تحقیق اختلاط بتن

تحقیق اختلاط بتن

تحقیق اختلاط بتن

تحقیق اختلاط بتن در حجم 32 صفحه و در قالب word وقابل ویرایش و با قسمتی از متن زیر:

بتن با تكنيك ضعيف

بتن يكي از آن مصالح عجيب و غريب است كه هم تكنيك بالاي آن هست و هم تكنيك پائين آن، اين مثل يك تضاد است چون بتن از ساده ترين مصالح است و يك فرد خياباني هم بدون داشتن كمترين دانش فني مي تواند آن را درست كند. بتن مصالحي است كه انتظار مي رود خصوصيات منحصر بفرد خود را داشته باشد. اين يك پيشرفت است كه در زمان زندگي من اتفاق افتاده است و چنين پيشرفتي الزاماً نمي تواند نتيجه معكوس داشته باشد مثلاً با تغيير ماشين آلات كمتر از يك قرن پيش اين ماشين ها هستند اما به اندازه وزنشان به قيمت طلا مي ارزند. همه ساله صدها ميليون ماشين وارد بازار مي شوند كه بصورت خارق العاده اي توسط ابزار الكترونيكي كنترل شده و با روباتهاي كوچك و بزرگ اجراي كار مي كنند.

البته ما هنوز در موقعيت مدرني نيستيم كه سيستم فقط شامل يك انسان و يك سگ باشد. چرا سگ؟ چونكه به انسان اجازه دخالت در كار ماشين را ندهد. و چرا يك انسان؟ چون به سگ غذا دهد.

اجازه دهيد تا تغييرات در بتن را با دقت شرح دهم. روزهايي را به ياد دارم كه بتن با قوطي هاي 1 فوتي پيمانه مي شدند و اين قوطي ها با شن يا قلوه سنگ يا سيمان پر مي شدند. در واقع يك كيسه 5/42 كيلويي حدود 028/0 متر مكعب سيمان داشت. در يك كار كوچك، پيمانه كردن با يك بيل انجام مي شد: كمي سيمان، كمي شن و كمي قلوه سنگ. اصل و مبدإ مخلوطهاي 1:2:4 يا 3: 5/1 :1 همين روش است.

اين مصالح احتياج به شن تميز وگرد، و قلوه سنگ هاي ريز كه از نزديك ترين رودخانه تهيه مي شوند، داشتند. در صورت امكان جدا سازي قلوه سنگ هاي بزرگ از كوچك بسيار خوب بود. آب نيز براي توليد مخلوطي كه تراكم را ساده كند اضافه مي شد.

نكته قابل توجه اين است كه اين نسبت 5/0 آب - سيمان نسبت خوب  و مناسبي بود و بطور قابل ملاحظه اي بتن خوبي  از آب در مي آمد. بعضي قطعات مانند ديوارها، كف ها وحتي تيرهاي پل ها تا امروز باقي مانده اند.

به نسبت آب - سيمان (w/c ) اشاره كردم. اين موضوع در دهه دوم قرن بيستم توسط آبراند در ايلات متحده و فرت در فرانسه گسترش يافت، اما اين نسبت يك پارامتر كار بردي نبود. در واقع به نظر من امروز نسبت w/c نمي تواند يك پارامتر ابتدايي به شمار آيد. اين حرفها شايد من را مورد لعنت و استهزاء همه قرار دهد ولي در قسمتهاي بعدي دلايلم را ارائه خواهم داد.

تمام اينها در باره سيمان با تكنيك پايين بود. با اينكه امروزه بتن را بصورت فله پيمانه نمي كنيم اما براي مقاصد زيادي از اين طريق بتن رضايت بخش توليد مي شود. من اين بتن را بتن با تكنيك پايين نام گذاري كرده ام.


