• 02333352099
  • 09127077002
  • این ایمیل آدرس توسط سیستم ضد اسپم محافظت شده است. شما میباید جاوا اسکریپت خود را فعال نمایید

بتن چیست ؟

رای دهی: 5 / 5

فعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستارهفعال سازی ستاره
 

بتن ماده ای تشکیل شده از  شن (سنگ دانه های درشت دانه از 0.5تا 2.5 سانتیمتر است)، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از 2.5 سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد

و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست.

در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند.

دانه ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (6میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره 16 (1.18 میلیمتر) تقسیم می شوند.

برای داشتن اندازه مناسب و نسبت اختلاط شن و سیمان محاسباتی خاص انجام می شود و این نسبت را به عنوان طرح اختلاط می نامند. برای محاسبه مقدارمناسب آب به سیمان w/c  تعریف می شود که عموماً بهترین مقدار آن 0.5 است. 0.25 مقدار آب به سیمان صرف روان کنندگی بتن  و 0.25 دیگر آن صرف انجام عمل هیدراتاسیون می شود هرچه مقدار آب به سیمان کمتر شود کمتر شود بتن قویتری خواهیم داشت . اما با کاهش آب از مقدار روانی و کارائی بتن هم کاسته خواهد شد . برای حل مشکل از روان کننده ها استفاده می شود و همچنین بهترین حالت افزایش مقاومت بتن را با افزودن میکروسیلیس یا مکمل بتن خواهیم داشت. 

خمیر سیمان عموما حدود 25 تا 40% کل حجم بتن را تشکیل می دهد که حجم مطلق سیمان بین 7 تا 15% و حجم آب از 14 تا 21% است. مقدار هوای در بتن تا حدود 8% حجم بتن را تشکیل می دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.

برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.

 

تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 0
c 32 در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از
kg/m2 1 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا
می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از
kg/m2 5/0 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .

• اثر خسارت بار شرایط هوای گرم :
این اثرات را می توان به دو بخش بتن تازه و سخت شده تقسیم نمود . مسلما" برای داشتن بتن سخت شده مناسب باید از مرحله بتن تازه به سلامت عبور کنیم لذا از این نظر کیفیت بتن تازه از اهمیت زیادی برخوردار می باشد .
اثرات نا مطلوب هوای گرم بر بتن تازه خمیری عبارتست از :
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط
ب ) افزایش آهنگ افت اسلامپ و تمایل دست اندرکاران به افزودن آب به بتن در کارگاه بدلیل افزایش تبخیر و افزایش سرعت آبگیری سیمان و از دست دادن خواص خمیری در زمان کوتاه تر
ج ) افزایش زمان آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش به نحوی که بر عملیات ریختن ، تراکم ، پرداخت سطح و نگهداری و عمل آوری بتن اثر منفی می گذارد و امکان ایجاد درز سرد را افزایش می دهد . این امر پیوستگی را در بتن ریزی مختل می کند که نیاز به آن جزو اصول بتن ریزی صحیح است .
د ) افزایش امکان ترک خوردگی خمیری بتن تازه بدلیل تبخیر زیاد و جمع شدگی بیش از حد در اثر تبخیر
هـ ) افزایش بروز مشکل در کنترل مقدار حباب هوای بتن حبابدار در بتن تازه به نحوی که عملا" حباب های هوا بزرگ شده و با می ترکند و تأثیر ثبت آنها در بتن سخت شده از بین می رود .
• اثرات نامطلوب شرایط هوای گرم بر بتن سخت شده عبارتند از :
الف ) کاهش مقاومت بتن بدلیل مصرف بیشتر آب در میان مدت و دراز مدت
ب ) کاهش مقاومت بتن بدلیل دمای بالای آن در هنگام بتن ریزی و پس از آن در میان مدت و دراز مدت علیرغم افزایش مقاومت زود هنگام بتن ( بویژه در روزهای اول – 1 تا 7 روز )
ج ) افزایش تمایل به جمع شدگی ناشی از خشک شدن و ایجاد ترکهای حرارتی
د ) کاهش دوام بتن در برابر شرایط محیطی نامناسب در حین بهره برداری مانند یخ زدن و
آب شدگی مکرر ، سایش و فرسایش تری و خشکی مکرر بتن ، حمله سولفاتها و حمله یون کلر محیط بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن در اثر ایجاد کریستالهای درشت و کاهش مقاومت الکتریکی بتن که نقش مهمی در افزایش نفوذپذیری در برابر یون کلر و سایر عوامل مزاحم شیمیائی دارد . هم چنین کاهش دوام به دلیل ترک خوردگی
هـ ) ایجاد خوردگی سریعتر میلگردها بدلیل افزایش نفوذپذیری بتن و یا ایجاد درزهای سرد
و ) کاهش یکنواختی سطح بتن و نا زیبائی سطح بتن نمایان بویژه در مجاورت قالب ، تغییر رنگ بتن بدلیل تفاوت در آهنگ آبگیری ، منظره بدلیل درز سرد .
• عوامل تشدید کننده خسارات در هوای گرم :
برخی عوامل می توانند در هوای گرم خسارتها را تشدید نمایند . هرچند این عوامل مستقیما" در ایجاد شرایط هوای گرم بی تأثیر است اما در این شرایط می تواند باعث بحرانی تر شدن اثرات زیانبار گردد . این عوامل عبارتند از :
الف ) مصرف سیمانهائی با ریزی زیاد که موجب افزایش سرعت آبگیری سیمان و ایجاد گرمازائی بیشتر در زمان کوتاه می گردد .
ب ) مصرف سیمانهای زودگیر ( مقاومت اولیه زیاد ) مانند نوع 3 و حتی استفاده از سیمانهای
نوع 1 بویژه با وجود افزودنیهای تسریع کننده ( زودگیر کننده ) که میتواند زمان گرایش را کوتاه نماید و سرعت آبگیری و گرمازائی را بیشتر کند .

