افزودنی های جادویی تبدیل گچ به سیمان

خیلی ها می گویند امکان ندارد …

افزودنی های تبدیل گچ به سیمان

بهترین مهندسین شیمی و عمران جمع شده اند تا جدیدترین افزودنی های صنعت ساختمان را تولید نمایند

امروزه به دلیل مزایای زیاد سیمان این مصالح ساختمانی تبدیل به یکی از پر مصرف ترین مصالح صنعت ساختمان گردیده است. مقاومت بالا، خواص ضد آبی و کارائی سیمان توانسته بر قیمت بالای آن ارجحیت پیدا کند و در مقابل قیمت بسیار ارزان گچ نتوانسته بر معایب آن غالب شود

ما توانسته ایم افزودنی هایی را برای گچ تولید کنیم که خواص گچ را بهبود داده و به خواص  سیمان نزدیک کند.

علاوه بر آن برای بهبود خواص سیمان نیز افزودنی هایی را تولید نموده ایم. همچنین افزودنی هایی را تولید نموده ایم که امکان ساخت انواع چسب پایه گچی و پایه سیمانی با بهترین کیفیت و کمترین هزینه را جهت اجرای دیوار های هبلکس، بتن سبک CLC ، دیوارگچی و … را می دهد.

***جهت آشنایی با خواص، ویژگی ها، کاربرد و سفارش این افزودنی ها روی لینک محصولات ما کلیک بفرمایید.

** جهت کسب اطلاعات بیشتر یا سفارش این افزودنی با ما تماس بگیرید.

شعار ما : یا کیفیت عالی افزودنی های ما را تجربه کنید یا پولتان را پس بگیرید

این افزودنی ها تولید شرکت مهندسین مشاور کیا عمران با شماره ثبت ۱۶۹۳ – شناسه ملی ۱۴۰۰۰۰۱۲۳۹۷ می باشد.

مواد کمک سایش در صنعت سیمان

مواد کمک سایش در صنعت سیمان

آسیابها عمده مصرف کننده انرژی الکتریکی در خطوط تولید سیمان می باشند بطوریکه بیش از 70% انرژی مصرفی در فرآیند تولید سیمان صرف پودر کردن مواد اولیه و کلینکر می شود. بنابراین همواره کارشناسان و تولید کنندگان بدنبال این می باشند که مصرف انرژی الکتریکی در آسیابها را کاهش دهند.

مصرف کننده های عمده انرژی در آسیابها، موتورهای اصلی، سپراتورها، فن ها و کمپرسورها می باشند. یکی از راه های کاهش مصرف انرژی الکتریکی ، بالا بردن بازده این تجهیزات است. استفاده از مواد کمک سایش (Grinding Aids) که عمدتا از مواد آلی چرب تشکیل شده اند می تواند از چسبندگی مواد به یکدیگر تا اندازه ای جلوگیری کند و با کاهش نیروهای جاذبه بین ذرات باعث عدم حرکت دانه های نرم همراه با دانه های زبر بویژه در سپراتورها شده و لذا منجر به افزایش راندمان آنها گردد.

این مواد در آسیابهای سیمان و مواد خام بکار می روند ولی انواع آنها در دو سیستم متفاوت است. مواد کمک سایش در آسیابهای گلوله ای عمدتا از دو نوع گلیکول ها و اتانول امین ها می باشند.

در رابطه با مکانیسم عمل کمک سایندها تئوری های مختلفی مطرح می باشد که مغایرتی با هم ندارند. یکی از این تئوری ها بر مبنای جلوگیری از تجمع ذرات می باشد. براین اساس موقعی که نرمی به حد معینی می رسد نیروهای الکترواستاتیکی یا واندر والسی بین دانه ها فوق العاده بالاست و لذا دانه های نرم به یکدیگر نیرو وارد کرده و به هم می چسبند. در نتیجه اگر زمان آسیاب کردن طول بکشد نه تنها نرمی افزایش نمی یابد بلکه به دلیل چسبیدن ذرات به یکدیگر بعد از زمان معینی سطح مخصوص کاهش می یابد. این پدیده چسبندگی همراه با نشست لایه های مواد (Coating) بر روی صفحات آسیاب و گلوله ها می باشد. مواد کمک سایش عملا پیوند بین ذرات باردار را خنثی می نمایند در نتیجه تمایل به تجمع در ذرات کاهش می یابد.

 

تئوری دیگری بیان می کند که مواد کمک سایش بر روی ترکهای موئی جذب  می شوند بنابراین نیروهای پیوندی بین ترکها را کاهش داده یا بطور کلی محو می نمایند و به این صورت از اتصال دانه های ترک دار جلوگیری می کنند. بعبارتی طبق این فرضیه دانه ها مقاومت کمتری در برابر خرد شدن از خود نشان می دهند.

نتایج حاصل از کاربرد مواد کمک سایش :

بررسی ها وآمار نشان داده است که استفاده از مواد کمک سایش نتایج ذیل حاصل شده است:

1- در آسیابها به علت روان شدن مواد و نچسبیدن به گلوله ها و آسترها، بازده کار بالا رفته و این خود ضمن آنکه مصرف گلوله را پایین  می آورد ظرفیت آسیاب را افزایش می دهد. این افزایش تولید از 17% تا 34% گزارش شده است.

2- سبب افزایش نرمی (بلین ) سیمان می شود. بنابراین با ثابت نگه داشتن نرمی سیمان می توان بدون افزایش انرژی مصرفی ظرفیت آسیاب رابالا برد. برطبق گزارشات راندمان سایش  (Grinding Efficiency)  از 30% تا40% افزایش می یابد.

3- کاهش چسبندگی ذرات وممانعت از چرخش تکراری مواد در سپراتورکه منجر به افزایش راندمان سپراتورمی گردد.

4- بالارفتن روانی ذرات سیمان ، که باعث تسهیل در انتقال موادداخل لوله ها وکاهش مصرف برق کمپرسورهای سیستم انتقال میشود.

5-   کاهش مصرف ویژه انرژی از 15% تا 25%

6-   برای رسیدن نرمی ( بلین) به حد معیین ، زمان لازم از 10% تا 50% کاهش می یابد .

7- کاهش چسبندگی ذرات سیمان تا اندازه ای معضل کلوخه شدن سیمان وگرفتگی سیلوها را رفع می کند .همچنین باعث بهبود عملکرد سیستم های کیسه پرکنی (Paker) می شود.

جدول زیر یکسری نتایج عملی از کاربرد موادکمک سایش درآسیابهای سیمان رانشان می دهد .

