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 ماشین های 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.