خواص و ویژگی های گوشت و فرآورده های گوسفندی

گوشت قرمز در کشور ایران جزو گوشت های پر مصرف می باشد. این گوشت طبق نوع دام، دارای انواع مختلفی مثل گوشت گاو، گوشت گوسفند، گوشت گاو و گوساله و گوشت شتر است. اما چون گوشت گوسفند دارای ویژگی موافق ترین مزاج است و دارای هضم بسیار خوبی نسبت به دیگر گوشت های دامی است، از محبوبیت بیشتری در میان مردم ایران برخوردار است. گوشت گوسفند دارای طعم دلچسب و بافت بسیار نرمی می باشد. تعداد زیادی از خانواده ها عقیده دارند که ارزش تغذیه ای و مزایای گوشت گوسفند در مقایسه با گوشت گاو و گوساله بیشتر است. بسیاری از خورشت های سنتی ایرانی با استفاده از گوشت گوسفند پخته می شوند. پرورش گوسفند در مناطق مختلف ایران صورت می گیرد و معمولا در هر منطقه ای یک نژاد پرورش می دهند.

استان کرمانشاه و توسعه دامپروری

 

از جمله مناطق ایران که دارای موقعیت جغرافیایی بسیار خوب برای دامپروری و پرورش گوشت است، استان کرمانشاه می باشد. عشایر این استان دارای مراتع بسیار خوبی هستند که این مراتع سبب توسعه دامپروری شده اند. طبق آماری که به دست آمده است، دام این استان دارای جمعیتی حدود 4.100.000 واحد می باشد. در میان این جمعیت دامی گوسفند و بره دارای بیشترین سهم است و تعداد آنها 2.169.000 راس است. استان کرمانشاه با داشتن آب و خاک مستعد و وجود شرایط اقلیمی بسیار خوب در زمینه دامپروری و توسعه دامپروری شرایط بسیار خوبی دارد و این استان با داشتن کارخانه هایی که خوراک دام تولید می کنند، برای صادرات در زمینه دامپروری می تواند بسیار موفق عمل کند. ۳۵ درصد از دام سبکی که به خارج از کشور صادرات می شود، مربوط به استان کرمانشاه است. این صادرات از طریق پرورش گوسفند نژاد سنجابی انجام می شود. از جمله بهترین گوشت هایی که در ایران تولید می شود، مربوط به گوسفند نژاد سنجابی است. برای اطلاع از قیمت روز گوسفند و بره زنده و انواع نژاد های ایرانی می توانید به وب سایت ما نیز سربزنید.

 

 

 

 

خواص بی نظیر گوشت گوسفند در طب سنتی و طب نوین

در نهایت باید بدانید که گوشت گوسفند سالم خواص زیادی دارد، آسان هضم می شود و از نظر غذایی بسیار ارزشمند است. گوشت گوسفند تازه و با کیفیت خون ساز و تقویت کننده است و برای افراد دارای کمبود وزن و لاغر بسیار عالی است. کسانی که کمبود ویتامین دارند، با مصرف گوشت گوسفند می توانند نیاز خود به تمامی انواع ویتامین ها را تامین و برطرف سازند.

گوشت گوسفند آهن بسیار زیادی دارد و همچنین این گوشت حاوی موادی مانند منگنز، مس و سلنیم می باشد. گوشت گوسفند دارای مقادیر زیادی روی و ویتامین B12 است. اما باید بدانید بسیار چرب و افزاینده کلسترول و  همچنین افزایش دهنده تری‌گلیسیرید خون است، بنابراین بیماران دیابتی و دارای ناراحتی های قلبی و همین طور افرادی دارای چربی خون بالا، سعی کنند این نوع گوشت را از رژیم غذایی‌ خود حذف یا کم کنند. گوشت گوسفند دارای مقدار زیادی امگا 3 است. به گفته دانشمندان امگا 3 برای بیماران مبتلا به میگرن مفید است و از فشارهای روانی، افسردگی و اضطراب جلوگیری می کند.

 

امروزه با توجه به مزایای عرضه گوسفنده و دام زنده می توانید از مراکز معتبر و بهداشتی به صورت اینترنتی نسبت به خرید گوسفند اقدام کنید و گوشت مصرفی خودتان را تهیه کنید.

 

 

فواید مصرف مغز گوسفندی

در کشورهای مختلف با توجه به ادیان متفاوت، نوع کشتار دام متفاوت می باشد برای مثال در برخی از کشورها با زدن تیر بر سر دام، آن را می کشند که در این صورت به دلیل تخریب بافت های مغزی، به عنوان خوراک قابل استفاده نخواهد بود. اما در کشور ما به دلیل نوع ذبحی که مرسوم است، می توان از مغز گوسفندی خوراک های متفاوتی از جمله ساندویچ مغز و یا خوراک تهیه نمود. همیشه زمانی که صحبت از فواید و مضرات مصرف مغز گوسفندی می شود، افراد بسیاری معتقدند که عوارض آن بیشتر خواهد بود. مغز، سرشار از پروتئین و چربی می باشد که برای رشد و تغذیه نوجوانان و کودکان می تواند بسیار مفید باشد. البته فراموش نکنید که در بازه زمانی های کوتاه مدت آن را مصرف نکنید. 

مزایای مصرف روغن زرد گوسفندی

روغن زرد گوسفندی نیز یکی از انواع روغن حیوانی است که از شیر گوسفند تهیه می گردد. در ادامه به خواص آن اشاره خواهیم کرد. مضرات روغن حیوانی گوسفندی نسبت به فواید آن کمتر می باشد.

طعم بی نظیر و عطر فوق العاده یکی از ویژگی های اصلی این روغن است که باعث خوش طعم شدن غذای شما خواهد شد و می توانید از آن برای سرخ کردن استفاده کنید. روغن زرد گوسفندی به آسانی فاسد نخواهد شد و نیازی به قرار دادن در یخچال نیست.

وجود ویتامین های A و E از ویژگی های منحصر به فرد این روغن می باشد، برای پاکسازی روده ها مفید است و به سوزندان چربی ها کمک می نماید. روغن زرد گوسفندی همچنین سبب کاهش کلسترول بد و افزایش کلسترول خوب می گردد. گوارش و هضم غذا را آسان می کند. کاهش غلظت خون و استخوانسازی نیز از دیگر خواص روغن حیوانی گوسفندی است.

مقابله با کم خونی از فواید زبان گوسفند و گوساله

 

مقابله با کم خونی یکی دیگر از فواید زبان گوسفند و گوساله می باشد. درصد بالایی از بانوان ایرانی در سنین جوانی و حتی در سنین بالاتر مبتلا به کم خونی هستند که می توان ریشه آن را در عدم مصرف غذاهای مقوی دانست. مقابله با کم خونی با خوردن زبان گوسفند و گوساله امکان پذیر است و لازم نیست برای درمان آن سراغ مکمل هایی بروید که ممکن است در آینده عوارض جانبی بر روی بدن شما داشته باشند. وجود آهن و ویتامین های گروه ب سبب شده است که با خوردن آن سطح هموگلوبین در خون افزایش پیدا کند. افزایش سطح هموگلوبین خون، باعث افزایش اکسیژن رسانی مغز به سایر نقاط بدن می شود و بدن توان کافی برای انجام کارها را خواهد داشت. علاوه بر درمان کم خونی، ویتامین ب 12 موجود در زبان گوسفند و گوساله باعث بهبود عملکرد دستگاه عصبی می شود. هیچ موارد منعی برای مصرف زبان گوسفند و گوساله برای زنان باردار گزارش نشده است. بنابراین زنان باردار که در خطر ابتلا به کم خونی هستند می توانند با مصرف این ماده غذایی خوشمزه به سلامت خود و جنین کمک کنند.با فروش و خرید گوسفنده زنده  می توانید از تمام قسمت های خوراکی گوسفند بهره ببرید و همچنین غذایی لذیذ را با استفاده از زبان گوسفندی داشته باشید.

 

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش دوم)

6- الزامات بتن برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

6-1- الزامات برای ترکیب بتن

6-1-1- کلیات

ترکیب بتن و مواد تشکیل دهنده باید به گونه ای انتخاب شود که الزامات مشخص شده برای بتن تازه و بتن سخت شده شامل قوام (روانی)، چگالی، مقاومت، دوام، حفاظت از میلگرد جای گذاری در برابر خوردگی، در نظر داشتن فرآیند تولید و روش مورد نظر برای اجرای کارهای بتنی را برآورده کند؛
در صورتی که ویژگی های با جزئیات بیان نشده باشند، تولید کننده باید از میان مواد تشکیل دهنده انواع و گونه هایی را انتخاب کند که برای شرایط محیطی مشخص شده به طور مناسب تعیین شده اند. طرح اختلاط بتن باید به نحوی باشد که جداشدگی و آب انداختگی بتن تازه به حداقل برسد.

6-1-2- واکنش قلیایی – سنگدانه

با استفاده از روش های مشخص شده در مقررات ملی یا مشخصات فنی پروژه، باید از واکنش زیان آور قلیایی سنگدانه اجتناب شود. واکنش قلیایی – سنگدانه مطابق با استاندارد بند 2-8 اندازه گیری می شود.

6-1-3- استفاده از مکمل ها

مقادیر مکمل های نوع یک و نوع دو به کار برده شده در بتن باید با آزمون های اولیه برآورده شود.
اثر استفاده از مقادیر زیاد مکمل ها بر روی سایر خصوصیات بتن علاوه بر مقاومت، باید در نظر گرفته شود.
برای مخلوط بتن طراحی شده، استفاده از مکمل ها باید با الزامات مشخص شده مشخصات فنی پروژه انطباق داشته باشد.
مکمل های نوع دو طبق بند 5-3 ممکن است هنگام محاسبه ی مقدار سیمان و نسبت آن به سیمان مطابق مفهوم مقدار K محاسبه شود.
یادآوری- راهنمای اطلاعاتی در مورد مفهوم مقدار k در پیوست ج ارائه گردیده است. 

6-1-4- مقدار کلرید

مقدار کلرید قابل حل در آب در بتن سخت شده نباید بیش از مقدار مشخص شده در مشخصات فنی پروژه یا جدول 2 باشد.
جدول 2- حداکثر مجاز یون کلرید بتن سخت شده از نظر خوردگی

کلسیم کلرید و افزودنی های بر پایه کلرید نباید به بتن حاوی میلگرد فولادی، میلگرد فولادی پیش تنیده یا فلزهای دیگر جاسازی شده اضافه شود.
روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده در جدول 3 مشخص شده است.

جدول 3- روش تعیین مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده بتن

 

برای تعیین مقدار کلرید به یکی از دو صورت زیر می توان عمل کرد:
الف- یون کلرید قابل حل در آب و قابل حل در اسید موجود در بتن سخت شده طبق استانداردهای بندهای 2- 34 و 2- 32 اندازه گیری شود.
ب- تعیین یون کلرید از طریق جمع کلرید موجود در مواد تشکیل دهنده با استفاده از یک روش زیر یا هر دوی آنها انجام شود که در این حالت معیار پذیرش ستون آخر جدول 2 خواهد بود.
پ- محاسبه بر مبنای بیشترین مقدار مجاز کلرید ماده تشکیل دهنده که در استاندارد آن ماده درج شده و یا توسط تولید کننده ی آن ماده تصریح شده است.
ت- محاسبه ی ماهانه بر مبنای مجموع مقدار کلرید مواد تشکیل دهنده که از طریق محاسبه ی میانگین مجموع 225 بار اندازه گیری مقدار کلرید به علاوه ی 64/1 برابر انحراف معیار محاسبه شده برای هر ماده ی تشکیل دهنده به دست می آید.
یادآوری- روش اخیر به طور خاص در مورد سنگدانه های حاصل از لایروبی دریا و برای حالت هایی که در آنها مقدار حداکثر در استاندارد اعلام نشده و یا در مجمع دیگری نیز مشخص نشده است قابلیت کاربرد دارد.

6-2- الزامات بتن تازه

6-2-1- قوام (روانی)

وقتی که اندازه گیری طبق جدول 4 انجام می شود، قوام (روانی) بتن در مورد بتن آماده در هنگام تحویل یا در مورد سایر بتن ها قبل از استفاده باید مطابق با بازه ی داده شده در بند 9-3 باشد.

جدول 4- روش اندازه گیری قوام (روانی)

 

اگر بتن توسط یک کامیون مخلوط کن یا تجهیزات همزن تحویل می شود، قوام (روانی) بتن می تواند از نمونه ی خارج شده از مخلوط کن یا بلافاصله قبل از جای دهی با استفاده از یک نمونه گیری موضعی اندازه گیری شود. نمونه ی موضعی باید بعد از تخلیه ی حدود 1/0 مترمکعب و طبق استاندارد بند 2-13 برداشته شود.
اگر طبق استاندارد ملی یا مقررات یا آیین نامه های ملی یا مشخصات پروژه، اضافه کردن آب یا افزودنی های در کارگاه، به منظور رساندن قوام (روانی) به مقدار مشخص شده مجاز باشد، باید مطابق با یک روش مستند انجام شود و نیز مقادیر مجاز قوام (روانی) مطابق با مشخصات فنی پروژه بوده باشد و نیز اضافه کردن افزودنی در ترکیب بتن در مشخصات فنی پروژه منظور شده باشد.
افزایش هر مقدار افزودنی یا آب به دیگ کامیون مخلوط کن، باید در کارت اطلاعات پیمانه یا بارنامه ثبت شود. در مورد اختلاط مجدد به بند الف-5 مراجعه کنید.
مسئولیت افزودن آب یا افزودنی به بتن در کارگاه متوجه شخصی است که جواز این عمل را صادر کرده است، شرایط سازمان یا فرد مسئول در آیین نامه ها یا مقررات ملی مشخص می شود.