 

 


ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .

 

• عوامل ایجاد کننده شرایط نامناسب محیطی و هوای گرم :
همانگونه که گفته شد مصرف اجزاء بتن با دمای زیاد می تواند بتن با دمای بالاتر از حد مجاز را بوجود آورد .
همچنین بروز شرایط خاصی در محیط اطراف بتن ریزی می تواند به تبخیر شدید منجر گردد که خسارت زا می باشد .
در زیر به هر کدام از این موارد می پردازیم و نحوه پیش بینی چنین شرایطی را مطرح می نمائیم :
الف )شدت تبخیر از واحد سطح :
میزان تبخیر از سطح بتن تابع عوامل مختلفی است که از جمله می توان به دمای هوا ، دمای بتن ، رطوبت نسبی هوا ، سرعت وزش باد ، تابش آفتاب و حتی رنگ بتن و فشار هوا ( ارتفاع از سطح دریا ) اشاره نمود . در چارت ( شکل 1 ) فقط از چهار عامل اول بدلیل اهمیت و سهولت بکارگیری آنها بصورت کمی بهره برده شده است و میتوان شدت تبخیر از واحد سطح بتن را بدست آورد .
ب ) دمای تعادل بتن ساخته شده :
قبل از خسارت بتن میتوان دمای آنرا با محاسبه حدس زد . مسلما" در مراحل انتقال و ریختن بتن بعلت تبادل با محیط مجاور ، دمای بتن ممکن است تغییر نماید . بدین منظور باید برای ساخت بتن دمای کمتر از 0c 30
را در نظر گرفت تا در یک حمل معقول و منطقی با زمان کمتر از
نیم ساعت ، دمای بتن از 0
c 32 تجاوز ننماید . مسلما" اگر وسیله حمل پمپ و لوله یا تسمه نقاله و یا تراک میکسر در حال چرخش
باشد باید دمای ساخت را بمراتب کمتر از 0
c 28 و تا حدود کمتر از در نظر گرفت . دمای تعادل ساخت بتن بلافاصله پس از اختلاط را می توان از رابطه زیر بدست آورد .
در رابطه
tc ، tg ، ts ، tp ، tw به ترتیب دمای سیمان ، سنگدانه درشت ، سنگدانه ریز ، پوزولان و دمای آب مصرفی در اختلاط بتن می باشد . ( بر حسب درجه سیلیسوس )
هم چنین
wwt ,wws,wwg,ww, wp , ws , wg , wc به ترتیب جرم سیمان ، شن ، ماسه ، پوزولان ، آب مصرفی در ساخت بتن ، آب موجود در شن ، آب موجود در ماسه و آب کل موجود در بتن می باشد ( بر حسب کیلوگرم ) بدیهی است آب کل بتن برابر با مجموع آب مصرفی در ساخت بتن و آب موجود در سنگدانه می باشد و یخ احتمالی مصرفی را نیز شامل می شود . اگر از یخ نیز برای کاهش دما استفاده شود در صورت کسر رابطه فوق جمله w i (0.5ti-80) اضافه خواهد شد .
لازم به ذکر است ضرائب 0.22 در رابطه فوق ظرفیت گرمائی سیمان ، سنگدانه و پوزولان بر حسب
kcal/kg می باشد و یکسان در نظر گرفته شده است در حالیکه واقعا" این ظرفیت های گرمائی در سیمانهای

