دانلود تحقیق بتن در کارگاههای ایران

بتن در کارگاههای ایران
مصرف بتن بعلت ارزانی و دسترسی راحت به آن روز به روز در سراسر جهان توسعه می یابد زیرا مصالح مورد مصرف در بتن که عبارت از شن و ماسه و سیمان است بحد وفور در همه جای کره زمین یافت می شود.

از طرفی بعلت عمر طولانی قطعات بتنی و مقاومت بتنی و مقاومت آن در مقابل عوامل جوی در مقایسه با سایر مصالح مخصوصا فولاد توجه مهندسین را در سراسر دنیا به خود معطوف داشته و در نتیجه کاربرد آن روز به روز زیادتر می شود، بطوریکه در صد ساختمانهای بتنی بلند به نسبت ساختمانهای دیگر روز به روز رو به فزونی است حتی در بعضی ممالک احداث ساختمانهای بلند فقط با بتن آرمه مجاز است.

دیگر از جاذبه های بتن آنست که این جسم قبل از سخت شدن سیال بوده و در هر شکل قالبی که ریخته شود بعد از سخت شدن به همان شکل در می آید از این راه معماران و طراحان می توانند اجزاء مختلخ ساختمان را از لحاظ هندسی به دلخواه خود نمایند.

در عوض عیب بزرگ قطعات بتن آرمه آنست که هیچ وقت فرضیات محاسباتی کاملا مطابق واقعیت نیست زیرا اولین فرضی که یک محاسب ساختمان بتن آرمه می کند آنست که بتن و فولاد را جسم همگن فرض نموده و تنش و کرنش آنها را مساوی در نظر می گیرد و محاسبات خود را بر مبنای آن شروع کرده و ادامه می دهد در صورتیکه این فرض کاملا با حقیقت وفق نمی دهد و تنش و کرنش بتن و فولاد کاملا مساوی نیستند.

ولی اگر در طراحی بتن وساخت و اجراء و عمل آوری و بالاخره در نگهداری آن دقت کافی بعمل آید و بتن مطابق دستورالعمل های مؤسسات تحقیقاتی و استاندلردهای دنیا طراحی و ساخته شود شاید به میزان قابل توجهی فرضیات و عمل بهمدیگر نزدیک شوند.

برای رسیدن به این هدف که بتوانیم در ایران بتنی کاملا مطابق با استانداردهای بین المللی استفاده نمائیم دو اشکال موجود است:
الف: بتن استاندارد با کیفیت عالی به مراتب از بتنی که ما اینک در کارگاهها از آن استفاده می نمائیم گرانتر تمام می شود و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست و این مطلب برای سازندگان واحدهای مسکونی که اغلب قریب به اتفاق انبوه سازان واحدهای مسکونی بوده و فروشندگان آن می باشند نه استفاده کنندگان از آن، خوشایند نیست.

ولی اگر توجه داشته باشیم که بتن با کیفیت خوب، توان باربری بیشتری را دارا می باشد، متوجه می شویم که بتن خوب در نهایت از لحاظ اقتصادی بیشتر به صرفه نزدیک است برای مثال می توانیم بگوییم که طبق استانداردهای بین المللی مهندس محاسب مجاز است که بار فشاری معادل 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را روی سازه بتنی بگذارد ولی عملا مهندسین محاسب ایرانی بیش از 80 تا 90 و حداکثر 110 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع توان باربری قائل نیستند.

یعنی چیزی کمتر از 2/1 توان مجاز و این بعلت بدی اجراء بتن می باشد.

در اینصورت مشاهده می شود اگر ساخت بتن با کیفیت عالی حتی اگر 20 درصد هم گرانتر تمام شود با توجه به حداکثر توان باربری بتن هنوز 80 درصد به نفع تولید کننده است.

ا طرفی ابعاد قطعات بتنی با توان باربری بالاتر کوچک تر شده در نتیجه فضای کمتری را اشغال می نماید و این خود موجب وسیع تر شدن فضاهای معماری می شود.

ب : نکته دوم کمبود و یا بهتر بگوئیم نبود کارگران ماهر بتن ساز و عدم آشنائی کارگران به رفتارهای بتن می باشد.

زیرا اکثر دست اندرکارات بتن و بتن سازی چنین گمان می‌کنند که اگر آب و شن و ماسه و سیمان را مخلوط کرده و در قالب جا بدهند بتن سازی و بتن ریزی نموده اند.

تجربه نشان داده است که اگر در ساختن و جا دادن بتن در قالب و حفظ و نگهداری آن دقت بیشتری بعمل آید قطعه مورد نظر حتی تا 50 درصد دارای توان باربری بالاتری می‌باشد بدون آنکه هزینه بیشتری رامتحمل شویم.