6-2-2- مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان در تولید بتن

وقتی که مقدار سیمان، آب یا مکمل تعیین شده است، مقدار مکمل یا آب اضافه شده باید به صورت ثبت شده توسط ثبت کننده پیمانه در حین خروج ثبت شود یا زمانی که ابزاری برای ثبت کردن وجود ندارد، نسبت های اختلاط به کار رفته ثبت می شود.
نسبت آب به سیمان بتن باید بر مبنای مقدار سیمان تعیین شده و مقدار آب موثر محاسبه شود؛ به بند 5-6 برای افزودنی های مایع مراجعه کنید. ظرفیت جذب آب سنگدانه های معمولی و سنگدانه های سنگین باید مطابق با استانداردهای ملی بندهای 2-14 و 2-15 محاسبه شود.
جذب آب سبک دانه های درشت در بتن تازه باید مطابق با روش ارائه شده در استاندارد ملی مربوط یا استاندارد معتبر محاسبه شود. برای تعیین ظرفیت جذب آب سبکدانه ی ریز، روش آزمون و معیارها باید مشخص و توسط تولید کننده اعلام شود.
وقتی که تعیین مقدار سیمان، مقدار مکمل یا نسبت آب به سیمان بتن تازه از طریق تجزیه ضرورت دارد، روش آزمون طبق استانداردهای ملی بندهای 2-16 و 2-17 بوده و رواداری ها باید با توافق بین نویسنده ی مشخصات و تولید کننده تعیین شود.
مقدار سیمان و نسبت آب به سیمان باید در محدوده ی داده شد در بند 9-3 باشد.

6-2-3- مقدار هوا

مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-18 برای بتن معمولی و بتن سنگین اندازه گیری شود. برای بتن سبک، مقدار هوای بتن باید مطابق با استاندارد بند 2-19 اندازه گیری شود. مقدار هوا باید در محدوده ی داده شده در بند 9-3 باشد.

6-2-4- دمای بتن

اندازه گیری دمای بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-20 انجام شود.
وقتی که اندازه گیری مطابق با روش بالا انجام می شود، دمای بتن تازه در زمان تحویل نباید کمتر از  5 درجه سلسیوس یا هر مقدار تعیین شده ی بیشتر از 5 درجه سلسیوس باشد. همچنین دمای بتن نباید از 32 درجه سلسیوس یا پیشینه ی مشخص شده ی کمتر از 32 درجه سلسیوس بیشتر باشد.

6-2-5- وزن مخصوص

اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه باید مطابق با استاندارد بند 2-21 انجام شود. وزن مخصوص اندازه گیری شده هنگام تحویل نباید بیش از 25 کیلوگرم بر مترمکعب با وزن مخصوص تعیین شده در برگه تحویل یا قرارداد تفاوت داشت باشد.

6-3- الزامات بتن سخت شده 

6-3-1- مقاومت فشاری 

وقتی که آزمون مقاومت فشاری بر روی آزمونه های استوانه ای با ارتفاع دو برابر قطر انجام شود، باید به صورت fc,cyl وقتی که آزمونه های مکعبی مورد استفاده قرار گیرد، باید به صورت fc ,cube بیان شود. آزمون مقاومت فشاری مطابق با استاندارد بند 2-22 باید انجام شود. قطر استوانه یا طول ضلع مکعب باید حداقل سه برابر بزرگترین اندازه سنگدانه باشد.
قبل از تحویل بتن، تولید کننده باید شکل آزمونه و نیز ابعاد آزمونه ی مورد استفاده را اعلام کند.
مقاومت فشاری 28 روزه باید تعیین شود، مگر آنکه ترتیب دیگری مشخص شده باشد.
یادآوری- در موارد خاص، مشخص کردن مقاومت فشاری در سنین بیشتر یا کمتر از 28 روز (مانند قطعات سازه ای حجیم) یا بعد از نگهداری تحت شرایط خاص نظیر عملیات حرارتی، ممکن است ضروری باشد.
مقاومت مشخصه ی بتن باید برابر یا بزرگتر از حداقل مقاومت فشاری مشخصه برای رده ی مقاومت فشاری داده شده در جدول 5 یا جدول 6 باشد. برای رده های مقاومت میانی که در این جداول مشخص نشده است، حداقل مقاومت مشخصه باید برمبنای درون یابی به دست آید.
اگر بتن مطابق با معیارهای انطباق مقاومت فشاری درج شده در بند 9 باشد، فرض برآورده کردن حداقل مقاومت مشخصه امکان پذیر است. برای دریافت اطلاعات بیشتر از این مقاله می توانید به ادامه مطلب از مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن مراجعه کنید.

مشخصات مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن (بخش اول)

1- هدف و دامنه کاربرد مواد تشکیل دهنده بتن

هدف از تدوین این استاندارد ارائه ی مشخصات مواد تشکیل دهنده بتن، تولید بتن و انطباق آن با سامانه ی بتن است. این استاندارد برای بتن مورد مصرف در سازه های درجا ریختنی، سازه های پیش ساخته و فرآورده های پیش ساخته ساختمانی و سازه های عمرانی کاربرد دارد. بتن می تواند مخلوط شده در کارگاه یا بتن آماده یا بتن مخلوط شده در کارخانه برای تولید فرآورده های بتنی پیش ساخته باشد. این استاندارد برای بتن متراکم شده با درصد هوای غیرعمدی قابل قبول به جز حباب هوای عمدی و نیز بتن با وزن معمولی، سنگین و سبک کاربرد دارد. 

 

موارد منع کاربرد استاندارد الزامات بهداشتی

- بتن با اندازه سنگدانه حداکثر تا 75/4 میلی متر؛
- بتن هوادار (گازی)؛
- بتن اسفنجی (کفی)؛
- بتن با ساختار باز (بتن بدون سنگدانه ریز، بتن متخلخل)؛
- بتن با چگالی کمتر از 800 کیلومتر بر مترمکعب؛
- بتن دیرگداز.
این استاندارد الزامات بهداشتی و ایمنی برای حفاظت کارگران در حین تولید و انتقال بتن را در برنمی گیرد.

2- مراجع الزامی در مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن این استاندارد ملی ایران به آنها ارجاع داده شده است.
در صورتی که به مدرکی با ذکر تاریخ انتشار ارجاع داده شده باشد اصلاحیه ها و تجدید نظرهای بعدی آن مورد نظر نیست. در مورد مدارکی که بدون ذکر تاریخ انتشار به آنها ارجاع داده شده است، همواره آخرین تجدیدنظر و اصلاحیه های بعدی آنها مورد نظر است.
استفاده از مرجع زیر برای این استاندارد اجباری است:
2-1- استاندارد ملی ایران شماره 302: سنگدانه های بتنی- ویژگی ها
2-2- استاندارد ملی ایران شماره 4977: روش آزمون دانه بندی سنگدانه های ریز و درشت توسط الک
2-3- استاندارد ملی ایران شماره 4985: ویژگی های سنگدانه سبک برای بتن سازه ای 
2-4- استاندارد ملی ایران شماره 5904: آب – تعیین میزان مواد جامد
2-5- استاندارد ملی ایران شماره 2350: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون کلرور
2-6- استاندارد ملی ایران شماره 2353: آب و فاضلاب – روش اندازه گیری یون سولفات
2-7- استاندارد ملی ایران شماره 2930: بتن – مواد افزودنی شیمیایی – ویژگی ها
2-8- استاندارد ملی ایران شماره 8753: سنگدانه – قابلیت واکنش سنگدانه ها با قلیایی ها به روش ملات منشوری تسریع شده – روش آزمون
2-9- استاندارد ملی ایران شماره 7147: سنگدانه – تعیین نمکهای کلریدی محلول در آب روش آزمون
2-10- استاندارد ملی ایران شماره 10- 8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت دهم: تعیین مقدار کلرید – روش آزمون
2-11- استاندارد ملی ایران شماره 2-3203: بتن تازه – قسمت دوم – تعیین روانی به روش اسلامپ – روش آزمون
2-12- استاندارد ملی ایران شماره 11270: بتن – اندازه گیری جریان اسلامپ بتن خود تراکم 

روش آزمون مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

2-13- استاندارد ملی ایران شماره 3201: بتن – روش نمونه برداری از بتن تازه
2-14- استاندارد ملی ایران شماره 4980: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های ریز 
2-15- استاندارد ملی ایران شماره 4982: روش آزمون تعیین وزن مخصوص انبوهی و جذب آب 
سنگدانه های درشت
2-16- استاندارد ملی ایران شماره 6041: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار آب
2-17- استاندارد ملی ایران شماره 6042: بتن آماده – روش آزمون برای تعیین مقدار سیمان مخلوط
2-18- استاندارد ملی ایران شماره 3520: بتن تازه – تعیین مقدار هوای موجود
2-19- استاندارد ملی ایران شماره 3823: روش آزمون تعیین اندازه گیری مقدار هوای موجود در بتن تازه (روش حجمی)
2-20- استاندارد ملی ایران شماره 11268: بتن – تعیین دمای بتن حاوی سیمان هیدرولیکی تازه مخلوط شده – روش آزمون
2-21- استاندارد ملی ایران شماره 6- 3203: بتن تازه – قسمت ششم – اندازه گیری وزن مخصوص
2-22- استاندارد ملی ایران شماره 3206: تعیین مقاومت فشاری آزمونه های بتن 
2-23- استاندارد ملی ایران شماره 6047: بتن – تعیین مقاومت کششی دو نیم نمودن آزمونه های 
استوانه ای – روش آزمون
2-24- استاندارد ملی ایران شماره 7516: بتن سخت شده – تعیین چگالی – روش آزمون
2-25- استاندارد ملی ایران ایزو شماره 9001: سیستم مدیریت کیفیت – الزامات
2-26- استاندارد ملی ایران شماره 9602: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل ماشین آلات تحویل 
بتن آماده
2-27- استاندارد ملی ایران شماره 9601: بتن آماده – فهرست بازرسی و کنترل کیفیت تجهیزات تولید بتن آماده 
2-28- استاندارد ملی ایران شماره 4983: روش تعیین رطوبت کل سنگدانه ها
2-29- استاندارد ملی ایران شماره 8-8117: افزودنی های بتن، ملات و دوغاب – قسمت هشتم: تعیین مقدار مواد خشک – روش آزمون
2-30- استاندارد ملی ایران شماره 898: تعیین وزن مخصوص (دانسیته مایعات) در 20 درجه سلسیوس
2-31- استاندارد ملی ایران شماره: بتن – قسمت اول: راهنمای نگارش مشخصات فنی
2-32- نشریه شماره 467 سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور: دستورالعمل تجزیه های آزمایشگاهی نمونه
2-33- استاندارد ملی ایران شماره 8946: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
2-34- استاندارد ملی ایران شماره 8947: بتن – اندازه گیری کلرید محلول در اسید در ملات و بتن 
سخت شده – روش آزمون
35-2- ISO 1920-2, Testing of concrete – Part 2: Properties of fresh concrete
36-2- ISO 1920-5, Properties of hardned concrete other than strength

3- اصطلاحات و تعاریف مشخصات مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

در این استاندارد، علاوه بر اصطلاحات و تعاریف تعیین شده در استاندارد بند 2-31، اصطلاحات و تعاریف زیر نیز به کار می رود:
3-1- تجهیزات درن
وسایلی که معمولاً بر روی یک وسیله ی نقلیه (کامیون) که قابلیت نگهداری بتن تازه را به صورت همگن در حین حمل و نقل دارد نصب می شود.
3-2- سنگدانه های مخلوط (در هم)
سنگدانه ای که از بدو تولید در برگیرنده ی مخلوطی از سنگدانه های درشت و ریز است.
3-3- گروه بتنی
گروهی از ترکیبات بتنی که از نظر مشخصات مناسب معین و مستند، دارای ارتباطی قابل اطمینان هستند.
3-4- واحد حجم بتن
مقداری از بتن تازه که پس از قالب گیری و تراکم، حجم یک مترمکعب را اشغال می کند.
3-5- بتن پر مقاومت
بتن با رده مقاومت فشاری مشخصه بالاتر از  40C برای بتن معمولی و بتن سنگین سنگین و بالاتر از 35LC برای بتن سبک
3-6- آزمون اولیه 
آزمون یا آزمون هایی که باید قبل از شروع تولید نهایی به منظور بررسی چگونگی یک بتن یا گروه بتنی جدید برای برآورده کردن تمامی الزامات مشخص ده در بتن تازه و سخت شده انجام شود.
3-7- تجهیزات غیر هم زن (بدون هم زن)
تجهیزات به کار رفته برای نقل و انتقال بتن بدون هم زن ذکر شده در بند 3-1، مثل کامیون 3 یا جام بتن.
3-8- روز تولید (برای آزمون مقاومت)
روزی که 20 متر مکعب بتن یا بیشتر تولید می شود یا، مجموع روزهایی که به میزان 20 متر مکعب بتن تولید شده است.
یادآوری- زمانی که یک روز تولید شمرده می شود، در یک روز جدید و برای هر موقعیتی، به صورت متوالی، شمارش جدید شروع می شود.
3-9- هفته تولید
هفت روز تقویمی متوالی در برگیرنده ی حداقل 5 روز تولید یا ملات لازم برای تکمیل 5 روز تولید، هر کدام بیشتر باشد.
3-10- کامیون مخلوط کن
مخلوط کن بتن نصب شده بر روی یک کامیون، که قادر به مخلوط کردن و تحویل بتن همگن باشد.
3-11- مشخصات پروژه 
مدارکی که برای هر پروژه شامل الزامات قابل کاربرد در آن پروژه و تمام اطلاعات و الزامات ضروری جهت انجام کارها و اسناد، نقشه ها و غیره می باشد.
یادآوری- مشخصات بتن که توسط نویسنده ی مشخصات تدوین می شود (استاندارد بند 2-31 را ببینید)، شامل همه ی الزامات مرتبط با بتن که در مدرک مشخصات پروژه داده شده اند می باشد.

4- نشانه ها و واژه های اختصاری در تولید و انطباق بتن

در این استاندارد علاوه بر نشانه ها و واژه های اختصاری تعیین شده در قسمت اول این استاندارد، نشانه ها و واژه های اختصاری زیر نیز به کار می رود:
Fck,cyl مقاومت فشاری مشخصه ی استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cyl مقاومت فشاری استوانه ای بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fck,cube مقاومت فشاری مشخصه ی مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fc,cube مقاومت فشاری مکعبی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
Fcm مقاومت فشاری متوسط بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsm میانگین کششی شکافتی بتن بر حسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ftsk مقاومت مشخصه ی شکافتی بتن برحسب نیوتن بر میلی متر مربع؛
ϭ برآورد انحراف معیار یک مجموعه؛
Sn انحراف معیار n نتیجه ی آزمون متوالی؛
Rw/c نسبت وزنی آب به سیمان؛
(c, ka) مواد سیمانی موثر یا معادل که برابر با مجموع سیمان به علاوه ی ضرایبی از هر نوع مواد مکمل است؛
(RW/c,ka) نسبت وزنی آب به مواد سیمانی موثر.