 

 مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی 0.22 نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از 0.19 تا 0.24 تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه kcal/kg 1 فرض شده است . i w جرم یخ مصرفی ، i t دمای یخ مصرفی ، 0.5 ظرفیت گرمائی یخ و 80 برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب kcal/kg می باشد .
مثال 1 : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان
m3 1 داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان 400 کیلو ، شن خشک 1000 کیلو ،
آب کل 220 کیلو ، دمای سیمان 0
c 35 ، دمای شن 0c 40 و رطوبت آن 6/0 درصد ، دمای ماسه 0c 30 و رطوبت آن 5/4 درصد ، دمای آب 0c 25 می باشد .
مثال 2 : اگر بخواهیم دمای بتن به 28 برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال 3 : اگر بخواهیم با آب 0
c 25 و یخ 0c 4- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال 4 : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
• اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0
c 40 افزایش دما ( 10 تا 0c 50 ) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0c 10 حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0
c 30 و دمای محیط بیش از 0c 35 این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از
kg/m2/hr 1 تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد
می توان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا
w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .

 

نحوه تولید بتن به زبان ساده:

 اجزاء بتن
( Concrete Constituents
)

اجزاء تشکیل دهنده بتن عبارتند از : سیمان، آب، دانه های سنگ و در مواردی مواد افزودنی. اکنون ذکر
مطالبی چند در مورد اجزاء تشکیل دهنده آن بی معنا نیست.

 سیمان

مقدار سیمان و نوع سیمان مصرفی در بتن بستگی به کاربرد بتن دارد. طراحی بتن، تعیین و محاسبه نسبت اختلاط سیمان، آب، دانه های سنگ ( شن و ماسه ) برای موارد کاربرد مختلف، از جمله تخصص های بارز و پیچیده مهند سین راه و ساختمان می باشد.

مواد افزودنی

هر نوع موادی، جدا از آب، دانه های سنگ و سیمان ( منجمله سیمان های مخلوط دارای مواد افزاینده ) که به هر یک از اجزاء تشکیل دهنده بتن یا به مخلوط آنها اضافه می گردد، به نام مواد افزودنی موسوم است.
دلیل افزودن اینگونه مواد به سیمان یا بتن، ایجاد برخی خواص ویژه در بتن به منظور پاسخگویی به برخی نیازهای کاربردی بتن می باشد. از جمله عمده ترین این مواد افزودنی عبارتنداز، مواد سرعت زا ( تسریع کننده ) گیرش، کند کننده گیرش بتن، ترکیبات ضد یخ، مواد هوازا، مواد مولد گاز، مواد مقابله کننده با واکنش قلیایی ها با دانه های سنگ، مواد واتر پروف و مواد رنگی.