در این کتاب سعی ما بر این است که رفتارهای بتن را به دور از مباحث علمی توضیح داده و مراحل ساخت و نگهداری آنرا با زبان ساده تشریح نمائیم.

اجزاء تشکیل دهنده بتن همانطوریکه می دانیم بتن تشکیل شده است از سنگدانه های کوچک بنام ماسه و سنگدانه های درشت تر بنام شن که این سنگدانه ها بوسیله چسب مخصوصی بنام سیمان در مجاورت آب بهمدیگر می چسبند و جسم متراکم و سختی را بنام بتن ایجائ می نمایند که اگر این بتن در شرایط خوب تهیه و عمل آورده شود و سیمان آن به اندازه کافی باشد در اثر نیروی فشاری در حدود 350 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع متلاشی می شود و توان آن 6/0 عدد فوق بوده یعنی در محاسبات تا 210 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع بار فشاری می توانیم روی آن قرار دهیم ولی این قطعه در مقابل نیروهای کششی بسیار ضعیف بوده و اگر بتن در شرایط بسیار خوب تهیه و نگهداری شود نیروی کششی تا 32 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع را می تواند تحمل نماید.

بهمین علت در بتن فولاد (میلگرد) می گذارند تا نیروهای کششی را تحمل نماید.

در نتیجه بتن تشکیل شده است از شن، ماسه، سیمان، آب و فولاد.

سنگدانه سنگدانه ها در حدود 4/3 تا 5/4 حجم بتن را تشکیل می دهند به همبن علت رفتار آنها در بتن مقاومت و سایر خصوصیات آنرا تحت تأثیر قرار می دهد.

لذا باید سنگدانه ها از هر لحاظ مورد وطالعه قرار می گیرند.

رفتار سنگدانه ها را باید از دو نقطه نظر مورد مطالعه قرار دهیم.

1-رفتار فیزیکی 2-رفتار شیمیایی در قسمت اول شکل هندسی سنگدانه ها-بزرگی آنها- درصد هر اندازه در کل توده-وزن مخصوصی آنها-مواد خارجی همراه آنها-استعداد جذب آب آنها-آب همراه سنگدانه-سختی آنها و غیره مورد مطالعه قرار می گیرد و در قسمت دوم جنس سنگدانه-وتکنش های شیمیایی آنها در روند سخت شدن سیمان و همچنین واکنش های شیمیایی آنها در زمان نگهداری و بهره برداری از قطعه بتنی را مطالعه می نمائیم.

رفتار فیزیکی سنگدانه ها در حقیقت باید به کلیه دانه های سنگی موجود در طبیعت گفته می شود، ولی در تداول عامه و مخصوصا در زبان فارسی برای آنکه شنونده در ضمن مکالمه اندازه سنگ را نیز درک نمایند برای هر اندازه از سنگدانه نام مخصوصی را تعیین نموده اند مثلا برای دانه های بسیار ریز فیلر و دانه های درشت تر به ترتیب ماسه بادی، ماسه، شن نخودی،شن بادامی، قلوه سنگ، پاره سنگ، تخته سنگ، صخره و بالاخره کوه نام گذاری کرده اند.

از میان سنگدانه های مذکور در بتن شن و ماسه مورد مصرف دارد.

در این کتاب و طبق استانداردهای بین المللی دانه های از 6/0 میلیمتر تا 5 میلیمتر ماسه نامیده شده است و از 5 میلیمتر تا 22 میلیمتر را شن نام گذاری کرده اند البته باید توجه نمود که در بتن ریزی های حجیم سنگدانه های بزرگتر از 22 میلیمتر نیز مصرف می شود.

اغلب مؤسسات و استانداردهایی که روی بتن کار کرده اند منحنی ها و دستورالعمل های متعددی برای اندازه ها ارائه کرده اند که اکثر قریب به اتفاق آنها روی در صد دانه ها از لحاظ اندازه تکیه نموده است.

ولی کلیه این دستورالعمل ها مربوط به سنگدانه های همان مملکت بوده و حتی مربوط به همان رودخانه و معدنی است که سنگدانه های آن مورد آزمایش قرار می گیرند و برای ممالک دیگر و حتی معادن شن و ماسه ناحیه دیگر در همان مملکت نیز نمی توانند صد در صد مورد استفاده باشند.

