بتن پلیمری

 

پلیمر چیست؟

مقدّمه

بیش از هر چیز باید به این نکته اشاره کنم که مقاله حاضر در واقع از دو مرجع بهره مند شده است ، مرجع اوّل پایان نامه های دانشجویان مقاطع بالاتر تحصیلی و مرجع دوّم ، دائره المعارف بریتانیکا است . سعی شده است در مکان هایی که نیاز  بوده است معادل انگلیسی کلمه در کنار آن نوشته شود .

پلیمر چیست؟

اوّلین سؤالی که در ذهن خواننده پس از شنیدن نام بتن پلیمری نقش می بندد این است که پلیمر ( Polymer ) چیست ؟ برای پاسخ به این سؤال بهتر است اوّل با مونومر  ( Monomer ) آشنا شویم :

دائره المعارف بریتانیکا در مورد مونومر چنین می گوید :

“ مولکولی از هر دسته ترکیبات ( ا‌غلب ارگانیک )‌ که می تواند با مولکول های همانند خود یا از نوع دیگر واکنش دهد و تشکیل  مولکول های بسیار بزرگ یا پلیمر را بدهد . خاصیّت و ویژگی اساسی مونومر  چندگانه واکنش دادن آن است ، مونومر دارای قابلیّت  شکل دادن ترکیبات شیمیایی با حدّاقل دو مولکول مونومر دیگر است ، …..”  

با توجّه به آنچه گفته شد می توان متوجّه شد که مونومر همانند حلقه های یک زنجیر است و پلیمر خود زنجیر است ، در واقع باید بتوان یک پلیمر را به مونومرها با ضریب صحیح تقسیم کرد ، لزومی ندارد که یک مونومر ، عنصر باشد ، در واقع مونومر مولکولی است که از تکرار آن پلیمر به دست می آید و دارای وزن مولکولی کمی می باشد . بد نیست بدانیم که معادل فارسی مونومر ، تکپار ، و معادل فارسی پلیمر ، بَسپار است .

بتن پلیمری

قرن بیستم را به حق باید قرن پلیمر ها نیز دانست ، محصولات پلیمری از لحاظ حجمی در سال 1990 بر حجم محصولات آهنی فایق آمد و پیش بینی می شود که در قرن حاضر ، از لحاظ وزن نیز بالاتر رود . صنایع ساختمان بزرگترین مصرف کننده موادّ پلیمری ، 25 تا 30 درصد از کلّ پلیمر ها را مصرف می کند .

یکی از مواردی که در ساختمان به وفور استفاده می شود بتن است . این مادّه به دلیل هزینه پایین تولید ، راحتی استفاده و استحکام فشاری ، یکی از موادّ پرمصرف در سازه هاست ولی به دلیل نقایصی که دارد ( نقایصی چون : 1 – تخریب یخ زدگی و ذوب  2 – تخریب پذیری توسّط موادّ شیمیایی خورنده  3 – استحکام کششی کم   4- دیرپخت بودن و …. ) همزمان با تولید این مادّه ، ترکیب آن با فولاد ( مسلّح کردن بتن )‌ و ایجاد خاصیّت تاب خمشی مطرح شد و از همان موقع ، استفاده از موادّ و ترکیبات شیمیایی ، برای بهبود خواصّ آن مورد توجّه قرار گرفت . حاصل تحقیقیاتی که در این زمینه صورت گرفت این نتیجه را در بر داشت که جایگزینی مناسبی ، با موادّ پلیمری انجام شده است و با به کارگیری آنها به روش های مختلف ، خواصّ بتن ارتقا می یابد . ( این تحقیقات بیشتر در ژاپن ، آمریکا و روسیه انجام شده است ) .  در این رابطه خانواده بتن های پلیمری ، بهترین خاصیّت  ها را از خود نشان دادند . خواصّ این نوع بتن ، برتر از بتن های سیمانی بود و گاهی خواصّ
منحصر به فردی از خود نشان می دهد . با توجّه به ‌نیاز بیشتر به استحکام در سازه ها و برتری های این نوع بتن ، بتن پلیمری مورد علاقه دانشمندان واقع شد و با وجود آنکه مدّت زیادی از اختراع آن نمی گذرد و علیرغم قیمت بالایی نیز که داراست مورد استقبال روزافزون قرار گرفته است . بتن های پلیمری از حدود سال 1950 وارد بازار شده اند و پیش بینی می شود در طیّ دهه پیش رو ، مصرفشان 10 برابر شود . کاربرد این نوع پلیمرها به دو شاخه استفاده جامد و استفاده غیر جامد تقسیم می شود .
در حالت جامد محصولات پلیمری به جای  فولاد جایگزین می شوند و بتن را مسلّح می کنند که در این حالت ، پلیمر به صورت رشته ، شبکه و یا میلگرد در بتن استفاده می شود . در حالت غیر جامد با تزریق پلیمر های پودری و مایع ، در دوام بتن بهبود حاصل می شود .

در کشور ما کار خاصّی روی بتن پلیمری صورت نگرفته است و هنوز در سطح یک موضوع تحقیقاتی برای دانشجویان
باقی مانده است ، موضوعی که منابع تحقیق آن نیز غالباً خارجی هستند .

بتن های پلیمری ( Polymer Concrete )  حالت جامد :

اکثر موادّ و مصالح طبیعی به دلیل ناپیوستگی های سطحی و ترکیباتی که در خود دارند ، دارای مقاومت لازم برای تحمّل
تنش های زیاد نیستند و لازم است تا با موادّ دیگری مسلّح شوند . دانشمندان به دنبال موادّی هستند که در ضمن مسلّح کردن بتن ، دارای وزن کمتر ،  مقاومت بیشتر در برابر عوامل جوّی ، رفتار بهتر در بارگذاری های متناوب باشد  و بتواند مقاومت خود را  در دماهای بالا مثل دمای کوره حفظ کند و …..از این قبیل.

 یکی از مشهورترین این مصالح ، کامپوزیت های پلیمری می باشند . اوّلین باری که کامپوزیت ها در بنا استفاده شد در زمان جنگ جهانی دوّم بود . در آن زمان بر روی ساختمان هایی که باید رادار نصب می کردند ، استفاده  از سازه های فلزّی و یا حتّی بتن آرمه ، مشکل ایجاد می کرد ، با مسلّح کردن بتن توسّط کامپوزیت های بتنی  ، این مشکل برطرف شد . همچنین در همان بحبوحه جنگ بعضی از قسمت های هواپیماهای جنگی را از پلی استرهایی که با رشته های شیشه تقویت شده بودند
می ساختند .

در ساختمان های مسکونی از کامپوزیت هایی با فیبر شیشه ای یا پلی استر استفاده  می شد . (‌ سازه کامپوزیتی GPR ) ، دو ساختمان  استثنایی با سازه کامپوزیتی ساخته شده است که یکی سازه گنبدی شکل در بن غازی (‌ 1968 )‌ و دیگری سقف فرودگاه دبی ( 1972 )‌ است که تأثیر محسوسی بر استفاده  از این نوع سازه ها داشته است .

اکثر این سازه ها دارای سازه اصلی بتن مسلّح بود و برای ساخت پانل ها از GPR (Glass Polymer Reinforced )  بهره می برد ، همانند سازه قوسی فضاکار زمین فوتبال شهر منچستر (‌1980 ) ، مهمّترین کاربردهای GPR به قرار زیر است :

1-    ساختمان  هایی که تحت اثر خوردگی شدید هستند .

2-     سازه های پیشرفته رادارها .

3-    ساختمان  هایی که کنترل کیفیّت آنها مهم است .

4-    ماهواره ها .

5-    آنتن های بزرگ .

مهمّ ترین دلایل افزایش استفاده  از کامپوزیت ( Composite )  :

1 – وزن کم   2- قابلیّت ایجاد معماری های زیبا      3- مقاومت در برابر شرایط جوّی    4- خواصّ ضدّ خوردگی

5 – وجود سازه هایی که در آنها نباید از فلز استفاده  کرد .

امروزه بسیاری از پل های بتن آرمه به دلیل وجود کلر در آب دریا ، تخریب شده اند که بتن پلیمری این نقیصه را ندارد و خورده نمی شود ، محصولات پلیمری در حالت جامد بیشتر به صورت میلگرد و شبکه مورد استفاده قرار می گیرند .

انواع بتن های پلیمری ( حالت غیر جامد ) :

پیش از بیان انواع بتن های پلیمری لازم است با فرآیند پلیمریزاسیون بیشتر آشنا شویم :  

پلیمریزه شدن : از اتّصال  واحد های مونومر به یکدیگر ، رشته یا شبکه های مولکولی سطحی یا فضایی
 تشکیل می شود که دارای وزن مولکولی بالایی هستند و به آنها پلی مر می گویند ، این فرآیند را پلیمریزه شدن می گویند .