آب

نقش آب در بتن عبارتست از :
۱- آب با سیمان ترکیب شیمیایی می شود، در اثر این ترکیب خمیر سیمان حاصل می گردد. ذرات و دانه های خنثی شن و ماسه در این خمیر معلق می مانند تا اینکه خمیر سیمان سخت شود.
۲-
همچنین آب به عنوان یک عامل روانساز در بین ذرات ریز و زبر دانه های سنگ قرار می گیرد تا بدین وسیله بتن خاصیت کارپذیری و بکار گرفتن را پیدا نماید و جای دادن آن ( بتن ریزی ) به سهولت انجام شود.
آب مصرفی در بتن می بایستی دارای شرایط زیر باشد:
- تمیز، روشن و قابل آشامیدن باشد، یا اینکه از منبع مطمئنی باشد.
- آری از مقادیر زیان آور موادی نظیر : روغنها، اسیدها، قلیاییها و یا سایر مواد آلوده کننده باشد.
به دلیل خاصیت حل کنندگی آب، آبهای طبیعی همگی نا خالص هستند. به هنگام استفاده از آب رودخانه که به همراه مقادیر زیادی اجسام جامد معلق است، این آب را می توان در استخرهای مخصوص و به کمک مواد صاف کننده تصفیه کرد.
منابع آب واقع در مناطق آب و هوایی خشک، حاوی مقادیر زیادتری املاح حل شده در آب می باشند. تا جایی که طعم آب در حد قابل توجهی شور مزه یا نمکی نباشد، می توان بدون انجام آزمایش آن را مورد استفاده قرار داد.
در صورت استفاده از آبهای صنعتی، به دلیل تغییرات شدید ترکیبات، بایستی اینگونه آبها را مرتباً آزمایش کرد.
یکی از بهترین محک های سنجش قابلیت کاربرد آب اینست که با آب مورد نظر و با آب مقطر قالبهای مکعبی بتنی تهیه شود و سپس ارقام حاصله از آزمایش تا به فشاری این دو با یکدگر مقایسه شوند.
هنگامی که به ناچار،آب دریا عمده ترین منبع آب موجود در دسترس جهت ساخت بتن است، تحت شرایط ویژه ای می توان از آن استفاده کرد. آزمایشات نشان می دهند که از مقایسه بتن های ساخته شده با آب دریا، با بتنهای ساخته شده با آب تازه، افت مقاومت فشاری بین ۱۰ تا ۳۰
درصد خواهد بود. اصولاً آب دریا تاثیر چندان مطلوبی در کیفیت یا مقاومت فشاری بتن نخواهد داشت.ولی استفاده از بتن ساخته شده با آب دریا در بتن مسلح یا بتن پیش تنیده توصیه نمی گردد. زیرا هم امکان زنگ زدگی آرماتور هست و هم اینکه اثر بدی روی شکل ظاهری بتن دارد. ارقام زیر اثر ترکیبات مختلف موجود در آب روی مقاومت فشاری را نشان می دهد:

درصد نمک محلول در آب ۰.۵ SO۴ ۱ SO۴ ۵ Nac۱ ۱ CO۲

درصد افت مقاومت فشار ۴ ۱۰ ۳۰ ۲۰


آب باران و آبهای طبیعی و کوهستانی ضمن طی مسیر خود مقداری CO۲موجود هوا را در خود حل می نماید. همچنین آب قادر به حل کردن حدود ۱ر۳
گرم در لیتر آهک است.
وجود این دو در کنار یکدیگر باعث تشکیل بی کربنات و سپس کربنات کلسیم می شود. از آنجایی که در حین هیدراته شدن سیمان ، هیدروکسید آهک آزاد می گردد، لذا امکان ترکیب CO۲
موجود در آب با آهک موجود در سیمان وجود دارد و در نتیجه ایجاد خلل و فرج و سوراخهای ریزی در بتن می شود که نهایتاًً باعث افت مقاومت فشاری آن می گردد.
املاح منیزیم موجود در آب، اغلب به صورت سولفات هستند. از جمله اثرات بارز وجود سولفاتها ایجاد انبساط حجمی و تورم در ملات یا بتن می باشد.

