بتن تازه چه ویژگی‌هایی باید داشته باشد؟
2307532#3
خواص بتن تازه در بتن‌های خودمتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می‌گردد و به همین دلیل نیز آزمایش‌های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودمتراکم تازه بکار گرفته می‌شود. بتن خودمتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می‌شود:
بتن خودمتراکم
2307532#7
خواص بتن تازه در بتن‌های خودمتراکم از حساسیت بیشتری نسبت به انواع دیگر برخوردار است زیرا مزایای این بتن غالباً از خواص آن در حالت تازه ناشی می‌گردد و به همین دلیل نیز آزمایش‌های خاصی برای ارزیابی رفتار بتن خودمتراکم تازه بکار گرفته می‌شود. بتن خودمتراکم در حالت تازه عموماً با سه ویژگی زیر شناخته می‌شود:
بتن خودمتراکم
173596#53
بر اساس آیین‌نامه بتن ایران (آبا) این مواد به‌شکل ذرات بسیار ریز معدنی موجب بهبود برخی از خواص، یا تأمین خواص ویژه‌ای در بتن می‌شوند. افزودنی‌های معدنی می‌توانند کارایی و انسجام بتن تازه و همچنین مقاومت و نفوذ ناپذیری بتن سخت شده را بهبود بخشیده، و رنگ بتن را نیز تغییر دهند. این مواد به سه گروه زیر تقسیم می‌شوند:شامل پوزولان‌ها و مواد شبه سیمانی بر پایه استانداردهای ملی (شماره‌های ۳۴۳۳ و ۶۱۷۱) ایران و با هدف فراهم نمودن یک یا چند ویژگی زیر؛
بتن
2307532#4
باید توجه داشت که یک مخلوط بتن فقط هنگامی می‌تواند در طبقه‌بندی بتن خودمتراکم قرار گیرد که الزامات مربوط به هر سه ویژگی را دارا باشد. به عبارت دیگر این سه ویژگی کارایی بتن خودمتراکم را توصیف می‌کند. طبق تعریف، کارایی بتن نشانگر سهولت اختلاط، جای‌دهی، تراکم و پرداخت سطح بتن تازه است. این ویژگی در بتن خودمتراکم توسط آزمایش‌های ویژه‌ای مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. قابلیت پرکردن (جریان در حالت آزاد) توانایی بتن خودمتراکم برای جریان و پرکردن همهٔ فضاهای داخل قالب، تحت وزن خود را نشان می‌دهد. این ویژگی هنگام انتخاب روش بتن ریزی و نیز تعیین فاصلهٔ مجاز بین نقاط بتن ریزی اهمیت خاصی می‌یابد. قابلیت عبور (جریان در حالت محبوس) به توانایی بتن برای عبور از موانع مختلف و فضاهای باریک در قالب، بدون وقوع انسداد جریان (اصطلاحاً بلوکه شدن) اشاره دارد. بلوکه شدن در نتیجهٔ جداشدگی موضعی سنگدانه‌ها در مجاورت موانع رخ می‌دهد و منجر به توقف جریان در غیاب تراکم دینامیکی می‌گردد. بتن خودمتراکم هنگامی می‌تواند ظرفیت پرکنندگی زیادی داشته باشد که حد مناسبی از قابلیت عبور و قابلیت پرکنندگی را به صورت هم‌زمان داشته باشد تا بتواند یک مقطع خاص را فقط تحت نیروی ثقل خود پر کند. پایداری بتن تازه به توانایی آن برای حفظ توزیع همگن اجزای مختلف در حین جریان و گیرش گفته می‌شود. برای بتن خودمتراکم دو نوع ویژگی پایداری حائز اهمیت هستند: پایداری دینامیکی و استاتیکی. پایداری دینامیکی، مقاومت بتن در برابر جداشدگی اجزا حین جای دهی در قالب می‌باشد. هنگامی که شرایط آرماتوربندی به‌گونه‌ای باشد که نیازمند عبور بتن از فضاهای کوچک باشد، بتن خودمتراکم مذکور باید پایداری دینامیکی کافی داشته باشد. پایداری استاتیکی، نشانگر مقاومت بتن در برابر آب انداختگی، جداشدگی و نشست سطحی بعد از بتن ریزی و در حالی که بتن هنوز در حالت خمیری است، می‌باشد. در اغلب موارد، افزودنی اصلاح‌کنندهٔ لزجت یا مقدار مواد پودری زیاد برای بهبود پایداری بتن تازه استفاده می‌شود. افزودنی اصلاح‌کنندهٔ لزجت برای بهبود رئولوژی مصالح سیمانی در حالت خمیری و کاهش خطر جداشدگی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برخلاف بتن معمولی، حادترین نوع جداشدگی در بتن خودمتراکم هنگامی رخ می‌دهد که عملیات بتنریزی انجام شده‌است و مخلوط بتنی در حالت سکون قرار دارد. در واقع در صورتی که مخلوط بتن از پایداری کافی برخوردار نباشد، سنگدانه‌های درشت تمایل به ته‌نشینی در ملات پیدا می‌کنند و حاصل کار بتن ناهمگن با خواص نامطلوب خواهد بود.
