کتاب خاکستری بتن: طرح و کنترل مخلوط های بتن اثر قاسم صفری ناشر فدک ایساتیس

مقدمه

انسان غارنشین از ابتدا برای حفاظت از خویش به‌دنبال سرپناهی امن بود از آن‌رو با تکه‌ای گل پخته در اجاق فکر ساختن سفال افتاد و بعد از آن به پختن خشتهای گلی و درآوردن آنها به‌صورت آجر پرداخت. به‌تدریج و با پیشرفت تمدن و تشکیل اجتماعات انسانی، به داشتن شهر نیاز پیدا کرد و بدین‌سان اولین اجتماعات شهری بعد از کشف آتش و سفال ایجاد گردید. مردمان گذشته، از مخلوط آهک پخته و یا خرده سنگ به همراه آب به‌عنوان چسبی که آجرها و خشتها را کنار یکدیگر قرار می‌داد، استفاده می‌کردند.
 عظیم‌ترین و باشکوه‌ترین یادگاری که از دوران کهن باقی مانده و نمایانگر استفاده پیشینیان از ملات‌ها می‌باشد اهرام مصر است. بعد از آن رومی‌ها نیز استفاده‌ی زیادی از ملات‌ها کردند که بنای یادبود آنها کولیزیوم هنوز در رم ایتالیا باقی مانده است. بزرگترین انقلاب در صنعت ساختمان با کشف سیمان پرتلند توسط جوزف آسپیدین آغاز شد. بعد از آن پسرش ویلیام کار پدر را ادامه داد و شاید به جرأت بتوان گفت که صنعت سیمان را پایه‌گذاری کرد.
 با کشف خواص سیمان، انسان به فکر ساختن بتن افتاد و این سنگ مصنوعی، توسط انسان اختراع شد. بشر باز به پیشرفت ادامه داد و این بار در سال 1849 یک مهندس فرانسوی به نام ژوزف مونیه برای ساخت چند گلدان تغاری بتنی از میلگردها و مفتول‌های فولادی استفاده کرد و ایده‌ی ساخت بتن مسلح رواج پیدا کرد. بتن از مقاومت فشاری خوبی برخوردار می‌باشد ولی درمقابل تنش‌های کششی، ضعیف عمل می‌نماید. مقاومت کششی بتن بین تا مقاومت فشاری آن است. برای جبران این نقیصه، در داخل عضو بتن مسلح میلگردهای فولادی کار گذاشته می‌شود که از مقاومت کششی خوبی برخوردار است.
 امروزه بتن از کاربردی‌‌ترین موادِ ساختمانی رایج در دنیا شده ‌ا‌ست، زیرا بتن بسیار تطبیق‌پذیر و اصطلاحاً ماده‌ی همه‌کاره است. خصوصیات ممتاز بتن بر هیچ‌کس پوشیده نیست. سهولت در دسترسی، مقاومت مناسب در برابر آتش‌سوزی، عمل‌آوری آسان، نگهداری کم، استحکام مطلوب،‌ عدم فروپاشی، مقاومت در برابر بارندگی شدید و ... بتن را در زمره‌ی بنیادی‌ترین مصالح ساختمانی و اساس صنعت ساختمان معرفی کرده است.
 

فهرست مطالب

 فصل 1 تعریف بتن، اهمیت آن، تفاوت با مصالح مختلف به ویژه فولاد 1
 1.1 تعریف بتن 2
 2.1 اجزای بتن 3
 3.1 رده‌بندی مخلوط‌های بتن 4
 1.3.1 روش‌های تعیین نسبت‌های اختلاط 4
 1.4 تعریف ساده بتن مسلح 5
 5.1 مقایسه بتن و فولاد 6
 6.1 شرایط و ویژگی‌های بتن خوب 7

 فصل 2 سیمان و انواع آن، شیمی سیمان، خلاصه‌ای از روش تولید، خواص فیزیکی و شیمیایی و مکانیکی سیمان، آزمایش‌های سیمان، خواص و کاربرد انواع سیمان‌ها 11
 1.2 سیمان 12
 2.2 ترکیب شیمیایی 12
 3.2 فازهای اصلی تشکیل‌دهنده‌ی سیمان پرتلند 13
 4.2 خواص ترکیبات اصلی سیمان 13
 5.2 هیدراسیون سیمان 13
 6.2 اکسیدهای تشکیل‌دهنده‌ی سیمان پرتلند 14
 7.2 افزودنی‌ها (که بعد از تولید کلینکر سیمان به آن اضافه می‌شود) 19
 8.2 انواع سیمان 20
 1.8.2 سیمان پرتلند مصنوعی 20
 2.8.2 سیمان پرتلند ـ آهکی 22
 3.8.2 سیمان پرتلند -پوزولانی 22
 4.8.2 سیمان سرباره ای ضد سولفات 22
 5.8.2 سیمان نسوز 22
 6.8.2 سیمان پرتلند ضد آب 22
 7.8.2 سیمان‌های چاه نفت 22
 8.8.2 سیمان‌های باگیرش تنظیم شده 22
 9.8.2 سیمان سفید 23
 10.8.2 سیمان‌های رنگی 23
 11.8.2 سیمان‌های طبیعی 23
 12.8.2 سیمان‌های آمیخته 24
 13.8.2 سیمان پرتلند پوزولانی 24
 14.8.2 سیمان پرتلند روباره آهن‌گدازی 24
 15.8.2 سیمان بنایی 24
 9.2 انطباق با مشخصات و استانداردها 25
 10.2 آزمایش‌ها 26
 11.2 تحویل و انبار کردن سیمان 26
 12.2 نگهداری سیمان 27
 1.12.2 حمل و نقل و نگهداری 27
 13.2 ایمنی 30