سنگ دانه های طبیعی

سنگ دانه هایی که در بتن به کار می روند مواد معدنی ای هستند که کم و بیش خنثی ( بدون میل ترکیبی )، و دان دان می باشند و معمولاً از گروه سنگ ها و یا شبه سنگ ها هستند.نمونه هایی از آنها ماسه، شن، سنگ شکسته و روباره خرد شده می باشند. مصرف سنگ دانه در بتن از دو جنبه حایز اهمیت است. یکی از نقطه نظر فنی و دیگری از جنبه اقتصادی، در هر دو جنبه مصرف کمتر سیمان مد نظر است.
سنگ دانه ها را می توان به طرق مختلف گروه بندی نمود: از نظر طبیعی و یا مصنوعی بودن، از نقطه نظر سنگ شناسی، از نقطه نظر وزن مخصوص، از نظر اینکه آیا طبیعتاً خرد می باشند یا مصنوعاً خرد شده اند، آیا خنثی هستند و یا دارای میل ترکیبی می باشند و بالاخره از نقطه نظر اندازه و ابعاد ذرات متشکله. دسته بندی از جنبه اندازه و ابعاد دارای بیشترین کاربرد می باشد و از این نقطه نظر سنگ دانه ها به دانه های ریز و دانه های درشت تقسیم می شوند. در کشورهای مختلف مرز بین ریز و درشت متفاوت است و در کشورهای نیم کره غربی الک نمره ۴ ( معادل ۷۵ر۴
میلیمتر یا سه شانزدهم اینچ ) مشخص کننده مزر بین این دو گروه سنگ دانه می باشد.
خواص سنگ دانه ها با انجام آزمایشات مناسب تعیین می گردد. اهمیت نمونه گیری صحیح همتراز انجام آزمایش صحیح و مناسب می باشد. نمونه گیری از سنگ دانه ممکن است در مقاطع مختلف تهیه و کاربرد آنها صورت گیرد. معمولاً دانه بندی سنگ دانه درشت دارای بیشترین تاثیر روی خواص عمومی سنگ دانه می باشد. به عنوان یک قائده، برآورد دقیق دانه بندی واقعی سنگ دانه از طریق تعدد نمونه گیری با مقادیر کم مثلاً با خاک انداز ( کمچه ) بهتر است، تا با نمونه گیری مقادیر زیاد بوسیله بیل و امثالهم. تعداد نمونه های مورد نیاز بستگی به نامشخص بودن و نوسان دانه بندی و تنوع خواص مورد آزمایش دارد. عملاً مقدار نمونه کارگاهی باید مقدار بیشتری باشد .در بتن فشرده فضای خالی بین سنگ دانه ها بوسیله ملات سیمان پر می شود و توسط این خمیر به یکدیگر می چسبند. بدینوسیله تار و پودی متشکل از ملات سخت شده سیمان و دانه های سنگ پدید می آید .سنگ دانه ها حدود سه چهارم حجم بتن را شامل می شوند و از نقطه نظر کیفی بیشترین تاثیر را روی کیفیت بتن دارند. کاربرد سنگ دانه در بتن به این خاطر است که به مقدار قابل توجهی نیاز به ملات سیمان در مخلوط بتن را کاهش می دهد و در نتیجه خزش و چروک شدن بتن را کم نموده و از جنبه اقتصادی بهای تمام شده را پایین می آورد.

گروه بندی سنگ دانه ها:

