مواد تشکیل دهنده بتن
معمولاً کلمهٔ بتن به تودهٔ حجیمی اتلاق می‌شود که از سیمان ودانه‌های مختلف سنگ وآب تشکیل شده‌است و هر یک ازدانه‌ها با مایهٔ سیمانی احاطه گشته‌اند. تغییر درمقادیر، جنس، نوع ومواد همراه وهمین طور شرایط محیطی محصولی با مشخصات متفاوت به دست می‌دهد. همان‌طور که در بخش سیمان آمده‌است، گذشت زمان وتاثیر رطوبت هوا بر سیمان، کیفیت آن را تنزل می‌دهد. در ضمن استفاده از سیمان فاسد شده، مقاومت بتن را به شدت ساقط می‌کند.
۱)سیمان) (Cement)
سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب می‌شود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانه‌های گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم می‌چسبند و به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید می‌شود.[۱]
اثر سیمان بر مقاومت بتن
با فرض اینکه عوامل دیگری که در این امر مؤثر هستند ثابت نگاه داشته شوند، سیمان به سه طریق بر روی تاب و مقاومت بتن مؤثر است:
1. مقدار سیمان
2. نوع سیمان
3. کیفیت سیمان
کمترین سیمانی که درساختن بتن مصرف می‌شود باید به اندازه‌ای باشد که دوغاب آن رویهٔ دانه‌های سنگی را اندود کند و بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها حالت اول را حفظ کند بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم پر کند. با مصرف کمتر ازحالت اول باعث عدم چسبندگی میان دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود؛ و با مصرف بیشتر از حالت دوم، بدون آنکه تاب قطعهٔ بتنی افزایش یابد، از صرفهٔ اقتصادی کاسته می‌شود. با افزایش مقدار سیمان مقاومت فشاری وضریب الاستیسیتهٔ آن نیز افزایش می‌یابد. جدول شمارهٔ ۱ حداقل مقاومت لازم برای بتن به عیارهای مختلف را نشان می‌دهد که در آن مقاومت بتن پس از ۲۸ روز که در محل مرطوب نگهداری شده‌است، اندازه‌گیری گردیده‌است.
۲)آب) (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود.[۲] در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.[۲] مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به‌طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. [۳] نمونه‌هایی از عملکرد صرفه جویی در آب برای مقاصد مقایسه، صرفه جویی آب برای دو نوع فرمولاسیون بتن مورد بحث قرار می‌گیرد. با نسبت آب به سیمان ۰٫۳۴ مورد psi) در مورد اول، فرمول بتن با مقاومت بالا) مقاومت فشاری< ۸۰۰۰ سیمان به ۱۲۷ کیلوگرم Solidia و OPC مطالعه قرار گرفت. برای این فرمولاسیون، هر دو بتن مبتنی بر ممکن است ،OPC مخلوط آب برای هر متر مکعب از قطعات بتنی کامل نیاز دارند. در مورد بتن مبتنی بر تا ۸۴ کیلوگرم اضافی برای جبران خسارات تبخیر در طی دوره هیدروژنی هفت روز لازم باشد؛ بنابراین بتن‌های بر Solidia مقدار کل مصرف آب ۲۱۱ کیلوگرم در متر مکعب بتن است. با این حال، در مورد اساس سیمان، آب اضافی مورد نیاز است، و حدود ۱۰۰ کیلوگرم آب است که در طول فرایند پخت أرتنج بازیافت. مصرف آب خالص ۲۷ کیلوگرم در متر مکعب بتن است. صرفه جویی آب در کل متوجه ۱۸۴ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن به پایان رسید. با نسبت آب به سیمان 0.37 psi) در مورد دوم، یک فرمول بتن سبک استاندارد) قدرت فشاری ~ ۴۰۰۰ نیاز Solidia