انواع بتن های پلیمری بدین قرارند :

1-  بتن های باردار شده توسّط پلیمر ( PIC ) : شامل بتن پورتلند پیش ریخته شده است که توسّط یک سیستم مونومری باردار گردیده است (‌ آماده واکنش است )‌ و متعاقباً در محلّ ،  پلیمریزه می شود .

2-    بتن های پلیمر – سیمان (PCC)  : شامل یک مونومر است که به مخلوط آبی بتن تازه افزوده می شود و متعاقباً در محلّ، پلیمریزه می شود .

3-  بتن های پلیمری (PC) : شامل یک سیستم مخلوط از سنگریزه  ( Aggregate ) و پرکننده  ( Filler )   در مونومر می باشد که متعاقباً در محلّ ، پلیمریزه می شود .

4-    بتن های پلیمر – گوگرد  (PSC ) : شامل یک سیستم مخلوط از بتن های گوگردی است  که توسّط پلیمر ها اصلاح خواصّ پیدا کرده باشد .

نحوه تولید بتن پلیمری (‌حالت غیر جامد ) :

بتن های پلیمری از 80 تا 95 درصد پرکننده های معدنی و گاهی آلی تشکیل شده اند و حدود 5 تا 20 درصد بایندر پلیمری نیز

بتن را نگاه می دارد ( بایندر  ( Binder )  به معنای پیوند دهنده یا متّصل کننده است و منظور همان محلول مونومر است که پس از فرآیند پلیمریزاسیون بتن را نگاه می دارد ) ، خواصّ بتن های پلیمری برتر از بتن های سیمانی است .

با انتخاب : الف ) بایندر مناسب    ب) نوع و میزان مناسب پرکننده   ج ) به کار بردن افزودنی های مناسب

می توان طیف وسیعی از بتن های پلیمری را با خواصّ فیزیکی ، مکانیکی ، دینامیکی ، الکتریکی ، حرارتی ، شیمیایی ، تزئینی و … تهیّه کرد . در صورتیکه این طیف وسیع برای بتن های سیمانی وجود ندارد . از مجموعه موادّ رایج به عنوان بایندر پلیمری سه نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – اپوکسی ( Epoxy )    2- پلی استر    3 – پلی یورتان

از پرکننده های رایج نیز دو نوع رایج ترند که عبارتند از : 1 – سیلیس (Silica)    2- کربنات کلسیم

بر اساس آزمایش هایی از نوع برزیلی ، نتایج زیر حاصل شد :

1 – نمونه های بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر ، استحکاک بالاتری دارند .

2- نمونه های  بتن پلیمری با بایندر پلی یورتان ، ازدیاد طول بسیار زیادی دارند . (  تعریف اپوکسی و …. در همین مقاله گفته خواهد شد . )

بایندر های پلیمری 90% کلّ قیمت بتن را شامل می شوند . با وجود این ، قیمت بتن های پلیمری ، بسیار کمتر از
پلاستیک هاست . انتخاب مناسب بایندر و پر کننده مناسب ، می تواند سبب هر یک از حالات زیر شود :

1 – بتن هایی با دی الکتریک بالا   2 – برعکس بتن هایی با هدایت الکتریکی بالا   3 – قطعاتی مناسب برای ایجاد خلاء و ..

 تغییر خواصّ بتن پلیمری بر حسب تغییر پرکننده ها :

پرکننده ها از دو دسته تشکیل می شوند : 1- جزء زبر ( دانه بندی درشت )   2- جزء نرم ( دانه بندی ریز )

پرکننده های سبک وزن شامل  سه دسته سنگ های رسی سبک ، پرلیت و سنگ پا  ( Pumice )  می شوند و پر کننده های سنگین شامل 4 دسته قطیر ، هماتیت ، ایلمنیت ، باریت می شوند .

از این موادّ برای تولید بتن های پلیمری با وزن مخصوص بین 640 تا 5200 کیلوگرم بر متر مکعّب می توان استفاده کرد . پرکننده های بسیار نرم برای کاهش حجم خالی بتن به کار برده می شود . مانند پودر سیلیس ، کربنات کلسیم ، خاکستر ، کائولین . میکا تالک ،‌تری هیدرات آلومینا ‌، سولفات کلسیم و سیمان پورتلند . پر کننده ها می توانند سبک باشند مانند
دانه های شیشه ای سوراخ دار ، سرامیک یا گلوله های پلاستیک .

با استفاده از پرکننده های هادی مثل کربن یا پودرهای فلزّی ، می توان بتن را از نظر الکتریکی رساناتر کرد ، افزودنی هایی مثل فیبرهای شیشه ای ،‌آلی و فلزّی برای اصلاح استحکام ضربه ای ، خمشی و همچنین برای کاهش پدیده انقباض ناشی از پخت به کار می رود . عوامل تر کننده باعث کاهش سطحی زیرین مایع و سهولت ترشدگی سطوح پرکننده می شود . جهت تأمین رنگ و همچنین گاهی اوقات به منظور پایداری در مقابل نور از رنگدانه ها استفاده می شود .

با افزودن لاتکس های  SBR  و اپوکسی به بتن معمولی به عنوان بتن سیمان پرتلند ، پلی مری استفاده شده است که باعث بهبود خواصّ‌مهندسی و پایایی بتن می شود و همچنین با افزودن رزین های پلی اسراسیترن و اپکسی به مصالح سنگی
به عنوان بتن پلیمری که در مورد رزین پلی اسراسیترن، خواصّ‌ مهندسی و پایایی بتن به طور چشمگیری بهبود می یابد .

 

آشنایی با انواع بایندرها :‌

رزین  ( Resin )  : به مادّه آلی جامد یا نیمه جامد یا شبه جامدی گفته می شود که اغلب دارای وزن مولکولی نامشخّص امّا بالایی بوده و وقتی در معرض تنش قرار می گیرد تمایل به جریان دارد .

اپوکسی : اپوکسی نوعی رزین است ، این نوع رزین دارای قطعاتی گرم و نرم است که با گرما آب می شوند .

رزین های اپوکسی : نوع مایع آن از چسبندگی خوبی به الیاف شیشه برخوردارند .

لاتکس : شیر آب محتوی مونومر که برای تولید پلی مر استفاده می شود .  ( SBR )

خواصّ رزین های اپوکسی :

1- مقاومت در برابر خوردگی (Corrosion ) بسیار زیاد .    2- زمان پخت کم .     3- زمان کم برای رسیدن به استحکام ساختمانی .        4 –چسبندگی خیلی خوب به سطوح فلزّی .              5- مقاومت سایشی  ( Abrasion Resistance )   بالا.      6 – استحکام مکانیکی بالا .                                                              7 – مقاومت در برابر موادّ شیمیایی مخرّب .

 8 – چروکیدگی ( Shrinkage )  کم در حین پخت .        9- عدم تولید محصولات فرّار جانبی در واکنش پخته شدن .

10 – حفظ خواصّ و سازگاری حرارتی با فولاد در محدوده دمایی 30 تا 70 درجه سانتیگراد .

رزین اپوکسی مایعی است  بی رنگ ، ‌متمایل به زرد ، فرّار و سمّی که در دمای اتاق بخار می شود .

روشی برای تقویّت بتن های معمولی :‌

در بتن های پلیمری از تکنیک آغشته سازی بتن با پلیمر استفاده  می شود . در این روش ، یک سیستم مونومری به داخل بتن سخت شده نفوذ می کند و پس از پلیمریزاسیون موجب انسداد مجاری و حفره های درون بدنه و اتّصال بیشتر اجزاء متشکّله و ارتقای بسیاری از خواصّ بتن خواهد شد . در این روش از مونومر های متیل متا کریلات و استایرن استفاده می شود . روش کار بدین ترتیب است که نمونه های بتن را خشک و تمیز نموده و سپس خنک می کنیم . بعد بتن را با سیستم مونومری
آغشته می کنیم و پس از انجام پلیمریزاسیون کاتالیتی حرارتی ، بتن پلیمری آماده است . این بتن ، مقاومت فشاری و نفوذناپذیری اش افزایش پیدا کرده است .

مزایای بتن های پلیمری :

1 – استحکام    2- کرنش های فشاری ، خمشی ، کششی (‌چندین برابر )    3 – میرایی    4 – عمر سرویس

5 – مقاومت سایش و ضربه ای            6 – مقاومت در برابر تغییرات جوّی    7- مقاومت در برابر عوامل شیمیایی

8 – مقاومت در برابر عوامل مخرّب محیطی      9- مقاومت در برابر عوامل مخرّب صنعتی    10- جذب آب کمتر 

11 – افت کمتر خواص    12 – خواصّ فیزیکی و مکانیکی بهتر        13 -  دارای خواصّ تزئینی

 

خاصّیت بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلی استر	افزایش یا کاهش خاصّیّت نسبت به بتن سیمانی
استحکام فشاری	پنج و سه دهم برابر افزایش می یابد
استحکام کششی	پنج و هشت دهم برابر افزایش می یابد
استحکام خمشی	چهار برابر افزایش می یابد
کرنش فشاری	پنج و دو دهم برابر افزایش می یابد
کرنش خمشی	ده ها برابر افزایش می یابد
جذب آب	10 تا 60 برابر کاهش می یابد

 

جدول بالا به خوبی می تواند مزایای بتن پلیمری با بایندر اپوکسی و پلیستر را نسبت به بتن سیمانی نشان دهد ، علاوه بر این بتن پلیمری پلی یورتان دارای ازدیاد طول منحصر بفردی است . بتن های پلیمری در برابر شستشوی دائم مقاومند و فراورش و اجرای آسانی دارند .