سنگ دانه ها به طرق مختلفه زیر گروه بندی می شوند. باید توجه داشت که برخی گروه بندی ها دارای وجه اشتراک می باشند.
ممکن است تفاوت در طبیعی بودن یا مصنوعی ( ساخته شده ) بودن سنگ دانه باشد. در حین تولید سنگ دانه طبیعی و انجام اعمالی نظیر خرد کردن، شستن، سرند کردن و امثالهم، اینگونه ذرات تغییر ماهیت نمی دهند. غالباً سنگ دانه های مصنوعی، محصول فرعی یا ضایعات برخی فرایندهای حرارتی روی مواد معدنی طبیعی می باشند . از جمله این نوع سنگ دانه ها می توان از روباره خرد شده نام برد.
غالباً، در ساخت بتن از شن و ماسه طبیعی به دلیل در دسترس بودن و اقتصادی بودنش استفاده می شود. معذالک باید توجه داشت که ذخایر شن و ماسه غالباً دارای نوسان شدید در کیفیت، خصوصاً از نقطه نظر دانه بندی می باشند. بنابر این برای بدست آوردن سنگ دانه های دارای کیفیت یکنواخت از ذخایر طبیعی، انجام کارهای شستشو، سرند کردن و دانه بندی آنها قبل از مصرف توصیه می گردد.
نوع دیگری از سنگ دانه های طبیعی که به مقیاس وسیعی مورد مصرف دارد، سنگ شکسته است که از خرد کردن سنگ های استخراج شده از معادن سنگ حاصل می شود. سنگ شکسته به دنبال انجام یک سری اعمال در معدن سنگ نظیر چال زدن، آتشکاری و سپس خرد کردن تخته سنگها در سنگ شکن تا ابعاد مورد نیاز، دانه بندی سنگهای خرد شده بوسیله دستگاه دانه بندی بدست می آید.
شاید معروفترین نوع سنگ دانه مصنوعی روباره خرد شده است. از اواخر قرن گذشته روباره خرد شده به عنوان سنگ دانه مصرفی در ساختن بتن مورد استفاده قرار گرفت. البته به دلیل خواص انبساطی و معیوب بودن برخی انواع روباره ها، از هر نوع روباره ای برای ساخت بتن نمی توان استفاده کرد. در ضمن ذوب کردن سنگ آهن در کوره ذوب آهن کف روی مذاب پس از سرد شدن به صورت سنگ نسبتاً یکپارچه و یا دانه های ریزی در می آید که بدان روباره می گویند.
گروه دیگر از سنگ دانه های ساخته شده یا مصنوعی شامل سنگ دانه های سبک می باشد. این سنگ دانه ها، بدلیل رشد مصرف بتن سبک محبوبیت خاصی پیدا کرده اند. از جمله این سنگ دانه های سبک می توان از روباره و ترکیبات منبسط شده نظیر پرلیت ها ، اسلیت ها، رس ها و شیل ها نام برد. نمونه ای از سنگ دانه های مصنوعی که از جمله ضایعات می باشند می توان خرده آجر و بتن خرد شده را ذکر کرد. بعنوان یک قاعده سنگ دانه های مصنوعی در مقایسه با سنگ دانه های طبیعی دارای کیفیت یکنواختی می باشند.
نوع دیگر گروه بندی سنگ دانه ها، از نقطه نظر سنگ شناسی ذرات متشکله آنها می باشد. بیشتر انواع مهم و عادی سنگ دانه های معدنی متشکل از مینرالهای سیلیس، فلداسپار، مینرالهای فرومنیزیم، مینرالهای میکا، کانی های رسی، زئولیتها، کانی های کربنات، کانی های سولفات، کانی های سولفیدآهن و کانی های اکسیدآهن می باشند در ASTM-C۲۹۴-۶۹ این کانی ها همراه با انواع سنگ ها شرح داده شده اند. سنگ دانه های ویژه، نظیر سنگ دانه های سنگین وزن ممکن است حاوی ترکیبات دیگری نیز باشند (ASTM-C۶۳۸-۷۳) .

با توجه به مبدا پیدایش سنگها، سه گروه اصلی وجود دارد: آذرین، رسوبی و دگرگونی.
سنگهای آذرین در اثر سرد شدن مواد مذاب خروجی از دهانه آتشفشان بوجود می آیند ( گرانیت، بازالت، دیابیس، گابرو، آندزیت، پومیس، و غیره ). سنگ های رسوبی شامل سنگهای آهکی که از رسوب کردن محلول کربنات کلسیم ( سنگ آهک ) حاصل می شود و یا با یکپارچه شدن اجزاء و قطعات سنگهای قدیمی که بوسیله آب، یخ ویا سنگینی جابجا شده اند و سپس ته نشین گردیده اند ( نظیر ماسه سنگ، شیل، کنگلومرا و غیره ) می باشند. سنگهای دگرگونی ممکن است از سنگهای آذرین یا رسوبی باشند که در اثر فشار یا حرارت یا هر دو دگرگون شده اند ( نظیر اسلیت، مرمر، کوارتزیت و غیره ) . معمولاً سنگهای آذرین متشکل از دانه های ریزی هستند که بخوبی درهم رفته اند و یکپارچه شده اند و حاوی درصد کمی فلداسپار می باشند و دارای بهترین خواص جهت ساخت بتن هستند. در میان سنگهای رسوبی، سنگ آهکهای قطور و سخت بهترین نوع هستند. سنگهای دگرگونی حاصله در اعماق زیاد نیز دارای خواص عالی از نقطه نظر ساخت بتن می باشند.
بهر صورت، درجه تغییرات در خواص و ترکیب گروه ها و زیر گروه های مختلف سنگها نا محدود است. یک نوع سنگ خاص ممکن است فشرده یا متخلخل، قوی یا ضعیف، سخت یا نرم، تخریب شده یا تغییر نیافته، ماندگار یا معیوب، دانه ریز یا دانه درشت باشد. این بدان معنا است که نوع سنگ به تنهایی نمی تواند تعیین کننده این باشد که از جنبه کیفی مناسب برای تهیه سنگ دانه هست