 فصل 3 آب اختلاط بتن، خواص آب مناسب برای ساخت و عمل‌آوری بتن، اثر کمی و کیفی آب بر خواص بتن 31
 1.3 نسبت آب به سیمان 34
 2.3 انطباق با مشخصات و استانداردها 34
 3.3 ویژگی‌ها و حداقل حدود قابل قبول 34
 4.3 جابه‌جا کردن و نگهداری آب 35
 5.3 مقدار آب مصرفی 36

 فصل 4 سنگ‌دانه‌ها: طبقه‌بندی کلی، خواص فیزیکی و مکانیکی نظیر وزن مخصوص، جذب آب، تخلخل، شکل و بافت و ابعاد و دانه‌بندی و مقاومت، ناخالصی‌ها در سنگ‌دانه و اثرات آن 37
 1.4 اندازه‌ی دانه‌های سنگی 38
 2.4 کانی‌های مهم 39
 3.4 طبقه‌بندی بر اساس شکل ظاهری 39

 فصل 5 مواد افزودنی: خواص و کاربرد مواد افزودنی تسریع‌کننده‌ی گیرش، کندگیر کننده، کاهش‌دهنده‌های آب (روان‌کننده) 53
 1.5 انواع مواد افزودنی 54
 1.1.5 افزودنی‌های شیمیایی 54
 2.1.5 افزودنی‌های معدنی 59
 2.5 انطباق با مشخصات و استانداردها 61
 3.5 سیر تکاملی افزودنی‌های بتن 62

 فصل 6 تعریف کارایی، آزمایش‌های تعیین کارایی، نقش مواد بتن در کارایی، آب‌انداختن، جدایی مواد از یکدیگر 63
 6 .1 کارایی بتن 64
 6 .2 آزمایش‌هایی برای اندازه‌گیری کارایی بتن 64
 1.2.6 اسلامپ 64
 2.2.6 آزمایش نفوذ توپی 66
 3.2.6 آزمایش آب انداختن 66
 6 .3 مصالح مصرفی 68
 6 .4 مواد افزودنی 68
 6 .5 درجه حرارت 68
 6 .6 نسبت آب به سیمان68
 6 .7 حداقل مقدار سیمان 69
 6 .8 پایایی بتن 69
 1.8.6 عوامل کاهنده‌ی پایایی 69
 2.8.6 ضوابط ویژه برای افزایش پایایی در شرایط محیطی مختلف 71

 فصل 7 روش‌های ساخت بتن، حمل و ریختن و تراکم بتن 75
 1.7 نیروی انسانی 76
 2.7 تجهیزات و وسایل 76
 3.7 آماده‌سازی محل بتن‌ریزی 77
 4.7 اختلاط بتن 77
 5.7 انتقال بتن 78
 6.7 تدارکات پیش از بتن‌ریزی 78
 7.7 بتن‌ریزی 79
 8.7 تراکم و تحکیم بتن 79
 1.8.7 متراکم کردن با دست 80
 2.8.7 متراکم کردن با وسایل مکانیکی 80
 3.8.7 ارتعاش بیرونی 81
 9.7 اندازه‌گیری مصالح متشکله بتن 83
 1.9.7 سیمان 83
 2.9.7 مصالح سنگی 83
 3.9.7 آب و مواد افزودنی 84
 4.9.7 اندازه‌گیری و رواداریها 84
 10.7 اختلاط مصالح 84
 1.10.7 مخلوط‌کن‌های ثابت 85
 2.10.7 بتن آماده 87
 3.10.7 اختلاط با دست 88
 11.7 حمل بتن 88
 12.7 وسایل و روشهای مختلف اختلاط 89
 13.7 بتن‌ریزی و متراکم ساختن بتن 91
 14.7 توقف و شروع مجدد بتن ریزی 98

 فصل 8 طرح اختلاط بتن، طرح اختلاط بتن با روش‌های مختلف کارگاهی و آزمایشگاهی 101
 1.8 طبقه‌بندی سنگ‌دانه‌ها 102
 2.8 روش طرح اختلاط 102
 3.8 روش گام به گام طرح اختلاط بتن 103
 4.8 افزودنیهای بتن 107‌
 