 

5- الزامات برای مواد تشکیل دهنده تولید و انطباق بتن

5-1- استاندارد های کلی در استفاده از مواد تشکیل دهنده بتن
برای استفاده از مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن که مطابق با استانداردهای ملی هستند، الزامات مندرج در استانداردهای ملی مربوط اعمال می شود. برای موادی که هنوز استاندارد ملی ندارند، استانداردهای معتبر جهانی، منطقه ای به کار می روند.
اجزای بتن نباید آنقدر مواد زیان آور داشته باشند که بر مقاومت، قوام (روانی)، زمان گیرش و دوام بتن اثر داشته باشد، یا باعث خوردگی میلگردها و اقلام فلزی مدفون در بتن شود.
مواد تشکیل دهنده ای که با استانداردهای جهانی بیان شده در این استاندارد منطبق هستند باید فاقد عناصر مضر به حدی باشد که برای دوام بتن زیان آور یا سبب خوردگی میلگردها شود، به شرط آنکه بتن ساخته شده با این مواد با سایر محدودیت های مشخص شده (برای مثال رعایت بیشترین مقدار کلرید یا سولفات) منطبق باشد.
فقط از مواد تشکیل دهنده مناسب برای کاربرد مشخص شده باید برای ساخت بتن منطبق با این استاندارد استفاده شود.
یادآوری- وقتی که یک ماده ی تشکیل دهنده ای به طور کلی مناسب تشخیص داده شود، این امر مناسب بودن آن ماده را در هر شرایط و برای هر مخلوط بتن نشان نمی دهد.
وقتی که در مشخصات فنی انواع و رده های مواد تشکیل دهنده با جزئیات لازم قید نشده باشد، تولید کننده باید فقط مواد تشکیل دهنده ای را به کار برد که الزامات مشخص شده را برآورده کند.
5-2- سیمان مورد نیاز در تولید بتن
سیمان ها باید منطبق با استانداردهای ملی مربوط باشد.
سیمان ها می توانند بر مبنای مقاومت فشاری 28 روزه ی ملات استاندارد (برای مثال MPa5/52,MPa5/42, MPa5/32) یا برمبنای زمان سخت شدن یا برمبنای عملکرد مشخص شوند.
5-3- مکمل های مورد نیاز در تولید بتن
مکمل ها به دو دسته ی کلی زیر تقسیم بندی می شوند:
5-3-1- مکمل های نوع یک
- پر کنند ها- مطابق با استانداردهای مربوط؛
- رنگدانه ها- مطابق با استانداردهای مربوط.
5-3-2- مکمل های نوع دو
شامل انواع زیر می باشند:
- خاکستر بادی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- دوده ی سیلیسی – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- سرباره ی کوره بلند آهن گدازی ریز آسیاب شده (GGBS) – مطابق با استانداردهای مربوط؛
- انواع پوزولان ها و سرباره ها – مطابق با استانداردهای مربوط.
5-4- سنگدانه مورد نیاز برای مواد تشکیل دهنده و انطباق بتن
سنگدانه ها باید با استاندارد ملی بند 2-1 مطابق باشند.
بزرگترین اندازه ی سنگدانه نباید از مقدار مشخص شده بیشتر باشد.
یادآوری- برای روش دانه بندی سنگدانه به استاندارد ملی بند 2-2 مراجعه کنید. در اغلب استانداردها اجازه داده شده است درصد کمی باقی مانده بر روی بالاترین الک دانه بندی وجود داشته باشد.
سبکدانه ها باید با استاندارد ملی ایران به شماره 2-3 و الزامات زیر انطباق داشته باشند:
الف) مقدار سولفات محلول در اسید نباید بیش از 1/0 درصد وزنی باشد.
ب) برای سبکدانه ی خاکستر کف کوره یا کلینکر، افت جرم در اثر حرارت نباید بیش از 10 درصد جرمی باشد.
هنگامی که مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن سبکدانه مشخص شده باشد، تولید کننده باید اطلاعاتی را در مورد مناسب بودن سبکدانه ی مصرفی در برابر یخ زدن و آب شدن را تهیه کرده و در اختیار داشته باشد.
یادآوری- اگر سنگدانه در بتنی مشابه بتن مورد نظر یا ضعیفتر به کار رفته باشد و در محیطی مشابه محیط موردنظر یا شدیدتر از آن حداقل به مدت ده سال عملکردی موفقیت آمیز داشته باشد از نظر مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن قابل قبول تلقی می شود. روش جایگزین برای تعیین مقاومت در برابر یخ شدن و آب شدن، آزمون یخ زدن و آب شدن بتن در برابر آب یا محلول آب نمک است، در صورت استفاده از این روش باید روش آزمون و معیار انطباق مشخص شود.
5-4-1- سنگدانه مخلوط در تولید بتن
باید سنگدانه مخلوط فقط در بتن با رده های مقاومتی 12 C یا کمتر به کار برده شود.
5-4-2- سنگدانه بازیابی در تولید بتن
سنگدانه ای که از آب شستشو و یا بتن تازه بازیابی می شود و می تواند به عنوان سنگدانه بتن به کار رود.
سنگدانه ی بازیابی تفکیک نشده نباید بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، مگر آنکه در مقررات یا آیین نامه های ملی مقدار دیگری مشخص شده باشد. وقتی که مقادیر سنگدانه ی بازیابی شده بیش از 5% کل سنگدانه ها باشد، این سنگدانه ها باید از جنسی مشابه با سنگدانه اصلی باشد و باید به صورت سنگدانه های ریز و درشت تفکیک شود و یا ویژگی های سنگدانه (استاندارد ملی بند 2-1) انطباق داشته باشد.
5-5- میزان آب مورد نیاز برای ساخت و عمل آوری بتن
5-5-1- آب مصرفی برای ساخت و عمل آوری بتن باید تمیز و صاف باشد. باید از مصرف آب حاوی مقادیر زیاد از هر نوع ماده از قبیل روغن ها، اسیدها، قلیایی ها، املاح، مواد قندی، و مواد آلی که قادر به صدمه زدن به بتن یا میلگرد باشد، خودداری کرد. مواد زیان آور در آب مصرفی در بتن نباید از مقادیر حداکثر مجاز داده شده در جدول 1 تجاوز کند و روش آزمایشگاه بتن برای هر نوع ماده زیان آور باید مطابق همین جدول باشد.

 

5-6- افزودنی های مجاز در مواد تشکیل دهنده، تولید و انطباق بتن

ویژگی های کلی افزودنی ها باید با استانداردهای مربوط مطابق باشد. مواد افزودنی شیمیایی مورد مصرف در بتن باید با استاندارد بند 2-7 مطابقت داشته باشد.
مقدار کل هر یک از افزودنی های مصرفی، نباید از مقدار سفارش شده توسط تولید کننده ی افزودنی بیشتر شود.
توصیه می شود در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، افزودنی مورد نظر در بخشی از آب اختلاط اضافه و مخلوط شود.
در صورت مصرف افزودنی به میزان کمتر از 2/0 درصد جرم سیمان، تولید کننده بتن ممکن است روش پخش افزودنی های بتن را انتخاب کند.
اگر مقدار کل افزودنی مایع مصرفی بیش از 3 لیتر در هر مترمکعب بتن باشد، مقدار آب موجود در افزودنی مایع باید هنگام محاسبه ی نسبت آب به سیمان در نظر گرفته شود.
وقتی که بیش از یک نوع افزودنی به کار می رود، سازگاری افزودنی ها باید در آزمون های اولیه بررسی شود.

مبانی طرح اختلاط بتن

مقدمه

طرح مخلوط بتن، روند تعیین نسبت اجزاء بتن است به نحوی که بتن تا حد امکان مقرون به صرفه شود و الزامات مورد نیاز شامل خواص فیزیکی، مکانیکی و دوام را برآورده نماید. روش طرح مخلوط بتن باعث ایجاد یک زبان مشترک برای دست اندر کاران این صنعت خواهد شد. طرح مخلوط به مفهوم فرآیندی است که طی آن ترکیب مناسب اجزای بتن، طبق مشخصات فنی داده شده، تعیین می گردد. سازوکار طرح مخلوط پیچیده است، زیرا با تغییر دادن یک متغیر ممکن است خواص بتن به صورت متضاد تحت تاثیر قرار گیرد. بنابراین، طرح مخلوط، هنر متعادل کردن این اثرهای متضاد است. البته، در طرح مخلوط ممکن است معیارای دیگری مانند کاهش جکع شدگی، خزش و غیره در نظر گرفته شود. در ادامه، روش های طرح مخلوط ملی ایران، انگلیسی (BS)، آلمانی و نیز آمریکایی (ACI) به صورت راهنمای گام به گام معرفی شده اند. مبانی روش طرح مخلوط ایران برگرفته از روش آلمانی است. در روش ارائه شده به عنوان روش ملی طرح مخلوط بتن، تطابق با استاندارد سنگدانه های بتن (استاندارد ملی ایران به شماره 302) و همچنین آیین نامه بتن ایران و ویژگی های سیمان پرتلند (استاندارد ملی ایران به شماره 389) در نظر گرفته شده است. این روش برای طرح مخلوط بتن های ویژه مانند بتن های حجیم، بتن های سبک، بتن های سنگین و غیره مستقیماً قابل کاربرد نمی باشد بلکه نیاز به اعمال تمهیدات خاص و ایجاد تغییرات می باشد.

در هر کدام از روش ها، جهت طرح مخلوط بتن می توان از نرم افزارهای ارائه شده نیز استفاده نمود. به عنوان مثال، نرم افزار طرح مخلوط بتن طبق روش ملی ایران، نسبت های مخلوط بتن را براساس روش ملی طرح مخلوط بتن ارائه می دهد.

مبانی تعیین نسبت های اختلاط بتن

طرح مخلوط بتن عبارتست از: فرایند انتخاب اجزای مناسب بتن، تعیین مقادیر نسبی، به گونه ای که طرح اقتصادی باشد، الزامات مورد نیاز از جمله مقاومت، دوام، روانی و غیره را برآورد نماید. شایان ذکر است که نسبت های حاصل از تمامی روش ها تنها جنبه راهنمایی دارند. به منظور تعیین نسبت های اختلاط در هر پروژه، باید در کارگاه، مخلوط های آزمایشی ساخته و مورد بررسی قرار گیرند تا اینکه طرح نهایی حاصل شود.

پارامترهای موثر در طرح مخلوط:

• کارائی و روانی مناسب (1- کارائی، 2- روانی)
• دوام (1- نوع سیمان، 2- نوع سنگدانه، 3- حداقل و حداکثر سیمان، 4- حداکثر نسبت آب به سیمان، 5- استفاده از مواد افزودنی)
• مقاومت (1- مقاومت مشخصه، 2- انحراف معیار، 3- کنترل کیفیت)
• سنگدانه ها (1- ایجاد ساختار بتن، 2- کاهش فضای خالی)
• نسبت آب به مواد سیمانی
• سیمان (1- نوع سیمان، 2- ترکیب شیمیایی، 3- نرمی) 

تعیین نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن باید با شرایط زیر مطابقت داشته باشد:

الف- کارایی و روانی بتن به اندازه کافی باشد تا بتن بتواند به سهولت در قالب ها ریخته شود و به خوبی میلگردها را در برگیرد بدون اینکه جدایی دانه ها یا آب انداختن زیاد روی دهد. جدول 2-1 حدود روانی بتن را برای مصارف مختلف نشان می دهد. در مواردی که از فوق روان کننده های بتن استفاده می شود می توان بتن های سفت و یا با حالت خمیری را به بتن روان تبدیل کرد. لازم به ذکر است که، نسبت های اختلاط مواد تشکیل دهنده بتن براساس تجارب کارگاهی و استفاده از مخلوط های آزمایشی با مصالح مصرفی کارگاه تعیین می شوند.

جدول 1 حدود روانی بتن در مصارف مختلف

 

طبقه بندی روانی	اسلامپ میلیمتر	کاربرد مناسب بتن
خیلی کم (سفت)	25-0	رویه بتنی که به وسیله غلتک لرزنده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در بعضی موارد می توان با ماشین های دستی نیز متراکم نمود.
کم (خمیری)	50-25	رویه بتنی که با غلتکهای دستی و یا شمشه های فلزی دارای یبراتور لرزاننده می شود. بتن های در حد کارایی زیادتر این گروه را در مواردی که مواد سنگی گردگوشه و یا نامنظم مصرف شوند می توان برای ساختن رویه بتنی با دست نیز متراکم نمود. پی های با بتن انبوهی بدون لرزاندن و یا قطعات بتن مسلح با فولاد کم و یا لرزاندن خفیف.
متوسط (شل)	100-50	در حد کارایی کمتر این گروه دالهای مسلحی که با بتن حاوی سنگ شکسته ساته می شوند و با دست متراکم می گردند. بتن مسلح معمولی که با دست متراکم می شود و یا قطعاتی که فولاد زیاد دارند و لرزنده می شود.
زیاد (روان)	175-100	برای قطعاتی که آرماتور زیاد نزدیک به هم دارند و معمولاً برای لرزاندن مناسب نمی باشد.

 

مقاومت فشاری مشخصه بتن، مقاومتی است که حداکثر 5 درصد کلیه مقاومت های اندازه گیری شده برای رده بتن مورد نظر ممکن است کمتر از آن باشد. رده بندی بتن براساس مقاومت مشخصه آن به این ترتیب است:

C6, C8, C10, C16, C20, C25, C30, C40, C50 …… C120 

اعداد بعد از C بیانگر مقاومت فشاری مشخصه بتن برحسب نیوتن بر میلیمتر مربع می باشند. بتن های  رده C16 و بالاتر در بتن آرمه به کار می روند و استفاده از بتن رده C12 در بتن آرمه تنها با داشتن توجیه کافی و با رعایت شرایط لازم مجاز است.

