بتن چیست و چه مواد افزودنی دارد؟

بتن را می توان از انواع سیمان و پوزولان، سرباره کوره، مواد افزودنی مختلف، پلیمرها، الیاف و … ساخت و به طور کلی بتن محصولی است که از مخلوط آب با سیمان و سنگدانه های مختلف و واکنش آب با سیمان به دست می آید. سیمان و ویژگی های خاصی دارد.

گیرش و هیدراتاسیون تولید سیمان و بتن

در فرآیند تولید بتن، زمانی که سیمان در مجاورت آب قرار می گیرد، فازهای تشکیل دهنده سیمان شروع به هیدراته شدن و تولید سیلیکات کلسیم هیدراته می کند که منجر به سخت شدن و سخت شدن بتن می شود.

در شکل زیر واکنش هیدراتاسیون سیلیکات های کلسیم را مشاهده می کنید.

در تصویر بالا، H نماد مولکول آب است.

واکنش اول مربوط به هیدراتاسیون سیلیکات تری کلسیم و واکنش دوم مربوط به هیدراتاسیون دی کلسیم سیلیکات است.

همانطور که می بینید به دلیل هیدراته شدن سیلیکات های کلسیم، هیدروکسید کلسیم تولید می شود. در مقایسه با دی کلسیم سیلیکات (با فرض وزن اولیه یکسان)، سیلیکات تری کلسیم بیش از دو برابر بیشتر هیدروکسید کلسیم با تقریباً همان مقدار آب تولید می کند.

چند نکته مهم:

1- تفاوت اجزای سیمان قبل از گیرش و پس از گیرش

سیمان قبل از گیرش مقدار بسیار کمی آهک آزاد دارد (مقدار کمی آهک در مرحله کلینکرینگ بدون واکنش باقی می ماند) اما پس از گیرش آهک آزاد هیدراته به یکی از اجزای اصلی تبدیل می شود.

2- سخت کننده های سیلیکات نفوذی قرار است با این آهک آزاد تولید شده در نتیجه فرآیند گیرش واکنش داده و برای بهبود و افزایش خواص سطوح بتنی به سیلیکات کلسیم هیدراته تبدیل کنند. بنابراین به همین دلیل گفته می شود که باید اجازه داد تا دوره گیرش بتن (28 روز) به پایان برسد و سپس این آسترها را روی سطح بتن اجرا کنیم.

3- شوره سر که بعد از چند هفته روی سطوح تازه بتن ظاهر می شود عمدتاً مربوط به این واکنش ها و مهاجرت هیدروکسید کلسیم به سطح است.

اثرات هیدروکسید کلسیم آزاد تولید شده بر خواص بتن

آهک بدون هیدراته برای بتن مضر نیست، اما حداقل دو عامل زیر را ایجاد می کند.

1- ایجاد رسوب گازدار

برای آشنایی بیشتر با مکانیسم تولید شوره سر کربناته و راه های شناخت و از بین بردن آنها به مقاله شناخت انواع شوره سر در همین وبسایت مراجعه کنید.

2- شستشوی بتن و افزایش منافذ بتن

اگر بتن در معرض شستشوی مداوم یا باران مداوم قرار گیرد. آهک در بتن توسط آب حل شده و از سطح خارج می شود که باعث نفوذپذیری سطح می شود.

کیفیت آب مصرفی در تولید بتن

کیفیت آب در بتن مهم است زیرا ناخالصی های موجود در آن ممکن است بر گیرش سیمان و همچنین استحکام بتن اثر نامطلوبی داشته باشد و باعث ایجاد لکه بر روی سطح بتن و حتی زنگ زدگی آرماتورها شود.

در اکثر مخلوط ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای آشامیدن مناسب باشد. به عنوان یک قاعده کلی، هر آبی که PH آن بین 6 تا 8 باشد و طعم شوری نداشته باشد را می توان برای بتن استفاده کرد.

میزان آب مصرفی در بتن

مقدار آب مصرفی در بتن بسیار مهم است. برای تکمیل فرآیند واکنش سیمان با آب (هیدراتاسیون) به مقدار معینی آب نیاز است.

اگر این مقدار کمتر از آن باشد بخشی از سیمان آب کافی برای واکنش دریافت نمی کند و بدون واکنش باقی می ماند.

اگر پس از اتمام واکنش بیش از مقدار لازم آب به مخلوط بتن اضافه شود، مقداری آب آزادانه در داخل بتن باقی می ماند که پس از سخت شدن بتن باعث تخلخل آن و در نتیجه کاهش مقاومت آن می شود.

مقدار آب مورد نیاز برای تکمیل واکنش به عنوان پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود 25 درصد است. با این مقدار آب، بتن فاقد کارایی و سیالیت لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مصرفی در کارگاه های ساختمانی بیش از این مقدار است.

رطوبت نسبی باید حداقل 80 درصد باشد تا فرآیند هیدراتاسیون ادامه یابد یا ادامه یابد. اگر رطوبت نسبی کمتر از 80 درصد باشد، درمان متوقف می شود و اگر رطوبت نسبی به بالای 80 درصد برگردد، فرآیند هیدراتاسیون دوباره آغاز می شود.

پس از بتن ریزی، باید بلافاصله به فرآیند پخت توجه شود.

عمل آوری یعنی مرطوب نگه داشتن بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب کامل شود. این عمل را می توان با عایق کاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار انجام داد.

از نظر عملی حفظ رطوبت بتن به مدت 7 روز توصیه می شود. در صورت عدم امکان حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از 2 روز باشد.

پوزولان و ژل میکروسیلیس

پوزولان ها (خاکستر آتشفشانی) مواد سیلیسی یا سیلیسی- آلومینیومی هستند که به تنهایی ارزش چسبندگی ندارند یا ارزش چسبندگی کمی دارند، اما به شکل بسیار ریز در مجاورت رطوبت در طی یک واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم آزاد شده در نتیجه هیدراتاسیون در دمای معمولی ترکیباتی با خواص سیمان تولید می کند.

میکرو سیلیس در واقع یک سوپر پوزولان است و می تواند در کیفیت بتن نقش موثری داشته باشد.

مصالح

سنگدانه ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می دهند، بنابراین کیفیت آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در واقع خواص فیزیکی، حرارتی و گاه شیمیایی آنها بر عملکرد بتن تأثیر می گذارد.

اندازه و اندازه سنگدانه ها

بتن به طور کلی از سنگدانه هایی با اندازه های مختلف ساخته می شود که حداکثر قطر آن بین 10 میلی متر تا 50 میلی متر است. توزیع اندازه ذرات معمولاً به عنوان دانه بندی سنگدانه شناخته می شود.

به طور کلی دانه هایی با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی متر را ماسه و دانه های کوچکتر را ماسه می گویند. حد پا