در سال ۱۷۵۶ میلادی بنایی به نام جان اسمیتون که مامور بازسازی چراغ دریایی ادیستون در ساحل جنوب غربی انگلستان شده بود به این نتیجه رسید که بهترین ملات وقتی به دست می آید که مواد پوزولانی با سنگ آهک حاوی مقدار زیادی از مواد رسی مخلوط شود. اسمیتون اولین شخصی بود که به خواص شیمایی آهک پی برد . به دبنال آن سیمان های هیدرولکی دیگر مانند سیمان روی که جیمز پارکو از کلسینه کرون گلوله های سنگ آهک رسی آن بدست آورد توسعه پیدا کرد در سال ۱۸۲۴ میلادی معماری به نام ژوزف آسپرین در شهر لیدز سیمان پرتلند را به ثبت رساند . در سال ۱۸۴۵ میلادی ایـــزاک جانسون نخستین نمـــونه سیمانی را که امروز به نام سیمـان پرتلند می شناسیم تولید کرد . ۲- تاریخچه بکار گیری فولاد در بتون به چه زمانی باز میگردد.؟ – بتون مسلح حاصل کشف و اختراع ناگهانی یک نفر نیست ، بلکه نتیجه کار ، تلاش ، آزمایش و تجربه تعدادی از مهندسان ومعماران قرن گذشته است در سال ۱۸۴۸ میلادی لمبوت با ساختن یک قایــق پاروئی که بوسیله شبکه های مربع مستطیل شکل میله های آهنی مسلح شده بود. ، اولین سازه بتون مسلح را به صورتی که ما امروزه آن را می شناسیم بوجود آورده . تا اوایل قرن بیستم هیچ روش تئوریکی معتبر ومورد قبول همگان جهت طرح قطعات بتون مسلح وجود نداشت . در قرن بیستم با پیشرفت تحقیقات ، تحولی اساسی در شناخت و بررسی و فشارهای بتون مسلح به وجود آمد . به طور کلی ، به عملیات دوام عالی ، شکل پذیری ، قیمت مناسب ، مقاومت در مقابل آتش سوزی و استحکام آن اکنون بتون مسلح بعنوان یکی از پر مصرف ترین فرآورده های ساختمانی به شمار می رود. استفاده از مواد شیمایی از زمانهای بسیار قدیم متداول بوده و مصریان قدیم گچ تکلیس شده ناخالص را به کار می بردند و یونانیان و روسیها سنگ آهک تکلیس شده را مصرف می کردند و بعد ها آموختند که به مخلوط آهک و آب ، سنگ خرد شده ، آجر و سفالهای شکسته شده اضافه کنند. این اولین نوع بتن در تاریخ بود چون ملات آهک در زیر آب سخت نمی شود بدین جهت برای ساختمانهای زیر آب ، سنگ آهک و خاکستر آتشفشانی با پودر بسیار نرم سفالهای سوخته شده را با هم آسیاب کرده و بکار می بردند و آنچه را که بعد ها به نام سیمان پوزولانی شناخته شده تولید کردند.
محاسن سازه های بتونی
۱۲۹ از محاسن سازه های بتون مسلح می توان به موارد زیر اشاره کرد. الف – عمر ساختمانهای بتــون مسلح بسیـــار طـولانی است . در شـــرایط بهره برداری مناسب عضو بتون مسلح می تواند بدون آنکه مقاومت باربری اش کاهش یابد مدتی نامحدود دوام داشته باشند . ( این موضوع ناشی از افزایش مقاومت بتون در طی گذشت زمان است). ب- در برابر آتش سوزی در درجه حرارتی معادل با ۱۰۰۰درجه سانتیگراد : حــدود یک ساعت طــول خواهد کشید تا فـــولادی که دارای پوششـی برابر ۵/۲ سانتیمتر است به درجه حرارت ۵۰۰ درجه سانتیگراد برسد . تجربه نشان داده است که ساختمانهای بتون مسلح با پوشش محافظ کافی در آتش سوزیهایی که چندین ساعت ادامه داشته ودارای شدت متوسطی بوده است ، متحمل صدمات سطحی شده اما فرو نریخته است ج – فـــراوانی ودر دسترس بودن مصالح : شن وماسه از نظر وزنی و حجمی مهمتـــرین جـزء تشکیل دهنده بتن هستند که در اکثر نقاط نیز به آسانی یافت می شوند ، به همین دلیل در اغلب موارد می توان بتون را با قیمت ارزان تهیه و مواد استفاده قرار داد . د- فرم پذیری : بتون را می توان در هر قالبی ریخت ، زیرا پس از سخت شدن ، فرم دلخواه به دست می آید. هـ _ مقاومت فشاری بالا: اگر از مصالح خوب ومناسب و آب لازم ( نسبت به سیمان کمتر از ۴/۰) و طراحی مناسب و نگهداری لازم استفاده شود، بتن مقاومتی مطلوب خواهد داشت . ۱۳۰ – معایب سازه های بتون مسلح ونحوه اصلاح آن : الف – سنگین بودن : بعلت افزایش حجم ، وزن سازه های بتون آرمه نسبت به سازه های فولادی بسیار سنگین تر است. این عیب رامی توان با استفاده از دیوار های نازک یا عضوهای توخالی بتون پیش تنیده و یا بتون مسلح حاوی دانه های سبک و یا بتون با مقاومت بالا بر طرف کرد