روش های تعیین نسبت های اختلاط

الف- برای بتن های رده C20 و پایین تر می توان نسبت های اختلاط را براساس تجارب قبلی و بدون مطالعه آزمایشگاهی تعیین کرد.

ب- برای بتن های رده C30 و بالاتر، تعیین نسبت های بهینه اختلاط باید از طریق مطالعات آزمایشگاهی و با در نظر گرفتن ضوابط طراحی براساس دوام صورت گیرد. این مطالعات ممکن است قبل از شروع عملیات اجرایی به وسیله طراحی انجام پذیرد و نتیجه به دست آمده به عنوان نسبت های اختلاط مقرر در دفترچه مشخصات فنی خصوصی درج شود، یا به وسیله مجری به انجام رسد و نتیجه به دست آمده به عنوان “نسبت های اختلاط تعیین شده” به کار رود.

جدول 2 مقادیر تقریبی اختلاط بتن در رده های مقاومتی

ردیف	طبقه یا نوع بتن	اختلاط تقریبی بتن	مقدار مصالح برای مترمکعب بتن			اسلامپ بتن cm	مقدار آب برای مترمکعب بتن (لیتر)
سیمان Kg	ماسه Kg	شن Kg
1	400	5/2- 5/1	450	47/0	78/0	10- 5	170- 150
2	350	3-2	400	53/0	78/0	10- 5	160- 140
3	300	5/3- 5/2	350	53/0	83/0	10- 5	150- 130
4	250	5-2	300	53/0	88/0	5- 5/2	145- 130
5	200	7-4	250	53/0	93/0	5- 5/2	145- 125
6	150	6-4	200	53/0	97/0	5- 5/2	140- 125
7	100	13- 5/6	150	53/0	05/1	5- 5/2	140- 120

تدوین مدارک مربوط به مقاومت فشاری متوسط

مجموعه مدارکی که نشان می دهند نسبت های پیشنهادی اختلاط، مقاومت فشاری متوسطی، حداقل معادل مقاومت فشاری متوسط لازم را تامین می کند، می تواند مشتمل بر پرونده ای از آزمایش های مقاومت در شرایط کارگاهی یا چند پرونده از آزمایش های مقاومت یا مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باشد.

الف: پرونده آزمایش های مقاومت باید معرف مصالح و شرایط مورد استفاده در عمل باشد. تییرات در مصالح و نسبت های اختلاط نباید محدودیتی بیشتر از حدود تعیین شده در طرح مورد نظر داشته باشد. به منظور تدوین مدارکی که نشان دهد مخلوط بتن مقاومت متوسط لازم را خواهد داشت، می توان پرونده ای مشتمل بر حداقل 10 آزمایش متوالی یا 30 آزمایش متفرق را به کار برد مشروط بر آنکه این پرونده آزمایش های انجام شده در مدت حداقل 45 روز را در برگیرد. نسبت های لازم برای اختلاط بتن را می توان براساس درونیابی خطی بین مقاومت ها و نسبت های اختلاط ذکر شده در حداقل 2 پرونده آزمایش، مطابق سایر ضوابط این بند به دست آورد.

ب: در صورتی که در کارگاه پرونده های قابل قبول از نتایج آزمایش ها موجود نباشد می توان نسبت های اختلاط را براساس مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی و با مراعات شرایط زیر تعیین کرد:

• اختلاط مصالح باید همان باشد که در طرح مورد نظر به کار خواهد رفت.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی با نسبت های اختلاط و روانی لازم برای کار مورد نظر باید حداقل به سه نسبت مختلف آب به سیمان یا سه مقدار سیمان ساخته شوند، طوری که محدوده ای از مقاومت های فشاری متوسط لازم را در برگیرند.
• مخلوط های آزمایشی آزمایشگاهی باید طوری طراحی شوند که اختلاف اسلامپ آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2 آنها با مقدار حداکثر مجاز اسلامپ در محدوده 2± میلیمتر باشد و برای بتن حباب دار، اختلاف مقدار هوا با هوای حداکثر مجاز در محدوده 5/0± درصد باشد.
• برای هر نسبت آب به سیمان یا هر مقدار سیمان باید حداقل سه آزمونه، ساخته و عمل آورده شوند. آزمونه ها باید در سن 28 روز یا هر سن دیگری که در طرح برای تعیین مقاومت مشخصه بتن مقرر شده آزمایش شوند.
• بعد از حصول نتایج آزمایش های فشاری آزمونه ها باید نموداری رسم کرد که رابطه بین نسبت آب به سیمان با مقاومت فشاری در زمان آزایش را نشان دهد.
• حداکثر نسبت آب به سیمان یا حداقل مقدار سیمان برای بتن مورد استفاده در طرح، باید نظیر قسمتی از نمودار باشد که براساس آن مقاومت فشاری متوسط تامین شود.

انواع روش های متداول طرح اختلاط

با بکارگیری نسبت های صحیح آب، سیمان، شن و ماسه در ساخت بتن، اهداف زیر را دنبال می کنیم:

• رسیدن به مقاومت کافی
• تامین دوام کافی
• رسیدن به اسلامپ مورد نظر

در کارگاه هایی که حجم بتن ریزی بالاست، طرح اختلاط براساس آزمایشگاه بتن تعیین می گردد. البته به شرطی که در مدت استفاده از طرح اختلاط محل تهیه مصالح از بیل شن و ماسه تغییر نکند. علاوه بر روش ملی طرح مخلوط، روش وزنی حجمی (ACI-211-89)، طرح اختلاط به روش آیین نامه BS و نیز روش آلمانی از رایج ترین روش های طرح اختلاط می باشند.

مسائل حرارتی در بتن ریزی

موضوع بتن ریزی در دماهای متفاوت

در بتن ریزی در آب و هوای گرم مسائل خاصی وجود دارند. این مسائل ناشی از دمای بالاتر بتن و در بیشتر موارد، ناشی از نرخ بالاتر تبخیر آب از سطح مخلوط تازه هستند. این مشکلات در بتن ریزی حجیم یا با جرم زیاد با ترک خوردگی های احتمالی ناشی از افزایش دما و افت بعدی ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان و تغییر حجم های ناشی از مهارشدگی همراه خواهند بود. از طرف دیگر، در زمان بتن ریزی در هوای سرد نیز احتیاط هایی برای اجتناب از تاثیرات مخرب خرابی یخ بندان در بتن تازه یا در سنین اولیه ضروری است. در این شرایط باید گام های مناسبی در اختلاط، ریختن و عمل آوری بتن برداشته شود.

1- مسائل بتن در آب و هوای گرم

دمای بالاتر بتن تازه نسبت به حالت معمول منجر به هیدراسیون سریعتر سیمان و همچنین تسریع گیرش و مقاومت کوتاه مدت کمتر بتن سخت شده می شود (شکل 1). دلیل این امر، تشکیل ساختار غیریکنواخت ژل می باشد. علاوه بر این، در صورتی که دمای بالا همراه با رطوبت نسبی پایین هوا باشد، مقداری از آب اختلاط سریعاً تبخیر شده و موجب افت بیشتر کارایی، جمع شدگی پلاستیک بیشتر و ترک های سطحی می شود. همچنین دمای بالای بتن تازه در بتن ریزی های حجیم تعیین کننده می باشد، زیرا افزایش سریع دمای هیدراسیون سیمان می تواند سبب گسترش اختلاف های دمایی بیشتری بین بخش های مختلف بتن شود. همچنین سرد شدن متعاقب بتن سبب ایجاد تنش های کششی می شود که ممکن است، موجب ترک خوردگی بتنشوند.

یک مشکل دیگر، ایجاد حباب هوا در بتن است که در دماهای بالا سخت تر ایجاد می شوند، البته این مشکل را می توان به راحتی با مصرف بیشتر ماده افزودنی حباب هوازا حل کرد. مسئله دیگر این است که در صورتی که بتن نسبتاً سرد در اثر دمای بالاتر محیط منبسط شود، آنگاه فضاهای خالی بتن منبسط شده و مقاومت بتن کاهش می یابد. به طور مثال این مورد در قطعات افقی موجود در قالب های فولادی که امکان انبساط در آنها وجود ندارد، اتفاق می افتد. این مسئله در قطعات قائم وجود ندارد.

عمل آوری در دماهای بالا و در هوای خشک، مشکلات بیشتری را به بار می آورد، زیرا آب عمل آوری سریعاً تبخیر شده و در نتیجه هیدراسیون با سرعت کمتری انجام می شود. یکی از نتایج این عمل، افزایش ناکافی مقاومت و وقوع سریع جمع شدگی ناشی از خشک شدن است. مورد دوم احتمالاً سبب ایجاد تنش های کششی بزرگی می شود که برای ترک خوردگی بتن سخت شده کافی خواهند بود. چنین نتیجه می شود که جلوگیری از تبخیر از سطح بتن حیاتی است.

شکل 1 تاثیر دما طی 28 روز اول برمقاومت بتن (نسبت آب به سیمان برابر با 41/0، مقدار حباب هوا برابر با 5/4 درصد و سیمان مصرفی سیمان پرتلند معمولی (نوع I) می باشد.)

 

2- بتن ریزی در آب و هوای گرم

در اولین قدم، دمای بتن در کارگاه یا در لحظه تحویل باید پایین نگه داشته شود. ترجیحاً دمای بتن نباید بیشتر از 16 درجه سلسیوس (60 درجه فارنهایت) و حداکثر باید 32 درجه سلسیوس (90 درجه فارنهایت) باشد.دمای واقعی بتن تا حدی بیشتر از دمای به دست آمده از عبارت بالاست که دلیل آن کار مکانیکی انجام شده در هنگام اختلاط و افزایش اولیه حرارت هیدراسیون سیمان می باشد. معمولاً، عبارت فوق، به استثنای این مورد، به اندازه کافی دقیق است.از آنجا که اغلب کنترل های معینی بر دمای برخی از اجزای تشکیل دهنده بتن وجود دارد، بررسی تاثیر نسبی تغییر دمای آنها مفید است.

به عنوان مثال، در یک نسبت آب به سیمان 5/0 و نسبت مصالح سنگی به سیمان 6/5، می توان با کاهش دمای سیمان تا 9 درجه سلسیوس (9 درجه فارنهایت)، یا دمای آب تا 6/3 درجه سلسیوس (6/3 درجه فارنهایت) یا دمای مصالح سنگی تا 6/1 درجه سلسیوس (6/1 درجه فارنهایت)، دمای بتن تازه را تا 1 درجه سلسیوس (یا 1 درجه فارنهایت) کاهش داد. بنابراین، می توان مشاهده کرد که به دلیل مقدار کمتر سیمان در مخلوط، دمای سیمان نسبت به سایر اجزای تشکیل دهنده بتن به اندازه بیشتری کاهش پیدا کند. علاوه بر این خنک کردن آب به مراتب راحت تر از خنک کردن سیمان و مصالح سنگی است.

علاوه بر این، این امکان وجود دارد که از یخ به عنوان بخشی از آب اختلاط استفاده کنیم. حتی این کار موثرتر است، زیرا برای تامین گرمای یخ حرارت بیشتری را از سایر اجزای تشکیل دهنده بتن جذب می کند. هنگام استفاده از یخ به دقت ویژه ای نیاز می باشد، زیرا الزامی است که تمام یخ پیش از تکمیل اختلاط به طور کامل ذوب شود.

 

اگر چه تاثیر سرد کردن مصالح سنگی کمتر از سرد کردن آب است، اما می توان با دپو کردن مصالح سنگی در سایه و به دور از پرتو مستقیم خورشید و با آب پاشی کنترل شده دپو به نحوی که گرما با تبخیر آب از بین رود، به سادگی و با هزینه پایین دمای بتن را به طور قابل قبولی کاهش داد. از روش های دیگر مورد استفاده می توان به پوشاندن لوله های آب، رنگ کردن تمامی لوله ها و مخازن روباز با رنگ سفید، آب پاشی قالب ها پیش از اقدام به بتن ریزی، و اقدام به بتن ریزی در عصر را نام برد.

درخصوص انتخاب نسبت های اختلاط مناسب برای کاهش تاثیر دمای بالای هوا، مقدار سیمان باید تا حد امکان کم باشد، به طوری که کل حرارت هیدراسیون پایین باشد. برای اجتناب از مشکلات کارایی، نوع و دانه بندی مصالح سنگی باید به گونه ای انتخاب شود که از نرخ های بالا جذب آب اجتناب شده و مخلوط به اندازه کافی چسبنده باشد. همچنین وجود ناخالصی هایی از قبیل سولفات ها نه تنها همواره نامطلوب است، بلکه در این مورد خاص نیز می تواند سبب گیرش آنی یا کاذب شوند.

برای کاهش افت کارایی و همچنین افزایش زمان گیرش می توان از یک ماده افزودنی کندگیرکننده استفاده کرد. مزیت این ماده افزودنی جلوگیری از تشکیل درزهای سرد در لایه های بتن ریزی متوالی می باشد. ممکن است، برای برخی کاربردهای ویژه مقدار مصرف بالای این ماده افزودنی الزامی باشد و از سوی متخصصان مواد افزودنی توصیه شود.

 

 

تبخیر آب از مخلوط پس از بتن ریزی اجتناب ناپذیر است. اجتناب نرخ های تبخیر از kg/m2 25/0 (lb/ft2 05/0) برساعت از سطوح روباز بتنی برای حصول اطمینان از عمل آوری مناسب و جلوگیری از جمع شدگی پلاستیک الزامی است. نرخ تبخیر به دماهای هوا، دمای بتن، رطوبت نسبی هوا و سرعت باد بستگی داشته و مقدار آن را می توان از شکل 2 تخمین زد. بتن باید از نور خورشید محافظت شود، در غیر این صورت، اگر شب سردی فرا رسد، احتمال ترک خوردگی حرارتی در اثر مهار انقباض ناشی از سرد شدن و نه الزاماً از گرمای هوا وجود خواهد داشت. وسعت ترک خوردگی با اختلاف دمای بین بتن و هوای اطراف آن رابطه مستقیم دارد.