البته این مطلب درست است که این دستورها می تواند معیاری قابل قبول و راهنمای خوبی برای دانه بندی بتن سایر ممالک نیز باشند ولی صد در صد نمی تواند مورد قبول قرار گیرند بدین لحاظ بهتر است برای بتن ریزی های بزرگ قبل از شروع کار و بعد از انتخاب معدن شن و ماسه اقدام به آزمایش های محلی نموده و بهترین دانه بندی را انتخاب نمائیم .

می دانیم بتن مخلوطی است از شن و ماسه و سیمان و آب و همچنین می دانیم در مخلوط شن و ماسه به مقدار قابل ملاحظه ای هوا وجود دارد.

وجود هوا در بتن پوکی آنرا موجب می گردد.

در نتیجه هر قدر ما بتوانیم هوای موجود در بتن را به خارج هدایت نمائیم و هر قدر در قطعه بتنی هوای حبس شده کمتر باشد قطعه تو پر تر بوده و وزن مخصوصی آن بالاتر می باشد.

با تعریف فوق معلوم می شود که بهترین دانه بندی برای اختلاط شن و ماسه آنست که از لحاظ اندازه به طریقی انتخاب شوند که حداکثر تراکم را ایجاد نمایند و بعبارت دیگر دارای حداقل هوای حبس شده در آن باشند.

چگونه شن و ماسه تهیه می شود هر ساله با طغیان رودخانه ها مقداری سنگدانه در محل آبرفت رودخانه ها باقی می ماند که این آبرفت ها معادن شن و ماسه طبیعی را تشکیل می دهند.

پس از آنکه این معادن شناسایی و انتخاب گردیدند و جنس سنگ آن وسیله آزمایشگاه تأیید شد (در مورد جنس سنگدانه ها و تفاوت آنها با یکدیگر در بخش رفتارهای شیمیایی سنگدانه ها توضیح داده خواهد شد) اقدام به بهره گیری از آن معادن می گردد.

مصالح موجود در معدن که اندازه سنگدانه های آن از قلوه سنگهای درشت حتی به ابعاد 50 سانتیمتر تا سنگ دانه های ریز و ماسه و ماسه بادی و فیلر نیز در آن یافت می شود بوسیله لودر بارگیری شده و وسیله کامیون به محل کارخانه تهیه شن و ماسه منتقل می گردد.

این مصالح ابتدا بوسیله ماشینهای مخصوص شسته شده و گل و لای آن جدا می شود پس از شستن، سنگدانه ها با تسمه نقاله به ماشین دانه بندی منتقل می گردد.

در آنجا دانه های درشت تر و خارج از اندازه جدا شده با تسمه نقاله به ماشین های سنگ شکن می رود و طبق برنامه ای که به آن ماشین داده شده است سنگدانه ها وسیله آسیاب های مخصوص که اغلب آسیاب فکی می‌باشند در چند مرحله خرد شده و به شن و ماسه به اندازه دلخواه تبدیل می شوند که به آن ماسه شکسته می گویند.

البته اگر کارخانه بیشتر سفارش شن و ماسه شکسته داشته باشد علاوه بر قلوه سنگهای موجود در ماسه طبیعی از معدنهایی که قبلا شناسایی شده اند نسبت به استخراج سنگ و تبدیل آنها به شن و ماسه شکسته اقدام می نماید.

بقیه مصالح با الکلهای لرزان دانه بندی شده و شن و ماسه بطور جداگانه با تسمه نقاله به انبارش شن و ماسه برای بارگیری و حمل به محل مصرف منتقل می گردند که به آن شن و ماسه طبیعی می گویند.

آب حاصل از شستشوی سنگدانه ها که حاوی ماسه بادی و فیلتر می باشد به حوضچه های مخصوصی منتقل و دانه های موجود در آن پس از ته نشین شدن با تسمه نقاله به انبار ماسه بادی برده می شود و به بازار مصرف عرضه می گردد و آب روی آن که زلال شده است دوباره به مصرف شستشوی ماسه میرسد.

دانه بندی منظور ازدانه های انتخاب درصدی مناسب از همه اندازه سنگدانه می باشد بطوریکه سنگدانه های ریزتر فضای خالی بین سنگدانه های درشت تر را پر کرده تا هوای موجود در سنگدانه ها به حداقل برسد.

طبق تعریف ASTM (مؤسسه آمریکایی آزمایشات مصالح) که اندازه دانه را با شماره الک تعیین می نمایند بدین طریق است که اگر دانه ای از الکی رد بشود و روی الک بعدی باقی بماند اندازه دانه مساوی با سوراخ الک بالائی می‌باشد.

می دانیم حجم یک توده از سنگدانه عبارت است از سنگدانه-آب و هوا.

