بتن یکی از مصالح ساختمانی است که از مخلوط کردن سیمان و شن و ماسه و آب ساخته می شود و می توان مواد اضافی خاصی نیز به آن اضافه نمود تفاوتهائی در انواع مختلف سیمان و حتی در سیمان های از نوع خاص وجود دارد که به علت گوناگونی مواد اولیه آن می باشد همچنین تفاوت های زیادی در کیفیت شیمیایی شن و ماسه های مختلف وجود دارد که غالبا قابل بررسی دقیق نیستند به این ترتیب بتن همواره محصولی است نامتجانس و دارای خواص متغییر
سیمان
سیمان پرتلند معمولی از پر استعمال ترین انواع سیمان در سراسر جهان است و قریب ۹۰درصد از تولیدات سیمان در دنیا به این نوع اختصاص دارد طرز تهیه آن با حرارت دادن سنگ آهک با خاک رس یا ماده مشابه در کوره است ونتیجه حاصل مخلوطی است حاوی مقادیر زیادی سیلیکات کلسیم این مخلوط که اصطلاحا سرباره نامیده می شود سپس در آسیاب به پودر نرمی تبدیل می گردد درصد اندکی گچ (سولفات کلسیم ) نیز به آن افزوده می شود تا سفت شدن آن در ترکیب با آب تحت زمان بندی قرار گیرد طی سالهای متمادی انواع مختلفی از سیمان پرتلند تهیه گردیده است که مهمترین آن عبارتند از : سیمان پرتلند زود گیر – سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفاتها – سیمان پرتلند سفید – و سیمان پرتلند کم حرارت همانطور که از اسامی آنها پیداست هر یک از این گونه ها دارای خواص و خصوصیاتی است که نسبت به شرایط و محل استعمال از ارزش بسیاری برخوردار می باشد مواد تشکیل دهنده این انواع همان مواد تشکیل دهنده سیمان پرتلندمعمولی است و تنها نسبت ترکیبات آنها در گونه های مختلف متفاوتند با اضافه نمودن مواد دیگر در موقع تهیه سیمان بخصوص در آسیاب نمودن سرباره می توان انواع دیگری از سیمان را به وجود آورد که مهمترین آن عبارتند از سیمان پرتلند بلاست فورنیس – سیمان پرتلند بنایی – رنگین – روغنی – واترپروف – و سیمان هیدروفوبیک
علاوه بر انواعی که ذکر گردید گونه های دیگری از سیمان نیز با استفاده از مواد اولیه دیگر قابل تهیه است و به عنوان سیمان غیر پرتلند مشهورند و دارای مصارف غیر ساختمانی می باشند که از چارچوب بررسی های این پروژه خارج است.
سفت شدن سیمان پدیده ای است شیمیایی بین سیمان و آب و نباید آن را با خشک شدن اشتباه کرد این پدیده شیمیایی هیدراتاسیون نامیده می شود هیدراتاسیون پدیده ای است حرارت زا و غیر قابل بازگشت. سفت شدن سیمان تدریجی صورت می پذیرد و حدود آن در آیین نامه هامشخص شده است این سفت شدن که منجر به ایجاد مقاومت فشاری در سیمان می گردد ممکن است تا سالها س ترکیب سیمان با آب ادامه یابد.
سیمان های پرتلند
سیمان پرتلند معمولی و سیمان پرتلند زودگیر
سیمان پرتلند زودگیر که به طور مخفف(RHPC) نامیده می شود از سیمان پرتلند معمولی (OPC) نرم تر آسیاب می شود هر قدر سیمان نرم تر آسیاب شود نسبت بالا رفتن مقاومت فشاری آن سریع تر می گردد هر چند پس از گذشت چندین ماه نتایج مقاومت فشاری مشابه خواهد بود به این ترتیب تنها اختلاف موجود بین سیمان پرتلند معمولی و زودگیر همان سرعت کسب مقاومت فشاری در سیمان (RHPC ) می باشد هر چند این سرعت پس از چند روز افت کرده و نتیجه مقاومت فشاری در سیمان (RHPC ) با سیمان پرتلند معمولی برابر می گردد.
سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات ها
سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات (SRPC) گونه ای از سیمان پرتلند است که تنها مقدار اندکی آلومینیم تری کلیسک با فرمول (Ca3Al2O6 ) و همچنین مقداری تترا کلسیم آلومینوفریت به فرمول (۲Ca2AlFeO5 ) را محتوی است لازم به توضیح است که تتراکلسیم آلومینوفریت در تمام انواعسیمان پرتلند به مقدار کم وجود دارد وجود اضافه این ماده در ( SRPC) باعث بروز رنگ تیره تری در این نوع سیمان می گردد آلومینیم تری کلسیک نیز در تمام انواع سیمان پرتلند موجود است که مقدار آن در سیمان (SRPC) کاهش داده شده است از آنجا که سولفا ت ها با آلومینیم تری کلیسیک ترکیب شده و در بتن ایجاد ضعف می نماید لذا بتن هایی که با این نوع سیمان ساخته می شوند دارای مقاومت بیشتری در مجاورت زمین های سولفات دار و همچنین در مجاورت دریا و برکه های حاوی سولفات می باشند.