در آب و هوای خشک، خیس کردن بتن و فراهم آوردن شرایط تبخیر به خنک شدن و همین طور عمل آوری موثر بتن منجر می شود. سایر روش های عمل آوری تاثیر کمتری خواهند داشت. در صورت استفاده از غشاها یا ورقه های پلاستیکی باید رنگ آنها سفید باشد به طوری که پرتو خورشید را بازتاب دهند. سطوح بتنی بزرگ روباز از قبیل بزرگراه ها یا باندهای پرواز در برابر این نوع مشکلات حرارتی آسیب پذیری بیشتری دارند و بتن ریزی و عمل آوری چنین بتن هایی باید با دقت برنامه ریزی و اجرا شود.

 

 

 

شکل 2 تاثیر دمای هوا و بتن، رطوبت نسبی و سرعت باد بر نرخ تبخیر رطوبت سحطی از بتن

(براساس آیین نامه ACI 305.R-99).

 

3- بتن های حجیم

هنگام بتن ریزی حجم های زیاد بتن ساده (غیر مسلح) به عنوان مثال در سدهای وزنی، احتمال ترک خوردگی حرارتی به دلیل مهار انقباض هنگام کاهش دما از دمای نقطه اوج که ناشی از حرارت هیدراسیون سیمان است، وجود دارد. چنین ترک خوردگی ممکن است، چندین هفته گسترش یابد. جدا از این موضوع، خطر ترک خوردگی حرارتی در سنین اولیه بتن در مقاطع نازکتر نیز وجود دارد، مگر اینکه این مقاطع به طور مناسب آرماتورگذاری شوند.

 

ترک خوردگی حرارتی باید به وضوح از ترک خوردگی پلاستیک که در سطح یا در نزدیکی سطح بتن و در هنگامی که بتن هنوز حالت پلاستیک دارد و تبخیر سریع آب از آن اتفاق می افتد، تشخیص داده شود. همچنین این نکته را می توان اضافه کرد که خشک شدن می تواند سبب ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی شود که معمولاً کمی دیرتر از ترک خوردگی حرارتی به وجود می آیند.

زمانی که یک جرم بتنی در تماس با جو قرار دارد، به این دلیل که داخل آن داغ و سطح خارجی آن در حال انتقال حرارت به محیط است، دچار گرادیان حرارتی می شود. بنابراین در قسمت داخلی بتن که در برابر انبساط حرارتی کاملاً مقید شده است، تنش فشاری ایجاد می شود که باتنش کششی خارجی موازنه می شود.

 

اگر چه هر دو نوع تنش در اثر خزش جزئی آزاد می شوند، اما تنش کششی ممکن است به اندازه کافی برای ایجاد ترک خوردگی سطحی بزرگ باشد. مادامی که بتن شروع به سرد شدن و انقباض می کند، تنش کششی در قسمت خارجی بتن آزاد شده و هر نوع ترک سطحی بسته می شود و علاوه بر این، اینگونه ترک ها معمولاً بی ضرر هستند. از آنجا که انقباض قسمت های داخلی بیشتر از انقباض قسمت های خارجی است، کرنش در قسمت های داخلی مهار شده و برای موازنه با تنش فشاری موجود در قسمت های خارجی، در قسمت داخلی بتن تنش کششی ایجاد می شود. به دلیل بلوغ بیشتر بتن در فاز سرد شدن، کرنش آزاد شده توسط خزش در این فاز کمتر از فاز گرم شدن است. بنابراین، ممکن است، تنش کششی ایجاد شده در اثر مهار داخلی در فاز سرد شدن برای ایجاد ترک خوردگی در داخل بتن به اندازه کافی بزرگ باشد. از این رو، به منظور اجتناب از ترک خوردگی الزامی است که اختلاف یا گرادیان دما در بتن محدود شود.

از طرف دیگر، زمانی که کل حجم بتن در برابر هوای خازج یا زمین عایق می شود، به گونه ای که دما در کل جرم بتن یکنواخت باشد، ترک خوردگی تنها در صورتی اتفاق خواهد افتاد که انقباض کل یا بخش خارجی بتن طی دوره سرد شدن مهار شود. به نوع مهارشدگی، مهار خارجی می گویند و برای اجتناب از ترک خوردگی ناشی از آن الزامی است که اختلاف بین دمای نقطه اوج بتن و دمای محیط و یا مهارشدگی به حداقل ممکن برسد. اختلاف قابل قبول بین دمای نقطه اوج بتن و دمای نهایی محیط باید در هنگام استفاده از مصالح سنگی شن فلینت به حدود 20 درجه سلسیوس (36 درجه فارنهایت)، هنگام استفاده از مصالح سنگی سنگ آهکی خاص به حدود 40 درجه سلسیوس (72 درجه فارنهایت) محدود گردد. اما هنگام استفاده از برخی از مصالح سنگی سبک دانه می تواند تا 130 درجه سلسیوس (234 درجه فارنهایت) نیز برسد.

برای به حداقل رساندن اختلاف یا گرادیان دما می توان از چندین روش به شرح زیر استفاده کرد:

 

الف) اجزای تشکیل دهنده مخلوط را با استفاده از هر یک از روش های ذکر شده سرد کرد، به طوری که دمای بتن تازه تا حدود 7 درجه سلسیوس (45 درجه فارنهایت) کاهش یابد. با این روش اختلاف بین دمای نقطه اوج و دمای محیط در فاز سرد شدن کاهش خواهد یافت.

ب) سطح بتن را تنها در مقاطع نازکتر از حدود 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) با استفاده از قالب هایی که عایق بندی کمی دارند، مانند قالب های فولادی سرد کرد. در این مورد، سرد کردن سطح بتن، افزایش دمای قسمت مرکزی بتن را بدون اینکه موجب گرادیان های دمایی مضر و در نتیجه ایجاد مهار داخلی شود، کاهش می دهد.

ج) کل سطح بتن (شامل سطح فوقانی) در مقاطع بزگ تر از 500 میلیمتر (یا 20 اینچ) را با استفاده از یک ماده مناسب برای قالب بندی بتن از محیط اطراف مجزا ساخت، به طوری که گرادیان های حرارتی به حداقل مقدار خود برسد. در این حالت بتن به شرط عدم وجود مهار خارجی آزادانه منبسط و منقبض می شود.

د) اجزای تشکیل دهنده بتن به دقت انتخاب شود.

انتخاب اجزای تشکیل دهنده بتن علاوه بر دما به عوامل موثر بر ترک خوردگی نیز بستگی دارد. انتخاب مصالح سنگی مناسب می تواند به کاهش ضریب انبساط حرارتی بتن و افزایش ظرفیت کرنش کششی آن کمک کند. به عنوان مثال، بتن ساخته شده از مصالح سنگی تیزگوشه دارای ظرفیت کرنش کششی بیشتری نسبت به بتن ساخته شده از مصالح سنگی گردگوشه است. به طور مشابه، مصالح سنگی سبک ظرفیت کرنش کششی بیشتری را نسبت به مصالح سنگی با وزن معمولی نتیجه می دهند. البته این مزیت تا حدی با لزوم مقدار سیمان بیشتر در بتن ساخته شده با مصالح سنگی سبک با مقاومت و کارایی مشابه جبران می شود.

 

به طور کلی، استفاده از سیمان با حرارت زایی پایین، جایگزین کردن پوزولان، مصرف مقدار سیمان کمتر و استفاده از مواد افزودنی کاهنده آب در کاهش دمای نقطه اوج مفید هستند. انتخاب نوع سیمان براساس مشخصات تولید حرارت که برافزایش دما تاثیر می گذارد، یعنی نرخی که در آن حرارت تولید می شود و همچنین حرارت کل، صورت می گیرد. البته هرچه مقدار سیمان در واحد حجم بتن بیشتر باشد، میزان حرارت کل بیشتر خواهد بود. در مقاطع کوچک، نرخ افزایش حرارت باتوجه به میزان حرارت تولید شده اهمیت قابل توجهی پیدا می کند، زیرا حرارت به آهستگی پخش می شود، درحالی که در مقاطع حجیم افزایش حرارت به دلیل خود عایق بندی، بیشتر به حرارت کل تولید شده بستگی دارد.

 

بنابراین می توان مشاهده نمود که افزایش حرارت به یک سری از عوامل از قبیل نوع و مقدار سیمان (یا به بیان دقیقتر به نوع و مقدار تمامی مواد سیمانی)، اندازه مقطع، مشخصات عایق بندی قالب و دمای بتن ریزی بستگی دارد. باتوجه به مورد آخر می توان به این نکته اشاره کرد که دمای بالاتر در زمان بتن ریزی موجب هیدراسیون سریعتر سیمان و افزایش دمای بیشتر می شود.

در عمل، مخلوطی از سیمان پرتلند ضدسولفات (نوع V) و سرباره آسیاب شده کوره آهن گدازی کمترین افزایش دما را ایجاد می کنند. بهترین ترکیب بعدی، مخلوط سیمان پرتلند معمولی (نوع I) و سرباره و پس از آن جایگزین کردن سیمان پرتلند با خاکستر بادی (PFA) است. در مقاطع بتنی حجیم، مقدار مواد سیمانی یعنی سیمان به اضافه سرباره یا خاکستر بادی، بیش از آنکه براساس مقاومت فشاری مشخصه 28 روزه، که نیازی نیست بیش از MPa 14 (psi 2000) باشد، انتخاب شود؛ تحت تاثیر ملزومات نفوذناپذیری و دوام (حداکثر نسبت آب به سیمان) قرار دارد. به هر حال، در بتن سازه ای مسلح ممکن است، مقاومت اولیه بالاتر یک معیار بحرانی به حساب آید، به طوری که ممکن است، از سیمان پرتلند معمولی (نوع I) تنها و در مقادیر بالا استفاده شود. بنابراین پذیرفتن روش های جایگزین دیگر برای به حداقل رساندن اثرات موثر افزایش دما الزامی است.

 

قبلاً به اختلاف دماهای قابل قبول اشاره کردیم. اگر چه اختلاف دما در یک حالت معین با علم به مشخصات دمایی بتن و عایق گرمایی آن قابل محاسبه است، اما در عمل، دما باید در نقطه های مختلف با یک ترموکوپل اندازه گیری شود. آنگاه این امکان وجود خواهد داشت که عایق بندی بتن به نحوی اصلاح شود که اختلاف های دمایی محدود شوند. عایق بندی باید با افت حرارت به وسیله تبخیر و همین طور انتقال و تابش کنترل شود. در ابتدای کار باید از یک غشای پلاستیکی یا ترکیبات عمل آوری استفاده کرد، درحالی که یک تخته صاف، بتن را در مقابل سایر حالت های افت حرارت عایق خواهد کرد. لحاف های با روکش پلاستیکی در تمامی موارد مفید هستند.

زمان باز کردن قالب از نقطه نظر به حداقل رساندن اختلاف های دمایی حائز اهمیت می باشد. باز کردن زودهنگام قالب در مقاطع نازک، کمتر از 500 میلیمتر (200)، امکان سرد شدن سریعتر را به سطح بتن می دهد. به هرحال، عایق بندی در مقاطع حجیم منفرد باید تا هنگامی که کل مقطع به اندازه کافی خنک شد، در جای خود باقی بماند، به طوری که هنگام باز شدن قالب به طور کامل، افت دمای سطحی بیش از مقدار ارائه شده به عنوان مثال 10 درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) برای بتن ساخته شده با مصالح سنگی شن فلینت نباشد. دلیل مقدار کمتر برای اختلاف دماهای قابل قبول این است که هنگامی که عایق بندی برداشته می شود، خنک شدن سریعتر اتفاق می افتد، طوری که خزش نمی تواند به افزایش ظرفیت کرنش کششی بتن کمک کند. به این دلیل ممکن است، قالب بندی و عایق بندی مقاطع بزرگ تا دو هفته پیش از اینکه بتن تا حد دمای مطمئن سرد شود، در جای خود باقی بماند. به هر حال، این روش در صورتی که مقطع در معرض مهار خارجی قرار بگیرد، از ترک خوردگی جلوگیری نمی کند و باید سایر روش های چاره ساز دیگر نیز مورد بررسی قرار گیرند. این روش ها شامل توالی ساخت و فراهم نمودن درزهای حرکتی هستند.

4- بتن ریزی در آب و هوای سرد

مشکلات بتن ریزی در آب و هوای سرد برخاسته از عمل یخ بندان بر بتن تازه است. اگر بتنی که هنوز گیرش نیافته است، یخ بزند، آب اختلاط به یخ تبدیل شده و حجم کلی بتن افزایش می یابد. ازآنجا که در شرایط موجود آبی برای واکنش های شیمیایی وجود ندارد، گیرش و سخت شدن بتن به تاخیر می افتد و در نتیجه مقداری از خمیر سیمان در اثر تشکیل یخ گسیخته می شود. زمانی که این یخ در سنین بعدی ذوب می شود، بتن در شرایط منبسط شده، گیرش یافته و سخت خواهد شد، به طوری که بتن حاوی حجم بالایی از منافذ خواهد بود و در نتیجه مقاومت آن کاهش خواهد یافت.

 

امکان ویبره کردن مجدد بتن در لحظه ذوب شدن یخ و در نتیجه تراکم مجدد آن وجود دارد، اما به طور کلی، چنین روشی به دلیل اینکه تعیین دقیق زمان شروع گیرش در بتن مشکل است، توصیه نمی شود.

در صورتی که ذوب شدن یخ بعد از گیرش بتن و پیش از اینکه مقاومت بتن به حد قابل قبولی برسد، اتفاق بیفتد، انبساط همراه با تشکیل یخ سبب گسیختگی و افت غیرقابل بازگشت مقاومت می شود. به هر حال، در صورتی که بتن بتواند پیش از یخ زدن به یک مقاومت کافی برسد، می تواند در برابر فشارهای داخلی تولید شده به وسیله تشکیل یخ حاصل از آب اختلاط باقی مانده، مقاومت کند. در این مرحله مقدار یخ تشکیل شده، کم است، زیرا مقداری از آب اختلاط بتن در فرآیند هیدراسیون سیمان ترکیب شده و مقداری نیز در حفره های ژلی کوچک قرار گرفته که قادر به یخ زدن نیستند. متاسفانه تعیین سنی که درآن بتن به اندازه کافی برای پایداری در برابر یخ زدن مقاوم است، ساده نیست. البته تعدادی داده های سرانگشتی موجود هستند. به طور کلی، هیدراسیون پیشرفته سیمان و مقاومت های بیشتر بتن آسیب پذیری در برابر عمل یخ بندان را کاهش می دهند.