بتن خودمتراکم
2302984#6
بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. این ماده مصنوعی بیشترین تولید سالیانه را دارد. همچنان می‌توان مصالح سیمانی و بتنی را از پرمصرف‌ترین مصالح ساختمانی دانست؛ بنابراین بتن مانند موتور صنعت ساختمان می‌باشد. ویژگی برجسته این بتن به علت ارزان بودن و مصرف کم انرژی دارای ویژگی‌های خاص خود می‌باشد. بیش از۹۰درصد پوسته اصلی زمین اکسید سیمان است ومی توان گفت منبعی غنی از مواد اولیه در دسترس است. تمام تحولات ساختمانی سالانه بر روی بتن به تقریب ۱۰۰ میلیارد دلار است. متخصصان پیوسته در حال انجام آزمایش بر روی کیفیت روزافزون این مصالح هستند. درصورتی که مشخصه و ویژگی‌های ذاتی این مصالح مانند مقاومت با دیگر مصالح کم به نظر می‌رسد. از ویژگی بتن این است که دردمای اتاق این سیال به ماده‌ای جامد و صلب تبدیل می‌شود؛ و در این فرایند ده‌ها ماده شیمیایی وارد چرخه واکش شیمیایی می‌شوند. البته هنوز به صورت کامل شناخته شده نیستند. بتن شاید برخلاف هرنوع ماده دیگر باگذشت زمان بر روی آن دارای خاصیت تداوم و مقاومت بیشتر می‌شونداین ماده پرکاربرد دارای مقیاس چندگانه است. سنگدانه‌های مورد استفاده دربتن در حد میلی‌متری هستند و نکته حایزاهمیت اینکه این مواد و مصالح با مقیاس‌های متفاوت در کنار هم عمل می‌کنندتابتن حاصل آید. بتن که ماده‌ای ویسکو الاستیک است و این به دلیل وجود فاز C-H-S است. با شناخت ساختار نانو مقیاس می‌توان دریافت که دلیل خزش بتن در مقیاس‌های مختلف چیست و حتی دیگر ویژگی‌های بتن را می‌توان به کمک تفحص در مقیاس نانو درک کرد. بااینکه فناوری نانو اندکی دیر به قلمرو بتن واردشد این تأخیر را می‌توان به دو عامل نسبت داد. یکی نداشتن درک و دانش کامل از ترکیبات شیمیایی و فیزیکی بتن دیگری نحوه بهبود و ارتقای کیفی در ماده‌ای مانند بتن که ماده‌ای مایع و جامد است. ==== تأثیرات آینده فناوری نانو دربتن ====که باید این اوصاف مورد بررسی قرارگیرد. ۱-ریزدانه‌ها ۲-خمیرسیمان ۳-محدوده گذر بین سطحی ITZ محدوده‌ای که خمیرسیمان، سنگدانه درشت را در بر می‌گیرد. البته ابعاد سنگدانه‌ها‌ ۳ تا ۴ برابر بزرگتر از وسعت محدوده ITZ است اما میکرو ساختار بتن رفتارهای مکانیکی بحرانی خودرا در این زمینه و در مقیاس گوناگون به اجرا می‌گذارد. برای شناخت بتن و خاصیت‌های آن باید به بررسی و تجزیه وتحلیل ITZ پرداخت، بنابراین این ناحیه در نقش ضعیف‌ترین ناحیه اتصال دربتن عمل می‌کند و بیشترین ریز ترک‌ها در این ناحیه بروز می‌کند. بابوجودآمدن نگرشهایی که بر پایه نانو فناوری است پتانسیلی برای مصالح شناسان فراهم شد تا بتوانند به تغییرات اساسی در ساختار این مواد به وجود آورند. می‌توان