موارد مصرف بتن های پلیمری :‌

1 – روکش پل ها و جادّه ها           2 – تعمیرکاریها          3- سازه ساختمان  هایی که در معرض خوردگی هستند .

 4 – پوشش دهی کف ساختمان های صنعتی ، ورزشی و … (‌ مثلاً پلی یورتان با ازدیاد طول منحصر به فرد ، برای پوشش کف های مقاوم در برابر سر خوردن مناسب است . )‌         5- تولید پانل های مصنوعی و تزئینی در فضاهای مسکونی و اداری (‌ مثل سنگ مرمر مصنوعی ، انیکس پلیمری ، گرانیت مصنوعی )‌         6- درزگیر بتن ها   7- ساخت سازه های زیرزمینی مثل فاضلاب های صنعتی (‌ مقاوم در برابر خوردگی )        8 – ساخت آبشخورهای مورد نیاز در دامداری ها (‌ در مقابل موادّ  آمونیاکی  مقاوم و نسبت به محصولات سرامیکی ارزان ترند .)      9 – ساخت مجسّمه ها ، گلدان های تزئینی و سایر اشکال آرشیتکتی مشابه سنگ       10 – ساخت مخازن نگهداری موادّ شیمیایی           11 – سازه محیط های دریایی   

 12 – ساخت سازه های زیر آب        13- ساخت سر ریز های سد       14 – دیواره آب بند سدها       15 – دیواره تونل ها        

16 – بازسازی و سرعت در تعمیر (‌ برای سازه های بتنی و مخصوصاً سازه هایی که در شرایط خاص، مثلاً‌زیر آب قرار دارند . ) بتن معمولی همواره با مشکل خوردگی توسّط عوامل اکسیدکننده گازی و مایع روبرو است  و دلیل آن مقاومت کم در برابر عوامل خورنده شیمیایی است . با جایگزینی کامل حامل آبی در بتن توسّط حامل پلیمری ، ترکیبی به دست می آید که دارای مقاومتی بالا در برابر عوامل خورنده شیمیایی ، بدون نیاز به حفاظت های شیمیایی است .

بتن پلیمری زمان کمی برای پخت و جذب آب نیاز داشته و نفوذپذیری کمی دارد . نحوه اختلاط این نوع بتن و لوازم مورد نیاز آن مانند بتن معمولی است و به سهولت قالب ریزی می شود . مجموعه این مزایا و آنچه قبلاً گفته شد سبب کاربردهای گوناگون و روزافزون این بتن ، علیرغم قیمت بالای آن شده است . باید در اینجا به استفاده خاصّ و اجباری از  بتن پلیمری در شرایط غیر متعارف اشاره کنیم ، مثلاً در جاهایی که بتن در معرض موادً شیمیایی قرار دارد و ممکن است پدیده کاوتیاسون 
رخ دهد یا در مکان هایی که ممکن است بتن دائماً در معرض کلر باشد و …..

انواع پلیمرهایی که برای مصارف بالا استفاده می شوند عبارتند از :

1- اپوکتیک ها     2- فورانها  ( Furan )     3 – اکرلیک ها      4 – پلیسترهای غیر اشباع     5- وینیل استرها

انتخاب پلیمر مصرفی بر حسب مورد مصرف ( کارایی )‌ و قیمت آن انتخاب می شود.

 

استفاده از بتن های پلیمری در قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی:‌

یکی از موارد استفاده  از بتن های پلیمری ، تولید قطعات پیش ساخته و نماهای ساختمانی است که البتّه این قطعات ، معایب سنگ های طبیعی را  ندارند ، سنگ های طبیعی که در صنعت ساختمان  مورد استفاده قرار می گیرند اغلب دارای معایبی هستند که بعضی از آنها این چنین اند :‌

1 – سنگ های طبیعی چگالی بالایی دارند .        2-  در اثر عوامل جوّی و موادّ شیمیایی تخریب پذیرند .

3 – نفوذ پذیری و جذب آب بالایی دارند .           4  –تهیّه آنها در ضخامت کم به دلیل شکنندگی بالایی که دارند
ممکن نیست   .          5 – حمل و نقل آنها سخت است .        6 – عایق صوت و حرارت نیستند .

بتن های پلیمری چگالی پایین ، خواصّ فیزیکی و مکانیکی سطح بالا را دارا هستند  و امکان اعمال طرح های تزئینی متنوّع در آنها وجود دارد و جایگزینی مناسب برای سنگ های تزئینی و نماهای خارجی رایج خواهند بود. (‌مرمر ، گرانیت انیکس و .. )

با انتخاب موادّ اوّلیّه خاصّ برای تولید این نوع بتن تزئینی و فراورش مناسب ، سنگ نمای مصنوعی سبکی تولید خواهد شد که معایب سنگ های تزئینی طبیعی را نداشته و دارای خواصّ و برتری های ذیل می باشد :

1 – چگالی 3/1 گرم بر سانتی متر مکعّب .       2 – درصد جذب آب 19% (‌یک شصتم بتن سبک و یک سی ام بتن معمولی )

3 – قدرت چسبندگی بیشتر بر روی بتن سیمانی      4 – مقاومت در برابر ضربه  .       5 – سازگاری حرارتی بسیار خوب در محدوده دمایی  30 تا 70 درجه سانتیگراد     6 -  مقاومت بسیار عالی در برابر شرایط محیطی شیمیایی  7 – استحکام فشاری ، خمشی و کششی بالاتر .   8 – تنوّع رنگ بسیار زیاد .

نکته جالب این است که با وجود تمام محاسنی که ذکر شد  ، این نوع تولیدات ، قیمت کمتری نسبت به سنگ های طبیعی دارند .

کاربرد بتن های پلیمری به عنوان صفحات ضدّ گلوله :

برای تولید صفحات ضدّ گلوله در صورتی که وزن و حجم ، عوامل محدود کننده ای نباشند ، بتن سیمانی در تهیّه و ساخت موانع ضدّ‌گلوله به کار می رود . در صورتی که به جای سیمان از رزین پلیمری ، به عنوان حامل در ترکیب بتن استفاده شود ، مقاومت مکانیکی بتن افزایش چشمگیری می یابد و‌ سرعت گیرش و پخت سازه مورد نظر به صورت محسوسی بالا می رود .

در این ترکیب پلیمری که شامل 12 درصد رزین است ، 3 درصد تقویت کننده شامل پودر و لاستیک الیاف کوتاه شیشه ،
ایجاد خواهد شد ، این صفحه ضدّ گلوله ،‌ برای ساخت هدفی با حدّ اقل ضخامت 5 تا 6 سانتی متر به کار می رود  و می تواند گلوله ای با انرژی معادل 2400 ژول را مهار کند و کمترین خسارات را متحمّل شود .

کاربرد بتن های پلیمری سبک در ساخت تابلوهای ایمنی راه  :

با توجّه به گسترش جادّه ها و ازدیاد مسافرت ها ، نیاز به علایم رانندگی هر روز بیش از پیش احساس می شود . این علایم عمودی و افقی هستند و نوع قائم آن از پایه و سر تابلو تشکیل شده است و عموماً از جنس فلز ساخته می شود ؛
 با توجّه به اینکه مصرف این تابلوها در کشور بسیار زیاد است و فلزّ به کار رفته در آن ورقی و وارداتی و ارزبر است و از طرف دیگر منابع فراوان تولید بتن و سیمان در کشور وجود دارد ، مسئولین بر آن شدند تا از بتن سبک در تولید علائم ایمنی شهری بهره برداری کنند . این تابلو ها باید به گونه ای باشند که اوّلاً در برابر عوامل جوّی و یخبندان مقاوم باشند ، ثانیاً‌ از
نظر اقتصادی ، مقرون به صرفه باشند و ثالثاً دارای سطحی صاف و بدون خلل و فرج باشند تا بتوان شبرنگ ها را بر روی آنها چسباند . از این رو در حال حاضر به دستور سازمان مدیریّت و برنامه ریزی ، محقّقین در حال تحقیق در زمینه استفاده از
بتن های پلیمری برای تولید پایه و سر تابلوهایی هستند که خاصیّت های مذکور را دارا باشند ، چنانچه بتوان به این مهم
دست یافت ، حدود 30 الی 50 درصد کاهش هزینه نسبت به علایم فلزی خواهیم داشت و به عبارتی سالیانه حدود چندصد میلیون تومان کاهش هزینه خواهیم داشت .