 

علاوه براینکه بتن باید در سنین اولیه در برابر عمل یخ بندان محافظت شود، همچنین باید در زمان خدمت دهی در برابر چرخه های بعدی یخ زدن و ذوب شدن، در صورت وقوع، پایدار است. در اینجا، تنها به جلوگیری از یخ زدن بتن تازه و محافظت آن طی هیدراسیون اولیه می پردازیم. برای حصول این امر باید اطمینان حاصل کرد که دمای بتن ریزی به اندازه کافی برای جلوگیری از یخ زدن آب اختلاط بالا بوده و بتن از نظر دمایی برای مدت زمان کافی تا رسیدن به مقاومت مناسب محافظت شده است. جدول 1.9 دماهای حداقل توصیه شده برای بتن ریزی را به ازای دماهای مختلف هوا و اندازه های متفاوت مقطع در زمان بتن ریزی در آب و هوای سرد ارائه می دهد. می توان مشاهده کرد که دماهای قابل قبول حداقل برای بتن به عنوان دماهای بتن ریزی و نگهداری برای مقاطع بزرگ تر به دلیل افت حرارتی کمتر، پایین تر خواهد بود. از همان جدول می توان متوجه شد، هنگامی که دمای هوا زیر 5 درجه سلسیوس (40 درجه فارنهایت) است، بتن باید به دلیل افت های حرارتی که طی حمل و بتن ریزی اتفاق می افتد، در دماهای بالاتر مخلوط شود. علاوه بر این، باید اطمینان حاصل کرد که بتن تازه در برابر سطح یخ زده ریخته نشده باشد. علاوه بر این برای اجتناب از احتمال ترک خوردگی حرارتی در 24 ساعت اول پس از اتمام دوره محافظت و هنگامی که بتن تا دمای محیط اطراف سرد می شود نباید حداکثر افت مجاز دما طی این 24 ساعت از مقادیر ارائه شده در جدول 1 بیشتر باشد.

جدول 1.9 دماهای توصیه شده بتن برای بتن ریزی در آب و هوای سرد.

دمای هوا	حداقل ابعاد مقطع
	کوچکتر از mm 300 (in 12)	300 تا mm 900 (12 تا in 36)	900 تا mm 1800 (36 تا in 72)	بالاتر از mm 1800 (in 72)
	حداقل دمای بتن هنگام ریختن و نگهداری
	(°F 55) °C 10	(°F 50) °C 10	(°F 45) °C 7	(°F 55) °C 13
	حداقل دمای بتن هنگام اختلاط برای دمای هوا
بالای (°F 30) °C 1- 18- تا (0 تا °F30) °C 1- زیر (°F 0) °C 18-	(°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18 (°F 70) °C 21	(°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16 (°F 65) °C 18	(°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13 (°F 60) °C 16	(°F 45) °C 7 (°F 50) °C 10 (°F 55) °C 13
	حداکثر افت دمای مجاز در 24 ساعت اول پس از پایان محافظت
	°C 28 (°F 50)	°C 22 (°F 40)	°C 17 (°F 30)	°C 11 (°F 20)

 

جدول 2 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن ریزی در آب و هوای سرد (با استفاده از بتن هوازایی شده).

نوع سیمان، ماده افزودنی، مقدار سیمان	زمان نگهداری متناسب با سطح اطمینان مقاومت (روز) برای گروه خدمت دهی
	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	بدون بار، در معرض شرایط محیطی	با بار جزئی، در معرض شرایط محیطی	با بار کامل، در معرض شرایط محیطی
سیمان معمولی (نوع I)، اصلاح شده (نوع II)   سیمان تندگیر (نوع III) یا تسریع کننده یا kg/m360 (lb/yd3 100) سیمان اضافی	2     1	3     2	6     4	جدول 3.9 را ببینید     جدول 3.9 را ببینید

 

 

ممکن است به این نکته توجه شود که بتن ساخته شده از مصالح سنگی سبک حرارت بیشتری را نگه می دارند، به طوری که می توان از دماهای حداقل کمتری در زمان بتن ریزی یا نگهداری بتن بهره برد.

مدت زمان محافظت پیوسته برای بتن حباب هوازایی شده ساخته شده با مصالح سنگی سبک که در دماهای توصیه شده در جدول 1 بتن ریزی و نگهداری شده اند، در جدول 2 نشان داده شده است. البته باید در جاهایی که احتمال وقوع یخ زدن و ذوب شدن در دوره خدمت دهی بتن وجود دارد، از بتن هوازایی شده استفاده شود، اما در صورتی که الزاماً باید در ساخت از بتن بدون حباب هوا استفاده کرد، زمان های محافظت نشان داده شده در جدول 2 باید حداقل دو برابر شوند، زیرا چنین بتنی، به خصوص در وضعیت اشباع، بیشتر در برابر صدمه یخ بندان آسیب پذیر است. دوره های زمانی محافظت نشان داده شده در جدول 2 به نوع و مقدار سیمان، استفاده یا عدم استفاده از تسریع کننده و شرایط خدمت دهی بستگی دارد. زمان های محافظت باید این اطمینان را ایجاد کنند که از صدمه یخ بندان در سنین اولیه و مسائل دوامی در سنین بعدی اجتناب خواهد شد.

 

 

دوره های زمانی برای مواردی که نسبت بالایی از مقاومت طراحی بتن سازه ای باید پیش از قالب برداری و شمع گذاری ایمن کسب شود، در جدول 3 ارائه شده است. این مقادیر به طور متداول برای مقاومت 28 روزه 21 تا MPa 34 (3000 تا psi 5000) ارائه شده اند. مقادیر متناظر برای دوره های محافظت در سایر شرایط خدمت دهی و انواع دیگر باید از رابطه مقاومت از پیش تعیین شده – بلوغ بتن استنباط شود.

از جدول های 2 و 3 چنین به نظر می رسد که برای حصول نرخ های بالای گسترش حرارت (و در نتیجه افزایش دمای اولیه) باید از سیمان پرتلند زودگیرکننده بتن (نوع III) یا ماده افزودنی تندگیرکننده و ترجیحاً از یک مخلوط پرعیار دارای نسبت آب به سیمان کم استفاده شود.

قبلاً به حداقل دمای لازم بتن در زمان بتن ریزی اساره شد. هدف رسیدن به دمایی بین 7 تا 21 درجه سلسیوس (45 تا 70 درجه فارنهایت) می باشد. تجاوز از دمای بالا می تواند منجر به تاثیر نامطلوب برمقاومت بلند مدت گردد. دمای بتن در زمان بتن ریزی تابعی از دمای اجزای تشکیل دهنده مخلوط است و می توان آن را با معادله 1 محاسبه کرد. در صورت لزوم می توان اجزای تشکیل دهنده بتن را گرم کرد.

 

جدول 3 زمان های محافظت توصیه شده برای بتن بارگذاری شده امل در آب و هوای سرد.

نوع سیمان	دوره نگهداری (روز)
	درصد مقاومت 28 روزه
	50	65	85	95
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	برای دمای بتن (°F 50) °C 10
	6 9 3	11 14 5	21 28 16	29 35 26
	برای دمای بتن (°F 70) °C 21
سیمان پرتلند معمولی (نوع I) سیمان پرتلند اصلاح شده (نوع II) سیمان پرتلند تندگیر (نوع III)	4 6 3	8 10 4	16 18 12	23 24 20

 

از مطالب ذکر شده در بخش بتن ریزی در آب و هوای گرم چنین برداشت می شود که گرم کردن آب ساده تر و موثرتر می باشد، اما تجاوز از دمای 60 تا 80 درجه سلسیوس (140 تا 180 درجه فارنهایت) از آنجا که ممکن است، منجر به گیرش آنی سیمان شود، نامطلوب خواهد بود. این موضوع ناشی از اختلاف دمای بین آب و سیمان است. همچنین جلوگیری از تماس مستقیم سیمان با آب داغ از آنجا که می تواند منجر به انباشتگی سیمان (گلوله های سیمان) شود، حائز اهمیت است و به این دلیل ترتیب ریختن مواد به درون مخلوط کن باید دارای نظم مناسبی باشد.

در صورتی که گرم کردن آب، دمای بتن را به اندازه کافی بالا نبرد، می توان مصالح سنگی را به طور غیرمستقیم یعنی با جریان بخار درون لوله های مارپیچ تا حدود 52 درجه سلسیوس (125 درجه فارنهایت) گرم کرد. گرم کردن مستقیم با بخار می تواند منجر به افزایش قابل توجه مقدار رطوبت مصالح سنگی شود. زمانی که دمای مصالح سنگی کمتر از صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) است، رطوبت جذب شده در حالت منجمد قرار دارد. بنابراین، نه تنها فرآیند گرم کردن مستلزم افزایش دمای یخ از دمای مصالح سنگی Ta به صفر درجه سلسیوس (18 درجه فارنهایت) می باشد، بلکه مستلزم تغییر حالت یخ به آب (گرمای نهان ذوب) نیز می باشد.

 

پس از بتن ریزی می توان دمای کافی برای بتن را از طریق عایق بندی بتن از جو و در صورت لزوم، با ساخت یک فضای بسته در اطراف سازه به شرط اینکه منبع حرارت درون فضای بسته باشد، تامین کرد. نحوه گرمادهی باید به گونه ای باشد که بتن سریعاً خشک نشده و دمای بخشی از آن، بیش از حد بالا نرود. همچنین منجر به غلظت بالای گاز CO2 (که می تواند سبب کربناسیون شود) در جو نشود. به دلایل ذکر شده، احتمالاً جریان بخار بهترین منبع گرما می باشد. در برخی مواقع از قالب های فولادی پوشش دار با آب داغ استفاده می شود.

دمای بتن در سازه های مهم باید به طور منظم تحت نظر باشد. در تصمیم گیری در مورد محل قرارگیری ئماسنج ها یا ترموکوپل ها باید یادآوری شود که گوشه ها و ضلع های مقاطع بتنی نسبت به عمل یخ بندان آسیب پذیر هستند. نظارت بر دمای بتن این امکان رافراهم می سازد که بتوان عایق بندی یا گرمادهی به بتن را باتوجه به شرایط محیطی از قبیل وزش بادی که دمای هوا را به طور ناگهانی کاهش می دهد و یکی از شرایط پیشروی عمل یخ بندان است، تنظیم نمود. از طرف دیگر، برف به عنوان یک عایق عمل کرده و در نتیجه یک محافظت طبیعی را به وجود می آورد.

افزودنی های پر کاربرد و ویژه بتن

چه موادی می توان به بتن افزود؟

در بسیاری از موارد به راحتی می توان خواص سیمان های متداول را با یک ماده افزودنی و یا همان ماده اضافه ترکیب کرده و به جای سیمان خاص از آن استفاده کرد. در برخی از موارد، چنین ترکیبی تنها راه رسیدن تاثیر مطلوب است. شمار زیادی از این محصولات اختصاصی در بازار موجود هستند. تاثیر مطلوب این محصولات توسط سازنده آنها مشخص شده است، اما این امکان وجود دارد که برخی از این تاثیرات شناخته نشده باشد و از این رو اتخاذ یک روش احتیاطی از جمله آزمایش های عملکردی عاقلانه است. باید به این نکته توجه داشت که، اصطلاح ماده "مضاف" و "افزودنی" که اغلب به طور مترادف به کار می روند، در اصل با یکدیگر تفاوت دارند، اصطلاح مضاف به ماده ای اشاره می کند که در مرحله ساخت سیمان به سیمان اضافه شده است. در حالی که اصطلاح افزودنی به ماده ای اطلاق می شود که در مرحله اختلاط به بتن اضافه می شود.

علاوه بر این، عوامل حباب زا و هوازایی وجود دارند که هدف اصلی از استفاده آنها محافظت بتن در مقابل خرابی ناشی از تاثیرات مخرب یخ زدن و ذوب شدن است. مواد افزودنی شیمیایی اساساً شامل کاهنده های آب (روان کننده ها)، کندگیر کننده ها و زودگیر کننده های گیرش هستند که مطابق مشخصات فنی ASTMC494-05a، به ترتیب در انواع B, A و C رده بندی شده اند. رده بندی مواد شیمیایی در مشخصات فنی BS 5075-1: 1982، نیز اساساً مشابه مورد فوق است، اما مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، انواع بیشتری از مواد افزودنی را پوشش می دهد.

1- زودگیر کننده های بتن

 

زودگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که روند سخت شدن یا توسعه مقاومت اولیه بتن را تسریع می کنند. این نوع ماده افزودنی الزاماً تاثیر مشخصی بر زمان گیرش یا (سفت شدن) ندارد. به هر حال، در عمل، مواد افزودنی که طبق مشخصات فنی ASTM C 494-05a و BS 5075-1:1982 در رده نوع A قرار گرفته اند، زمان گیرش را کاهش می دهند. به این نکته باید توجه شود که مواد افزودنی تسریع کننده گیرش (یا تندگیر کننده) نیز وجود دارند که مخصوصاً زمان گیرش را کاهش می دهند. سدیم کربنات (سودای شستشو)، نمونه ای از ماده افزودنی تندگیر کننده است که برای ایجاد گیرش آنی در شاتکریت استفاده می شود. اگر چه این ماده تاثیر نامطلوبی برمقاومت بتن دارد، اما کارهای تعمیرات فوری را امکان پذیر می سازد. سایر نمونه های مواد افزودنی تسریع کننده گیرش عبارت از آلومینیم کلرید، پتاسیم کربنات، سدیم فلوئورید، سدیم آلومینات و نمک های آهن هستند. از هیچ یک از این مواد نباید بدون مطالعه کامل در مورد تمامی پیامدهای آنها استفاده کرد.