بتن با تكنيك بالا

حال از بتن با تكنيك بالا انتظار مي رود تا ويژيگيهاي مخصوص لازم براي كاربردهاي مختلف را داشته باشد. اين ويژگي ها عبارتند از: حداقل مقاومت منشاري در بتن با سن كم، ضريب انبساط حرارتي ويژه نرخ پايين توليد حرارت ( مربوط به هيدراسيون سيمان كه دماي كنترل شده ايجاد مي كند). ضريب ارتجاعي خاص،‌ ويژگيهاي خزش خاص يا بزرگي انقباص محدود تحت شرايط آزمايشگاهي. سه ويژگي مهم اخير مربوط به بتن پيش تنيده هستند. ليست فوق را مي توان براي ضريب خاصي چون يخ زدن و ذوب شدن و همچنين براي مقاومت در برابر حمله عوامل خارجي تعميم داد.

تمام فاكتورهاي فوق قابل دسترس هستند چرا كه درسالهاي مياني قرن بيستم كارهاي علمي زيادي صورت گرفت كه بيشتر آنها در ايالات متحده انجام شدند و اين آزمايش ها زمينه درك بهتري از ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي سيمان پر تلند وبتني كه از اين سيمان در آن استفاده شده است را دارند. در نتيجه، ما قادر بوديم ويژگي هايي براي سيمان پر تلند وضع كنيم. بعداً درباره الزامات لازم براي شن و ماسه صحبت خواهم كرد.

ويژگي هاي دقيق سيمان

اينجا به يك مشكل پايه اي برخورد مي كنيم مي دانيم كه سيمان پر تلند مورد نياز ما بايد

C3S ،C2S وC3A و مرغوبيت داشته باشد، اما ما مي توانيم چنين سيماني بخريم ! يا بهتر بگويم وقتي سيمان مي خريم مي دانيم چه چيزي خريده ايم؟ پاسخ منفي است، و اين اولين تضاد بين انتظارات از سيمان با تكنيك بالا و واقعيت است.

شايد بعضي از خوانندگان از ادعاي بالا تعجب كرده و با خود بگويند كه سيمان پر تلند دسته بندي ASTM از 1 تا 4 دارد و همچنيم يك دسته بندي اروپايي دوازده نوع سيمان پرتلند دارد.

البته اين درست است اما دسته بندي هاي استاندارد بيش از اين گسترده هستند به عنوان مثال الذامات تركيبات ASTMC-SO-O4 عبارتند از: Sio2 ،Al2o3 ،Fe2o3 وMgo ، كه اين تركيب هم در سيمان درجه 1 و هم در سيمان درجه III رعايت مي شود. و همچنين دو سيمان

1- انجمن آزمايش و مصالح امريكا - مترجمه

درجه III مي تواند تفاوت هاي فاحشي با هم داشته باشد. علاوه بر اين يك سيمان درجه 1 خاص شايد C3S بيشتر از يك سيمان درجه III  داشته باشد. نبايد تعجب كرد وقتي كه دو بتن از يك سيمان درجه III ساخته شده باشند و در آخر با هم تفاوت زيادي پيدا كنند.( سيمان درجه III اغلب در صنعت بتن پيش ساخته استفاده مي شود).

ادعاي من مي تواند با اشاره به اينكه مي توانيم ويژگي هاي سيماني كه خريداري مي كنيم. را سفارش سيمان با ويژگي هاي جواب داده شود. اول از همه اينكه معلوم كردن نوع سيمان به منزله سرهاي وزني و بزرگراههاي عظيم محقق شود. در واقع سيمان مثل سيمان ASTM e183-o2 ، به گفته مؤسسه استاندارد و نمونه برداري سيمان آبي، هرگز به خوبي فروش نرفته است

دوم اينكه وقتي از توليد كننده سيمان درباره ليست تأييد شده اي از خصوصيات  سيمان مورد معامله، سئوال مي كنيم، اين گواهي به هيچ عنوان با سيماني كه به سايت يا پروژه ها آورده مي شود، مطابقت ندارد. علاوه بر اين اصلاً معلوم نيست كه سيمان در چه روزي توليد شده و به كدام سيلو متعلق است. در كل چيزي جز يك نظر كلي در باره ويژگي هاي سيمان مورد نظر نخواهيم داشت.