نتیجه گیری :

با توجّه به آشنایی مختصری که در این مقاله نسبت به بتن پلیمری به دست آمد ، می توان پیش بینی کرد که در آینده از بتن پلیمری به صورت عمده ، هم در داخل ساختمان به عنوان تحمّل کننده بار و هم در خارج از ساختمان به عنوان نما استفاده خواهد شد ، بدون شک آنچه که باعث افزایش استفاده از بتن پلیمری شده است ، قابلیّت تغییر در خواصّ آن با تغییر دادن نوع و درصد پرکننده ها و بایندر های پلیمری است .

امید است دانشمندان و دانش پژوهان ایرانی از عرصه تحقیقاتی وارد عرصه ازمایشگاهی شوند تا بدین ترتیب صنعت ساختمان کشور بهبود فن آوری یابد

 

همه چیز درباره سیمان

سیمان ماده‌ای چسبنده‌است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یک پارچه از ذرات متشکله را دارند و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ درجه تا ۱۵۰۰ درجهٔ سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دیدن کلینکر می‌گویند و از آسیاب کردن آن سیمان بدست آید. اندازهٔ دانه‌های کلینکر ۲۰ میلی‌متر می‌باشد

اجزای تشکیل دهنده سیمان

• مصالح آهکی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)
• رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)
• سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)
• اکسیدهای معدنی
• اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe۲O۳
• اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na۲O
• اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MnO
• اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K۲O
• اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al۲O۳

 انواع سیمان

• سیمان پرتلند تیپ I
• سیمان پرتلند تیپ II
• سیمان پرتلند تیپ III
• سیمان پرتلند تیپ IV
• سیمان پرتلند تیپ V
• سیمان پوزولان
• سیمان آمیخته
• سیمان برقی (پرآلومین)
• سیمان رنگی
• سیمان سفید
• سیمان سرباره‌ای ضد سولفات
• سیمان پرتلند آهکی
• سیمان بنائی
• سیمان نسوز
• سیمان چاه نفت
• سیمان پرتلند ضدآب
• سیمان باگیرش تنظیم شده[۳]

روشهای ساخت سیمان

• روش تر
• روش نیمه تر
• روش نیمه خشک
• روش خشک

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده‌است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته‌است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی شکل که اکثرا شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است.[۵] چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند.

معادلات بوگ

محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط بوگ انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف می‌باشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.

C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-۷٫۶۰۲۴(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳

C۲S = ۸٫۶۰۲۴(SiO۲)+۱٫۰۷۸۵(Fe۲O۳)+۵٫۰۶۸۳(Al۲O۳)-۳٫۰۷۱۰(CaO

C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳

C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳

خواص ترکیبات اصلی سیمان

سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تاثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی انها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد. ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.

منبع:ویکی پدیا
گرد آوری:گروه صنعت ساختمان سایت تبیان زنجان

مقاله ای در مورد مصالح ساختمان

---

شن و ماسه با توجه به اینکه شن و ماسه قسمت اصلی ساختن یک سازه بتنی را تشکیل می دهند و با توجه به مقاومت ساختمانهای بتنی در مقابل عوامل جوی و عمر طولانی تر آن نسبت به ساختمانهای فلزی و آجری . و همچنین با توجه به امکان تهیه سریع و آسان مصالحی که برای ساختن ساختمانهای بتنی مصرف می شود که قسمت عمده آن شن و ماسه می باشد .