در ساختن بتن باید حجم هوای بین سنگدانه ها حداقل باشد یعنی فضای خالی بین آنها از سنگدانه های کوچکتر و کوچکتر پر شود بطوریکه فاصله بین دو سنگدانه درشت با سنگدانه متوسط پر شده و فضای بین دو سنگدانه متوسط با سنگدانه ریز تر اشغال گردد.

همین طور تا کوچکترین سنگدانه که ماسه می‌باشد نیز فضایی را اشغال نماید بطوریکه وزن مخصوص توده سنگدانه ها به حداکثر رسیده و در نتیجه هوای موجود بین آنها و در نهایت هوای موجود در بتن به حداقل برسد در این صورت، بهترین دانه بندی را تهیه نموده ایم.

اهمیت دانه بندی صحیح در ساختن یک مخلوط بتن، فرض بر این است که سیمان مانند چسب باعث چسبیدن سنگدانه ها به همدیگر می شود در نتیجه در مخلوط بتن آنقدر سیمان وجود داشته باشد تا دور سنگدانه ها را مانند فیلم نازکی احاطه نماید و بیشتر از این مقدار موجب ضعف قطعه بتنی خواهد شد و بعبارت دیگر مقاومت یک قطعه ساخته شده از سیمان خالص و بدون سنگدانه به مراتب از یک قطعه بتنی که حاوی سنگدانه است کمتر می باشد.

همچنین باید توجه داشته باشیم که در یک مخلوط بتنی سیمان گرانترین جزء مخلوط است.

لذا اگر در طرح اختلاط بتن، دانه بندی سنگدانه ها را طوری تعیین نمائیم که دانه های ریز تر هر قدر ممکن است بیشتر فضای خالی بین دانه های درشت تر را پر نموده و حداکثر وزن مخصوص را ایجاد کند هم سیمان کمتری مصرف نموده ایم که این خود از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است و هم قطعه ساخته شده بسیار مقاوم تر خواهد بود (باید توجه نمود که فضای خالی بین دانه ها ممکن است با خمیر سیمان پر شود که این خود موجب ضعف قطعه خواهد شد.

قبلا هم گفتیم که در یک توده شن و ماسه باید از همه اندازه سنگدانه وجود داشته باشد تا تراکم به حداکثر رسیده و ضریب تخلخل حداقل باشد.

زیرا اگر منحنی سنگدانه ها پیوسته نباشد یا از سنگدانه های یکدست و هم اندازه استفاده شود قطعه ما دارای ضریب تخلخل بالائی خواهد بود حتی اگر از سنگدانه های ریز استفاده گردد در میزان ضریب تخلخل تفاوتی حاصل نمی‌شود.

برای مثال اگر یک مکعب بع ضلع یک متر داشته باشیم و آنرا با یک گلوله به قطر 100 سانتیمتر و یا 8 گلوله هر کدام به قطر 50 سانتیمتر و یا 64 گلوله به قطر 25 سانتیمتر و یا گلوله های کوچکتر پر نمائیم در همه حالات حجم فضای اشغال شده بوسیله گلوله ها 3/523 دسیمتر مکعب و حجم فضای خالی 7/476 دسیمتر خواهد بود.

از مثال فوق معلوم می شود که اگر از ریز دانه ها هم استفاده شود در ضریب تخلخل تفاوتی حاصل نمی شود مهم آنست که دانه بندی صحیح انجام شود توجه به این نکته ضروری است که دانه بندی صحیح صد در صد مطابق آنچه که در آئین نامه های بتن ذکر شده نیست بلکه می توان دامنه وسیعی از سنگدانه ها را با توجه به معادنی که در دسترس می باشد انتخاب نمود در این راه باید ابتدا قطر بزرگترین دانه مصرفی در بتن با توجه به آئین نامه های مربوط انتخاب شود و بقیه دانه بندی به گونه ای تعیین گردد که ضریب تخلخل به حداقل برسد.

به این طریق می توانیم از مصالح موجود در محل که مصرف آن از لحاظ اقتصادی به صرفه نزدیک تر است استفاده نمائیم.

از آنجا که معمولا در کارگاههای کوچک و حتی در بعضی از کارگاههای نسبتا بزرگ دسترسی به وسائل آزمایشگاهی مشکل است در نتیجه نمی توان در هر شیفت کاری حداقل یکبار بوسیله الکهای مخصوص از درست بودن دانه بندی شن و ماسه حمل شده به کارگاه مطمئن شد لذا برای دسترسی به بهترین دانه بندی می توانیم با سنگدانه های موجود در کارگاه با توجه به مثال فوق آزمایش ساده و عملی زیر را که دقت آن چندان از حقیقت ذور نیست انجام دهیم.