اکنون به بررسی تسریع کننده ها باز می گردیم. متداول ترین این مواد، کلسیم کلرید (CaCl2) است که در اصل افزایش مقاومت اولیه بتن را تسریع می کند. در برخی مواقع از این ماده افزودنی در مواردی که بتن ریزی در دماهای پایین {2 تا 4 درجه سلسیوس (35 تا 40 درجه فارنهایت)} انجام می شود یا هنگامی که به کارهای تعمیراتی فوری نیاز است، استفاده می شود. دلیل این امر، افزایش نرخ توسعه حرارت هیدراسیون در ساعت های اولیه پس از اختلاط بتن است. احتمالاً کلسیم کلرید به عنوان یک کاتالیزور در هیدراسیون C3S و C2S عمل می کند یا درجه قلیایی محلول تولید شده از هیدراسیون سیلیکات ها را کاهش می دهد. این ماده، هیدراسیون C3A را تا حدی کاهش داده، اما فرآیند عادی هیدراسیون سیمان را تغییر نمی دهد.

 

کلسیم کلرید را می توان به سیمان یا پودر زودگیر بتن (نوع III) و همین طور به سیمان پرتلند معمولی (نوع I) اضافه کرد. هرچه نرخ طبیعی سخت شدن سیمان سریعتر باشد، اثر تسریع کننده بیشتر خواهد بود. به هر حال، کلسیم کلرید نباید همراه با سیمان پرآلومین استفاده شود. شکل 1 تاثیر کلسیم کلرید برمقاومت اولیه بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان را نشان می دهد. باور عمومی بر این است که مقاومت بلند مدت تحت تاثیر این ماده افزودنی قرار نمی گیرد.

مقدار کلسیم اضافه شده به مخلوط باید به دقت کنترل شده باشد. برای محاسبه مقدار کلسیم کلرید مورد نیاز می توان فرض کرد که تاثیر اضافه کردن یک درصد کلسیم کلرید هیدراته نشده، CaCl2، (به عنوان بخشی از جرم سیمان) بر نرخ سخت شدن به اندازه 6 درجه سلسیوس (11 درجه فارنهایت) افزایش درجه حرارت است. در حالت کلی، 1 تا 2 درصد کلسیم کلرید کافی است.

 

شکل 1 تاثیر CaCl2 برمقاومت بتن های ساخته شده از انواع مختلف سیمان. سیمان پرتلند معمولی (نوع I)، سیمان اصلاح شده (نوع II)، سیمان پرتلند زودگیر (نوع III)، سیمان با حرارت زایی کم (نوع IV) و سیمان ضد سولفات (نوع V).

 

در صورتی می توان از مقدار بیشتر کلسیم کلرید استفاده کرد که مقدار مصرفی با یک سیمان واقعی آزمایش شود. باید توجه داشت که تاثیر کلسیم کلرید به یک درجه خاص از ترکیبات سیمان بستگی دارد. معمولاً کلسیم کلرید گیرش را تسریع کرده و میزان مصرف زیاد آن می تواند سبب گیرش آنی شود.

توزیع کلسیم کلرید به طور یکنواخت در کل مخلوط حائز اهمیت است. بهتر است، این ماده افزودنی در آّب اختلاط حل شود. تهیه محلول آبی غلیظ با استفاده از پولک های کلسیم کلرید برکلسیم کلرید دانه ای که به آهستگی حل می شود، ارجحیت دارد. پولک ها حاوی H2O2.CaCl2 هستند و 37/1 گرم پولک معادل با یک گرم CaCl2 می باشد.

 

 

مصرف کلسیم کلرید، پایداری سیمان در برابر حمله سولفاتی را خصوصاً در مخلوط های کم عیار کاهش می دهد. در حالی که احتمال واکنش قلیایی در مصالح سنگی افزایش می یابد. سایر تاثیرات نامطلوب اضافه کردن کلسیم کلرید عبارت از افزایش جمع شدگی و خزش و کاهش پایداری بتن حباب هوازایی شده در برابر یخ زدن و ذوب شدن در سنین بعدی است. اثر سودمند مصرف کلسیم کلرید، افزایش پایداری بتن در برابر فرسایش و سایش می باشد.

احتمال خطر خوردگی آرماتورها در اثر کلسیم کلرید مدت هاست که مورد بحث است. مطالعات نشان داده اند، زمانی که کلسیم کلرید به مقدار صحیح استفاده شود، در برخی از حالت های خاص سبب خوردگی می شود، در حالی که در موارد دیگر خوردگی اتفاق نمی افتد. احتمالاً این موضوع را می توان با توزیع غیر یکنواخت یون های کلرید و با مهاجرت یون های کلرید در بتن نفوذناپذیر و ورود رطوبت و اکسیژن به خصوص در شرایط آب و هوایی گرم توجیه کرد.

البته ما در اینجا در مورد کلسیم کلرید بحث می کنیم، در حالی آنچه به خوردگی مربوط است، یون کلرید Cl- می باشد. تمامی منابع یون از جمله سطح مصالح سنگی دریایی باید در نظر گرفته شوند. ممکن است، در یک گرم CaCl2، حدود 56/1 گرم یون کلرید وجود داشته باشد.

 

زمانی که بتن دائماً خشک است، به طوری که دارای هیچگونه رطوبتی نباشد، خوردگی نمی تواند اتفاق بیفتد، اما تحت سایر شرایط احتمال خوردگی آرماتورها وجود دارد و یک تهدید جدی برای سازه محسوب می شود. از این رو، استاندارد BS 8110-1: 1997، مقدار کل کلرید در بتن سازه ای را محدود کرده است. در ایالات متحده نیز، آیین نامه ACI 318R-05 محدودیت های مشابهی را برای مقدار مطلق کلرید توصیه کرده است. این حدود کم نیز شدیداً مصرف مواد افزودنی با پایه کلریدی را در بتن حاوی فلز تعبیه شده قدغن می کنند. استاندارد BS EN 934-2: 2001، تمامی مواد افزودنی را به داشتن حداکثر کلرید کل 1/0 درصد جرمسیمان ملزم کرده است.

اثر تسریع بدون خطر خوردگی را می توان با استفاده از سیمان های بسیار زودگیر یا مواد افزودنی عاری از کلرید به دست آورد. اغلب مواد افزودنی عاری از کلرید برپایه کلسیم فرمات هستند که اندکی اسیدی بوده و هیدراسیون سیمان را تسریع می کند. در برخی از مواقع کلسیم فرمات را با بازدارنده های خوردگی از قبیل کرومات ها، بنزوات ها و نیترات های محلول مخلوط می کنند. ماده افزودنی حاصل دارای تاثیر تسریع کننده بیشتری در دماهای کمتر از دمای اتاق هستند، اما قابلیت تسریع آن در هر دمایی از کلسیم کلرید کمتر است. تاثیر بلند مدت مواد افزودنی نوع کلسیم فرمات بر سایر خواص بتن هنوز کاملاً ارزیابی نشده است.

2-کندگیر کننده ها

 

 

کندگیر کننده ها مواد افزودنی هستند که زمان گیرش بتن که با روش آزمایش نفوذ سوزن ویکات اندازه گیری می شود، را به تاخیر می اندازند. چنین موادی در مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001، و ASTM C 494-05a شرح داده شده اند

کندگیرکننده ها در بتن ریزی در هوای گرم که زمان گیرش عادی بتن در اثر دمای بالا کاهش می یابد، مفید هستند و از تشکیل درزهای سرد بین بتن ریزی های متوالی جلوگیری می کنند. به طور کلی، کندگیرکننده ها روند سخت شدن بتن را به تاخیر می اندازند. این خاصیت در ایجاد سطوح پرداخت کاری با سنگدانه های نمایان که جنبه معماری دارد، مفید می باشد.

 

عمل کندگیر شدن بتن با اضافه کردن شکر، مشتقات کربوهیدرات ها، نمک های روی محلول، جوهر بوره محلول و سایر مواد از این دست حاصل می شود. در عمل، بیشتر از کندگیرکننده هایی استفاده می شود که کاهنده آب نیز هستند. کاهنده های آب در بخش بعد توضیح داده می شوند. زمانی که مصرف کندگیرکننده ها به دقت کنترل می شود، اضافه کردن شکر به اندازه حدود 05/0 درصد جرم سیمان باعث تاخیر زمان گیرش به اندازه حدود 4 ساعت می شود. به هر حال، تاثیر واقعی شکر به ترکیبات شیمیایی سیمان بستگی دارد. عملکرد شکر و در واقع عملکرد هر نوع کندگیرکننده دیگری باید با مخلوط های آزمایشی که با مقدار واقعی سیمان مصرفی در اجرا ساخته شده اند، تعیین می شود. مقادیر زیاد شکر به طور مثال 2/0 تا 1 درصد جرم سیمان از گیرش سیمان جلوگیری می کند. این خاصیت شکر در هنگام درست کار نکردن مخلوط کن مفید است.

 

در صورتی که ماده افزودنی کندگیرکننده با تاخیر به مخلوط اضافه شود، زمان گیرش بتن افزایش می یابد. این تاثیر به خصوص در سیمان هایی با مقدار C3A هیدراته شده و ماده افزودنی را جذب نمی کند و در نتیجه ماده افزودنی برای واکنش با سیلیکات های کلسیم در دسترس قرار می گیرد.

مکانیزم عامل کندگیر کننده هنوز با قطعیت کامل شناخته نشده است. مواد افزودنی رشد بلورها یا نحوه شکل گیری آنها را به نحوی بهبود می دهند که مانع موثرتری برای جلوگیری از هیدراسیون نسبت به زمانی که از ماده افزودنی استفاده نمی شود، ایجاد می کنند. در برخی از موارد، به دلیل واکنش افزودنی های بتن با ماده هیدراته شده از غلظت محلول کاسته می شود، اما در این موارد نیز ترکیب با هویت محصولات هیدراسیون تغییر نمی کنند. همچنین این حالت در مواد افزودنی که هم کندگیرکننده و هم کاهنده آب هستند، نیز وجود دارد.در مقایسه با بتن بدون ماده افزودنی، استفاده از مواد افزودنی کندگیرکننده مقاومت اولیه را کاهش می دهد، اما نرخ کسب مقاومت های بعدی را افزایش می دهد، به طوری که مقاومت های بلند مدت تفاوت زیادی با یکدیگر نخواهند داشت. همچنین کندگیرکننده ها به دلیل افزایش مرحله پلاستیک، تمایل به افزایش جمع شدگی دارند، اما جمع شدگی ناشی از خشک شدن بدون تاثیر باقی خواهد ماند.

3-فوق روان کننده ها

 

 

در ایالات متحده، مواد افزوذنی کاهنده آب جدیدتر و موثرتری نیز تحت عنوان کاهنده آب با محدوده بالا وجود دارد که در استاندارد ASTM به عنوان نوع F نام گذاری شده اند. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب با محدوده بالا و کندگیرکننده نیز وجود دارند که در نوع G رده بندی شده اند.

مصرف این نوع مواد افزودنی معمولاً بیشتر از مصرف مواد افزودنی متداول کاهنده آب است و احتمال اثرات نامطلوب جانبی آنها به طور قابل ملاحظه ای کمتر می باشد. به عنوان مثال، به دلیل اینکه فوق روان کننده بتن نمی توانند کشش سطحی آب را تا حد قابل ملاحظه ای کاهش دهند، مقدار قابل توجهی حباب هوا را وارد بتن نمی کنند.

 

 

از فوق روان کننده ها برای تولید بتن روان در محل های بتن ریزی غیرقابل دسترس، دال های کف یا روسازی یا محل هایی که به بتن ریزی بسیار سریع نیاز است، استفاده می شود. استفاده دیگر این مواد، در تولید بتن با مقاومت بسیار بالا و با استفاده از کارایی معمول، اما نسبت آب به سیمان بسیار کم است. این مورد مصرف فوق روان کننده ها در شکل2 نشان داده شده است.

 

شکل 2 رابطه متداول بین میزان پخش شدگی آزمایش میز سیلان و مقدار آب بتن ساخته شده با و بدون فوق روان کننده.

 

فوق روان کننده ها، سولفونات ملامین فرمالدئید تغلیظ شده یا سولفونات نفتالین فرمالدئید تغلیظ شده هستند که مورد دوم، خصوصاً هنگامی که با استفاده از یک کوپلیمر اصلاح شده باشد، بسیار موثر خواهد بود. فوق روان کننده ها از طریق عمل سولفونیک اسید جذب شده بر روی سطح ذرات سیمان که به آنها بار منفی داده و در نتیجه متقابلاً آنها را از یکدیگر دور می کند، سبب پراکنده شدن سیمان می شوند. این مواد کارایی مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ مخلوط های بتنی را در یک نسبت آب به سیمان معین افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند. این نوع مواد به طور معمول مقدار اسلامپ را از 75 میلیمتر (3 اینچ) به 200 میلیمتر (8 اینچ) افزایش می دهند.

در انگلستان، کارایی بالا را با آزمایش پخش میز سیلان اندازه گیری می کنند و مقدار بین 500 تا 600 میلیمتر برای سیلان متداول است. بتن روان حاصل، چسبنده بوده و به خصوص در صورتی که از مصالح سنگی درشت دانه بسیار تیزگوشه، پولکی یا سوزنی اجتناب شده و مقدار مصالح سنگی ریزدانه 4 تا 5 درصد افزایش یافته باشد، دچار آب انداختگی یا جداشدگی بیش از حد نمی شود. در هنگام طراحی قالب بندی بتن های روان باید به یاد داشت که این نوع بتن ها می توانند فشار هیدرواستاتیکی کامل به قالب ها اعمال کنند.

زمانی که هدف حصول یک بتن با مقاومت بالا در یک کارایی معین است، استفاده از فوق روان کننده می تواند منجر به کاهش آب از 25 تا 35 درصد شود (میزان کاهش آب به وسیله روان کننده های متداول تقریباً نصف این مقدار است). در نتیجه، امکان استفاده از نسبت های آب به سیمان پایین وجود دارد، به طوری که مقاومت های بسیار بالای بتن حاصل شود (شکل 3). مقاومت های 28 روزه تا اندازه MPa100 (psi 15000) را با نسبت آب به سیمان 28/0 می توان به دست آورد. حتی حصول مقاومت های بالاتر نیز با استفاده از عمل آوری با بخار یا اتوکلاو امکان پذیر است. به منظور افزایش مقاومت در سنین بالاتر می توان از فوق روان کننده ها همراه با جایگزینی بخشی از سیمان با خاکستر بادی استفاده کرد.