مبتنی بر و OPC مورد بررسی می‌شود. برای این فرمول، هر دو بتن‌های بر اساس سیمان تا اضافی ۸۴ ،OPC 110 کیلوگرم آب به ازای هر متر مکعب بتن به پایان رسید. در مورد بتن مبتنی بر کیلوگرم مورد نیاز برای برای تلفات تبخیر در طول دوره عمل آوری هفت روز را جبران کند؛ بنابراین مقدار بتن‌های بر اساس Solidia است. در مورد OPC کل آب مصرفی ۱۹۴ کیلوگرم در هر متر مکعب بر سیمان، آب اضافی مورد نیاز است، و ۸۸ کیلوگرم آب است در طول پخت أرتنج بازیافت. مصرف آب خالص ۲۲ کیلوگرم در متر مکعب بتن است. مجموع صرفه جویی در آب از ۱۷۲ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن تولید شده‌است. برای بتن با کارایی مشابه در مقایسه، صرفه جویی در OPC با Solidia به‌طور متوسط، زمانی که سیمان . ٪ آب هستند حدود ۸۸ اثرات زیست‌محیطی جهانی ۶ میلیارد تن آب. ۱۵ تا ۲. همان‌طور که قبلاً ذکر شد، برآورد شده‌است که در سالانه تولید بتن ۲ استفاده قرار گرفت، مقدار آب مصرف شده را OPC سیمان به جای Solidia مصرف می‌شود. اگر ۰۴۵۰۰۰۰۰۰۰ تن در هر سال کاهش می‌یابد. این مربوط به صرفه جویی سالانه - می‌توان با. ۲۶ جهانی آب نزدیک به دو میلیارد تن یا دو تریلیون لیتر است. ادغام اقدامات حفاظتی پایدار در صنعت با پاسخگویی در اندازه‌گیری و گزارش استفاده از آب آغاز می پشتیبانی می‌شود. فنآوری نوآورانه که پیشرفت کاهش آب در تولید را به CSI شود، همان‌طور که توسط عهده دارد، نقش حیاتی فزاینده‌ای را ایفا می‌کند، زیرا اقتصاد آب جدید در خط مقدم قرار می‌گیرد. با تکنولوژی providinga، پیشنهاد یک راه حل بتن مانند Solidia درمان CO سیمان و 2 Solidia برای مدیریت آب به سیمان جهانی و صنایع بتن adoptable بالا، با کیفیت بالا، و راه حل به راحتی می‌باشد.
مقدار آب مصرفی[ویرایش]
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتاً کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.
مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است. مقدمه مدیریت مصرف آب یکی از بزرگترین چالش‌های قرن حاضر است. در حال حاضر بین میزان آب استحصالی و میزان تقاضا در جهان خلأیی وجود دارد که در صورت عدم مدیریت زمینه‌ساز بحرانهای جهانی و منطقهای خواهد بود. منابع آبی در کشور ما در مرحله بحرانی قرار دارد و مشکل کمبود آب و کیفیت آن مسائل عدیده ای را برای مسئولان ذی‌ربط و کارشناسان امر به وجود آورده‌است. به دلیل کمبود منابع آب و افزایش قیمت استحصال آن و به تبع آن افزایش قیمت آب مورد مصرف فرآیندهای صنعتی، لزوم کاهش مصرف آب و در نتیجه کاهش تولید فاضلاب و بازیافت آن بطور جدی احساس می‌شود. بیشتر جهان از آب پوشیده شده‌است. با این وجود بیشتر آن خارج از دسترس ما است زیرا شور و یا ۰ درصد از کل آبهای زمین یا کمتر از % ۱ آبهای شیرین جهان، قابل / یخ زده‌است. در حدود ۰۰۷ استفاده و در دسترس بشر است. از نظر مقدار، بیشتر این آب شیرین، آلوده، غیر بهداشتی یا وابسته به بارندگیهای دورهای است. با این وجود اگر چرخش آب به خوبی انجام شود و اگر ما از این آب بطور عاقلانه استفاده کنیم، همین سهم کوچک از آب می‌تواند برای حیات انسان بر روی کره زمین کافی باشد. در این شکی نیست که منابع آب در حال کاهش و کمیاب شدن هستند، اما به نظر می‌رسد که مسئله