برای انجام این آزمایش احتیاج به چند عدد لیوان آبخوری هم اندازه و یک عدد مزور (استوانه مدرج) cc 500 داریم.

ابتدا باید لیوان ها را شماره گذاری نموده و همه آنها را از درشت دانه و ریزدانه با نسبت های متفاوت پر نمائیم (چنانچه در قسمت انبار کردن سنگدانه خواهد آمد درشت دانه ها و ریز دانه ها باید بطور مجزا انبار شوند) آنگاه نسبت اختلاط همه لیوان ها را یادداشت کنیم سپس کلیه لیوان ها را با یک تخته که بطور اره ای با اتکا به دو لبه لیوان روی سطح آن حرکت می دهیم تا سطح سنگدانه را با لبه لیوان ها هم سطح کنیم.

آنگاه مزور را از آب پر کرده و همه لیوان ها را به آهستگی از آب پر می نمائیم و به آنها مجال می دهیم تا کلیه حبابهای هوای محبوس شده در لابلای سنگدانه ها از آن خارج شوند.

میزان آب مصرف شده در هر لیوان را جلوی نسبت اختلاط شن و ماسه همان لیوان ثبت می نمائیم.

آب مصرف شده در هر لیوان نشانه فضای خالی بین دانه های همان لیوان و یا بعبارت دیگر نشانه فضای خالی همان نسبت اختلاط شن و ماسه می باشد و کمترین آب مصرف شده در هر لیوان نشانه بهترین دانه بندی است.

اگر فرض کنیم که کلیه فضای خالی بین سنگدانه ها با خمیر سیمان پر می شود میزان آب مصرفی هر لیوان میران مصرف خمیر سیمان همان لیوان و یا همان نسبت اختلاط را نشان می دهد.

اغلب فروشندگان شن و ماسه و مسئولین کارگاه بتن سازی برای آنکه سنگدانه های مصرفی کیفیت بهتری داشته باشد اقدام به شستشوی سنگدانه ها می نمایند با توجه به اینکه شستن سنگدانه ها کیفیت آنرا بالا می برد ولی اگر این شستشو در ماشین های ماسه شوئی و کاملا به طریقه فنی نباشد کیفیتی نا مطلوب در سنگدانه ها ایجاد خواهد نمود زیرا اولا ممکن است شدت جریان آب ریز دانه های مفید را به خارج منتقل نماید در ثانی ممکن است در اثر شستشوی غیر فنی پراکندگی یکنواخت دانه ها در کل توده از دست برود که این هر دو در قطعه ساخته شده تاثیر نا مطلوب خواهد داشت.

ضمنا توجه به این نکته لازم است که هیچ وقت در عمل دسترسی یه یک دانه بندی کاملا مطابق با استانداردهای داده شده مقدور نیست زیرا بهر حال سنگدانه چه طبیعی و چه شکسته محصولی طبیعی بوده و شکل هندسی آن و همچنین پراکندگی اندازه های مختلف زیرا بهر حال سنگدانه چه طبیعی و چه شکسته محصولی طبیعی بوده و شکل هندسی آن و همچنین پراکندگی اندازه های مختلف دانه ها صد در صد در اختیار ما نیست.

بهمین دلیل اغلب استانداردهای مهم دنیا بعد از ارائه دستورالعمل های دقیق برای تهیه و اختلاط اجزاء بتن بیشتر به آزمایشات محلی و در جا تکیه نموده اند لذا ملاحظه می شود دانستن و اعمال چند آزمایش ساده بطوریکه انجام آن در کارگاه میسر باشد تا چه اندازه حائز اهمیت است.

نقش سنگدانه های مختلف در بتن هر اندازه از سنگدانه ها تأثیر مختلفی در خواص بتن دارند، مانند کارائی آن-مقاومتهای آن و غیره از جمله درشت دانه ها مقاومت بتن و پایداری آنرا در مقابل نیروهای وارده بالا می برند.

همچنین بعلت سطح مخصوص کمی که دارند مصرف سیمان را پائین آورده و آب کمتری از مخلوط را بخود اختصاص می دهند لذا با سیمان ثابت نسبت آب به سیمان را تقلیل می دهند از طرفی مصرف درشت ترین دانه در بتن محدودیت هایی دارد که در قسمت های قبل در مورد آن توضیح داده شده است.

درشت دانه ها بتن را خشن کرده و کارائی آنرا پائین می آورند اگر مقدار درشت دانه ها از حد معینی در مخلوط زیادتر باشد ضریب تخلخل آنرا بالا رده و در نتیجه نفوذ پذیری آنرا زیادتر می کند و در دراز مدت این گونه بتن ها از آسیب پذیری بیشتری برخوردار هستند.