بتون چیست و چگونه ترکیب می شود.؟
– بتون جسم بسیار سخت و سنگین مانندی است که از ترکیب مقدار معین و حساب شده سیمان ، شن ، ماسه وآب و بعضی مواد مضاف و افزودنی دیگر به دست می آید پس از اینکه آب به مخلوط ( مصالح سنگی ) و سیمان افزوده شد . سیمان و آب با هم وارد فعل و انفعالات شیمیایی حرارت زا می شوند. در اثر این فعل و انفعالات ماده ژله مانند و چسبنده ای بوجود می آید که مصالح مختلف داخل مخلوط را به هم پیوند داده و به صورت جسم سختی در می آورد . ۱۳۲ مصالح سنگی مورد استفاده در تهیه بتن چگونه بدست می آید.؟ ۱۳۳ با توجه به این که تقربیا” — از حجم بتون را مصالح سنگی تشکیل می دهد. انتخـــاب نوع و نسبت صحیح مصـــالح سنگی ریزدانه ودرشت دانه ( ماسه وشن) اهمیتی بسیار دارد اولین قدم در جهت ساخت بتون با کیفیت مطلوب استفاده از مصالح سنگی مناسب است مصالح سنگی طبیعی از بستر رودخانه یا معادن شن وماسه به دست می آید ومصالح سنگی شکسته از خرد کردن سنگ های مناسب بزرگ به وسیله دستگاههای سنگ شکن تولید می شود. معمولا” مصالح سنگی قبل از مصرف صورت نگیرد به علت وجود ناخالصی نظیر خاک وگل پیوند بین دانه ها به خوبی انجام نشده و باعث کاهش مقاومت بتن می شوند. ۱۳۴ استانداردهای ملی وبین المللی دارای ضوابط و منحنی های استانداردی است که باید خصوصیت مصالح با آنها تطبیق داده شود( در استانداردها علاوه بر نسبت حجمی و وزنی دانه های مختلف ، پاک بودن از ناخالصیها ، مقدار مجاز رس ولای ، شرایط اقلیمی مختلف ، شکل و فرم دانه های سنگی مورد بررسی قرار می گیرند.). – چگونگی تهیه سیمان و نوع واکنش های شیمیایی و سیمان : ۱۴۰ اگر از مخلوطی از سنگ آهک ، خاک رس با گچ در کوره دوار با حرارت زیاد پخته شود و بعد با مقدار کمی گچ از طریق آسیاب کردن به پودر تبدیل شود محصول بدست آمده سیمان خواهد بود. ۱۴۱ زمانی که سیمان با آب مخلوط شود، واکنش شیمیایی آغاز می گردد و بر روی سطح هر دانه سیمـــان ، محصـولات حاصل از هیـــدراته شدن پدید می آید که بر اثر اتصال این محصولات به یکدیگر تمام دانه ها باهم ارتباط می یابند بر اثر این ارتباط بتون سفت وسخت شده ودرنهایت ، مقاومت حاصل می شود. ۱۴۲ این واکنش های شیمیایی « هیدراتاسیون » نامیده می شود.که با تولید حرارت همراه است. توجـه: البته در قطعات نازک مانند دیوارها و یا دالها ( تا ۲۰۰ میلیمتر ضخامت) حرارت حاصل از هیدارتاسیون به سرعت از بین می رود پس از قالب برداری دیوارهای با ضخامت ۲۰۰میلیمتر و بیشتر ، حتی پس از ۲۴ ساعت از زمان بتون ریزی چنانچه سطح آن لمس گردد داغی بتون احساس می شود.
۱۵۰ یکی از اجزای بتن آب است ، بدون وجود آب هیچ واکنش شیمیایی در بتون انجام نمی گیرد . از نظر تئوری مقدار آب مورد نیاز برای بتن در حدود ۲۰% وزن سیمان است ، اما در عمل برای بدست آوردن کار آیی لازم ، مقدار آب مصرفی تا حدود ۳۰ الی ۵۵ در صد افزایش مییابد( آب اضافی باعث حل شدن ژله سیمان شده و مقداری از آن وارد فعل وانفعال ذرات غیر فعال تر سیمان می شود و قسمت دیگری از آن در هوای مخلوط دربتون محبوس شده و فضاهای کوچک و میکروسکوپی را تشکیل میدهد، در اثر تغییر آب این فضا ها خالی شده ومقاومت بتون را کاهش می دهد