بتن ۲

بتن ۲

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیمدانشجویان: دانیال تازیک - علیرضاعسکری نژاداستادراهنما:مهندس شهبازیآموزشکده شهیدبهشتی کرج

اسلاید 2: بتن:بتن (به فرانسوی: Béton)، از ریشه لاتین (به لاتین: Bitume) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده‌های مختلف استفاده شود.[۱] با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمرها، الیافهای مختلف و افزودنیهای متفاوتی هستند، تولید می‌شوند.

اسلاید 3:

اسلاید 4: بتن از پر کاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می‌گیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگدانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی حاصل می‌شود و دارای ویژگیهای خاص است. بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که توجه به مقاوت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربردهای مختلف نمی‌تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه‌های بتنی ایجاد می‌گردد. چند سالی است که مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گرفته است. مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام سوق داده است. در این راستا در پاره‌ای از کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

اسلاید 5: سنگدانه در بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا تشکیل می دهد و ملات سیمان و آب یک چهارم برمبنای حجم، سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن را به سه دسته تقسیم می‌کنند.1:سنگدانه‌ها با حجم کم (سبک دانه) که در تولید بتن سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند. مانند پامیس، توف، دیاتومیت، رس، شیل و غیره3:سنگدانه‌های با حجم بالا (سنگین دانه) برای ساخت بتن سنگین. نظیر سرپانتی، مگنتیت، فولاد، آهن، باریت و لیمونیت3:سنگدانه‌های با حجم و وزن معمولی که در ساخت مخلوط بتن معمولی کاربرد دارند.مواد تشکیل دهنده بتن=

اسلاید 6: سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن ویکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تاCO2 با سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب می‌شود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانه‌های گرد داغ شده و ضمن عرق کرده و به هم می‌چسبند و به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آنها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید می‌شودسیمان:

اسلاید 7: کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که (درجه اسیدی آن بین ۶ الی ۸ شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساندآب

اسلاید 8:

اسلاید 9: مقدار آب مصرفیمقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتاً کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.

اسلاید 10: عمل آوریبرای عمل آوری یا ادامه یافتن فرایند باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت نسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشیدن آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد

اسلاید 11:

اسلاید 12: افزودنی های آرتاپ) ماده‌ای است به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه، و آب، که به صورت گرد یا مایع، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده می‌شود. مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنی‌های شیمیایی و مواد افزودنی‌های معدنی تقسیم می‌شوند.انواع معمول مواد افزودنی بتن به شرح زیر است.1:شتاب دهنده سرعت هیدراتاسیون بتن (سخت شدن).2:کاهش دهنده سرعت گیرش بتن.3:افزودنی‌های حباب زا باعث ایجاد حباب‌هایی با هندسه کروی و بسیار ریز درون بتن می‌شوند. افزودنی‌های حباب زا عمداً برای ایجاد و تثبیت حباب‌های میکروسکوپی هوا در بتن استفاده می‌شود.4:روان‌ساز بتن که به منظور کاهش دهنده مقدار آب بتن استفاده می‌گردد.5:مواد افزودنی که شامل رنگدانه‌ها که می‌تواند برای تغییر رنگ بتن و زیبایی استفاده گردد.6:ضدیخ بتن7:چسب بتن8:سخت‌کننده بتن

اسلاید 13: کاربرد دیرگیرکننده در مواد افزودنی بتن: کار مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن به تأخیر انداختن گیرش بتن است. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن در بتن ریزی‌های حجیم استفاده می‌شود. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای جلوگیری از ترک‌های ناشی از گیرش در بتن‌ریزی های پشت سر هم مناسب می‌باشد. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای حمل بتن در فاصله‌های زیاد استفاده می‌شود.از جمله مواد افزودنی بتن می‌توان از ژل میکرو سیلیس، میکروسیلیکا و ژل سیلیکافیوم نام برد همچنین روان‌کننده‌های فایبر نیز از انواع افزودنی بتن می‌باشند.