از بتن هایی که دارای درشت دانه های بیشتری هستند نمی‌توان در بتن های نمایان (اکسپز) استففاده نمود زیرا بعلت درشت دانه ها سطحی صاف و صیقلی ایجاد نمی کنند.

بتن هایی که ریز دانه آن بیشتر است بعلت سطح مخصوص بالا برای تر کردن سطح آن احتیاج به آب بیشتری دارند و برای ثابت نگهداشتن نسبت آب به سیمان (w/c) باید سیمان بیشتری مورد مصرف قرار گیرد اگر در بتن ریزدانه های رد شده از الک 50 که بزرگی آن 300 میکرون (3/0 میلیمتر) است از 15 درصد تجاوز کند کارائی بتن را بالا برده و امکان بوجود آوردن طح صاف و صیقلی را فراهم می سازند از این گونه بتن در نماسازی استفاده می نمایند.

با توجه به مطالب فوق ملاحظه می شود که هیچ گونه دانه بندی ایده آلی که جوابگوی هر نوع بتن ریزی باشد وجود ندارد و برای هر نوع بتن باید دانه‌بندی مخصوصی را طراحی نمود تا جوابگوی نیازهای همان بتن باشد.

از طرفی اکثرا در بتن ریزی ها بزرگ بعلل اقتصادی ناگزیر از مصرف سنگدانه هایی هستیم که معادن آن نزدیک تر به کارگاه بوده و دارای هزینه حمل و نقل کمتری می باشد در این گونه موارد چنانچه سنگدانه های موجود فاقد بعضی از اقلام دانه بندی باشند با نظر مهندس کارگاه و مهندس محاسب طرح می توان بعضی از دانه ها را از مکانهای دیگر تهیه و با افزودن آن به مخلوط نسبت به اصلاح دانه بندی اقدام نمود.

در این صورت باید بیشتر روی آزمایش های محلی تکیه کرده و با سعی و خطا به نتیجه مطلوب رسید این روش مورد تأئید اکثر استانداردهای مهم دنیا می باشد زیرا تجربه ثابت کرده است که با ثابت نگهداشتن نسبت آب به سیمان w/c می توان محدوده وسیعی از سنگدانه ها را مورد استفاده قرار داد بدون آنکه در مقاومتهای بتن تأثیر چشم‌گیری داشته باشد.

مشخصات بهترین درشت دانه (شن) برای بتن مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به شماره 302 شن مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زیر استاندارد نموده است.

کوچکترین بعد شن را 7 میلیمتر تعیین نموده و الکهایی را که برای دانه بندی در این استاندارد مورد استفاده قرار می گیرند بر حسب بزرگی و کوچکی دانه متفاوت است مثلا ممکن است در یک معدن شن با توجه به بزرگی دانه ها الکهایی با سوراخ مربع از بزرگ به کوچک با ابعاد زیر مورد استفاده قرار گیرند (کلیه اندازه ها بر حسب میکرون داده شده است.) و یا ممکن است در معنی دیگر با توجه به بزرگی دانه های آن معدن سری الکهای دیگری مورد استفاده قرار گیرند که در جدول زیر سری آن الکها و درصد رد شده از هر الک ذکر گردیده است.

این استاندارد وجود کلوخه گل را حداکثر تا 25/0 درصد و وجود دانه های نرم را تا 5 درصد مجاز دانسته است.

وزم مخصوص شن نمونه اشباع شده از آب با سطح خشک ( حالت sdd ) را حداقل 35/2 گرم بر سانتیمتر مربع تعیین نموده است.

طبق این استاندارد افت وزنی شن مصرفی در بتن و بتن مسلح در آزمایش مقاومت در برابر عوامل جوی نباید از 12 تا 18 درصد بیشتر باشد 12 درصد مربوط به آزمایش با محلول سولفات سدیم و 18 درصد مربوط به آزمایش با محلول سولفات منیزیم است.

مشخصات بهترین ریزدانه (ماسه) برای بتن در یک بتن خوب و با مقاومت و کارائی لازم اگر از ماسه رودخانه ای استفاده شود باید 25 درصد حجم بتن را ماسه تشکیل دهد و اگر از ماسه شکسته استفاده گردد این میزان به 35 درصد حجم بتن می رسد.

مؤسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران به شماره 300 ماسه مورد استفاده در بتن و بتن مسلح را به شرح زیر استاندارد نموده است.