محلهای مصرف شدن شن و ماسه در ساختمان علاوه بر مصرف شن و ماسه در ساختمانهای بتنی که اصلی ترین محل مصرف شن و ماسه، است این مصالح در نقاط مختلف ساختمانها مورد مصرف دارد . از جمله در پی سازی قریب به اتفاق ساختمانها که از دو طبقه بیشتر است از تن استفاده می گردد که باید در ساختن بتن شن و ماسه مصرف شود همچنین در ساختمانهای آجری برای چیدن آجر از ملات ماسه سیمان استفاده می نمایند. برای فرش موزائیک و نصب کاشی از ملات ماسه سیمان استفاده می کنیم . همچنین برای دانه بندی کف فضاهایی که روی زمین ساخته می شود( هم کف یا زیر زمین) برای آنکه از نفوذ رطوبت به سطح جلوگیری شود از شن با ابعاد مختلف استفاده می گردد و علاوه بر اینها برای محفوظ نگاهداشتن لوله های تاسیسات که در ایران معمولا از کف ساختمان عبور میکند علاوه بر ضد زنگ _ پشم شیشه_ نایلون پیچی روی لوله ها را با یک لایه ماسه غیر آهکی میپوشانند تا مواد آهکی که احتمالا در پوکه یا ملات وجود دارد روی آن اثر نکند. منابع تهیه شن و ماسه شن وماسه برای کارهای ساختمانی به دو گونه تهیه می شود 1_ شن و ماسه طبیعی 2_ شن و ماسه شکسته. 1_ شن و ماسه طبیعی هر سال پس از فصل بارندگی و طغیان رودخانه ها مقدار زیادی شن و ماسه در بستر رودخانه باقی می ماند که پس از کم شدن آب رودخانه ها این منابع در دسترس قرار می گیرد و این ماسه ها را پس از شستن و سرند کردن مورد استفاده قرار می دهند. 2_ شن و ماسه شکسته تکه سنگهای درشت را بعد از تعیین جنس آن در سنگهای مختلف شکسته و خرد می نمایند آنگاه آنرا بوسیله الک های مخصوص دانه بندی نموده و به مصرف می رسانند. تفاوت شن و ماسه طبیعی با شکسته با توجه به اینکه شن و ماسه طبیعی از رویهم غلطیدن تکه سنگها در اثر جریان آب رودخانه و خرد شدن آنها تولید می شود و ممکن است راهی طولانی را با سنگهای دیگر در بستر رودخانه طی نماید. تقریبا قطعه سنگهای درشت تر مانند آسیاب ساچمه ای نسبت به قطعات ریز تر عمل می نمایند در نتیجه دانه های شن و ماسه حاصل از جریان آب رودخانه گرد گوشه بوده در صورتیکه دانه های شن و ماسه شکسته تیز گوشه هستند دانه های گرد گوشه بعلت آنکه سطح آنها صیقلی می باشد دارای اصطکاک داخلی کمتری بود و بهتر به رویهم می لغزند و در نتیجه ملات تهیه شده با اینگونه ماسه ها بهتر زیر ماله بنا شکل می گیرند و زیر آجر یا فرش موزائیک یا فرش سنگ پهن می شوند . در بتن ریزی نیز روی همدیگر لغزیده و حجم قالب را بهتر پر می نمایند ، در صورتیکه شن و ماسه شکسته بعلت تیز گوشه بودن اصطکاک داخلی بالایی بین دانه ها وجود داشته و دارای لغزندگی مناسب به روی هم نیستند .
ولی دانه های شکسته بعلت همین اصطکاک داخلی زیاد و تیز گوشه بودن در راه سازی مخصوصا در قسمت روسازی راه بیشتر مورد استفاده دارند زیرا چرخهای اتومبیلها در موقع ترمز کردن و همچنین در موقع تغییر سرعت دادن و همچنین در سر پیچ ها که یک نیروی گریز از مرکز مایل است اتومبیل را به خارج از جاده پرتاب نماید فقط نیروی اصطکاک بین جاده و چرخ اتومبیل مانع پرتاب اتومبیل به خارج جاده می شود و همچنین در موقع ترمز کردن نیوی اصطکاک شدیدی بین چرخ اتومبیل و جاده زیر آن بوجود می آید که در این مواقع( سر پیچ ها و هنگام ترمز کردن) چرخ اتومبیل می خواهد دانه های تشکیل دهنده لایه های روسازی را به یک طرف جمع نماید و به اصطلاح جاده را فتیله کند و وقتیکه اتومبیل قوس را طی نمود و یا در اثر ترمز متوقف شد این نیرو از بین میرود و یک تغییر مکان جزیی را مضاعف می نماید . بعد از چندی جاده مخصوصا در سر پیچ ها پله پله شده و باصطلاح لایه های روسازی زیر چرخ اتومبیلها فتیله می شود . ماسه های شکسته بعلت اصطکاک داخلی زیاد به سختی روی همدیگر لغزیده و زیر چرخهای وسائل نقلیه بهتر مقاومت کرده و نیروهای وارده از چرخ اتومبیل را بهتر تحمل مینماید درنتیجه خیلی دیرتر از شن و ماسه طبیعی زیر چرخهای وسایل نقلیه فتیله شده و جاده دیرتر موج برمیدارد.
در بتن ریزی اگر مصالح شکسته استفاده شود ، برای جابجایی بتن در قالب و پر کردن تمام زوایای آن باید دقت بیشتری بعمل آورد ، ولی در این نوع مصالح قطعه ریخته شده در شرایط مساوی دارای مقاومت فشاری و کششی بیشتر نسبت به شن و ماسه طبیعی می باشد. ابعاد ماسه و شن شکسته کاملا در اختیار مصرف کننده است زیرا ابعاد آن بوسیله الک های مخصوص تعیین می گردد در نتیجه بتن ریخته شده با شن و ماسه شکسته یکنواخت تر و همگن تر نسبت به شن و ماسه طبیعی می باشد .
شن و ماسه طبیعی دارای مواد اضافی فراوانی از جمله چوب_ذغال_و سایر مواد عالی می باشد که کلیه آنها برای قطعات بتنی و ملات مضر است و مهمتر از همه شن و ماسه طبیعی به مقدار زیادی دارای دانه های بسیار ریز می باشد که اصطلاحا به آن خاک می گویند که اگر درصد این دانه ها از 2 الی 3 در صد در ماسه زیادتر باشد بصورت فیلم نازکی روی دانه را پوشانیده و مانع اتصال آن با سیمان و در نتیجه با دانه مجاور می گردد که این خود موجب تضعیف قطعه بتنی خواهد بود . برای جلوگیری از این عیب باید شن و ماسه طبیعی را با دو یا سه آب شسته شود.(بر حسب مقدار خاک آن ممکن است تا 4 یا 5 بار هم احتیاج به شستن داشته باشد) و این خود موجب هزینه زیاد تری خواهد شد . در صورتیکه شن و ماسه شکسته اولا به هیچ وجه مواد خارجی ندارد و در ثانی درشتی دانه ها و درصد آنها در کارهای بتنی کاملا در اختیار ما می باشد برای ملات سازی ماسه طبیعی که دارای ریزدانه های بیشتری بوده و در نتیجه خاصیت شکل پذیری بیشتری نسبت به شن و ماسه شکسته دارد و بهتر زیر ماله بنا پهن می شود و برای پهن کردن آن روی دیوار یا فرش موزائیک یا سنگ بیشتر مورد قبول کارگران ساختمانی می باشد .
شکل هندسی دانه بهترین و باربر ترین شکل دانه ازنظر هندسی برای مصرف در بتن شکل نزدیک کره است و هر قدر شکل دانه به صفحه نزدیکتر باشد و یا دراز باشد نامطلوب تر بوده و قطعه ریخته شده با آن از مقاومت کمتری برخوردار است به همین دلیل مجموع دانه های دراز و پهن مورد مصرف در بتن نباید از 15 درصد مجموع شن و ماسه بیشتر باشد. دانه پهن به دانه ای گفته می شود که ضخامت آن 6/0 معدل سوراخهای دو الکی که این دانه بین آنها قرار می گیرد کمتر باشد. و دانه دراز به دانه ای گفته می شود که طول آن 8/1 معدل سوراخهای دو الکی که این دانه بین آنها قرار می گیرد بیشتر است. جنس شن و ماسه تقریبا جنس شن و ماسه طبیعی در اختیار ما نیست و ممکن است از همه نوع سنگی در آن وجود داشته باشد ولی در مورد شن و ماسه شکسته حق انتخاب بیشتری داریم البته جنس این نوع شن و ماسه هم کاملا در اختیار ما نیست و بیشتر بستگی به معدنی دارد که به محل استقرار سنگ شکنها نزدیک تر است ولی در موقع استقرار سنگ شکنها و سایر ادوات کارخانه تهیه شن و ماسه میتوان معادن تهیه سنگ را مورد مطالعه قرار داده و نوع سنگ را تعیین نمود . البته در مورد محل استقرار سنگ شکنها نیز محدودیت هایی داریم از جمله فاصله آن تا محل مصرف و همچنین مالکیت معدن بهرحال بهترین سنگ برای تهیه شن و ماسه سنگهای گرانیت و سنگهای سیلیسی می باشند و بطور کلی هر قدر سنگ متراکم تر بوده و وزن مخصوص آن بیشتر باشد برای تهیه شن و ماسه جهت مصرف در بتن یا ره سازی بهتر است بهر حال سنگهای انتخاب شده باید یک دست بودهو فاقد رگه های خاکی باشند .
وزن مخصوص آن نباید از 5/1 گرم بر ساتیمتر مکعب کمتر باشد .این سنگها نباید پوک باشند و یا پوسیدگی موضعی داشته باشند . نباید در فعل و انفعالات شرکت نماید. و در مجاورت آب نباید تغییر شکل و تغییر حجم بدهد و بعبارت دیگر نفوذ آب در آن نباید موجب متلاشی شدن دانه بشود و از طرفی جذب آب نباید آنقدر کم باشد که مانع نفوذ آب ملات در آن شده ودر نتیجه موجب نچسبیدن دانه ها به یکدیگر بشود زیرا همانطوریکه می دانیم علت چسبیدن ملات به آجر یا موزائیک آن است که آجر یا موزائیک خاصیت مکندگی آب دارد و ضمن آنکه آب ملات را می مکد مقداری از چسب ملات را نیز بخود جذب می نماید و این چسب به داخل قطعه نفوذ کرده و آنرا به ملات می چسباند حال اگر خاصیت مکندگی دو قطعه که قرار است به هم بچسبند از مقدار معینی کمتر باشد آب ملات و چسب آن(سیمان_گچ_آهک) در قطعه نفوذ نکرده و آنها را بهم نمی چسباند شن و ماسه باید در مقابل عوامل جوی مانند گرما و سرما و یخ زدگی مقاوم باشند و همچنین باید در مقابل سایش و ضربه و سایر نیروهای وارده بر سازه مقاوم نماید. سنگها نباید آلوده به خاک رس و لای و سایر ریز دانه ها باشند و همچنین باید از استفاده سنگ گچ و ایندریت و کلیه سولفات ها در تهیه شن و ماسه خودداری نمود همچنین برای انتخاب سنگ جهت شن و ماسه بایذ توجه داشت که این سنگها فاقد نمکهایی باشند که روی فولاد اثر می گزارد و چنین سنگهایی مخصوصا نباید در سازه های بتن آرمه مصرف شوند بزرگی دانه های شن و ماسه اصولا منظور از بکار بردن دانه با ابعاد مختلف آنست که در نهایت دانه بندی ما طوری باشد که دانه های ریزتر فضای بین دانه های درشت تر را پر کرده و هر قدر که ممکن است قطعه ریخته شده با بتن تو پرتر و متراکم تر بوده و دارای وزن مخصوص بیشتری باشد.