 فصل 9 عمل‌آوری بتن، شیوه‌های مختلف عمل‌آوری و نقش آن در خواص بتن، روش‌ها و مراقبت‌های لازم در شرایط بتن‌ریزی در هوای گرم و سرد 113
 1.9 عوامل مؤثر در مراقبت از بتن 114
 2.9 روش‌های عمل‌آوردن 114
 1.2.9 عمل‌آوردن به وسیله آب 116
 2.2.9 عمل‌آوردن با ایجاد سطوح عایق 116
 3.2.9 استفاده از بخار 118
 3.9 بتن‌‌ریزی در شرایط ویژه 120
 4.9 درجه حرارت مخلوط بتن 123
 1.4.9 بتن‌ریزی در مناطق ساحلی خلیج فارس و دریای عمان 124
 2.4.9 بتن‌ریزی در هوای سرد 125
 5.9 عمل‌آوردن بتن تازه در هوای سرد 128

 فصل 10 خواص بتن سخت شده، آزمایش‌های بتن سخت شده، مقاومت‌های فشاری، کششی و خمشی بتن، چسبندگی بتن و آرماتور، ضریب الاستیسیته‌ی بتن، انقباض بتن، خزش بتن و نقش عوامل مختلف در آن 129
 1.10 رده‌بندی بتن 130
 2.10 مقاومت بتن 131
 1.2.10 نسبت آب به سیمان 132
 2.2.10 نوع سیمان 132
 3.2.10 نوع و حداکثر قطر مصالح سنگی 132
 4.2.10 مواد افزودنی 132
 3.10 نفوذناپذیری بتن 133
 1.3.10 نسبت آب به سیمان 133
 2.3.10 نسبتهای اختلاط 133
 3.3.10 ریختن، عمل آوردن و مراقبت 133
 4.10 ویژگیهای بتن 133
 1.4.10 عمر بتن 133
 2.4.10 مقاومت فشاری و خمش و کشش و ضریب برجهندگی بتن 135
 3.4.10 مقاومت ‌کششی لایه‌ای 135
 4.4.10 ساییده شدن بتن 136
 5.4.10 یخ‌زدن بتن 136
 6.4.10 نسبت آب به سیمان 136
 7.4.10 مواد افزودنی کاهنده آب 136

 فصل 11 خرابی‌ها و دوام بتن، مختصری از خرابی‌های شیمیایی و فیزیکی در بتن، روش‌های پیشگیری و شیوه‌های مختلف افزایش دوام بتن 139
 1.11 عوامل کاهنده‌ی پایایی 140
 2.11 ضوابط ویژه برای افزایش پایایی در شرایط محیطی مختلف 141
 3.11 ساییده شدن بتن 142
 4.11 یخ‌زدن بتن 144
 5.11 بتن‌ریزی در هوای گرم 144
 6.11 بتن در خاکهای سولفات‌دار 144
 7.11 بتن مقاوم در برابر حملات شیمیایی 145
 8.11 لکه‌گیری، پاک‌کردن، و پرداختن سطوح قالب‌گیری شده 146
 
 فصل 12 انواع بتن و کاربرد آنها، بتن سبک، بتن سنگین، بتن پیش‌ساخته، بتن با مقاومت بالا، بتن پلیمری، بتن الیافی، بتن فروسیمانی 147
 1.12 روشهای ویژه کاربرد بتن 148
 1.1.12 بتن سبک ساختمانی 148
 2.1.12 بتن سبک عایق‌بندی 149
 3.1.12 بتن سنگین 149
 2.12 روش اجرای بتن سنگین 151
 3.12 روش بتن‌ریزی 153
 1.3.12 بتن پاشیده 154
 2.3.12 بتن ریزی در زیر آب 155
 3.3.12 بتن مکیده 157
 4.12 بتن‌های ویژه 158
 5.12 بتن کم‌مایه (لاغر) 158
 6.12 بتن پیش‌ساخته 158
 7.12 بتن با حباب هوا 159
 8.12 بتن ساخته شده از سیمان با مقاومت زودرس 160
 9.12 بتن پیش‌تنیده 160
 10.12 بتن عبور دهنده نور 161
 
 فصل 13 پیوست‌ها 163
 پیوست الف
 الف.1 یک روز در کارگاه 164
 الف.2 تهیه و آماده‌سازی بتن و انجام عملیات بتن‌ریزی 164
 الف.3 دپوی مصالح تشکیل شده از: صفحات چوبی جداکننده و باکت زنجیری 164
 الف.4 تمهیدات لازم قبل از انجام بتن‌ریزی 165
 الف.5 شرح جزئیات لازم 165
 الف.6 وسایل لازم برای ریختن بتن در قالب 166
 الف.7 قبل از بتن‌ریزی داخل قالبها باید 166
 الف.8 انواع ویبراتورهای خرطومی 167
 الف.9 نحوه‌ی استفاده از ویبراتورها 167
 پیوست ب
 ب.1 تعریف شرایط محیطی 173
 پیوست ج
 ج.1 نمونه‌ای از طرح اختلاط با استفاده از روش ملی طرح مخلوط بتن 174
 پیوست د
 د.1 نحوه‌ی بازرسی و کنترل کیفیت مصالح بتن 179
 
 فهرست الفبایی 183