ابعاد آسیاب  m*m))	نوع آسیاب	بلین  ((cm^2/gr	ماده افزودنی	مقدار مصرف  (%)	افزایش ظرفیت  (%)	مصرف انرژی (kwh*10^5)
						با افزودنی	بی افزودنی
13×2/2	مدار باز	2850	Athylenglykol	04/0	47	68	117
5/10×8/2	مدار باز	2930	Aminacetat	02/0	9	100	108
13×6/2	مداربسته	3140	Aminacetat	03/0	20	75	91
12×2	مدار باز	3300	Triathanolamin	01/0	27	82	103
2/12×4/3	مداربسته	3500	Triathanolamin	04/0	15	83	97
14×4/2	مدار باز	3700	Athylenglykol	03/0	8	78	89
8/11×8/3	مداربسته	3800	Propylenglykol	03/0	18	-	-
14×4/2	مدارباز	3800	Athylenglykol	07/0	36	72	92
5/10×3	مداربسته	4850	Triathanolamin	03/0	15	69	78
11×6/3	مداربسته	4900	Athylenglykol	05/0	22	72	88
14×4/2	مداربسته	5000	Athylenglykol	05/0	43	54	77
14×4/2	مداربسته	5000	Propylenglyko	05/0	55	54	83
6/10×4/3	مداربسته	5100	Athylenglykol	08/0	28	55	70
6/10×4/3	مداربسته	5100	Prop8ylenglykol	08/0	45	55	81
14×4/2	مداربسته	5300	Athylenglykol	09/0	15	64	73
15×6/2	مداربسته	5500	Propylenglykol	09/0	28	43	54

البته کاربرد کمک سایش ها در فرآیند آسیاب باعث افزایش میزان گردوغبارخروجی آسیاب می گردد و بدلیل بالارفتن مقاومت الکتریکی ذرات کارکرد الکتروفیلترها را با مشکلاتی مواجه می کند ، که باتغییر پارامترهای بهره برداری قابل کنترل می باشند. همچنین وضعیت پیچهای بدنه تانک ومسیرهای انتقال باید بدقت تحت کنترل باشد زیرا روانی ایجادشده درسیمان منجربه بیرون زدن سیمان ازمنافذ وایجاد آلودگی می شود.

تاثیرات کمک ساینده ها برروی ویژگی های بتن :

کمک ساینده ها تاثیر خیلی جزئی برروی خصوصیات ملات سیمان می گذارند. علت این امرپایین بودن نسبت وزنی کمک ساینده مصرفی به سیمان تولیدی (1/0%>) می باشد.

1-   میزان آب لازم برای تهیه ملات به مقدار جزئی افزایش می یابد.

2- افزایش جزئی زمان گیرش ملات دراثرمصرف گلیکولها واتانول آمین ها، وثابت ماندن درصورت مصرف دی اتیلن گلیکول .

3-   مقاومت مکانیکی تقریبا افزایش جزئی می یابد یا ثابت می ماند .

4-   برانقباض ملات های سیمان تا 28 روز تاثیرات جزئی دارد .

نحوه کاربرد مواد کمک سایش :

مواد کمک سایش به صورت جداگانه یا مخلوط با آبی که جهت خنک کردن سیمان داخل تانک استفاده می شود ، به کار می رود.البته مصرف جداگانه نیاز به تجهیزاتی ازقبیل پمپ ، هوای فشرده ، مخزن ذخیره وغیره دارد . درروش دوم موادکمک سایش راداخل مخزن آب می ریزند، ولی دراین روش مواقعی که آب به سیستم تزریق نمی شود کمک سایش هم وارد فرآیندآسیاب نمی شود.روش سومی که جهت مصرف این موادبه کارمی رود،ریختن مستقیم این موادبر روی خوراک ورودی تانک می باشد .

درکلیه روش ها میزان مصرف باید تحت کنترل باشد .زیرا اگر دبی مصرفی ازیک حد معینی بیشتر شود دانه های درشت همراه با مواد نرم از آسیاب خارج شده و بلین محصول کاهش مییابد .به خصوص درت ولید سیمانهای بلین بالا که بیشترین کاربرد مواد کمک سایش در تولید این سیمانها می باشد .

هنگام کار با مواد کمک سایش باید به این نکته توجه داشت که این مواد سمی و  فوق العاده خطرناک می باشند.

نتیجه گیری :

با توجه به مطالب فوق که بیان کننده تاثیرات مثبت کاربرد مواد کمک سایش درآسیابها می باشند و   موارد زیر ضرورت ایجاب می نماید که از این مواد در آسیابهای سیمان استفاده شود:

1-   افزایش تولیدساعتی آسیابها و کاهش مصرف ویژه انرژی الکتریکی آنها

2- رفع پدیده تشکیل کوتینگ برروی گلوله ها و لاینرها در آسیابهای سیمان که اثرات سوئی برروی راندمان آسیاب می گذارد.

3-   امکان تولید سیمان با بلین بالا درصورت نیاز

4-   کمک به رفع معضل کلوخه شدن وگرفتگی درسیلوهای سیمان

پیشنهادات :

به استناد مطالب مطرح شده پیشنهاد می گردد مقداری مواد کمک سایش جهت انجام تست صنعتی خریداری تاضمن مصرف درصد بهینه استفاده مشخص و با بررسی همه جانبه نتایج و تحلیل اقتصادی موضوع دررابطه با استفاده از این مواد تصمیم گیری شود.

ضمنا با توجه به اینکه هریک از آسیابها شرایط خاصی از نظر نوع فرآیند دارند،بهتر است در هر آسیاب تست فوق انجام و نتایج بررسی شوند.

اهميت يكنواخت سازى مواد خام سيمان

اهميت يكنواخت سازى مواد خام سيمان

 

چكيده

مديريت واحد توليدى پيوسته تحت فشار افزايش يا باقى ماندن در سطح توليد و كاهش هزينه ها است بدون اينكه كيفيت قربانى شود. بنابراين سه هدف جنجالى وجود دارد كه دستيابى هر سه به طور همزمان نيازمند هنر كارشناسان واحد توليدى مىباشد. درك فرآيند توليد كلينكر يعنى چگونگى تبديل مواد خام به كلينكر كليد حل معما است. اين تبديل در برگيرنده دو فرآيند شيميائى و فيزيكى مى باشد. ريزساختار كلينكر يك تابع از خواص خوراك كوره و شرايط پخت در درجه حرارت بالا مىباشد. دانستن اين كه چه رخدادى كجا، چرا و چگونه اتفاق مى افتد، مىتواند توليد بهينه، هزينه ها و كيفيت را مديريت نمايد. به دنبال آن، ريزساختار كلينكر و تركيبات به طور مستقيم بر چگونگى هيدراته شدن و نقش آن در كارآئى سيمان در بتن تازه و سخت شده اثرگذار است. پس اين كه بگوييم ارتباط بين راندمان بهره بردارى واحد توليدى و كارآئى سيمان به چگونگى تشكيل كلينكر مربوط است
جمله اى اغراق آميز نمى باشد.