برای انتخاب این دانه بندی و روشها و آزمایشاتی وجود دارد که جزئیات آن در کتاب اجزاء ساختمان تعریف همین نگارنده آمده است و در اینجا فقط به این مطلب اشاره می شود که بزرگی بزرگترین دانه شن و ماسه در سازه ها مختلف متفاوت است مثلا برای بتن ریزی های حجیم مانند بتن سدها و پایه های بزرگ پی حتی دانه هایی که با بزرگی 25 سانتی متر را هم انتخاب می نمایند و برای پی سازی در ساختمانهای بتنی می توان از دانه هائی حداکثر با بزرگی 5/2 سانتی متر استفاده نمود و برای تیرهای اصلی ساختمان های بتنی بزرگی دانه تا 8/0 سانتیمتر است به هر حال بزرگی دانه نباید طوری باشد که در بتن ناهماهنگی به وجود بیاورد برای این منظور عدد تقریبی زیر را تعیین نموده و می گویند بزرگترین دانه شن نباید از 2/1 کوچکترین قطعه بزرگتر باشد البته این بدان معنی نیست که اگر بخواهیم مثلا سدی به طول 200 متر و عرض 16 متر بسازیم می توانیم از سنگهایی به بزرگی 4 متر استفاده نماییم زیرا در اولین برخورد می توانیم حس کنیم استفاده از چنین سنگی در بتن موجب ناهمگنی و متلاشی شدن آن خواهد گردید و این سنگ مانند یک گره در چوب در سازه خواهد کرد. شرح آزمایش تعیین ضریب تورق : الکلها را به ترتیب از بزرگ به کوچک (1/4 , 3/2 , 1/2, 1) روی هم می گذاریم سپس مقدار مناسبی از دانه های سنگی را از این الکلها گذرانده (الک می نماییم ) بعد از آن مقدار ماندهروی هر الک را بطور جداگانه مورد آزمایش قرار می دهیم . دستگاهی که در این آزمایش مورد استفاده قرار می گیرد شامل یک صفحه فلزی است که در آن شیارهایی با اندازه های مختلف وجود دارد و به آن گیج تورق می گویند. (شکل آن به صورت زیر می باشد برحسب تعریف ضریب تورق سنگدانه عبارت است از دانه هایی که ضخامت آنها کمتر از 5/3 اندازه متوسط دانه ها می باشد . منظور از اندازه متوسط عبارت است از میانگین اندازه دو الک متوالی که مصالح توسط آنها تفکیک شده است پس از تفکیک نمونه های آزمایش دانه ها را جدا گانه از شیار مخصوص عبور داده و سپس وزن دانه هایی را که از شیار عبور کرده را بدست آورده و در جدول زیر یادداشت می کنیم. و با توجه به فرمول زیر ضریب تورق را تعیین می نماییم: وزن دانه های رد شده از شیار 100* = ---------------------------- =ضریب تورق کل نمونه شماره الک وزن رد شده از گیج تورق وزن مانده روی هر الک وزن کل نمونه ضریب تورق هر الک ضریب تورق کل 1 271 682 2456 7/39 11 4/3 66 567 2456 6/11 7/2 2/1 419 575 2456 73 1/17 8/3 51 462 2456 11 1/2 4/1 35 170 2456 6/20 4/1 آجر آجر یا آجور یا آگور واژه ای است یونانی و به خشت هایی گفته می گفتند که احکام و فرامین دولتی روی آنها نوشته می شد(حک می گردید ) و بوسیله پختن این خشت ها ، نوشته ها را روی آن پایدار می کردند . بدرستی معلوم نیست که آجر از چه زمانی پیدا شده است ولی می توان آنرا هم زمان با پیدایش آتش دانست بدین طریق که گل موجود در کنار اجاق های انسانهای اولیه پخته شده و سخت تر از کلوخه های هم جوار خود گردید و با مشاهده آن بشر اولیه قطعه ای از آجر را کشف نمود. آجر یکی از مصالح ساختمانی خلق و خوی بشر بسیار سازگار بوده و در هر دورانی ار تاریخ به نوعی مورد استفاده او واقع شده است. از ابتدا که بشر زندگی غار نشینی را پشت سر گذاشته و فکر تهیه سر پناهی در مغز او ایجاد گردید ، تا خود را از گزند عوامل جوی مانند باد و باران و سرما و گرما و هجوم حیوانات درنده و گزنده محفوظ نگه دارد. همچنین با گذشت زمان و هجوم قبایل مجاور به یکدیگر برای کسب ثروت و قدرت ، بشر به فکر تهیه مصالحی افتاد که اولا از لحاظ وزن کوچک باشد که بتواند آن را حمل کند و در ثانی از لحاظ شکل طوری باشد که بتواند با روی هم قرار دادن آن به مسکن خود از لحاظ هندسی شکل دلخواه خود را بدهد و همچنین باعث حفاظت او بشود . برای رسیدن به این مقصود ابتدا سنگهای کوچک را مورد استفاده قرار داد و بعد از آن به فکر تهیه آجر افتاد و با آن توانست سرپناه مورد نیاز خود را بسازد و در ادوار بعد نیز از آجربرای ساختن قلعه و کشیدن دیوارهای بلند به دور شهرها جهت جلوگیری از هجوم دشمن استفاده نمود در دوران های بعد نیز آجر را برای ساختن پلها و بالاخره ساختن قصرهای با شکوه مورد استفاده قرار داد . ساده ترین تعریفی که بخواهیم برای آجر بنمائیم آنست که بگوییم آجر سنگی است مصنوعی که از پختن خاک رس با استخوان بندی اصلی سنگ بدست می آید و ابعاد و تعداد آن مطابق احتیاج ما، قابل تغییر می باشد.

مراحل پخت آجر 1_ تهیه خاک رس خاک رسی را که برای تهیه آجر انتخاب می کنند لازم نیست که رس خالص بوده و بدون ترکیبات دیگر باشد. فقط کافی است که ناخالصیهایی از قبیل ریشه گیاهی_ چوب_ذغال و غیره در ـن وجود نداشته باشد. زیرا این مواد هنگام پختن آجر در داخل کوره سوخته و جای آن خالی می ماند و از مقاومت آجر کم می کند. خاک مصرف شده برای آجرپزی تحت شماره 1162 موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران استاندارد شده و فرمول کلی آن AL2O3 , Si2O , nH2Oاست و باید دارای موادی به شرح زیر باشد: اکسید سیلیسیم SiO2 40 تا 60 درصد اکسید آلومینیوم Al2O3 9 // 21 // اکسید آهن Fe2O3 3 // 12 // اکسید کلسیم CaO حداکثر // 17 // اکسید منیزیم MgO // // 4 // 2_ عمل آوردن خاک منظور از عمل آوردن خاک آنست که خاکی حتی المقدور یکدست و عاری از کلوخه و مواد خارجی مخصوصا مواد آلی داشته باشیم . برای اینکار خاک را هوا میدهند و بعد اگر لازم باشد آن را آسیاب می کنند و اگر بخئاهند آجر مرغوب تهیه نمایند آنرا میشویند و پس از خشک شدن الکلهای مخصوص گذرانیده و دانه های درشت آن را جدا می نمایند و همچنین در این مرحله مواد خارجی خاک را از آن جدا می سازند. 3_ساختن گل در حدود 20 درصد وزن خاک به آن آب اضافه می نمایند.
آب مورد نیاز برای ساختن گل باید فاقد مواد خارجی بوده و همچنین نباید آبی باشد که در مراحل مختلف تهیه آجر با خاک رس ترکیب شیمیایی بدهد بدین علت بهتر است برای تهیه گل از فاضل آب کارخانه ها استفاده نشود . بعد از مخلوط کردن آب با خاک آن را خوب مخلوط می کنند تا تمام ذرات خاک در مجاورت آب قرار گیرد(تر بشود) . 4_ قالب گیری یا خشت زنی بعد از تهیه گل و بعمل آوردن آن آنرا با توجه به شکل آجری که می خواهند بپزند قالب گیری می کنند و یا خشت می زنند در کارخانه های قدیمی خشت زنی با دست انجام می گردید بدین طریق که قالبی چوبی به شکل آجری که میخواستند تهیه نمایند می ساختند 5_خشک کردن خشت در کوره های قدیمی که خشت زنی با دست انجام می گردید پس از چند ساعت که از زدن خشت می گذشت و تقریبا خشت می توانست شکل هندسی خود را حفظ کند آنرا از محل خود بلند کرده و از سمت سطح باریک پهلوی یکدیگر می چیدند. 6_ آجر پزی آجر پزی یعنی گرفتن آب شیمیایی خاک رس بطوریکه هیدروسیلیکات آلومینیوم به سیلیکات آلومینیوم تبدیل شود و در نتیجه خشت دارای استقامت شده و نیروی فشاری تا حدود 100 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع را تحمل نماید. این عمل بوسیله حرارتی در حدود 900 درجه سانتیگراد انجام می شود بدین طریق که تا 100 درجه سانتی گراد آب فیزیکی خشت خشک می شود و تا 500 درجه آب شیمیایی خاک رس متصاعد می گردد و تا 900 درجه ذرات خاک رس شروع به خمیری شدن نموده و بدین طریق دانه های شن و ماسه درون خشت را بهم می چسباند و آجر بدست می آید. طبقه بندی آجر آجر را میتوان از نظرهای مختلف طبقه بندی نمود . مانند طبقه بندی آجر از لحاظ رنگ و یا ابعاد و یا جنس و غیره. طبقه بندی آجر از لحاظ جنس آجر 1_ آجرهای فشاری: آجرهای فشاری که ابعاد آن ¹* 10 * 20 و یا 5/5 * 11 * 22 سانتیمتر می باشد.