تمام موارد ذكر شده در فوق انتقاد از روش هاي موجود توليد وتأمين سيمان پر تلند نيست، بلكه بازتاب حقيقي است كه مي گويد سيمان يك مصالح ارزان قيمت است و هرگونه دقت در توليد بهتر آن به گراني محصول منجر خواهد شد. علاوه براين، سيمان توليد شده در يك كارخانه شديداً تحت تأييد مواد خام اوليه و حتي سوختي است كه در كوره استفاده شده است. سوخت همانقدر مهم است كه سولفات دركلينكر سيمان، چون قابليت حل سولفاتها، سازگاري سيمان با روان كننده ها را تحت تأثير قرار مي دهد.

مشكلات مربوط به سيمان

تاكنون من در مورد محدوديت ويژگي هاي دقيق سيمان پر تلندي كه به شخص تحميل مي شود تا مخلوط بتن خود را تهيه كند،‌ صحبت كرده ام. امروزه، سيمان پر تلند كمتر به عنوانيك ملات استفاده مي شود بلكه اين سيمان از اجزاي لازمه ملات است. دلايل زيادي دارم، از جمله: اول اينكه،‌ با استفاده از ملات هاي افزودني كه از مصالح سيماني هستند،‌ ويژگي هاي مصالح سيماني تركيب شده بسيار با هم متفاوت خواهند بود. ما قادريم تا نرخ پيشرفت گرماي هيدراسيون و افزايش دماي بتن را پايين بياوريم و در نتيجه را در برابر بعضي حملات شميايي كاهش دهيم.

دوم اينكه،‌ بسياري از مصالح سيماني افزودني يا طبيعي هستند يا در پروسه توليد ديگر مصالح بدست مي آيند ( مانند روبارة‌ آهن گدازي، كه در توليد آهن حاصل مي شود) و يا از محصولات هرز هستند ( مانند زمه خاكستر كه در سوختن زغال سنگ در نيرو گاه بدست مي آيد). بنابراين اين مصالح در طبيعت وجود دارند و لازم نيست كه حتماً توليد شوند، و مقادير زيادي از انرژي را اتلاف كنند. اين صرفه جويي در انرژي است كه درنهايت منجر به سود اقتصادي مي شود. از طرفي  مصرف نرمه خاكستر مشكلات زيست محيطي بوجود مي آورد.

سوم اينكه، شايد اينطور تلقي شود كه اين مصالح دور ريختني بايد ارزانتر از سيمان توليد شده باشند، اما اغلب اينطور نيست.

نرمه خاكستر

نرمه خاكستر شايد شايع ترين ملاتي باشد كه به سيمان پرتلند اضافه مي شود. از لفظ اضافه شدن استفاده  مي كنم چون بايد نسبت مشخصي از سيمان پرتلند را در ملات استفاده كنيم، زيرا عمل هيدرو ليك نرمه خاكستر از وانش با هيدرو كسيد كلسيم توليد شده در هيدراسيون سيمان پر تلند، نشأت مي گيرد.

پيش كسوت استفاده از نرمه خاكستر V.M.Maihotra در كانادا است. او از روشي استفاده مي كند كه درآن 60 درصد ملات، نرمه خاكستر است. بنابر اين روش است كه نرمه خاكستر از عناصر اصلي ملات است.

در نيرو گا ههاي توليد انرژي با سوخت زغال سنگ، نرمه خاكستر بصورت ذرات منتشر شوند. الكترو ستاتيكي وجود دارد. درصنعت شيشه سازي بصورت عمده بعنوان تركيبات سيليسي استفاده مي شود  و همانطور كه در بالا گفته شد با هيدرو كسيد كلسيم واكنش مي دهد. به عبارت ديگر، نرمه خاكستر يك پوزولان است. اهميت ديگر نرمه خاكستر، عمل فيزيكي آن در مخلوط بتن است. خرده هاي نرمه خاكستر عمدتاً كروي بوده و قطري بين 1 تا 100 ميكرو متر دارند. آنهايي كه قطر خاكستر آتش فشاني كه افزودن آن به سيمان پر تلند باعث بهبود خواص بتن و ملات و افزايش مقاومت آنها در برابر تهاجم شيميايي مي شود - مترجم

كمتر 45 ميكرو متر دارند، بهتر هستند. خرده هاي ريزتر كار بسته بندي را راحت تر مي كنند. آنها همچنين جمع شدن دانه هاي سيمان پر تلند دريك جا را كاهش مي دهند، بنابراين آب هم در داخل سيمان گير نمي كند. در نتيجه، نرمه خاكستر به عنوان يك نوع تقليل دهنده آب عمل مي كند.