الکهای مورد استفاده در دانه بندی ماسه با سوراخهای مربع 7 عدد می باشد و ابعاد سوراخهای آن و درصد رد شده از هر الک طبق جدول زیر است : و در مورد مواد مضر وجود کلوخه گل را تا 1 درصد و مواد ریزتر از الک 74 میکرون (خاک) را بین 3 تا 5 درصد در صورتیکه این خاک از نوع رس نباشد بین 5 تا 7 درصد و مواد آلی را بین 5/0 تا 1 درصد در ماسه مصرفی در بتن و بتن مسلح دانسته است.

در اینجا لازم به ذکر است که در مورد ماسه های شکسته نرمه و گرد و خاک حاصل از خرد کردن ماسه که همیشه در سنگ شکن ها تولید شده و روی ماسه می نشیند می تواند تا 7 درصد وزن ماسه باشد ولی در ماسه های طبیعی که همیشه مقداری گل و لای همراه آنست و ممکن است این گل و لای از جنس خاک رس باشد این مقدار نباید از 3 تا 5 درصد تجاوز نماید.

و بالاخره اینکه طبق استاندارد فوق ماسه مصرفی در بتن باید در مقابل عوامل جوی مقاوم باشد.

آب کلیه واکنش های شیمیایی سیمان در جهت سخت شدن و چسبیدن به سنگدانه‌ها و در نهایت چسبانیدن سنگدانه ها به همدیگر در مجاورت آب شروع می شود.

در نتیجه ایده آل آنست آبی که در بتن مورد استفاده قرار می گیرد هیچ گونه وتکنش مضاعفی در اثر املاح موجود در خود در بتن ایجاد ننماید ولی عملا چنین چیزی ممکن نیست زیرا آبی با این مشخصات، باید بکلی فاقد هر نوع نمک بوده و بعبارت دیگر باید آب مقطر چند بار تقطیر شده باشد که این غیر ممکن است زیرا هر نوع آبی که در بتن مورد استفاده قرار گیرد کم یا زیاد حاوی مقداری املاح معدنی و یا ذرات شناور می باشد که آنها کم و بیش روی مقاومت های بتن تأثیر می گذارد که ممکن است این اثرات خنثی و یا منفی باشد حتی ممکن است این اثرات مضر آنقدر روی مقاومت های بتن اثرات منفی داشته باشد که قطعه را در دراز مدت بدون مصرف نماید.

بعضی از این املاح روی قطعه بتنی اثرات فوری و زودگذر دارند و با پایان گرفتن روند سخت شدن قطعه اثرات آنها نیز تمام می شود و به عنصر خنثی تبدیل می گردند ولی ممکن است این اثرات زودگذر به قطعه آسیب برساند مثلا ممکن است این املاح زمان گیرش سیمان را به تعویق بیاندازد و یا زمان آنرا تسریع کند.

از آنجا که این هر دو مطلب اگر در محاسبات منظور نشده باشد زیان آور خواهند بود.

زیرا تسریع در گیرش سیمان ممکن است حرارت هیدراسیون را بالا ببرد و عوارض جانبی داشته باشد و تعویق در گیرش سیمان ممکن است احتیاج به زمان بیشتری برای قالب برداری داشته باشد که اگر رعایت نشود زیان بار خواهد بود.

همچنین بعضی از اثرات دیگر این املاح با گذشت زمان خاتمه پیدا نکرده و بتدریج با شدت و یا آهستگی ادامه پیدا می کند و حتی ممکن است در اثر عوامل خارجی فعال تر گشته و موجب خورندگی در بتن و یا حتی در فولاد موجود در بتن بشوند و با توجه به اینکه در ساختمانهای کوچک و حتی در ساختمانهای بزرگ از بتن و فولاد موجود در آن پس از اتمام و در حین بهره برداری بازرسی های مرتب بعمل نمی آید لذا مهندسین سازه و طراح بتن بخوبی از کیفیت آب مورد مصرف در بتن مطلع باشند و اثرات مخرب تدریجی آب را در روی سازه قبلا مطالعه نموده و از آن جلوگیری نمایند.

با نگاه اول، آبی که در بتن مصرف می شود باید فاقد رنگ، بو و مزه باشد و همچنین قابل خوردن باشد.

البته این بدان معنی نیست که کلیه آبهایی که دارای رنگ یا بو و یا مزه هستند برای بتن غیر قابل استفاده می باشند و یا همچنین آبی که مصرف خوردن ندارد نباید در بتن مصرف شود و همین طور بر عکس نمی توان گفت که کلیه آبهای خوراکی برای بتن هیچ گونه زیانی ندارند.