به این دلیل به آن اجر فشاری می گویند که گویا در ابتدای تولید این نوع آجر خشت آن با دست زده میشد و با فشار انگشتان کارگران خشت زن گوشه های قالب بوسیله گل پر می گردد. این نوع آجر برای کلیه کارهای ساختمانی مانند گری چینی _ طاق ضربی _دیوارهای حمال_ تیغه چینی و غیره مناسب است . 2_ آجر های ماشینی: آجر ماشینی و یا آجر سوراخ دار که روی سطح بزرگتر آن 8 یا 10 سوراخ به قطر 5/1 تا 2 سانتیمتر موجود است و در بازار کار ایران بنام آجر های 8 یا 10 سوراخه ماشینی معروف می باشد. جنس این آجرها نسبت به آجر فشاری بسیار ترد شکننده بوده و خاصیت مکندگی آن نسبت به آجر فشاری کمتر است. ابعاد این آجرهای ماشینی 5/5 * 11 * 22 سانتیمتر می باشد . اضلاع آن نسبتا گونیا تر بوده و دارای سطوح صاف تر و با پستی و بلندی کمتر نسبت به آجر فشاری می باشد. آجرها چیده نشوند و بهتر است از آن برای تیغه چینی استفاده شود زنجاب کردن آجر اتصال کردن آجرها به یکدیگر در دیوارهای آجری بوسیله ملات صورت می گیرد. در انواع ملاتها آب و رطوبت نقش مهمی در گرفتن و سخت شدن آنها دارند لذا در صورتیکه آجر خشک باشد باعث جذب رطوبت ملات به خود شده و عملا از گرفتن و سخت شدن آن بنحو مطلوب جلوگیری می کند. به همین دلیل آجرها را قبل از بکار بردن از آب اشباع نموده که به این عمل زنجاب کردن می گویند. در ساختن دیوارهای آجری باید نکات زیر را رعایت کرد : 1_ آجرها زنجاب باشند. 2_ بندهای ر در هر ردیف کاملا افقی باشد. 3_ درزهای عمودی نباید در امتداد هم باشند . 4_ درزهای عمودی در دو ردیف متوالی به اندازه 2/1 و یا حداقل 4/1 طول یک آجر از هم فاصله داشته باشند. 5_ در صورت امکان از آجر سالم استفاده کرد. شرح آزمایش روش تعیین تحدب در این آزمایش از چند قالب آجر(3 نمونه) که قبلا با کولیس اندازه ها طول و عرض و ارتفاع آن را بدست آورده ایم استفاده می کنیم سپس سطح آجر را روی شیشه یا سطح صافی قرار داده و در 4 نقطه روی طول آجر ارتفاع بین آجر و سطح صاف را اندازه می گیریم (نحوه اندازه گیری در شکل مشخص شده است) بیشترین فاصله (ارتفاع ) از سطح صاف را مدنظر قرار داده و از ارتفاع اولیه کم می کنیم تا مقدار تحدب بدست آید نتایج حاصل از آزمایش در جدول زیر آمده است ردیف نقاط اندازه گیری نمونه اول نمونه دوم نمونه سوم ¹ نقطه اول 60 57 64 2 نقطه دوم 63 58 65 3 نقطه سوم 62 60 67 4 نقطه چهارم 65 60 68 5 اندازه ارتفاع ماکزیمم 65 60 68 6 ضخامت 59 5 و 59 75 و 58 7 تحدب=(ماکزیمم ارتفاع_ضخامت) 6 5- 25 و 9 شرح آزمایش روش تعیین تقعر: مانند حالت تحدب از چند قالب آجر(3 نمونه) را روی سطح صافی قرار داده و ارتفاع چهار گوشه آجر ( دو قطر آجر) را از سطح صاف بدست می آوریم (نحوه اندازه گیری در شکل مشخص شده است) سپس میانگین چهار ارتفاعی را که با خط کش اندازه گرفته ایم بدست می آوریم و از ضخامت اولیه آجر کم می کنیم حاصل تقعر آجر خواهد شد. نتایج حاصل از آزمایش در جدول زیر آمده است ردیف نقاط اندازه گیری نمونه اول نمونه دوم نمونه سوم 1 نقطه اول 60 57 66 2 نقطه دوم 62 62 66 3 نقطه سوم 63 64 60 4 نقطه چهارم 60 58 63 5 اندازه ارتفاع ماکزیمم 25 و 61 75 و 62 75 و63 6 ضخامت 59 5 و 59 75 و 58 7 تحدب=(ماکزیمم ارتفاع_ضخامت) 25 و 2 25 و 3 5 شرح آزمایش مقاومت فشار آجر: یکی از مهمترین مشخصه ها ی آجر مخصوصا اگر آجر به صورت باربر مورد استفاده قرار گیرد مقاومت فشاری است آجر 2 نمونه ازقالبهای آجری را که قبلا اندازه های آنرا با کولیس بدست آورده ایم را در جهتی که در عمل معمولا به آن صورت چیده شده می شود یعنی روی سطح بزرگ زیر دستگاه پرس قرار می دهیم . توجه شود که سطح باربر آجر دارای سطوح ناصاف نبوده و مواد زائد به آن نچسبیده باشد . پس از بدست آوردن مقدار نیروی لازم برای شکستن آجر از تقسیم نیرو بر سطح بارگذاری مقاومت فشاری بدست می آید . نتایج حاصل از آزمایش در جدول زیر آمده است : ردیف شرح نمونه اول نمونه دوم 1 مقدار نیرو 10500 12000 2 مساحت سطح 200 196 3 مقاومت فشاری=(مقدار نیرو تقسیم بر مساحت سطح) 5 و52 22 و 61 شرح آزمایش جذب آب آجر : علت اینکه ملات می تواند دو قطعه ساختمانی را به خود بچسباند آنست که در قطعات مصالح ساختمانی خاصیت مکندگی وجود دارد و به محض قرار گرفتن در مجاورت ملات آب آن را به خود مکیده و در نتیجه ملات می تواند آن قطعه را به خود بچسباند . اگر در مصالحی خاصیت مکندگی وجود نداشته باشد آن قطعه به ملات نمی چسبد و نمی تواند نیروهای وارده مخصوصا نیروهای کششی و یا نیروهای جانبی را که به ساختمان وارد می شوند تحمل کند . اگر خاصیت مکندگی مصالح ساختمانی از مقدار معینی زیادتر باشذ بلافاصله کلیه آب ملات را مکیده و باعث فساد ملات می گردد.آجری مرغوب است که درصد جذب آن درحدود 15% باشد برای بدست آوردن درصد آب آجر دو روش وجود دارد : 1 .روش 5 ساعت جوشاندن 2. روش خلاء اگر در روش 5 ساعت جوشاندن آجر ار به مدت چند ساعت حرارت دهیم تا رطوبت موجود در آن تبخیر شود آنگاه آنرا وزن می کنیم و وزن آن را یادداشت می کنیم سپس آجر را در ظرفی پر از آب قرار داده و بعد از چند ساعت دوباره آنرا وزن می کنیم و با توجه به فرمول زیر درصد جذب آب آجر را بدست می آوریم: وزن خشک- وزن نمونه پس از پایان جذب آب 100 * ----------------------------------------------- = درصد جذب آب وزن خشک نتایج حاصل از آزمایش در زیر آمده است: 1460 – 30660 20 = 100 * --------------------- = درصد جذب آب 1460 گچ گچ از جمله مصالحی است که در صنایع ساختمان سازی از اهمیت مخصوصی بر خوردار است و بعلت ویژگیهایی که دارد از زمانهای قدیم در امر ساختن مسکن محل مصرف داشته است . در بسیاری از ساختمانهای قدیمی مخصوصا دوران صفویه که اغلب آنها در اصفهان موجود می باشند گچ نقش موثری داشته و گچ بریهای بسیار زیبایی از آن دوران باقی مانده است . گچ بعلت خواص خود از اولین قدم در ایجاد یک بنا که پیاده کردن حدود زمین باشد و باصطلاح برای ریختن رنگ اطراف زمین مورد نیاز بوده و همچنین تا آخرین مراحل کار که سفیدکاری و نصب سنگ است بازهم گچ مورد نیاز است و حتی در نقاشی ساختمان استفاده می نمایند. منابع تهیه گچ گچ از پختن و آسیاب کردن سنگ گچ بدست می آید. سنگ گچ از گروه مصالح ساختمانی کلسیم دار است که بطور وفور در طبیعت یافت می شود و تقریبا در تمام نقاط روی زمین وجود دارد و از لحاظ فراوانی در طبیعت در ردیف پنجم می باشد.
در ایران هم تقریبا در تمام نقاط کشور مخصوصا در کویر مرکزی و اطراف تهران ،جاجرود ، آذربایجان ، اطراف مشهد و غیره یافت می شود سنگ گچ به فرمول CaSo4,2H2O از سنگهای ته نشستی بوده و به علت میل ترکیب شدیدی که دارد بطور خالص یافت نمی شود بیشتر به صورت ترکیب با کربن یا اکسیدهای آهن یافت می گردد . سنگ گچ موجود در طبیعت بیشتر مخلوط با آهک و خاک رس است سنگ گچ یا بصورت سولفات کلسیم آبدار یافت می شود که به آن ژیپس (گچ خام) هم می گویند یا به صورت سولفات کلسیم بدون آب (CaSo4) بدست می آید که به آن ایندریت گفته می شود سولفات کلسیم آبدار به صورت های مختلف یافت می گردد. بشرح زیر: 1_ سنگ گچ مرمری که مصرف گچ پزی نداشته و جزء سنگهای زینتی است و به علت نرمی کار کردن با آن و تراشیدن آن بسیار آسان است و به همین علت از آن برای ساختن وسایل زینتی مانند زیر سیگاری_ قاب عکس و غیره استفاده می شود . این صنعت بیشتر در خراسان رواج دارد این نوع سنگ گچ نیز بیشتر در استان خراسان و مخصوصا در اطراف مشهد یافت می شود. 2_ سنگ گچ منطبق که لایه لایه می باشد و یا سنگ گچ خوشه ایکه مانند تارهای ابریشم بهم چسبیده اند این نوع سنگ گچ نیز مصرف گچ پزی ندارد. 3_ سنگ گچ معمولی که غیر بلوری بوده و فراوانترین نوع سنگ گچ است و مصرف گچ پزی دارد و موضوع همین بخش از این کتاب می باشد.
