دادن مواد آهکی و رسی، یا سایر مواد حاوی سیلیس، آلومین، و اکسید آهن تا دمای کلینکر شدن و آسیاب نمودن کلینکر حاصل شده باقی مانده است و تعریف سیمان پرتلند در استانداردهای مختلف با توجه به اینکه از پخت سنگ گچ به آن افزوده می‌شود بر این راستا قرار دارد امروزه ممکن است مواد دیگری نیز افزوده یا آمیخته شوند.

بتن تازه:

گواینکه بتن تازه فقط بصورت گذرا مورد توجه واقع می‌شود باید توجه نمود که مقاومت بتن با نسبتهای مخلوط معین بصورت خیلی جدی تحت تأثیر درجه‌ی تراکم آن واقع می‌شود و بنابراین بسیار مهم است که روانی مخلوط بتن تازه در حدی باشد که بتوان آنرا با سهولت کافی حمل نمود درجاریخت، متراکم کرد و سطح آن را پرداخت نمود بدون آنکه در خلال این مراحل جداشدگی صورت گیرد.

عوامل مؤثر بر کارآیی:

عامل اصلی مقدار آب مخلوط است که بر حسب کیلوگرم( یا لیتر) آب، بر متر مکعب بتن، بیان می‌شود از نظر سهولت( گواینکه تقریبی است) فرض می‌شود که برای یک نوع سنگدانه بخصوص با دانه‌بندی معین و کارآیی مشخص بتن، مقدار آب مستقل از نسبت سنگدانه‌ها به سیمان و یا از مقدار سیمان مخلوط باشد براساس این فرض می‌توان نسبت‌های مخلوط بین بتن‌های بامقدار سیمان مختلف را تخمین زد. جدول A مقادیر نمونه آب را برای اسلامب‌های مختلف بتن و حداکثر اندازه‌های مختلف سنگدانه‌ها می‌دهد این مقادیر فقط در مورد بتن بدون حباب هوا صدق می‌کند.