گفت همه ویژگی‌های بتن و دیگر مصالح پایه سیمانی، ناشی از فرایند هیدراسیون آن است درک بهتر رفتار و ساختار بتن در مقیاس نانو به ما کمک خواهد کرد تا ویژگی مطلوب بتن بهبود یابد. افزایش دوام، کاهش شکنندگی (تردی)، افزایش مقاومت کششی خاصیتهایی هستند که می‌توان با افزودنی‌های خاص آن‌ها رابرای بتن بدست آورد. افزودن مواد نانو به سیمان ویژگی‌های عملکردی آن را افزایش می‌دهد. مثلاً نانو سیلیس‌ها می‌تواند به نحو مطلوبی بر مقاومت فشاری بتن تأثیر بگذارد. دوغابی که از نانو سیلیس آمورف (بی‌شکل) سبب افزایش مقاومت بتن نمای خود متراکم دربرابر جدایی سنگدانه‌ها‌ می‌شود؛ و علاوه بر این می‌توان افزون مقادیر ناچیزی از نانو لوله‌ای کربنی می‌تواند سبب افزایش مقاومت فشاری و خمشی بتن شود. ترک خوردگی یکی از مهم‌ترین عواملی است که باعث نگرانی مهندسان در سازه بتنی می‌باشد. بااستفاده از پلیمرهای معالج بتن اثر ترک خوردگی را می‌توان کمتر کرد که شامل کپسول‌های ریز متشکل از عامل درمانی بتن و ماده محرک شیمیایی است در صورت ایجاد ترک این ماده آزاد شده و با ماده محرک تماس پیدا می‌کند. بعد از انجام این تماس پلیمر ریزاسیون آغاز شده و دو طرف ترک به هم می‌چسبند این روش مستلزم تزریق اپوکسی که هزینه زیادی دارد می‌شود. قرارگیری حسگرهای میکرو و نانو الکترومکانیکی متخصصان را قادر کرده تا بتوانند ویژگی‌ها و عکس‌العمل‌های بتن را در مراحل مختلف آمیختن، ریختن، گیرش وبارگذاری بررسی کننداین حسگرها درک ما را از فرایند هیدراسیون بتن و نابود شدن احتمالی و ترک‌ها ارتقاء می‌دهد و علاوه بر این از هیدروژل‌های فعال محیطی در بتن استفاده می‌شود که امکان حسگری و واکنش دهی نسبت به محرک‌های محیطی نظیر رطوبت و دما را فراهم می‌کند.
فناوری نانو در بتن
158833#2
بتن نیروهای فشاری را به خوبی تحمل می‌کند؛ اما در برابر نیروهای کششی ضعیف است. پس با مسلح کردن بتن، می‌توان مقاومت کششی آن را افزایش داد. علاوه بر این، کرنش شکست بتن در کشش، بسیار پایین است که با مسلح نمودن آن می‌توان دو لبه بتن ترک‌خورده را به هم نزدیک کرد. برای داشتن یک ساختمان محکم، انعطاف‌پذیر و بادوام، مواد و مصالح، تقویت‌کننده بتن باید ویژگی‌های زیر را داشته باشند:
بتن مسلح
173596#48
این مواد به‌صورت گرد یا مایع بوده و یک یا چند ویژگی بتن را با هدف اصلاح برخی از این ویژگی‌ها تغییر می‌دهند. اگرچه گاه در پاره‌ای ویژگی‌های بتن ممکن است خلل پدیدآورند که این کار نباید از دامنهٔ استاندارد بیرون باشد. این افزودنی‌ها باید با استانداردهای ملی ایران، از جمله استاندارد ۲۹۳۰ یا در صورت نارسایی استانداردهای مورد نیاز، با یکی از استانداردهای معتبر بین‌المللی همخوان باشد.