اثر کارایی بهتر ایجاد شده با فوق روان کننده ها کوتاه مدت است و در تیجه نرخ افت اسلامپ بالایی وجود خواهد داشت. پس از حدود 30 تا 90 دقیقه کارایی به وضعیت عادی خود باز می گردد. به این دلیل، فوق روان کننده باید بلافاصله پیش از بتن ریزی به مخلوط اضافه شود. معمولاً، در شیوه مرسوم، روان کننده حین اختلاط اضافه شده و عمل اختلاط تا مدت کوتاهی پس از آن ادامه پیدا می کند. در مورد بتن آماده، یک مدت 2 دقیقه ای اختلاط مجدد حیاتی می باشد. در حالی که اختلاط مجدد در هنگام افزایش مقدار فوق روان کننده توصیه نمی شود، زیرا احتمال جداشدگی وجود دارد. افزایش مقدار فوق روان کننده کارایی را تا 160 دقیقه بعد از اختلاط حفظ می کند و با خیال راحت می توان از این بتن استفاده کرد.

فوق روان کننده ها تاثیر به سزایی برگیرش بتن ندارند، مگر در مواردی که از سیمان هایی با مقدار بسیار کم C3A استفاده شده باشد، در این صورت ممکن است، تاخیر زیادی درگیرش بتن به وجود آید. سایر خصوصیات بلند مدت بتن نیز به طور محسوسی تحت تاثیر مصرف فوق روان کننده ها وجود ندارند. به هر حال در برخی از مواقع، مصرف فوق روان کننده ها با مواد افزودنی حباب هوازا می تواند مقدار حباب هوای ایجاد شده را کاهش داده و سیستم حفره را تغییر دهد، اما فوق روان کننده های اصلاح شده خاصی وجود دارند که با مواد افزودنی حباب هوازای متداول سازگار هستند. تنها عیب حقیقی فوق روان کننده ها قیمت نسبتاً بالای آنهاست که ناشی از هزینه بالای تولید یک محصول با جرم مولکولی بالا می باشد.

شکل 3 تاثیر اضافه کردن فوق روان کننده برمقاومت اولیه بتن ساخته شده از مقدار سیمان kg/m3370 (lb/yd3 630) و قالب گیری شده در دمای اتاق. تمامی بتن ها دارای کارایی مشابه هستند و از سیمان زودگیر (نوع III) ساخته شده اند.

4-کاهنده های آب (روان کننده ها)

 

این مواد افزودنی به سه منظور مورد استفاده قرار می گیرند:

 

الف) کسب مقاومت بیشتر با کاهش نسبت آب به سیمان در کارایی یکسان با بتن بدون حباب هوا.

ب) کسب کارایی مشابه با کاهش مقدار سیمان به نحوی که حرارت هیدراسیون در بتن ریزی های حجیم کاهش یابد.

ج) افزایش کارایی به نحوی که بتن ریزی در محل های غیرقابل دسترسی به راحتی انجام شود.

مشخصات فنی ASTM C 494-05a، مواد افزودنی را که تنها کاهنده آب هستند، در نوع A رده بندی می کند. اما در صورتی که خواص کاهنده آّب همراه با به تاخیر انداختن گیرش باشد، آنگاه، این ماده افزودنی به عنوان نوع D رده بندی می شود. همچنین مواد افزودنی کاهنده آب و تسریع کننده (نوع E) نیز وجود دارند. ملزومات مشخصات فنی BS EN 934-2: 2001 برای انواع متداول مواد افزودنی در جدول 1 ارائه شده است.

 

اجزای فعال اصلی مواد افزودنی کاهنده آب، عواملی با سطح فعال هستند که در فصل مشترک دو فاز غیرقابل اختلاط متمرکز می شوند و نیروهای فیزیو – شیمیایی را در این فصل مشترک تغییر می دهند. عوامل فعال سطحی توسط ذرات سیمان جذب می شوند و به آنها بار منفی می دهند. این امر سبب ایجاد نیروی دافعه بین ذرات و در نتیجه ثبات پراکندگی ذرات سیمان می شود. همچنین حباب های هوا نیز دفع شده و نمی توانند به ذرات سیمان متصل شوند. علاوه بر این، بار منفی سبب ایجاد یک غشای جهت دار از مولکول های آب در اطراف هر ذره شده و در نتیجه ذرات را از هم جدا می کند. از این رو ذرات دارای تحرک بیشتری بوده و آب آزاد شده ناشی از اثر مهارکننده سیستم، لخته شده و برای روان سازی مخلوط در دسترس قرار می گیرد، به طوری که کارایی افزایش پیدا می کند.

 

کاهش آب اختلاط که در اثر مصرف مواد افزودنی محتمل است، بین 5 تا 15 درصد تغییر می کند. در بسیاری از مواقع، بخشی از این کاهش آب مربوط به حباب هوای ایجاد شده در اثر مصرف ماده افزودنی است. کاهش واقعی در میزان آب اختلاط به مقدار سیمان، نوع مصالح سنگی، پوزولان ها و عامل حباب هوازا در صورت وجود، بستگی دارد. بنابراین، ساخت مخلوط های آزمایشی به منظور حصول خواص بهینه و همین طور تشخیص هر نوع اثر جانبی نامطلوب احتمالی از قبیل جداشدگی، آب انداختگی و افت کارایی با زمان (یا افت اسلامپ) ضروری می باشد.

مواد افزودنی کاهنده آب، برخلاف عامل های حباب هوازا، همواره چسبندگی بتن را بهبود نمی دهند. مواد افزودنی از نوع هیدروکسیلیت کربوکسیلیک می توانند آب انداختگی بتن هایی با کارایی بالا را افزایش دهند، اما از طرف دیگر، معمولاً مواد افزودنی از نوع لیگنوسولفونیک اسید چسبندگی بتن را به دلیل حباب هوای تعمدی بهبود می دهند. به هر حال، در برخی از مواقع، استفاده از یک عامل حباب زدا برای اجتناب از ایجاد حباب هوای بیش از حد ضروری است. همچنین باید به این نکته توجه شود که اگرچه گیرش سیمان با مصرف اینگونه مواد افزودنی به تاخیر می افتد، اما نرخ افت کارایی همواره با گذشت زمان کاهش نمی یابد. به طور کلی، کارایی اولیه بالاتر موجب نرخ سریعتر افت کارایی می شود. در صورت مواجهه با این مسئله می توان مقدار مواد افزودنی مصرفی را افزایش داد، به شرطی که بر کندگیری سیمان تاثیر نامطلوبی نداشته باشد.

 

 

قابلیت پخش کنندگی مواد افزودنی کاهنده آب منجر به سطح جانبی بزرگ تر سیمان در معرض هیدراسیون می شود و به این دلیل مقاومت اولیه این نوع بتن ها در مقایسه با بتن بدون مواد افزودنی با نسبت آب به سیمان یکسان افزایش می یابد. همچنین ممکن است، مقاومت بلند مدت به دلیل توزیع یکنواخت تر ذرات پراکنده شده سیمان در کل بتن بهبود یابد. در بیان کلی، اینگونه مواد افزودنی در تمامی انواع سیمان موثر هستند، در حالی که تاثیر آنها برمقاومت سیمان های دارای C3A کمتر یا با مقدار قلیایی پایین، بیشتر است. این مواد تاثیر نامطلوبی برسایر خواص بتن ندارند، و زمانی که مواد افزودنی به نحو صحیح مصرف شوند، این امکان وجود دارد که دوام بهبود یابد. همانند سایر مواد افزودنی، استفاده از تجهیزات دقیق توزین ضروری است، زیرا میزان مصرف ماده افزودنی تنها معرف یک بخش از یک درصد جرم سیمان است.

 

5-میکروسیلیس ها و پرکننده ها

 

استفاده از پوزولان و سرباره کوره آهن را از آنجا که عمدتاً با کلسیم هیدروکسید، که از هیدراسیون سیلیکات ها در سیمان آزاد می شود، واکنش می دهند؛ می توان به عنوان مواد مضاف یا مواد افزودنی با خواص سیمان شدن نیز در نظر گرفت.

در رده بندی سیمان های پرتلند، به این نکته توجه شده است که پرکننده ها تا یک حداکثر مقدار مشخصی ممکن است در سیمان وجود داشته باشند. یک پرکننده یا ماده مضاف یک مصالح دانه ای ریز آسیاب شده در حد ریزی سیمان پرتلند است که خواص فیزیکی اش به خودی خود تاثیری بر برخی از خواص بتن از قبیل کارایی، چگالی، نفوذپذیری و آب انداختگی مویینه که سبب ترک خوردگی می شود، ندارد. پرکننده ها معمولاض از نظر شیمیایی بی اثر هستند، اما در صورت خواص هیدرولیکی یا مشارکت در واکنش های مضر با محصولات حاصله از واکنش خمیر سیمان هیدراته شده، نیز اثر مضری ندارند.

پرکننده ها می توانند با ایفای نقش به عنوان محل های تبلور، هیدراسیون سیمان پرتلند را افزایش دهند. این تاثیر در بتن حاوی خاکستر بادی و تیتانیم دی اکسید به صورت ذرات کوچک تر از یک میکرون مشاهده شده است. علاوه بر نقش تبلور، CaCO3 در فاز C-S-H نیز مشارکت می کنند که اثر مفیدی بر ساختار خمیر سیمان هیدراته شده دارند.

 

پرکننده ها می توانند مصالح تولید شده با فرآیندهای طبیعی یا غیرآلی باشند. آنچه در مورد پرکننده ها حیاتی است، یکنواختی خواص و خصوصاً ریزی آنهاست. این مواد نباید مقدار آب مورد نیاز برای اختلاط را افزایش دهند، مگر اینکه همواره با یک ماده افزودنی کاهنده آب مصرف شوند. همچنین نباید تاثیر نامطلوبی برپایداری بتن در برابر هوازدگی یا محافظت در مقابل خوردگی در بتن های مسلح داشته باشند. بدیهی است که این مواد نباید منجر به پسرفت بلند مدت مقاومت بتن شوند، هر چند که چنین مشکلی کمتر به وجود می آید.

باتوجه به اینکه عمل پرکننده ها و ژل میکروسیلیس غالباً فیزیکی است، از نظر فیزیکی با سیمانی که در آن مصرف می شوند، قابل مقایسه هستند. از آنجا که پرکننده نرمتر از کلینکر است، آسیاب کردن بیشتر مواد مرکب الزامی است، به طوری که از حصول ذرات بسیار ریز سیمان که برای مقاومت اولیه ضروری هستند، اطمینان حاصل شود.

 

 

مواد ریزدانه بی اثر دیگری نیز وجود دارند که به مخلوط اضافه می شوند. از جمله این مواد می توان آهک هیدراته شده یا گرد مصالح سنگی با وزن معمولی را نام برد. بدیهی است که مواد خنثی در کسب مقاومت بتن مشارکت نمی کنند و معمولاً برای افزایش کارایی دوغاب ها یا ملات های بنایی به کار می روند. همچنین رنگدانه ها را نیز می توان در گروه مواد افزودنی یا مواد مضاف رده بندی کرد.

از طرف دیگر، پودر یا آلومینیم در حضور قلیایی ها یا کلسیم هیدروکسید هیدروژن آزاد می کنند. از این فرآیند در ساخت بتن گازی یا بتن هوادهی شده که خصوصاً برای مواردی که به عایق بندی حرارتی نیاز است، استفاده می شود. چنین موادی تحت عنوان مواد افزودنی کف ساز نامیده می شوند. از جمله این مواد هیدروژن پروکسید است که حباب های اکسیژن را تولید می کند. این حباب ها در مخلوط ماسه سیمان جای گرفته و بتن اسفنجی را تولید می کنند.

6-مواد افزودنی آب بندی بتن

 

 

بتن به دلیل کشش سطحی موجود در منافذ مویینه خمیر سیمان سخت شده آب جذب می کند. جذب آب را می توان با مکش مویینه متوقف کرد. همچنین می توان با کمک مواد آب بند بتن از این نفوذپذیری جلوگیری کرد. عملکرد این نوع مواد افزودنی تا حد زیادی به اینکه فشار اعمال آب پایین باشد، مانند حالت باران (بدون وزش باد) یا بالا آمدن آب در منافذ مویینه و یا فشار هیدرو استاتیکی که در سازه های نگهداری آب اعمال می شود، وابسته است.

مواد افزودنی ضدآب کننده می توانند به چندین روش عمل کنند، اما تاثیر آنها عمدتاً آب گریز ساختن بتن می باشد. در این صورت آب در اثر افزایش زاویه تماس بین جداره های مویینه و آب، دفع می شود. نمونه هایی از این مواد افزودنی سیتریک اسید و برخی از روغن های گیاهی و حیوانی هستند.

7-چسب های بتن

 

این نوع مواد افزودنی امولسیون های پلیمری (لاتکس ها) هستند که چسبندگی بتن تازه به بتن سخت شده را بهبود می دهند و بنابراین به خصوص در کارهای تعمیراتی مناسب هستند. امولسیون یک سوسپانسیون کلوئیدی پلیمر در آب می باشد. هنگامی که این امولسیون همراه با بتن به کار می رود، یک بتن اصلاح شده با لاتکس (LMC) بتن سیمان پرتلندی پلیمری به دست می آید. اگرچه لاتکس های پلیمری یا چسب بتن گران هستند، اما مقاومت کششی و خمشی و همچنین دوام و خواص پیوستگی را بهبود می دهند.

 

 

باید بین مواد افزودنی ضدآب کننده با مواد افزودنی دفع کننده آب با پایه رزین های سلیسی که در سطح بتن به کار می روند، تفاوت قائل شد. غشاهای ضدآب کننده عبارت از روکش های قیری با پایه امولسیونی هستند که یک لایه بسیار نازک محکم با خواص الاستیک را ایجاد می کنند.

برخی از ارگانیسم ها از قبیل باکتری ها، قارچ ها یا حشرات می توانند با خوردگی فولاد یا لکه دار کردن سطح، تاثیر نامطلوبی بر بتن به جای بگذارند. باتوجه به اینکه ماهیت زبر بتن پناهگاه خوبی برای باکتری هاست، تمیز کردن سطح غیرموثر بوده و ضروری است که از برخی از مواد افزودنی که سم چنین ارگانیسمی هایی هستند، در مخلوط استفاده شود. این مواد افزودنی شامل ضدباکتری ها، ضدقارچ ها، و حشره کش ها هستند.