مقدمه

كيفيت سيمان با مقاومت فشارى در ملات و بتن ارزيابى مى شود.  اساس  اين خاصيت  به پخت خوب تركيب اجزاء شيميايى وآهك آزاد مربوط است.
فقط دو دليل براى تغيير آهك آزاد در شرايط پايدار كوره وجود دارد:

1. نوسانات در تركيب شيميايى خوراك كوره
2. نوسانات در نرمى خوراك كوره

نوسانات نرمى وابسته به احتمال تغيير در مواد خام يا در عمليات آسياى مواد خام مى باشد. نوسانات تركيب شيميايى مربوط به كنترل مخلوط مواد خام و فرآيند يكنواخت سازى مى باشد.
جهت حصول اطمينان از كيفيت ثابت محصول و ثبات عمليات يكنواخت و پيوسته كوره، بايد به ذخير هسازى و يكنواخت سازى مواد خام و خوراك كوره توجه لازم به عمل آيد. اين مقاله در رابطه با نقش كنترل مواد خام و فرآيند يكنواخ تسازى بحث مىكند، كه با در نظر گرفتن مواد خام و خاكستر سوخت تغييراتى نداشته باشند و آسياى مواد خام كاملاً تحت كنترل باشد. در نهايت پيشنهاداتى براى بهبود روشهاى يكنواخت سازى و هموژنيزاسيون ارائه شده است.

گچبری

 گچبری

 

گچ نخستین ماده ی چسبنده ساختمانی است که به دست انسان استخراج گردیده و پس از تغییر شکل دادن در کارهای ساختمانی به صورت ملات روکش و گچکاری از آن سود برده شده است.
گچ بری خواه کنده کاری- قالب زنی یا نقاشی گچ یکی از عناصر اصلی آرایش معماری ایران بوده و هست.
در شروع معماری ایران از آغاز تاریخ و دوران ایلامیان – هخامنشیان و سپس به ویژه در دوره اشکانیان و سامانیان به مسئله گچ توجه می شده و از آن به عنوان یک ماده سازنده و استوار استفاده می شد
گچکاری و گچ بری در دوران اسلامی توسعه یافت و آثار آن در مدرسه ها، کاخها ، و سایر بناها ، به عنوان یک عنصر تزئینی مورد توجه قرار گرفت ...
شواهد باستانشناسی نشان می دهند که تاریخ ساخت گچ به پیش از ساختن خشت و پخت آن به صورت آجر می رسد. در قدیمی ترین بنای دنیا، یعنی اهرام ثلاثه مصر که قدمتی چهار هزار و پانصد ساله دارد، از گچ به عنوان ماده چسبنده مقاوم بعد از ازاره در بین سنگ ها و جهت کلاف سازی آنها استفاده شده است. یکی از کاربردهای ویژه گچ، اندود کردن دیوارها و سطوح داخلی ساختمان ها است و هنر گچبری، این آراستگی را به حد کمال و دلنوازی می رساند.
به کار بردن تزئینات گچی در تزیین دیوارها، روش معمول در شهر های ایران و عراق بوده است. اولین مردمی که در ایران به این کار دست زدند هخامنشیان و سپس ساسانیان بودند و اعراب در جریان فتوحات خویش، این هنر را از آنها فرا گرفتند. هنرمندان دوره اموی به طور وسیعی کاخ ها را با گچبری منقوش برجسته تزئین می نمودند. نمونه بسیاری از این گچبری ها در کاخ های «خربة المفجر»، «الحیر الغربی» و «المنیه» به کار برده شده است که گچبری های کاخ المنیه به واسطه در بر داشتن عناصر آدمی و حیوانی در کنار تزئینات هندسی و گیاهی، اهمیت بیشتری دارد.
روش تزیینات گچی روی دیوارها، پس از به کار گیری خشت در بناها گسترش پیدا کرد و این روش در کاخ های شهر سامرا رواج یافت. پایین دیوارها با ازاره گچی به ارتفاع حدود 100 سانتی متر پوشانده می شد. این گونه تزیینات در دو قصر جوسق و بلکوارا به کار رفته است. مجموعه تزیینات کاخ های سامرا در مرحله اول طبیعی هستند اما در دوره بعد عناصر تزیینی از طبیعت فاصله می گیرند. در سومین مرحله، زمینه تزیینات عمق چشمگیری می یابد که بهترین نمونه های آن در کاخ بلکوارا به چشم می خورد. در این دوره، ابتکار پوشش سطح آن چنان کامل گردید که تقریبا تمام زمینه را می پوشاند و این امر که برای نخستین بار در هنر اسلامی رواج یافت، اوج ترقی روش های تزیینی به شمار می رود و پس از آن در دنیای اسلام منتشر شد و از مهم ترین ارکان هنر اسلامی گردید.
روش تزیینات گچی روی دیوارها از طریق حکومت طولونی از عراق به مصر انتقال یافت و نمونه هایی از آن در جامع طولون روی سطح داخلی و اطراف طاق ها و دور پنجره ها به کار برده شد.
هنرمندان دوره فاطمی، همچنان تحت تأثیر تزیینات هنر ساسانی (هنر رایج در دوره عباسی) بودند. تزیینات نقاشی گچی موجود در رواق قبله جامع الازهر از عناصر گیاهی که از روش تزیینات طولونی و عباسی اقتباس گردیده، تشکیل یافته است ولی اختلاف در طریقه استفاده از آنهاست. همچنین نمونه های زیبایی از خط کوفی مشجر در کتیبه موجود زیر سقف یافت می شود. در دوره فاطمی اهمیت تزیینات خطی افزایش یافت و به کار گیری خط کوفی مشجر روی زمینه های برگدار اشکال گیاهی انتشار یافت.
در دوره ایلخانی، هنر گچبری به سرحد کمال مطلوب رسید. به وجود آمدن محراب های گسترده با انواع خطوط به ویژه گونه های مختلف کوفی، به کار گیری انواع گره هندسی با نقوش اسلیمی طوماری و اسلیمی ماری در لا به لای کتیبه و اسپرهای خط با گل و برگ های پهن و نیز گودی و برجستگی نقوش، موجب تحولی عظیم و خلق شاهکارهای عظیم گچ بری در این دوران شد.
تزیینات گچی معمول در دوره سلجوقی، در عصر ایلخانی به تدریج رو به دگرگونی رفت و پر بودن و شلوغی تزیینات تبدیل به ویژگی گچبری این دوران شد. از زیباترین نمونه این گونه تزیینات شلوغ، نقوش به کار رفته در مسجد حیدریه قزوین، جامع ورامین و محراب مسجد ارومیه را می توان نام برد. روش های متنوع کنده کاری روی گچ و شلوغی عناصر تزیینی مختلف، در قرن هشتم جایگاهی خاص یافت. بهترین نمونه بیانگر این تحول، محراب اولجایتو در مسجد جامع اصفهان است که تاریخ ساخت آن 710 ه.ق است.
در دوره ممالیک بحری، روش تزیین دیوار ها با نوار های گچی منقوش به عناصر نوشتنی، روی زمینه تزیینات گیاهی رایج گردید که نمونه آن در بالای پنجره مسجد «الظاهر بیبرس» مشاهده می شود. زیباترین نمونه های گچی مملوکی، در پنجره های گچی مشبک موجود در جامع دیده می شود که با اشکال هندسی همراه با شیشه های رنگین تزیین شده است. این پنجره ها را حاشیه هایی مزین به عناصر برگ و شاخه و نوشته های کوفی در بر گرفته است.
دوره تیموری، عصر به وجود آمدن رسمی بندی و کار بندی هایی از قالب های گچی مقرنس و قطار بندی های گچی ارزشمند است. به طور کلی، در هنر گچ بری این دوران انواع خطوط کوفی مشجر، مزهر، معقد و مشبک و نیز خط های محقق، نسخ، ثلث، رقاع، تعلیق و نستعلیق و به خصوص از خط معقلی، استفاده فراوان شده است. از آثار فراوان این دوره می توان به مقرنس بندی های گچی ارزشمند سر در مسجد میدان کاشان، قطار بندی های گچی مدرسه خرگرد در خواف و خطوط گچ بری شده در بقعه شیخ احمد جامی در تربت جام را نام برد.
در دوره صفوی، هنر گچ بری وارد روش های خاصی می شود. به طوری که زیباترین مقرنس بندی های گچی با عناصر گوناگون به خصوص مقرنس های طاس و نیم طاس همراه با نقوش گل و گیاه با انواع تیغه های گچی دالبری، زینت بخش کاخ های شاهی شده است. در این میان می توان به پدیده های ارزشمند مقرنس قطار و کار بندی ها و یزدی بندی های گچی بسیار شگرف کاخ هشت بهشت، سر در بازار قیصریه اصفهان و به خصوص دالبر های تیغه منقوش از ظروف گوناگون همچون تنگ و سبو و مقرنس بندی های طاسه دار گچی در تالارهای شاه نشین و موسیقی کاخ عالی قاپو و نیز خط گچ بری ثلث بسیار ارزشمند در صفه درویش مسجد جامع همین شهر را یاد داشت

