تحقیق مقاله طراحی بتن

تعیین مقادیر اجزاء بتن در یک متر مکعب

بتن  شن + ماسه+ سیمان+ آب+ افزودنی

مصالح سنگی  

 حجم بتن

خواص سنگها:

1- مقاومت فشاری مناسب

2- مقاومت ضربه‌ای مناسب

3- شکل هندسی مناسب

4- جنس مناسب

مقاومت فشار سنگ نباید از مقاومت فشاری بتن  کمتر باشد

مقاومت فشاری سنگ دانه‌ها نباید از مقاومت فشاری بتن خیلی بیشتر باشد.

بررسی علت اینکه چرا نباید مقاومت فشاری سنگ دانه‌ها خیلی بیشتر از بتن باشد.

مقاومت بهتر 600  مقاومت سنگ دانه  مقاومت بتن 400

اگر مقاومت سنگ دانه‌ها کمتر باشد تا بخواهد به مقاومت نهایی بتن برسد  سنگدانه خرد می‌‌شود و از کل مقاومت کاسته می‌شود

اگر مقاومت سنگ دانه خیلی زیاد باشد تمرکز تنش ایجاد کرده و سنگ دانه مثل سوزن عمل کرده و دروز مصالح پر کننده ، سیمان و ماسه و غیره فرو می‌رود.

درصد خرد شدگی بتن و سنگ دانه را بررسی می‌کنند با تحت فشار قرار دادن آن در ظرف استوانه‌ای تا مقاومت فشاری سنگ دانه را بدست آورند.

مقاومت ضربه‌ای را مثل درصد خردشدگی مقاومت فشاری بدست می‌آوریم با دستگاه دیگری

شکل هندسی: شکل هندسی سنگ دانه‌ها نباید پولکی یا سوزنی باشد.

سنگ دانه‌هایی که در تمام جهان شکسته شده باشند از معادن کوهی بدست می‌آیند که به آن معادن وادیزی کوهی گویند.

اگر سنگ دانه‌ها گرد گوشه باشند از بستر رودخانه استخراج شده‌اند.

جنس سنگ:             سنگ‌ها آهکی، سیلیسی، کوارتزیت، گرانیتی

از نظر جنس ، سنگ‌های رودخانه ایی متنوع ترند و سطوح صاف

سنگ‌دانه‌های متفاوت از نظر جنس دارای مقاومتهای حداقل یا حداکثر متفاوتی دارند ولی سنگ‌دانه های وایزه‌کوهی از نظر جنس اکثراً مثل هم می‌باشند.

سنگ دانه‌های واریزه کوهی به علت شکستگی سطوح بین آنها قفل و بست بهتری می‌توان ایجاد کرد پس ماده چسباننده کمتری نیاز می‌باشد (سیمان)

سطح سنگ‌دانه های واریزه کوهی زبرتر می‌باشد تا سنگ دانه های رودخانه‌ایی واریزه کوهی رودخانه‌ایی جنس سنگهای  (کوارتزیت) بسیار متناسب است (سیلیسی) خلوص به  زیاد قیچی کردن سنگ دانه‌ها (قلوه سنگ‌ها) بهتر از خرد کردن یا له کردن آنها تحت فشار است

(نیرو به یک بعد وارد می‌شود)

(نیرو به بعد وارد می‌شود و درون سنگ دانه‌ها ترک می‌خورد)

باید قلوه سنگ‌های استخراجی توسط دستگاههای خاص قیچی شوند توسط دو فک با ضربه آنی.

بتن = شن+ ماسه+ سیمان+ آب+ افزودنی‌ها

مصالح سنگی

ماسه‌: باید دانه‌بندی مناسب داشته باشد و دو ماسه باید SE مناسب داشته باشد.

تعریف دانه‌بندی: از سایزهای مختلف به میزان متناسب یعنی داخل محدوده ASTM  باشد. یعنی وزن رد شده از هر الک تقریباً با هم برابر باشد.

با دارا بودن دانه های مختلف و متناسب در جهت تراکم بتن قائم به داشته‌ایم.

نبودن این تناسب باعث بوجود آمدن حد و خرج می‌شود اگر این روزنه های کوچک با سیمان پر شود باعث بالا رفتن هزینه‌ می‌شود علاوه به این باعث جمع شدگی و خزش می‌شود.

ماسه مصرفی ما باید SE مناسب داشته باشد یعنی  ماسه را در داخل لوله‌ی آزمایش ریخته به همراه مایع استوکس بعد هم می زنیم (تکان می‌دهیم) البته با دستگاه که باعث حمل شدن ماسه داخل مایع می‌شود و باعث جدایی ماسه خالص از ذرات ریز معلق (گل) می‌شود ارتفاع ماسه خالص را به ارتفاع ماسه اولیه قبل از حل شدن را SE ماسه گویند.

SE=%70-%75%100  مناسب

خلوص %100 ماسه هم زیاد مناسب نیست چون چسبندگی زیاد را به ما نمی‌دهد.

SE مناسب بین 90 تا %95 است. چون این %5 باعث پر کردن خلل و فرج داخل بتن می‌شود. (شن و ماسه چون خیلی متغیر هستند پس شناخت آنها در ساخت بتن خیلی مؤثر است.)