اينها فوايد فني استفاده از نرمه خاكستر در بتن بودند. نرمه خاكستر همچنين فوايد زيست محيطي نيز دارد. اگر از آن دربتن استفاده نشود، پس بايد دور ريخته شود و سپس از آن در توليد سيمان پر تلند استفاده خواهد شد كه انرژي زيادي را تلف و گاز دي اكسيد كربن فراواني را منتشر خواهد ساخت.

از منظر اقتصادي صحبت هاي  قلبي شايد ما را متوقع كند تا نرمه خاكستر بصورت مجاني عرضه شود. در حقيقت، زمانيكه يك مهندس جوان بودم، اينطور بود. تنها كاري كه بايد مي كرديد اين بود كه يك كاميون مي فرستاديد تا نيرو گاه مجاني آن را برا يتان پر مي كرد. امروزه هر تن خاكستر نرم شايد گرانتر از سيمان پر تلناد تمام شود،‌ البته منظورم خاكستر نرم خوب است.

خوب به اين معني كه دانه هاي آن كاملاً‌ كروي و نسبتاً كوچك باشند،‌ كربن موجود درآن بطور قابل قبولي كم باشد و اينكه ويژگي هاي آن روز به روز تغيير نكند. براي دستيابي به اين فاكتورها نيروگاه بايد تمام مواد را از يك منبع تهيه كند و دما را بالا و ثابت  نگه داردو براي اين منظور نيز،‌ نيروگاه بايد خود به يك شبكه انرژي قوي متصل باشد.

انتشار دماي بالا، نتيجه انتشار گازهاي NOx است. به همين دليل، در ده سال اخير، قوانين سلامتي در هلند و چند كشور ديگر نيرو گاهها را مجبور كرده اند تا انتشار دماي بالا را با افزايش مقدار كربن درنرمه خاكستر و كاهش دانه هاي گرد، كمتر كنند . آينده چطور خواهد شد نمي دانم!

در اين خلال، براي نرمه خاكستر با كيفيت پول خوبي مي دهند. بتني كه از اين نرمه خاكستر داشته باشد. انقباص كمتري دارد، نفوذ پذيري كمتري دارد، پس مقاومت بهتري دارد، نرخ نفوذ دما در آن كمتر است بهتر پمپاژ مي شود و پرداخت نهايي خوبي دارد. پس از دو يا سه ساعت نرمه خاكستر ، رنگ بتن را تيره تر مي كند. تأ ثيرات نرمه خاكستر بر انقباض و گسترش مقاومت شديداً به نوع  بتن پيش ساخته/ پيش تنيده بستگي دارد.

جنبه ديگري از استفاده نرمه خاكستر در بتن وجود دارد. در اين كار نرمه خاكستر بايد خوب و ( نگاه) با آب پرورانده شود. اين كار در پرسنه ايجاد نظم و انضباط مي كند. به نظر من پروراندن بتن با آب در تمام انواع بتن مهم است و استفاده از نرمه خاكستر بسيار مفيد است. پيمانكاري كه سر يك كار از نرمه خاكستر استفاده مي كند در تمام كارهاي بعد شن از نرمه خاكستر استفاده كرده  و بتن را خوب با آب مي پروراند.

نرمه خاكستر در كشورهاي زيادي استفاده مي شود. من اهميت نرمه خاكستر را در مخلوطي كه در اين مقاله درباره آن صحبت خواهيم كرد، مي دانم نرمه خاكستر و گرانول روباره هاي آهن گدازي براي توليد بتن تحت فشار 28 روزه بالغ بر 110 مگاپاسكال استفاده مي شوند.