بتن
173596#2
بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می‌گیرد. بتن به‌طور کلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگدانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگیهای خاص است. بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده‌است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده‌است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته‌است.
بتن
2302984#9
بتن از جمله مواد و مصالح ساختمانی است که فناوری امید بخش نانو، قدری دیرتر به قلمرو آن نفوذ کرده‌است. افزودن مواد نانو مقیاس به سیمان، می‌تواند ویژگی‌های عملکردی آن را ارتقا دهد. روشن‌ترین مسیری که در استفاده از نانو مواد در بهبود بتن وجود دار؛ در مراحل ساخت خود بتن یعنی ایجاد سهولت در فرایند ساخت و همچنین ویژگی‌های نهایی بتن سخت شده‌است. فناوری نانو این مزیت را دارد که با اصلاح ضعف‌ها، مشکلاتی در زمینه دیگر ویژگی‌های بتن ایجاد نمی‌کند. تحقیقات انجام گرفته نشان می‌دهد که بهره‌گیری از ذرات در مقیاس نانو باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش کیفیت بتن می‌شود. به عنوان مثال «نانو سیلیس سبب بهبود تراکم ذرات می‌شود، استحکام بتن را افزایش می‌دهد و …. استفاده از دی اکسید تیتانیوم سبب ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی و ضد عفونی کنندگی بتن می‌شود و رنگ سفید و درخشندگی به بتن می‌دهد». «نانو آلومینیوم نیز محصولی است که مقاومت فشاری بتن را تا حدودی افزایش می‌دهد و با مقاومت بیشتر سازه در برابر بارهای وارده، پایداری بنا را افزایش می‌دهد. نانو تیتانیوم از نفوذپذیری یون کلر در بتن و تخریب و خوردگی آرماتور جلوگیری کرده و عمر ساختمان را افزایش می‌دهد».
فناوری نانو در بتن
2302984#7
یکی از عواملی که روش‌های سنتی ساختار خمیر سیمان را منسوخ می‌کند فقدان نظم بلوری در این ماده است. دانشمندان توانسته‌اند شفافیتی بیشتر از ساختار اتمی آب سیمان را به تصویر بکشند. روشن‌ترین مسیری که در استفاده از نانو مواد در کیفیت بتن وجود دارد در مراحل تولید بتن یعنی ایجاد روش‌های آسان در فرایند ساخت و هم چنین ویژگی نهایی بتن سخت شده‌است. اصولاً اصلاح سنتی از ضعف‌های بتن با تضعیف ویژگی مثبت دیگری توأم بوده واستفاده از افزودنی در بتن دارای اشکالاتی می‌باشداما فناوری نانو مزیت‌های بیشتری را به بتن اضافه می‌کند و می‌توان بتن را هم چنین در سطح بهترین و بالاترین وبا کیفیت‌ترین مصالح در نظر گرفت. افزودن نانو ذرات سیلیس به مصالح پایه سیمانی از تضعیف واکنش اصلی در ان می‌کاهد و هم چنین از حجم حفره‌هایی که پس از سخت شدن می‌توانند در محلی تجمع کنند را کم می‌کند و به این ترتیب بر دوام بتن می‌افزاید. نانو سیلیکا که به عنوان مواد افزودنی به بتن به شکل گرد یا دوغاب مصرف می‌شود باعث جلوگیری از جداشدن سنگدانه‌ها‌ در بتن خود متراکم شونده ودوام بتن سخت شده می‌شود. خاکستر بادی از مصالحی است که می‌تواند در ارتقاء بخشیدن به مقاومت و پایداری زیست‌محیطی بتن را