واقعی، کوچک شدن تدریجی منابع آب نباشد بلکه مسئله اصلی تر ضایع کردن آب و مدیریت نادرست آن .] باشد] ۱ در گزارش خود می‌نویسد: امروزه بحران آب وجود)World Water Vision(دیده‌بان جهانی آب دارد اما این بحران به دلیل کمبود آب جهت رفع نیازهای ما نیست بلکه بخاطر بحران مدیریت آب است. آنچنانکه میلیون‌ها نفر از آب بدرستی استفاده نمی‌کنند و در نتیجه بد عمل کردن ما، محیط زیست نیز بد .] شده‌است و دچار قهر طبیعت شدهایم] ۳ با وجود بحران آب، مقدار آب زیادی برای آبیاری زمینهای کشاورزی در سراسر دنیا از دست می‌رود. بر اساس گزارش انجمن جهانی آب ۶۶ آب موجود صرف آبیاری مزارع کشاورزی / بطور متوسط % 6)World Water Council( می‌شود و در مناطق خشک این میزان تا % ۹۰ هم می‌رسد. % ۲۰ آب را بخش صنعت مصرف می‌کند، ۴ آب نیز به صورت تبخیر از منابع و مخازن ازدسترس ما / ۱۰٪ صرف مصارف خانگی می‌شود و % ۴ .] خارج می‌شود] ۴ آب در صنعت سیمان بیشتر برای خنککاری دستگاه‌ها و تجهیزات سنگین و پاشش به گازها و گرد و غبار خروجی از دودکشها بکار می- رود) البته در سیستم‌های تولید سیمان به روش تر از آب برای تهیه دوغاب ورودی به کوره نیز استفاده می‌شود(امروزه هر دو روش تهیه سیمان به روش خشک و تر هنوز مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی روش تولید به روش تر در حال منسوخ شدن و تبدیل به روشهای خشک است که بازده بالاتری دارد. آب خروجی در این صنعت ممکن است از لحاظ دمایی و اسیدیته آلوده باشد یا آلوده به ذرات جامدی باشد که برای محیط زیست خطرناک است و در صورت رهاسازی بدون تصفیه مناسب، منابع آبی زیرزمینی را آلوده کند. بازیابی و تصفیه آب به مقدار زیادی در صنعت سیمان خصوصاً در کارخانجات پیشرفته باسیستم خشک، در حال انجام است؛ چون بیشتر آب در چرخه تولید باقی می‌ماند و می‌توان با تصفیه و خنک کردن آن مجدد به صورت سیرکولاسیون از آن استفاده کرد. در واقع مصرف آب در این صنعت در .] ترکیبات مواد اولیه و محصول مورد نیاز نیست و زمینه صرفهجویی تا حدود زیادی فراهم است] ۵ بعنوان مثال در یک کارخانه به ظرفیت ۳۰۰۰ تن سیمان در هر روز، ۳۸۴۰ مترمکعب آب برای خنک کاری دستگاه‌ها مورد نیاز است که این آب را می‌توان در یک سیکل بسته خنک کرده و مجدد مورد استفاده قرار داد و حدود ۱۰۵۶ متر مکعب آب نیز در بخشهای پاشش، تبخیر و نشتیها مصرف .] می‌شود که باید جایگزین گردد] ۲ کشور ما با بحران آب روبه رو است و از آنجا که بسیاری از شرکت‌های سیمان کشور در تأمین منابع آبی خود با مشکل مواجه هستند، راهکارهایی که بتوانند ما را در جهت بهینه‌سازی مصرف آب در این صنعت به پیش ببرد، ضروری بنظر می‌رسد. براساس شاخص جهانی برای تولید هر تن سیمان در سیستم‌های تر بین ۹۳ تا ۵۶۰ لیتر آب به ازای هر تن سیمان مصرف می‌شود که این شاخص درباره کارخانه‌های پیشرفته با سیستم خشک به ۷۰ لیتر نیز رسیده‌است] ۶[. میانگین مصرف آب شرکتهای سیمان کشور ما حدود ۵۰۰ لیتر برای تولید هر تن سیمان گزارش شده‌است ] ۲[. بر این اساس جهت تولید سالیانه ۶۰ میلیون تن سیمان، حدود ۳۰ میلیون مترمکعب آب مصرف می‌گردد. اگر سرانه مصرف آب هر نفر را حدود ۱۵۰ لیتر در هر روز در نظر بگیریم، آب مصرفی این صنعت در ایران معادل آب مصرفی دویست میلیون انسان خواهد بود.