منابع:
- دکتر غلامعلی حاتم / هنر نامه بهار 1381 سال پنجم شماره 14/ فصلنامه تخصصی دانشگاه هنر
islamic  -  art  .  net
tourism .   isfahancht  .  ir

فرآيند پخت مواد خام در كوره هاي سيمان

در فرآيند پخت مواد خام در كوره هاي سيمان

عوامل زير موثر هستند :

• تركيب شيميائي
• تركيب مينرالو‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژي
• اندازه ذرات مواد خام
• همو‍ژناسيون مواد خام
• شرايط پخت

تركيبات شيميائي:

با افزايش ضريب اشباع آهك LSF  و مدول سيليس SM ياعث بالا رفتن مدت زمان پخت مي گردد

اكسيد منيزيم MgO كمتر از دو درصد و سولفات SO3 كمتر از يك درصد وزني باعث سرعت در فعل و انفعالات فرآيند پخت مي گردد.

سنگ آهن نقش كمك ذوب را دارد و باعث سهولت تشكيل تركيبات شيميائي، كه پايه سيمان هستند، در درجه حرارت پائين تر ميشود.

تركيب خوراك كوره نبايد مشكلاتي مانند سيكل قليائي و رينگ را براي پخت و روال عادي كوره ايجاد كند

تركيبات مينرالوژي :

مواد اوليه تركيبات معدني متشكل از مينرالها يا كريستالهاي مختلف هستند كه انرژي لازم براي سايش يا پخت هركدام متفاوت هستند و وظيفه واحد كنترل كيفي ، شناسائي جبهه هاي مختلف براي استفاده از مواد با تركيب مينرالي مطلوب مي باشد.

اندازه ذرات مواد خام:

اندازه ذرات مواد خام بر زمان پخت موثر است و اين به دليل افزايش سطح تماس تركيبات شيميائي جهت انجام واكنش شيميائي بين ذرات مواد اوليه مي باشد. هر چه مواد نرم تر باشد انرژي حرارتي كمتري براي پخت نياز مي باشد

هموژناسيون مواد خام:

همژناسيون مواد خام براي توليد كلينكر و سيمان يكنواخت (از نظر تركيبات شيميائي) نقش بسياري دارد و باعث ثبات  فرآيند پخت مي گردد.

يكنواخت و همگن بودن خوراك كوره از نقطه نظر تركيب نقش عمده اي در يكنواخت كاركردن كوره و پايداري كوتينگ دارد.

شرايط پخت:

درجه حرارت و زمان توقف مواد در بالاترين درجه حرارت و سرعت گرم كردن نقش عمده ائي در توليد كلينكر با كيفيت بالا را دارد.

 تهيه و تدوين : رضا مهرابي پور

منابع:

كنترل كيفي در صنايع سيمان : مهندس افشار

راهبري كوره سيمان : مهندس محمدرضا عزيزيان

خطا در آنالیز شیمیائی سیمان و مواد خام

خطا در آنالیز شیمیائی سیمان و مواد خام

 

عوامل موثر بر خطای آنالیز شیمیائی به تفکیک روش آزمون ارائه شده است :

آنالیز شیمیائی سیلیس به روش وزنی

1. مواد شیمیائی تقلبی مهمترین عامل خطا در آنالیز شیمیائی می باشد.
2. درجه حرارت اجاق كه بشر روي آن قرار دارد نبايد از 100 درجه سانتیگراد  بالاتر رود . بهترين درجه  حرارت براي تجزيه‌كامل سيمان حدود  80 درجه سانتیگراد  است .
3. SiO₂ بدست آمده محتوي كمي ناخالصي‌است . رسوب R₂O₃ با سيليس ‌همراه مي‌باشد. براي تعيين سيليس‌خالص در نمونه ، به بوته ، 1 تا 2 ميلي‌ليتر آب مقطر و 10 ميلي‌ليتر اسيد فلوئوريدريك و دو قطره اسيد سولفوريك (1+1) اضافه نمائيد .با دقت تا سر حد خشك شدن آن را تبخير نمائيد . سپس بوته پلاتيني را در   1100-1050 درجه سانتیگراد به مدت 5 دقيقه در كوره قرارداده و بعد از سرد كردن در دسيكاتور وزن نمائيد .تفاوت اين آزمايش‌ و آزمايش قبل ، مقدار SiO₂ خالص را در نمونه نشان مي‌دهد. باقيمانده موجود در بوته پلاتيني را پس از تبخير با اسيد فلوئوريدريك ، با پيرو سولفات پتاسيم (K₂S₂O₇) ذوب نموده و بعد از حل كردن توده مذاب سرد شده در اسيد كلريدريك ، محلول حاصل را به محلول زير صافي سيليس اضافه نمائيد .چون مقدار R₂O₃ همراه با SiO₂ ناچيز مي‌باشد، بصورت روزانه ‌اندازه گيري نمي‌شود.
4. شعله‌ورشدن كاغذ صافي‌امكان پاشيدن ذرات سيليس‌ به ‌خارج را در بردارد.
5. باقیمانده کلر به دلیل عدم شستشو مناسب باعث خطا در آنالیز می گردد.
6. در تعیین سیلیس به روش ذوب قلیائی ، آلودگیهائی زیادی وارد نمونه می شوند. این آلودگی ها می تواند از کمک ذوبها یا مواد موجود باقیمانده در بوته های پلاتینی وارد شوند.
7. در روش ذوب قلیائی تعیین مقدار سیلیس مهمترین عامل خطا در آنالیز بوده و در نتایج سایر اکسیدها تاثیر میگذارد. سیلیس به دلیل پیوندهای سیلیکاتی و قلیائی ذوب آن مشکل بوده و خطای زیادی ایجاد می نماید.  

