ساخت بتن چگونه است؟
برای ساخت بتن در ساده ترین شکل، مخلوطی از ملات و سنگدانه ها یا سنگ را به کار می بندند. ملات متشکل از سیمان پرتلند و آب، سطح دانه های ریز (کوچک) و درشت (بزرگتر) را می پوشاند. از طریق یک واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون، مخلوط سفت می شود و قدرت می گیرد و توده ی سنگی معروف به بتن را تشکیل می دهد.
در فرآیند ساخت بتن، یک ویژگی قابل توجه از بتن نهفته است، این ویژگی قابلت تغییر بتن است، هنگامی که تازه مخلوط می شود، قابل انعطاف است ، وقتی سخت می شود مقاوم و با دوام است. این ویژگی ها توضیح می دهد که چرا یک ماده مانند بتن، می تواند آسمان خراش ها، پل ها، پیاده روها و بزرگراه ها، خانه ها و سدها را بسازد.
ساخت بتن مقاوم
کلید دستیابی به یک بتن مقاوم در مقدار دقیق و مخلوط کردن مواد تشکیل دهنده است. استفاده از مخلوط بتنی که قابلیت کافی برای پر کردن تمام حفره های موجود بین سنگدانه ها را نداشته باشد، دشوار خواهد بود و باعث تولید سطوح ناهموار و بتن متخلخل می شود. استفاده از مخلوط بتنی که بیش از حد انسجام داشته باشد، آسان خواهد بود و یک سطح صاف ایجاد می کند. با این حال ، ساخت بتن مقاوم در کل از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و می تواند راحت تر ترک بخورد.
مراحل ساخت بتن
در ابتدا سیمان پرتلند را با آب مخلوط می کنند. سیمان و آب، خمیری تشکیل می دهند که هر ذره و سطحی از سنگ، ماسه و سایر سنگدانه ها را می پوشاند. از طریق یک واکنش شیمیایی به نام هیدراتاسیون، خمیر سیمان سفت شده و قدرت می گیرد.
کیفیت خمیر، ویژگی بتن را تعیین می کند. مقاومت خمیر به نوبه خود به نسبت آب به سیمان بستگی دارد. نسبت آب و سیمان، وزن آب مخلوط شده تقسیم بر وزن سیمان است. بتن با کیفیت بالا با کاهش هرچه بیشتر نسبت آب و سیمان بدون از بین رفتن کارایی بتن و امکان قرارگیری، تلفیق و پخت، تولید می شود.
مواد ساخت بتن
یک مخلوط بتنی که به درستی طراحی شده است، دارای قابلیت کار مطلوب و دوام و مقاومت لازم برای بتن است. به طور معمول، یک مخلوط حدود 10 تا 15 درصد سیمان ، 60 تا 75 درصد دانه یا ماسه و 15 تا 20 درصد آب است. هوای داخلی در بسیاری از مخلوط های بتن نیز ممکن است 5 تا 8 درصد دیگر را اشغال کند.
نکات ساخت بتن
تقریباً هر آب طبیعی قابل آشامیدن و فاقد طعم و بوی مشخص ممکن است به عنوان مخلوط کننده آب برای بتن استفاده شود. ناخالصی های بیش از حد در مخلوط کردن آب، نه تنها ممکن است بر زمان گیرش و مقاومت بتن تأثیر بگذارد، بلکه می تواند باعث ایجاد گل آذین، رنگ آمیزی، خوردگی آرماتور، عدم ثبات حجم و کاهش دوام شود. مشخصات مخلوط بتن معمولاً محدودیتهایی را برای کلریدها، سولفاتها، مواد قلیایی و مواد جامد در مخلوط کردن آب تعیین می کند، مگر اینکه بتوان آزمایشاتی را برای تعیین تأثیر ناخالصی روی بتن نهایی انجام داد.
اگرچه اکثر آب های آشامیدنی برای اختلاط بتن مناسب هستند، اما سنگدانه ها باید با دقت انتخاب می شوند. سنگدانه ها 60 تا 75 درصد از حجم کل بتن را تشکیل می دهند. نوع و اندازه سنگدانه مورد استفاده به ضخامت و هدف محصول نهایی بتن بستگی دارد
مقاطع ساختمانی نسبتاً نازک، سنگدانه درشت کوچک را می طلبد، اگرچه سنگدانه هایی با قطر شش اینچ در سدهای بزرگ استفاده شده است. درجه بندی مداوم اندازه ذرات برای استفاده کارآمد از خمیر مطلوب است. علاوه بر این، سنگدانه ها باید تمیز و عاری از هرگونه ماده ای باشند که ممکن است بر کیفیت بتن تأثیر بگذارد.
فرایند هیدراتاسیون بتن
پس از ترکیب سنگدانه ها، آب و سیمان، مخلوط شروع به سخت شدن می کند. تمام سیمان های پرتلند، سیمان های هیدرولیکی هستند که با واکنش شیمیایی در فرایند هیدراتاسیون و تماس با آب، تنظیم و سخت می شوند. در طی این واکنش، گره ای روی سطح هر ذره سیمان تشکیل می شود. گره رشد کرده و منبسط می شود تا جایی که به گره های ذرات سیمان دیگر پیوند داده یا به سنگدانه های مجاور بچسبد.
هنگامی که بتن کاملاً مخلوط و قابل کار شد، باید قبل از سفت شدن بیش از حد مخلوط، به فرم اشکال مورد نیاز قرار گیرد. در هنگام قرار دادن، بتن تلفیق می شود تا در فرم ها فشرده شود و نقایص احتمالی مانند لانه زنبوری و جیب های هوا از بین برود.
برای موارد خاص، بتن را با قالب نگه می دارند تا زمانی که رطوبت سطح بتنی از بین برود، سپس از کف دستی چوبی یا فلزی برای صاف کردن بتن استفاده می شود. شناور بافتی نسبتاً یکدست، اما کمی خشن تولید می کند که در برابر لغزش مقاومت خوبی دارد و اغلب به عنوان پایان نهایی برای تخته های خارجی استفاده می شود. اگر به یک سطح صاف، سخت و متراکم نیاز باشد، شناور ماله فولادی استفاده می شود.
پس از سخت شدن سطوح در معرض بتن، برای مقاومت در برابر جوش خوردگی، عمل آوری شروع می شود. پخت باعث تداوم هیدراتاسیون سیمان می شود تا بتن به مقاومت خود ادامه دهد. سطوح بتنی با پاشیدن آب ، یا با استفاده از پارچه های نگهدارنده رطوبت مانند تشک یا تشک پنبه ای، پخت می شوند. سایر روش های پخت با آب بندی سطح یا اسپری های پلاستیکی مخصوص به نام ترکیبات پخت، از تبخیر آب جلوگیری می کنند
برای محافظت از بتن، از تکنیک های خاصی برای پخت بتن در هوای بسیار سرد یا گرم استفاده می شود. هرچه بتن بیشتر مرطوب بماند، مقاومت آن بیشتر می شود. میزان سخت شدن به ترکیب و ظرافت سیمان، نسبت مخلوط و شرایط رطوبت و دما بستگی دارد. بتن با افزایش سن و گذر زمان، قوی تر و محکم تر می شود. بیشترین میزان هیدراتاسیون و افزایش قدرت در ماه اول چرخه عمر بتن اتفاق می افتد، اما هیدراتاسیون برای سالهای متمادی با سرعت کمتری ادامه دارد.