سیمان:

برای ساخت یک بتن معمولی از سیمان پرتلند تیپ I و II استفاده می‌شود.

سیمان جامد با جذب  آب به سیمان ژله مانند تبدیل می‌شود که این مرحله را هیدراتاسیون سیمان گویند

گرما + ژل سیمان  هیدراتاسیون  سیمان

سیمان تیپ II گرمای کمتری نسبت به I دارد .

سیمان تیپ III زودگیر است یعنی گرمای هیدراتاسیون زیاد است سیمان تیپ TV دیرگیر است.

تکنولوژی بتن

مثل دو نکته خیلی مهم در مورد شن‌ها دارا بودن مقاومت فشاری مناسب و نیز دارای شکل هندسی گوشه‌دار باشد تا گیرش آن بهتر شود.

ماسه  دو نکته مهم ماسه دانه بندی مناسب SE (میزان گل و لای)

سیمان  سیمان های پوزولانی:

محصول هیدراسیون ژل + گرما می‌باشد.

گرما+ 56 هیدراسیون

کاربرد و اهمیت سیمان پوزولانی

وقتی بتن‌ریزی ما حجم زیادی دارد.

شناخت گرمای ازاد شده توسط سیمان نقش اساسی دارد.

در سیمان‌های پوزولانی روند آزاد کردن گرمای سیمان کند است. وجود حرارت زیاد

در بتن‌ریزی حجم باعث وجود تنش‌های حرارتی می‌‌شود (فشار درونی)

تنش‌های حرارتی باعث ترک خوردن یا رگه خوردن بتن می‌شود. و باعث پائین آمدن مقاومت فشاری بتن می‌شود.

در مدت زمان طولانی مقاومت سیمان‌های پوزولانی بالاتر است. چون سیمان پوزولانی در مدت زمان بیشتری به مقاومت نهایی می‌رسد پس برای استفاده در سازه‌های ساختمانی توصیه نمی‌شود.

(چون اجرای سریع را داریم)

آب میزان آب بکار رفته در بتن خیلی مهم و اساسی است. اگر ما تمام موارد را اعم از درشت دانه و ریز دانه و افزودنی و نوع سیمان بکار رفته در بتن را رعایت کنیم با استفاده آب نامناسب (دارای ناخالصی) همه موارد رعایت شده بی‌اهمیت می‌شود.

اگر ما به اندازه %25 وزن سیمان آب مصرف کنیم تمام دانه‌های سیمان ما هیدراته می‌‌شود. علاوه بر این مقدار آب به مقدار دیگر نیز استفاده می‌شود تا صرف روان‌کاری بتن می‌شود.

هر چه مقدار آب بتن زیاد باشد این آب باید از بتن خارج شود که در هنگام خارج شدن تشکیل لوله‌های مؤئینه شکل می‌دهند. که وجود این لوله‌ها باعث اسفنجی شدن بتن می‌شود.

بتن قالب بندی شده را در آب به مدت 28  روز می‌گذارند تا %25 آب جذب شده توسط سیمان را از دست ندهیم.

با از دست دادن آب سیمان، سیمان تبدیل به ماسه می‌‌شود پس هزینه‌ی اضافی را متقبل شدیم در اصطلاح می‌گویند سیمان سوخته است افزودنی هایی نیز در بازار موجود است که روی ستون‌ها می پاشند تا مانع از خارج شدن آب از  ستون بتنی شود.

بتن = شن + ماسه + سیمان + آب + افزودنی‌ها‌

باند: سیمان + آب+ ماسه+ هوا + افزودنی +

باند فضای بین دو دانه‌ی سنگین می‌باشد.

اگر بتن ما مرغوب باشد شکست از ناحیه‌ی سنگ‌دانه صورت می‌گیرد از ناحیه باند.

اگر ما عملیات ویبره در بتن را مدت زمان زیاد انجام دهیم. سطح بتن (مخلوط) ناهمگن می‌شود.

بنابراین زمانی که ویبره انجام می‌شود حباب هوای دفع شده از بتن نباید میزان زمان ویبره طولانی باشد و باید میزان هوا در بتن وجود داشته باشد.

هر چه میزان سنگ در بتن بالاتر باشد مقاومت بیشتر و کارایی کمتر است.

اگر میزان بزرگی دانه سنگی ما درشت تر باشد میزان استفاده ما از سیمان کمتر خواهد شد و اقتصادی‌تر است.

هر چه فاصله بین دو سنگ دانه‌ (شن) در متن بیشتر باشد مقاومت بتن کم می‌شود زیرا فاصله بین سنگ دانه (باند) زیاد است و باید مقاومت در برابر فشار بیشتر را ندارد.

                   معدنی

افزودنی‌ها

                   شیمیایی  روان کننده ها و فوق روان کننده‌ها

اگر در بتن‌ ما میزان آب استفاده شده کم باشد بین سنگ‌دانه‌ها اصطکاکی بوجود می‌آید و کارایی ما پائین می‌آید.

مکانیزم افزودنی‌ها بدین گونه است که بین دو دانه‌ی بتن یون‌های منفی ایجاد کرده و باعث می‌شود با حداقل فاصله نسبت به هم قرار گیرند و باعث بالا رفتن کارایی بتن می‌شود.