آنالیز شیمیائی اکسید آلومینیوم به روش وزنی

1. اگر رسوبات ژلاتيني Fe(OH)₃ و Al(OH)₃ قبل از كامل شدن چرخه شستشو خشك شوند، خطا ایجاد میکند زيرا توده خشك شده منقبض‌ مي‌شود و ترك‌ مي‌خورد و هر مايعي كه ‌از اين پس افزوده شود تنها از داخل اين تركها عبور مي‌كند و شستشو ي كامل‌انجام نمي‌شود.
2. هيچ وقت صافي را بيش‌ از سه‌ چهارم ظرفيت آن پر  نكنيد زیرا سوبات ژلاتيني Fe(OH)₃ و Al(OH)₃ روي سطوح تر در جهت عكس ‌نيروي ثقل پخش مي‌شوند .
3. رسوب را با محلول نيترات آمونيوم گرم شستشو دهيد زيرا نيترات آمونيوم از كلوئيدي شدن رسوب جلوگيري مي‌كندو محلول گرم آن مواد خارجي را بهتر حل ميكند و بدين ترتيب سرعت صاف‌كردن افزايش‌مي‌يابد.
4. هنگام اشتعال رسوب، كاغذ صافي نبايد شعله‌ور شود. پس از سوزاندن كامل، رسوب را در كوره قرار دهيد زيرا كربن كاغذ صافي بعنوان عامل ‌احيا كننده عمل مي‌كند و ممكن است باعث كاهش جزئي Fe₂O₃ به Fe₃O₄ يا حتي ‌آهن فلزي گردد.
5. آمونياك مصرفي بايد عاري از گازكربنيك ‌باشد، زيرا با CaO موجود در سيمان توليد كربنات كلسيم مي‌كند.
6. اگر مقدار Fe₂O₃ زياد باشد بهتر است گهگاهي‌ اجازه دهید رسوب ته‌نشين شود تا رنگ محلول فوقاني قابل روئيت باشد. مشاهده يك قطره معرف هنگاميكه‌ درون محلول فرو مي‌رود مي‌تواند در كنترل اسيديته ‌كمك خوبي‌ باشد. محلول بايستي هنگام صاف‌كردن كاملا زرد باشد. درغيراينصورت بايستي با اضافه كردن آمونياك آن را خنثي نموده ، يا رسوب گيري را تكرار كرد.
7. چنانچه رسوب R₂O₃ در فضاي باز بماند گاز CO₂ موجود در هوا را جذب و با آهك موجود در سيمان توليد كربنات كلسيم مي‌نمايد كه اين كربنات همراه R₂O₃ توزين و باعث افزايش ميگردد . بنابر اين بايد بلافاصله پس از تشكيل رسوب ، آن را صاف‌ و سوزاند.
8. بمنظور دقت در عمل رسوب گيري ، كاغذ صافي محتوي رسوب را داخل بشر اوليه‌ منتقل نموده و آن را در اسيد كلريدريك (1+1) كاملا حل نمائيد . براي بهتر حل شدن ، محلول را كمي حرارت دهيد . مجددا عمل رسوب گيري را با محلول آمونياك تكرار كنيد .

آنالیز شیمیائی اکسید کلسیم و منیزیم  به روش حجمی

 

1. تشخیص نقطه ختم عمل در آزمایشگر شیمی می تواند عامل خطا در آزمون شیمیائی باشد.
2. تنظیم PH محلول یکی از مهمترین عوامل موثر در تشخیص نقطه ختم عمل می باشد.
3. محلول بافر و KOH بایستی به دقت تهیه و PH آن اندازه گیری گردد.
4. در تعیین اکسید منیزیم ، يك شاهد از 50 ميلي‌ليتر آب مقطر و 10 ميلي‌ليتر محلول بافر (PH=10)  تهيه كرده و معرف اريوكرم بلك‌تي اضافه نمائيد اگر رنگ محلول آبي روشن شد، آب عاري از يون كلسيم و منيزيم و اگر رنگ محلول قرمز شد با محلول  0.01 نرمال EDTA تيتر كنيد تا از  قرمز به ‌آبي روشن تغيير رنگ دهد. حجم EDTA مصرفي براي شاهد را از حجم EDTA مصرفي  براي نمونه كم نمائيد .
5. در تعیین اکسید کلسیم، يك شاهد از 50 ميلي‌ليتر مقطر و 5 ميلي‌ليتر محلول KOH تهيه كرده و معرف كالكون اضافه0.01  نرمال  EDTA تيتر كنيد تا از ارغواني به‌آبي روشن تغيير رنگ دهد. حجم EDTA مصرفي براي شاهد را از مصرفي EDTA براي نمونه كم نمائيد .
6. محلول بايد عاري از سيليس‌ و آهن و آلومينيوم باشد. درغيراينصورت ايجاد خطا مي‌كند.
7. آب مقطر براي تهيه محلول EDTA و ساير محلولها بايد عاري از كاتيونهاي چند ظرفيتي باشد (مانند كلسيم و منيزيم و...) .
8. افزودن مقدار بسيار زياد شناساگر، كار بسيار اشتباهي‌ است زيرا در تشخيص رنگ در پايان تيتراسيون مشكل‌ ايجاد مي كند.

آنالیز شیمیائی سولفات به روش وزنی

1. آزمايش‌سريع مورد نظر باشد مي‌توان زمان هضم را به 3 تا 4 كاهش داد با اين وجود ممكن است نتايج با مدت 12 تا 24 ساعت تطابق نداشته‌باشد.
2. اگر كاغذ صافي خيلي سريع ‌ذغال شود باعث احيا جزئي رسوب BaSO₄ به BaS مي‌گردد.
3. هنگام حرارت دادن بوته در كوره نبايد شعله ‌توليد گردد (پس از اطمينان از اينكه كاغذ صافي كاملا سوخته‌شده و رسوب سفيد شد آن را در كوره قرار دهيد) .
4. رسوب گيري بايد در محلول داغ و رقيق صورت گيرد زيرا محلول رقيق داغ هم رسوبي‌ساير يونها را كاهش مي‌دهد و همچنين رسوبات كامل و درشت مي‌شوند .
5. افزودن آهسته كلرور باريم و هم زدن مداوم ضروری می باشد .
6. در زمانی که محلول به مدت 24 ساعت روی اجاق قرار دارد نبايد محلول هم زده شود.