اسلاید 14: تسریع کنندهافزودنی‌هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم

اسلاید 15: کندگیرکنندهافزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تأخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند.به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد.[۱۳]به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آنرا به تأخیر می‌اندازد. مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌آورد

اسلاید 16: تقلیل دهنده های آباین افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:1.رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان2.رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتاً کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.3.سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالبهایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

اسلاید 17: انواع بتنبتن دارای طبقه بندی های مختلفی است. در این قسمت به برخی از انواع بتن اشاره می کنیم.•بتن معمولی : نوعی بتن که در آن از مواد تشکیل دهنده رایج یعنی آب، سیمان و سنگ دانه ها استفاده می شود به عنوان بتن معمولی شناخته می شود. زمان گیرش این بتن بسته به رطوبت موجود در هوا، عیار سیمان و غیره بین 30 الی 90 دقیقه است. توسعه مقاومت این بتن بعد از 7 روز شروع می شود، مقاومت رایج این بتن بین 10 مگا پاسکال تا 40 مگا پاسکال است. بعد از حدود 28 روز تقریبا 75 تا 80 درصد از مقاومت کل به دست می آید. و در روز 90، قریب به 90درصد مقاومت حاصل می شود.•بتن با مقاومت بالا: مقاومت فشاری در بتن با مقاومت بالا معمولا بیش از 6000پوند بر اینچ مربع است. این نوع بتن با کاهش نسبت آب به سیمان (تا حدود 0.35 و یا کمتر، ساخته می شود. اغلب میکروسیلیس برای جلوگیری از تشکیل کریستال های هیدروکسید کلسیم آزاد در سیمان اضافه می شود، که ممکن است قدرت مجموعه سیمان را کاهش دهد. نسبت آب به سیمان کم و استفاده از میکرو سیلیس به طور قابل توجهی کارایی آن را کاهش می دهد که برای سازه های ساخته شده از این نوع بتن یک مشکل محسوب می شود. به منظور جبران کاهش کارایی بتن با مقاومت بالا، اغلب به مخلوط این نوع بتن ، فوق روان کننده بتن افزوده می شود. سنگ دانه ها در این بتن نیز باید با دقت انتخاب شوند زیرا سنگ دانه های ضعیف قدرت کافی برای تحمل بار اعمال شده بر روی بتن را نخواهند داشت.

اسلاید 18: بتن گرمبتن گر م یا بتن نظافت یا همان بتن رگلاژ کف قالب‌بندی فونداسیون، در واقع یک بتن با عیار سیمان کم (بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم سیمان بر مترمکعب) است که به منظور آماده‌سازی بستر خاکبرداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می‌گردد.موارد استفاده بتن گرم1.جلوگیری از نفوذ سیمان به خاک2.جلوگیری از جذب آب بتن توسط خاک3.آماده‌سازی بستر خاک برای پی ریزی4.صاف، تراز و همگن کردن فونداسیون5.اگر خاک برداری بیش از حد لازم انجام شود برای تراز کردن کف پی و پر کردن فضای خالی از بتن گرم استفاده می‌شود.

اسلاید 19: رعایت نکات ذیل جهت اجرای بتن گرم الزامی است:1.قبل از اجرای بتن گرم خاک بستر باید مرطوب شود تا آب بتن جذب خاک نگردد و بتن پوک نشود.2.شفته آهک باید قبل از اجرای بتن گرم مرطوب شود تا آب بتن را جذب نکند.3.بتن گرم باید زمانی بر روی شفته آهک اجرا شود که مقاومت شفته به ۵/۱ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع رسیده باشد. (شفته آهکی زمانی به مقاومت ۵/۱ کیلوگرم بر متر مربع رسیده است که اثر کفش پس از راه رفتن بر روی آن باقی نماند)4.بتن گرم معمولاً توسط دستگاه‌های بتونیر کوچک ساخته می‌شود. دقت شود که بتن درون دستگاه حداقل دو دقیقه پس از اضافه کردن آب، به خوبی مخلوط شود و سپس مورد استفاده قرار بگیرد.5.بتن گرم معمولاً جهت پاکسازی کف و اجرای دقیق تر فاصله گذاری آرماتورها از کف اجرا می‌شود بنابراین باید دقت شود که سطح تمام شده آن تمیز و یکنواخت باشد تا آرماتوربندی بهتر انجام شود.6.بعد از ریختن بتن گرم ، بسته به دمای هوا، باید حدود ۱۰ ساعت سطح آن مرطوب نگه شود. بعد از گذشت یک روز می‌توان عملیات بعدی را شروع کرد