علت آنکه کلیه آئین نامه ها به این مطلب تأکید دارند که آب خوراکی برای بتن باید مصرف شود آنست که در نظر اول معیار دیگری برای انتخاب آب وجود ندارد چه بسا ممکن است آبهای خوراکی مخصوصا آب معدنی و یا آب چاه دارای املاحی باشند که با مواد موجود در سیمان ترکیبات ثانویه ای بوجود بیاورند که برای بتن و حتی فولاد داخل آن مضر باشند و در آنها خورندگی تدریجی ایجاد نماید.

برای مثال می دانیم اغلب پالایشگاههای آب برای گندزدایی آن از کلر و ترکیبات مختلف آن استفاده می کنند بطوریکه در آب آشامیدنی شهرها تا p pm 280 نیز کلر مشاهده گردیده است.

گو اینکه این مقدار کلر برای بتن خطری جدی ایجاد نمی کند بطوریکه ولی نمی توان وجود آنرا بکلی نادیده گرفت.

همینطور در آبهای آشامیدنی شهرها مقداری سیلیس s io2 ،آهن Fe ، کلسیم ca منیزیم mg ، سدیم na و پتاسیم k و غیره وجود دارد که مقدار زیاد آن می تواند برای بتن مشکل آفرین باشد ( در این مورد در قسمت املاح موجود در آب توضیح داده خواهد شد) آبهای آشامیدنی چشمه ها و همچنین آبهای استخراج شده از چاهها نیز دارای مقداری املاح از قبیل سولفات کلسیم C aSo4، کلرور کلسیم CaCl2 و یا کلسیم هیدروژن کربنات Ca(Hco3) و غیره می باشد.

که کلیه انها روی روند سخت شدن سیمان اثر می گذارند ولی از آنجا که مقدار مجاز این املاح در آب آشامیدنی از 300 تا 500 میلی گرم در لیتر تجاوز نمی کنند و از طرفی فرض بر این است که کلیه آبهای آشامیدنی قبل از آنکه به مصرف آشامیدن برسند مورد آزمایش قرار می گیرند که سختی آنها بیشتر از مقادیر فوق نباشد لذا این مقدار املاح را برای بتن مجاز دانسته اند.

با توجه به مطلب فوق اگر آب مورد مصرف در بتن قابل خوردن نیست باید قبل از مصرف مورد آزمایش قرار گیرد.

در صورت عدم تأیید آزمایشگاه یا باید آب موجود در محل تصفیه شود و یا باید آب از محل دیگری به کارگاه حمل گردد.

از این دو راه هر کدام اقتصادی تر است می باید انتخاب گردد.

در بسیاری از موارد مشاهده گردیده است که تصفیه آب موجود در حد قابل قبول برای مصرف در بتن ارزانتر تمام می شود.

اگر بتن ریزی در کنار دریا و یا شهرهای ساحلی انجام می شود و ناگزیر از مصرف آب شور دریا هستیم باید قطعات ریخته شده با آب موجود و همچنین با آب شیرین و قلبل خوردن را از لحاظ مقاومتهای 3-7 و 28 روزه با همدیگر مقایسه کنیم چنانچه مقاومتهای قطعه ریخته شده با آب موجود حداقل 90 درصد قطعه ریخته شده با آب شیرین و قابل خوردن بود اکثر آئین نامه های معتبر دنیا مصرف چنین آبی را برای بتن مجاز می دانند در غیر اینصورت باید به فکر اصلاح آب باشیم.

ضمنا یادآور می گردد در بتن ریزیهای کوچک مانند یک ساختمان با توجه به اینکه مهندسین محاسب ایرانی ضریب اطمینان بالائی را در محاسبات منظور نمی نمایند عدد 90 درصد عدد قابل اطمینانی می باشد ولی در بتن ریزی های بزرگ مانند ساختمان یک سد و یا پایه یک پل که در معرض آبهای سولفاته است در مورد این عدد باید با احتیاط بیشتری اقدام نمود.

اصولا دو نوع آلودگی در آب ممکن است وجود داشته باشد: 1-مواد مخلوط معلق 2-املاح ترکیب شده یا مخلوط با آب که با چشم قابل دیدن نیستند.

قسمتی از مواد مخلوط در آب که برای بتن مضر است با چشم قابل رویت است.

و این مواد بیشتر در آبهای راکد و مردابها یافت می شوند مانند خزه ها تکه های چوب یا ذغال- لاشه حیوانات مخصوصا ماهی های ریز و غیره در این مورد چنانچه آلودگی آب به همین مقدار خاتمه پیدا کند کار آسان است زیرا با گذرانیدن آن از یک صافی مانند یک طور سیمی قابل مصرف می شود.