آنالیز شیمیائی کلر

1. نيترات نقره هنگامي‌كه مورد استفاده قرار نمي‌گيرد بايستي در مكاني تاريك و در شيشه تيره نگهداري شود زيرا نيترات نقره تجزيه‌ مي‌شود.
2. تيتراسيون بايد در دماي محيط انجام شود زيرا دماهاي بالا، انحلال پذيري Ag₂CrO₄ را بطور قابل ملاحظه‌اي افزايش‌مي‌دهد.
3. اگر از محلول 5 درصد كرومات پتاسيم (50 gr/lit) استفاده شود، بايد يك ميلي‌ليتر كرومات پتاسيم و چنانچه ‌از محلول 10 درصد كرومات پتاسيم (100 gr/lit) استفاده شود، بايد 5/0 ميلي‌ليتر از كرومات پتاسيم اضافه شود.
4. نمونه هاي سيمان و كلينكر و مواد خام معمولا نيازي به‌تنظيم PH ندارند و فقط نمونه هاي با درصد قليائي بالا، نياز به ‌تنظيم PH دارند، زيرا قليائيها باعث افزايش PH محلول مي‌گردند و در نتيجه ‌در محيط قليائي اكسيد نقره رسوب مي‌كند.
5. براي تهيه شاهد مي‌توان از 0.5 گرم كربنات كلسيم خالص (CaCO₃) و100 ميلي‌ليتر آب استفاده كرد. كربنات كلسيم رسوب بي‌اثري مي‌دهد كه ‌شبيه رسوب AgCl است و در مطابقت ته ‌رنگها به ‌طور مؤثر كمك‌ مي‌كند.

آنالیز شیمیائی آهک آزاد

1. چون قليائي موجود در نمونه بهمراه آهك آزاد با اتيلن گليكول تركيب مي‌شود، بنابر اين تيتركردن با اسيد كلريدريك هميشه‌ مقدار كمي خطا به ‌همراه خواهد داشت و اين بدليل تركيب شدن اسيد كلريدريك با گليكول سديم و يا پتاسيم موجود در محلول مي‌باشد.
2. بهتر است يك شاهد از نظر دخالت اسيديته ‌و قليائيت معرفها استفاده شود.
3. اتانول و اتيلن گليكول رطوبت هوا را جذب مي‌كنند، بهمين دليل بايستي آنها را در بطريهاي درب داري كه‌مانع ورود هوا به ‌داخل‌آن گردد نگهداري كرد و فقط در مواقع لزوم در بطري را باز نمود

آنالیز شیمیائی اکسید آهن

1. محلول نبايد بجوشد زيرا كلرورفريك (FeCl₃) فرار است .
2. اگر شناساگر به ‌مقدار زياد اضافه گردد بايد آزمايش‌ را تكرار كرد زيرا بجاي تغيير رنگ  به ‌بنفش‌ به صورت سبز باقي مي‌ماند.
3. اگر كلرور استانو به مقدار زياد اضافه گردد، مقداري از Hg⁺² به‌جيوه فلزي (رسوب خاكستري) احيا شده كه ‌در تيتراسيون با دي كرومات پتاسيم ايجاد مزاحمت مي‌كند. اگر بعد از افزودن كلرور جيوه و به ‌هم زدن ، رسوبي ظاهر نشد يا رسوب خاكستري بدست آمد،  آزمايش‌ بايد تكرار شود.
4. عدم تشكيل رسوب سفيد بدين معني‌است كه ‌مقدار اضافي‌از كلرور استانو حضور ندارد و بعبارتي ‌احيا كامل نيست .تشكيل رسوب Hg₂Cl₂ هنگامي تحقق مي‌يابد كه چند قطره کلرور استانو زيادي اضافه شود. 

فناوری نانو ( نانو تکنولوژی ) یا فناوری ساخت مولکولی :

فناوری نانو ( نانو تکنولوژی ) یا فناوری ساخت مولکولی

واژه نانو یک کلمه یونانی است به معنای کوتوله. یک نانومتر (1nm) معادل با یک میلیاردم) متر می باشد که 4 برابر قطر یک اتم و 80000 بار کمتر از ضخامت موی انسان است . مهندسی و طراحی در مقیاس مولکولی اولین بار(سال 1954) توسط ریچارد فاینمن (R.Feynnman)مطرح شد که برنده جایزه نوبل فیزیک گردید. در واقع ایده آقای فاینمن این بود که می توان به کمک ماشینهای کوچک ماشینهای  کوچکتر ساخت سپس این کاهش اندازه را تا سطح خود اتمها ادامه داد.

فناوری نانو از دیدگاه موسسه ابداعات نانو تکنولوژی آمریکا و پژوهشگاه نانو در انگلستان، عبارت است از تحقیق، جستجو و کاوش در سطوح اتم ها ومولکولهای مواد در محدوده 1 تا 100 نانو متربه شرطی که بتوانند نقش مهمی در خواص مواد ایجاد کنند.

به کمک فناوری نانو می توان اتم ها و مولکولها را به دلخواه چیدمان کرد تا به ماده مورد نظر با خواص ویژه نائل شد.  با ایجاد نانو ساختارها امکان تغییر خواص ذاتی مواد از جمله دمای ذوب،خواص مغناطیسی ، رنگ ... وجود دارد.

به عبارتی همان گونه که در طبیعت ، تعدادی مولکول در کنار هم قرار گرفته اند تا یک جسم بوجود آید در فضای نانو تکنولوژی تعدادی ذره در حد نانومتر(نانو ذرات) با هم دیگر جمع شده اند تا ماده ای را بوجود آورند. البته صرف ریز بودن ذرات کافی نیست بلکه مهم این است که ماده حاصل دارای خواص مورد نظر نیز باشد.

نانو ذره چیست؟

نانو ذره، ذره ای است با ابعاد نانومتری در هر سه بعد . نانو ذرات به صورت پودر خشک و یا به به صورت پخش در مایع در بازار به فروش می رسند. این ذرات دارای شکلهای گوناگونی از جمله کروی ، پولکی، ورقه ای، لوله ای و میله ای یافت می شوند. از معروف ترین و مشهور ترین پودر نانوذرات  که ده ها سال است استفاده می شود همان دوده یا کربن سیاه است که در تایر اتومبیلها مصرف می گردد. این ذرات دارای نسبت سطح به حجم بالائی هستند که آنها را برای استفاده در کاتالیست ها ، مواد کامپوزیتی و ... مناسب می سازد. مواد نانو ذره به صورتهای زیر تولید می شوند:

1.خردایش و کار مکانیکی

2. روش شیمی مرطوب(روش سل- ژل، روش کلوئیدی)

3. روش تولید نانو ذرات از فاز گاز

4. روش چگالش بخارات شیمیائی

کاربرد نانو تکنولوژی در محیط زیست:

همان گونه که می دانیم دو راه برای مبارزه با آلاینده ها در فضا وجود دارد. یکی حذف منبع آلودکننده که بهترین روش برای کاهش آلاینده هاست  و دیگری  کنترل منابع تولید آلاینده. به کمک فناوری نانو می توان خود سرچشمه آلودگی را حذف کرد . در این راستا می توان به تولید پارچه های ضد لک ، شیشه های خود تمیز کن، بتن خود تمیز شونده و ... اشاره کرد.