سنگ گچ خاصیت بی رنگ است_ سنگ گچ ترکیب شده با کربن به رنگ خاکستری _ سنگ و گچ ترکیب شده با اکسیدهای آهن بیرنگ ، زرد روشن . کبود و یا سرخ رنگ باشد که بر حسب نوع اکسید آهن این رنگها متفاوت است. مصارف گچ گچ در صنعت ساختمان سازی مصارف متعدد دارد از جمله ریختن رنگ ساختمان برای مشخص کردن اطراف زمین و پیاده کردن نقشه _ ملات سازی_ گچ و خاک_ سفیدکاری_ سنگ کاری که در مورد اخیر برای نگهداشتن سنگ بطور موقت در جای خود تا ریختن ملات پشت آن مورد مصرف قرار می گیرد و در صنایع مجسمه سازی و ریخته گری برای قالب سازی مصرف می شود و در کارهای طبی برای شکسته بندی مورد نیاز است. و همچنین در صنایع سیمان پزی و دارویی نیز مصرف می شود. خواص گچ گچ علاوه بر دو خاصیت عمده ( زودگیر بودن و ازدیاد حجم به هنگام سخت شدن ) دارای خواص دیگری نیز هست از جمله آنکه گچ اکوستیک در آتش سوزی مقاوم می باشد . ارزان و فراوان است. درای رنگ سفید و خوش آیند است. گچ پزی گچ پزی یعنی حرارت دادن به سنگ گچ آبدار به طوریکه بتوانیم 5/1 ملکول از آب تبلور آنرا تبخیر نمائیم. همانطوریکه گفته شد سنگ گچ سولفات بعلاوه دو مولکول آب تبلور می باشد به فرمول CaSo4,2H2O عمل تبخیر 5/1 مولکول آب تبلور سنگ گچ در گرمای بسیار کم انجام می شود به طوریکه اگر به سنگ گچ در حدود 170 درجه حرارت بدهیم 5/1 ملکول از آب تبلور خود را از دست داده و به گچ تشنه به فرمول CaSo4, 0.5 H2O تبدیل می گردد و در اثر حرارت بیشتر تا گرمای 300 درجه سگ گچ 7/1 ملکول آب تبلور خود را از دست داده و به گچ تشنه به فرمول CaSo4, 0.3 H2O تبدیل می شود این گچ میل ترکیبی شدید با آب داشته بطوریکه اگر در مجاور هوای آزاد قرار بگیرد 2/0 ملکول آب از بخار موجود در هوا را جذب کرده و به گچ ساختمانی با 5/0 ملکول آب تبلور تبدیل می شود .
در گرمای 700درجه سنگ گچ کلیه آب تبلور خود را از دست داده و به سولفات کلسیم به فرمول CaSo4 تبدیل می گردد که به آن گچ سوخته می گویند این محصول میل ترکیب با آب را نداشته و قابل مصرف در صنایع ساختمانی نیست. البته می توان با افزودن بعضی مواد به آن مانند زاج و یا سولفات روی ZnSo4 میل ترکیبی آنرا با آب عودت داد ولی در صنایع ساختمانی این کار مقرون به صرف نیست .
گچی کهتمام آب تبلور خود را از دست بدهد انیدریت نام دارد. از گرمای 700 تا 1400 درجه گچ سوخته تجزیه شده و به کلسیم به فرمول CaO به SO تبدیل می گردد و SO3 به SO2 وo تبدیل گشته که هر دو متصاعد می گردند و اگر CaO که همان آهک زنده باشد در پودر گچ باقی بماند در زمان گیرایی آن تاثیر گذاشته و در اثر مجاورت با آب شکفته شده و به هیدرات کلسیم Ca(OH)2 تبدیل می گردد و اگر از این گچ برایسفیدکاری استفاده شود دانه های آهکی در مجاورت آب ازدیاد حجم پیدا کرده و در سطح گچ کاری شده ایجاد ناصافی می نماید آن را آبله رو می کند که در اصطلاح کارگاهی به آن الئئک می گویند.
خواص گچ 1_ زود گیر بودن ملات گچ از جمله ملاتهایی است که بسیار زودگیر می باشد و در حدود 10 دقیقه سخت می گردد این خاصیت به ما امکان می دهد که تیغه های 5 سانتی متری و همچنین طاقهای ضربی را که باید قبل از چیدن هر ردیف آجر ، ردیفی که قبل چیده شده است سخت شده و در جای خود ایستا باشد با این ملات بسازیم. 2_خاصیت ازدیاد حجم گچ تنها ملاتی است که در حدود یک درصد به حجمش اضافه می شود و پس از خشک شدن تقلیل حجم پیدا نمی کند ( یک نوع سیمان انبساطی نیز به بازار عرضه شده است ولی در ایران به طور معمول ساخته نمی شود ) با استفاده از این خاصیت است که ما می توانیم سطوح وسیعی را با آن اندود کنیم زیرا این اندود بعلت آنکه در موقع سخت شدن ازدیاد حجم پیدا می کند کلیه خلل و فرج خود را پر کرده و در آنجا لانه کرده و بالاخره برای اندود داخل اطاقها کاملا بهداشتی می باشد . 3_ مقاومت در مقابل آتش سوزی با توجه به اینکه گچ سخت شده مانند سنگ گچ دارای دو مولکول آب تبلور می باشد اگر لایه گچ در مقابل حرارت ناشی از آتش سوزی قرار بگیرد این آب تبلور در اثر حرارت دوباره از گچ جدا شده و بصورت یک لایه از آب در مقابل آتش قرار گرفته و برای مدت دو تا سه ساعت می تواند در مقابل سرایت آتش به فضای دیگری مقاومت نماید . 4_ خاصیت اکوستیک بودن گچ در مقابل ارتعاشات صوتی رفتار مطلوبی دارد و تقریبا بین 60 الی 75 درصد این ارتعاشات را بخود جذب نموده و مانع انعکاس آن می شود و در نتیجه از ایجاد پژواک جلوگیری می کنند این حد جذب ارتعاش برای اطاقهای زندگی و کلاسهای درس و حتی سالن های کوچک کنفرانس کافی می باشد . البته سالنهای بزرگ اجراء موسیقی تئاتر می باید ب وسائل بهتری اکوستیک شوند. 5_ارزانی گچ بعلت ارزانی و سهل الحصول بودن در همه کارگاهها به مقدار کافی وجود داشته حد نمی تواند مورد استفاده مورد استفاده و بهده برداری قرار می گیرد 6_ خاصیت پلاستیک بودن :ملات گچ بعلت خاصیت شکل پذیری فوق العاده ای که دارد می توان ب آن شکلها و نقشهای زیبایی بوسییله هنر گچ بری بوجود آورد و بدینوسیله در فضاهای ساختمان زیبای مخصوص ایجاد کرد و همچنین سطوح وسیعی را با آن اندود نمود 7_ رنگ ملات گچ پس از مصرف وخشک شدن سفید رنگ می شود و این سفیدی به ساختمان جلوه خوبی می دهد و در نتیجه یکی از بهترین اندود های ساختمانی می باشد. 8_ خاصیت رنگ پذیری گچ اندود گچ پس از خشک شدن تقریبا هر نوع رنگی را بخود می پذیرد و بدینوسیله می توانیم فضاهای مورد استفاده خود را به رنگ دلخواه خود رنگ آمیزی نماییم و بدین جهت برای اندود فضاهای داخل ساختمان مصالح مناسبی است.
سخت شدن گچ پودر گچ ساختمانی دارای 5/0 ملکول آب تبلور می باشد ، اگر در مجاورت آب قرار گیرد 5/1 ملکول دیگر آب جذب کرده و با 2 ملکول آب تبلور سخت شده و به سنگ گچ تبدیل می گردد البته این سختی مطابق سختی سنگ گچ اولیه نیست ولی بخوبی می تواند در مقابل نیروهای وارده مقاومت نماید. تعیین نسبت آب به گچ وسائل مورد نظر : ترازو با دقت 5/0 گرم _ بشر 400 میلی لیتر _ قاشق_ شیشه مسطح شرح آزمایش مقدار 100 میلی لیتر آب را در یک بشر ریخته سپس 500 گرم گچ را به آرامی داخل بشر می ریزیم تا زمینیکه گچ به صورت انباشته داخل آب را پر کرده و روی سطح آب، گچ خشک برای مدت 2 تا 4 ثانیه باقی بماند سپس وزن گچ مصرفی را با توجه به توزین وزن باقی مانده گچ را بدست می آوریم. و با توجه به رابطه زیر نسبت آب به گچ را محاسبه می نماییم : W=------- G= وزن گچ مصرفی W = نسبت آب به گچ A=100cm که با توجه به نتایج بدست آمده از آزمایش نسبت به آب به گچ برابر است با: A 100 W=------ = ------ = 43.5% G 230 تعیین زمان گیرش گچ ساختمانی هدف: تعیین درجه سختی خمیر گچ وسایل : دستگاه ویکات_ کرنومتر _ ترازوی دقیق _ مخلوط کن _ وسایل عمومی مصالح شرح آزمایش مقدار 300 گرم آب را با غلظت نرمال به داخل مخروط ناقص ریخته

__________________

شرکت سرمایه گذاری مسکن و ساختمان
قطب خاورمیانه (شهروند)