اسلاید 20: بتن الیافیبتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت­کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می­یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل­پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می­آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه­ای به راحتی از هم پاشیده نمی­شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفتة این تکنولوژی می باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده اند. امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن­های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به کارگیری آنها درکشورهای پیشرفتة دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

اسلاید 21: معرفی بتن سبکبه طور کلی و براساس یک تعریف عمومی ، بتن های سبک دارای وزنی کمتر از 1840 کیلو گرم برمتر مکعب می باشند . بتن های معمولی ( سنگین ) عموما وزنی بالاتر از 2400 کیلوگرم درهرمترمکعب دارند . بتن های سبک متعارف عموما کمتر از 1000 کیلوگرم در هر متر مکعب وزن دارند یعنی سبک تر از آب هستند و برروی آن شناور باقی می مانند .تولید و کاربرد بتن های سبک از اوایل قرن بیستم در دنیا آغاز شده است و عمده کاربرد آن در دنیا درصنعت ساختمان می باشد. مصارف صنعتی همانند عایق ها و آجرهای نسوز و پروفیل های خاص صنعتی نیز برای آنها گزارش شده است . به طور کلی بتن های سبک به دلیل استفاده از مواد متخلخل و یا بواسطه ایجاد تخلخل در بافت بتن تولید می گردند و در تعاریف کلاسیک به سه دسته کلی تقسیم بندی می شوند :●بتن های دانه سبک : دراین گروه از بتن ها از مواد اولیه سبک معدنی(همانند پومیس –پومیت و ورمیکولیت و ....) و غیر معدنی ( انواع EPSو پلی استایرن ) ویا صنعتی (. همانند رس و شیل منبسط شده و پرلیت فراوری شده) به عنوان جایگزین مصالح سنگی دربتن استفاده می شود.این گروه از بتن های سبک دارای طرح اختلاط متفاوت با بتن های معمول هستند و احیانا نیاز به افزودنی های خاصی در طرح اختلاط وجود دارد . سیمان در این نوع بتن نقش سیمان وبتن های معمولی را داشته و به عنوان چسب به کار می رود .●بتن های متخلخل ( هوادار ) : ازمواد اولیه سبک استفاده نمی شود و تمام مواد اولیه دارای وزن معمولی هستند . ولی فرایند تولید به گونه ای است که یک عامل ایجاد حباب هوا به میزان ناچیز به مخلوطی از مواد اضافه می شود و در حین فرایند تخلخل در بافت جامد بتن جاگیر می شود

اسلاید 22:

اسلاید 23: ویژگی های بتن سبکسبکی وزن باعث اقتصادی شدن ساختمان به جهت کم شدن مصرف مصالح سازه ای همانند تیرآهن و بتن سنگین در اسکلت ساختمان می شود.پایین بودن ضریب انتقال حرارت باعث کم شدن حجم تاسیسات و کم شدن مصرف سوخت در ساختمان می شودهزینه اجرا ( بنایی ) ساختمان به دلیل بزرگی و سبکی ابعاد بلوکها 3/1 تا 4/1 کاهش می یابدهزینه مصرف مواد اولیه در ملات اتصال دهنده ردیف بلوکها و ملات پلاستر اولیه و نهایی دیوارها کاهش می یابدعموما به دلیل داشتن بافت متخلخل و توپر کارهایی مانند اره کردن ، میخ کوبی ، شیارزنی در آنها به راحتی انجام می شودمقاومت در برابر آتش ، یخ زدگی ، دیرپایی ، عایق صدایی بتن های سبک در بین مصالح ساختمانی منحصربه فرد است

اسلاید 24: ساختمان سازییکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی (خوردندگی) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتن و عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می سازد .یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد .در این تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر درباره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلیس ، خواص مکانیکی و همچنین کاربرد آن بحث می شود .