از موارد استعمال نانو تکنولوژی در محیط زیست :

1. نانو فیلتر ها (برای تصفیه پساب های صنعتی)
2. نانو پودرها (برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از دودکش و اگزوز اتومبیل ها)
3. نانو لوله ها ( برای ذخیره سازی سوخت کاملا" تمیز هیدروژن)
4. نانو کاتالیست ها

نانو فیلتر ها:

نانو فیلتر، یک غشاء پلیمری بسیار نازک با حفرات نانو متری (1 تا 10 نانو متر) است که قابلیت جداسازی اجزای یک محلول از همدیگر و یا از حلال را دارد. این در حالی است که فیلتر های معمولی ذرات 100 تا 1000 نانو متر را جداسازی می کنند. به عنوان مثال به کمک نانو غشاء می توان نمک های موجود در آب مانند یونهای منیزیم و کلسیم – که باعث سختی آب می گردند -  را تا 90% کاهش داد و یا می توان عناصر فلزی سمی از جمله کرم شش ظرفیتی و آرسنیک را به کمک یک نانوغشاء از آب حذف کرد. همان گونه که می دانید در مناطقی از خراسان جنوبی و بیرجند وجود رگه های فلزات سنگین در لایه های زیر زمینی باعث آلودگی آبهای زیرزمینی می گردد که خطر جدی برای ساکنین به حساب می آید. یکی از راههای حذف فلزات سمی از آب استفاده از نانو فیلتر ها می باشد. در صنعت سیمان نیز به دلیل استعمال آجرهای منیزیت – کرومیتی ، کرم سه ظرفیتی در مجاورت قلیائی ها به کرم شش ظرفیتی تبدیل می شود. تبدیل کرومیت به کرومات و حل شدن آن در آب سبب آلودگی آبهای زیرزمینی می شود. این آجرها بعد از تعمیرات از کوره خارج می شوند و به عنوان ضایعات در محیط و در معرض بارش قرار می گیرند. کرومات سمی در اثر تماس با پوست نیز مستقیما" جذب می شود. به کمک  نانو فیلتر ها هوا را هم می توان تصفیه کرد.

به طور کلی از نانو فیلتر ها می توان در موارد زیر استفاده کرد:

1. تصفیه پساب رختشوی خانه ها
2. تصفیه پساب های اسیدی واحدهای صنعتی
3. رنگ زدائی از آب آشامیدنی
4. بازیابی آب از فاضلاب
5. تصفیه زباله های کشاورزی
6. خالص سازی الکلها
7. تصفیه آب پنیر

و...

نانو کاتالیستها:

دراجسام  نانو ذره ای ، علاوه بر کوچک بودن اندازه ذرات ، نسبت تعداد اتمهای سطحی به اتمهای داخلی افزایش می یابد به گونه ای که سطح ویژه بیشتری را فراهم می کنند لذا این ویژگی در نانو کاتالیست ها باعث افزایش سطح تماس بیشتری با مواد اولیه و در نتیجه افزایش کارائی کاتالیست می شود . به عنوان مثال از نانو کاتالیست ها در تصفیه گازهای خروجی اگزوز اتومبیلها استفاده می شود.

کاتالیست های رایج که پایه پلاتینی دارند بسیار گران قیمت هستند ولی کاتالیستهای نانو ساختاری هم ارزانند و هم از راندمان کافی برخوردارند.

نانو پودرها:

به طور کلی پودرها ذرات ریزی هستند كه از خُرد کردن قطعات بزرگ جامد ، یا ته نشین شدن ذرات جامدِ معلق در محلولها به دست می آیند. نانوپودر، پودری است که اندازه ذرات  آن کمتر از 100 نانومتر باشد. برای تولید  نانوپودرها ازدو روش پایین به بالا یا بالا به پایین استفاده می گردد.  در روش بالا به پایین قطعه را از اندازه‌های بزرگ انتخاب و آن را آن‌قدر خُرد می‌كنیم تا به اندازه‌های نانومتری برسد. در روش پایین به بالا، اتم‌ها را دانه به دانه كنار هم می‌چینیم تا یك ساختار نانومتری به وجود آید.

یکی از روشهای کاربرد نانو پودر ، مخلوط آنها با یک ماده نرم دیگر مانند سیمان می باشد . در این حالت، پودر را «نانوپودر کامپوزیتی» می‌نامند. کامپوزیت که از کلمه‌ی انگلیسی composition گرفته شده، به معنی ترکیب دو یا چند چیز است. ملموس‌ترین مثال برای كامپوزیت، كاه‌گل است.

در نانوپودرهای كامپوزیتی نیز ذرات نانومتری در زمینه‌ی ذرات بزرگتر (غیر نانومتری) پراكنده شده‌اند. علت ترکیب شدن آنها اختلاف خواص این دو ماده است. در کامپوزیت معمولاً زمینه از یک ماده‌ی نرم و افزودنی از ماده‌ی سخت انتخاب می‌شود. در این صورت، هنگامی‌ که به ماده نیرو وارد می‌شود، زمینه نیرو را به رشته یا پودر اضافه‌شده منتقل می‌كند تا بتواند در برابر نیروی واردشده‌ مقاومت بیشتری داشته باشد.

فناوری نانو در صنعت سیمان و بتن:

نانو سیمان چیست؟

سیمانی با اندازه ذرات نانومتری(کمتر از 500 نانو متر)می باشد . جهت تولید سیمان با اندازه نانو دو روش وجود دارد:

1. سنتز نانو سیمان که در این روش از ابزارهای مکانیکی به منظور سنتز شیمیائی و جداسازی ذرات با اندازه نانو از ذرات بزرگ سیمان استفاده می شود.

2. این روش مربوط به ساختار هیدراته سیمان است.

با استفاده از نانو سیمان می توان یک نانو بتن ساخت. نانو بتن، بتنی است که از سیمانی با ذرات کوچکتر از 500 نانومتر ساخته شده باشد. بتن معمولی از سیمانی با ذرات چند نانومتری تا حداکثر 100 میکرومتر تشکیل شده است. البته شایان ذکر است که بتن معمولی هم دارای ذرات بسیار ریز و در حد نانو می باشد اما مسئله اینجاست که داشتن ذراتی با ابعاد نانو برای تولید نانو مواد کافی نیست بلکه باید مقدار و موقعیت این ذرات در مواد قابل کنترل باشد به عبارتی در فناوری نانو کنترل ویژگی ها از دستیابی به ابعاد نانو مهم تر است. از کاربردهای نانو بتن می توان به تولید محصولات بتن نیمه شفاف، پوششهای بتنی مقاوم( در مقابل خراش، نور، مواد شیمیائی و...)بتن خود تمیز شونده، بتن خود تعمیر شونده و ... اشاره کرد.