کمک کند. البته یکی از مهم‌ترین ضعفی که بر استفاده از خاکستر بادی است کاهش سرعت بتن در جذب مقاومت اولیه و زیاد شدن مدت زمان مراقبت از آن در مقایسه با بتن معمولی است. همچنین استفاده از نانو ذرات هماتیت علاوه بر افزایش مقاومت بتن با تغییر مقاومت الکتریکی توده بتن کارکرد را مناسب تر و پایش سطح تنش وارد شده به بتن را هموارتر می‌کند. نانو ذرات سیلیکا سبب رشد فرایند هیدراسیون بتن شده و مقاومت سه روزه را افزایش می‌دهد. نانو ذرات سیلیکا به عنوان پیشگیری‌کننده از رسوب زود هنگام در هسته مرکزی ظاهرشده و زمان گیرش را کم می‌کند و رفتار پوزولانی این نانو ذرات باعث می‌شود برهم کنش بین سنگدانه و خمیر سیمان بهبود یافته. یکی دیگر از نانو ذرات که سبب ارتقای ویژگی بتن می‌شود دی‌اکسید تیتانیوم است که این ماده به دلیل ویژگی‌های استریل‌کننده و واکنش‌پذیری کاتالیتیک قوی در سیمان رنگ و شیشه‌های پنجره نیز استفاده می‌شود و به دلیل رنگ سفید آن به شکل بارزی نسبت به رنگ بتن مورد توجه قرار می‌گیرد به‌طور کلی نانو ذرات به عنوان مراکز کریستال‌سازی عمل کرده که این ابعاد ریز نانو ذرات باعث می‌شود تا بتوان راحت‌تر حفره‌ها و فضاهای خال را پر کند و به عنوان پرکننده تأثیر بیشتری بر خلل و فرج و چسبندگی بهتر بین خمیر سیمان و سنگدانه بر جای بگذارد و مقاومت فشاری آن را ارتقاء می‌دهد و از آثاتر مطلوب استفاده از ذرات نانو بنیان افزایش کندروانی خمیر بتن پیش از زمان گیرش است که موجب می‌شود حالت تعلیق سنگدانه بهتر شده و کارپذیری بتن هم افزایش یابد. فناوری نانو و بتن‌های ویژه: علم نانو و مهندسی نانو که گاهی با عبارت بهسازی نانویی در بتن بیان می‌شوند، عناوینی هستند که برای توصیف دو مسیر در تحقیقات نانو تکنولوژی در بتن استفاده می‌شوند. استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت بتن به چند سال اخیر برمی‌گردد. از حدود ۸۰ سال پیش تاکنون استفاده از سیلیکا در ابعاد میکرون به صورت گسترده‌ای در بتن‌های پایه سیمانی مورد استفاده قرار گرفته‌است. ثابت شده‌است که استفاده از ذرات ریزتر از میکرو سیلیس باعث افزایش مقاومت فشاری بتن گردیده‌است. علم نانو مربوط است به اندازه‌گیری و توصیف ساختار مواد پایه سیمانی در مقیاس نانو و میکرو برای درک بهتر رفتار در مقیاس بزرگ (ماکرو) و عملکرد آن از طریق استفاده از تکنیک‌های پیشرفته توصیف و مدل سازی مربوط به سطح اتمی یا ملکولی. نانو مهندسی شامل تکنیک‌های دستکاری ساختار در مقیاس نانومتری به منظور ایجاد نسل جدید و مناسب کامپوزیت‌های سیمانی با رفتار مکانیکی ایدئال است و حتی می‌توان بتن با خواص جدیدی مثل مقاومت الکتریکی پایین، هوشمند بودن، خود تمیزکننده، خود ترمیم‌کننده، شکل‌پذیری بالا و … به وجود آورد. فعالیت‌های تحقیقاتی اخیر در زمینه نانو تکنولوژی در بتن شامل: بررسی ذاتی هیدراسیون در سیمان، تأثیر اضافه کردن نانو سیلیکا به بتن، اضافه کردن نانو ذرات به سیمان، بتن و پوشش‌های سیمانی و مشاهده تأثیرات آن‌ها بر رفتار و مشخصات ایجاد شده‌است.
فناوری نانو در بتن