بتن های ساخته شده از سیمان (SRPC) در شرایط غیر عادی بسیار مقاوم بوده و استفاده از آن در بتن ریزی های پایین تر از سطح زمین رضایت بخش خواهد بود بدیهی است درجه مقاومت این بتن در مقابل حملات املاح سولفات دار بستگی به مقدار سیمان مصرفی و صحت روش بتن ریزی و همچنین مقدار سولفات موجود در خاک خواهد داشت.
سیمان (SRPC ) نظیر سایر انواع سیمان پرتلند در اسید ها غیر مقاوم می باشد همچنین این سیمان در مقابل بعضی املاح نمک ها از قبیل املاح نمک منیزیم غیر مقاوم است این گونه نمک ها در برخی آب های طبیعی و روان یافت می شوند آیین نامه (BS4027 ) در خصوصسیمان (SRPC) تهیه شده است و شامل جزییات بیشتری درباره این نوع سیمان می باشد.
سیمان پرتلند سفید
سیمان پرتلند سفید داری مقدار کمتری تتراکلسیم آلومینو فریت می باشد این ماده مولد رنگ خاکستری مایل به سبز در سیمان های پرتلند است بخشی از آیین نامه BS12)) به جزییاتی درباره سیمان پرتلند سفید اختصاص یافته است برای تهیه سیمان پرتلند سفید علاوه بر سنگ آهک از خاک رس چینی نیز بجای خاک رس معمولی استفاده میشود که خود مولد رنگ سفید در این گونه سیمان است.
برای کنترل و زمانبندی سفت شدن سیمان اندکی سولفات کلسیم (گچ) به آن اضافه می گردد بدیهی است در تهیه سیمان اعمال دقت زیاد کاملا ضروری می باشد سیمان پرتلند سفید و بتن تهیه شده از آن بیشتر مصرف دکوراسیون دارد و در صورت لزوم می توانبا اضافه نمودن سایر مواد مخصوص رنگین به بتن تهیه شده از سیمان آن را به رنگ های مختلف تهیه نمود.
سیمان پرتلند کم حرارت
سیمان پرتلند کم حرارت(LHPC) گونهای از سیمان است که در آن پدیده ایجاد مقاومت فشاریبا سرعت کمتری صورت می گیرد و لذا نسبت به انواع دیگر سیمان های پرتلند حرارت کمتری نیز تولید می نماید وجود سرعت کمتر در کسب مقاومت فشاری به هیچ وجه موجب ضعف دربتن های تهیه شده از این نوع سیمان نبوده و تنها مدت لازم برای کسب مقاومت نهایی بیشتر خواهد بود شرایط ایدآل برای استفاده از این گونه سیمان مواقعی است که حجم بتن ریزی ها زیاد بوده و بروز حرارت هیدراتاسیون شدید باعث فشارهای داخلی به بتن شده و مستوجب ظهور ترکیده گی می گردد نسبت مقدار مواد اولیه در این گونه سیمان با سیمان پرتلند معمولی متفاوت بوده مقادیر دقیق آن در آیین نامه( BS1370) توضیح داده شده است این آیین نامه متذکر می گردد که حرارت حاصله از هیدراتاسیون نباید از ۶۰ کیلو کالری در هر کیلو گرم برای مدت هفت روز از ۷۰ کیلو کالری بر کیلو گرم برای مدت ۲۸ روز تجاوز نماید حال آنکه ارقام حاصل از هیدراتاسیون سیمان پرتلند معمولی در همین مدت ها به ترتیب ۸۴و۸۸ کیلو کالری بر کیلو گرم است همان طور که قبلا نیز اشاره شد استفاده از این گونه سیمان تنها در حجم های بسیار زیاد بتن ریزی ضروری است در شرایطی که حجم بتن ریزی بسیار زیاد نیست و تنها امکان بروز حرارت هیدراتاسیون اضافی وجود دارد می توان از سیمان پرتلند مقاوم در برابر سولفات استفاده نمود چه اینگونه سیمان نیز در مقایسه با سیمان پرتلند معمولی زاینده حرارت هیدراتاسیون کمتری است لازم به تذکر است که مجموع حرارت تولید شده در تمام گونه های سیمان پرتلند ثابت بوده و تنها شدت و ضعف ایجاد آن در مراحل اولیه متفاوت می باشند.