 

 

بتن خود تمیز شونده

 

بتن نیمه شفاف

 

از مخلوط فیبرهای شیشه با مخلوط خرده سنگ،سیمان و آب و با بکار بردن نانوتکنولوژی می توان به تولید بتن نیمه شفاف دست یافت که از آن برای ساخت پلها و ساختمانها می توان استفاده کرد. البته محصول فوق بسیار پرهزینه بوده و فعلا" در حد آزمایشگاهی تولید می شود. همچنین گفتنی است که به کارگیری فناوری نانو  در بتن به دو روش امکان پذیر است:

1.استفاده از نانو سیمان

2.استفاده از نانو افزودنی ها

اختلاط مناسب نانو ذرات با سیمان شرط مناسب ایجاد و کنترل خواص مورد نظر است. نانو سیمان ها برای ساخت برجهای بلند ،نظامی(ضد گلوله)، ساختمان ریاست جمهوری و ... مصرف می گردند. استفاده از این افزودنی ها در تولید سیمان ، علاوه بر بهبود خواص سیمان موجب مصرف کمترسیمان ،کاهش مصرف انرژی و کاهش گازهای گلخانه ای می گردد.

نانو ذرات مورد استفاده در صنعت سیمان عبارتند از:

1.نانو آلومینا:

افزودن این نانو ذره به سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری و مدول الاستیسیته نسبت به سیمانهای معمولی می گردد. به عنوان مثال مدول الاستیسیته سیمان حاوی 5% نانو آلومینا در طی 28 روز، 143% افزایش یافته در حالی که در سیمانهای حاوی میکروسیلیکا این عدد معادل 15% می باشد. همچنین نتایج نشان می دهد که مقاومت فشاری 7 روزه سیمانهای حاوی نانو آلومینا 30% نسبت به سیمان پرتلند معمولی بیشتر است.

2.نانو اکسید آهن:

 

استفاده از این نانو ذره در سیمان نیزباعث افزایش مقاومت فشاری سیمان میشود. البته برای استفاده از نانو اکسید آهن حد بهینه وجود دارد زیرا مقدار بیشتر باعث عدم پراکندگی مناسب و تجمع نانو ذرات در سیمان گشته و موجب کاهش مقاومت فشاری می گردد.

3. نانو اکسید روی:

مصرف این نانو ذره بجای درصدی از cao موجود در کلینکر سبب پایداری فاز c3s شده و افزودن 5% از این نانو ذرات به سیمان موجب حداکثر رشد مقاومت فشاری 166 مگا پاسکال می گردد.

4.نانو سیلیکا:

سیلیکا نقش مهمی در چسبندگی و پرکنندگی بتن ایفا می کند. نانوذرات سیلیکا دارای شکل گلوله ای با قطر کمتر از 100nm هستند که به صورت ذرات خشک پودری یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار  می باشند. تحقیقات نشان می دهدکه واکنش پذیری و مقاومت فشاری 7 روزه و 28 روزه سیمانهای حاوی ذرات نانو سیلیکا بیشتر از سیمانهای حاوی ذرات میکرو سیلیکا می باشد. همچنین نانو سیلیکا به عنوان یک ماده پرکننده در ساختار بتن عمل کرده و افزودن 3% نانو سیلیکا به ملات سیمان باعث کاهش اندازه کریستالهای CH شده و به عبارتی جمع تر شده و در نتیجه سطح مشترک مواد واکنش دهنده مناسبتر می باشد. اضافه کردن نانو سیلیکا زمان گیرش را هم تحت تاثیر قرار می دهد به گونه ای که گیرش اولیه سریعتر شده  و تفاوت بین زمان گیرش اولیه و گیرش نهائی به دلیل کاهش نفوذپذیری (متراکم بودن ساختار نانوسیمان) بیشتر می باشد.

بحث و نتیجه گیری:

جهت پی بردن به اهمیت فناوری نانو فقط کافی است بگوئیم که این دانش در عرصه جهانی سبب کاهش 10 درصدی مصرف انرژی در دهه اول هزاره جدید خواهد شد به طوری که ارزش آن معادل یک میلیارد دلار می باشد.طبعا" به دنبال آن انتشار آلاینده های زیست محیطی نیز کاهش می یابد. هر چند برخی معتعقدند که استفاده از این تکنولوژی معضلات جدید زیست محیطی ایجاد می کند مانند تولید مواد سمی جدید.

به هر حال توسعه این دانش در تمام زمینه ها می تواند چاره گشا باشد. درایران نانو تکنولوژی بیشتر به سمت تولید مواد شیمیائی و داروئی گرایش دارد و در زمینه تولید مصالح ساختمانی و سیمانی چندان پیشرفتی نداشته است.

منابع:

1.بیتاآیتی،سمیرا فرتوس " مروری بر کاربردهای فناوری نانو در محیط زیست"

2.هدا راستگوی حقی،نسترن مظهر سرمدی " فناوری نانو و کاربرد آن در بهبود خواص بتن و فلزات"

4.صدیقه واعظی فر،هوشنگ خانی،پریناز سالمی،حمیده کلاهدوزان" نانو ذرات، روشهای تولید و کاربرد آنها در صنعت سیمان و بتن"

3.عبدالله رشیدی،فاطمه اختری،علی ترابیان " بررسی کارائی نانو فیلتراسیون در حذف کروم شش ظرفیتی از آب آشامیدنی"

5. سا یت اینترنتی  nano .   ir

6.کتاب مهندسی کنترل آلودگی هوا مترجم:ایوب ترکیان و کتایون نعمت پور

7.Air pollution theory      by crawford

تهیه و تدوین : مهندس مهدی قائدی حیدری

تاثیر واکنش پذیری مواد بر ویژگی های نسوز

تاثیر واکنش پذیری مواد بر ویژگی های نسوز

 

واکنش پذیری مواد خام و قابلیت پخت خوراک کوره ها در اثر تغییر ویژگی های فاز مایع، تعیین کننده پایداری کوتینگ بوده و در هنگام انتخاب آجرهای نسوز برای منطقه پخت، باید به میزان خورندگی و مخرب بودن این فاز که تعیین کننده نوع آجر نسوز مورد نیاز است توجه نموده و با یک برآورد اقتصادی جهت کاهش نسبی هزینه موفقترین نوع آجر را باید تعیین کرد.

واکنش پذیری(Reactivity) : سرعت انجام واکنش در شرایط و دمای مختلف

قابلیت پخت (Burnability) : بیان مشکلات مواد برای تبدیل در هر زمان و در شرایط دمایی فرآیند بعبارتی سهولت و یا سختی تبدیل مواد به کلینکرداخل کوره

قابلیت پخت:

قابلیت پخت با دو پارامتر سنجیده می شود:

• اندیس پختBurnability Index
• فاکتور پختBurnability Factor

 

 

فاکتور پخت(BF):

فاکتور پخت بر اساس 3 پیش فرض زیر تمامی عوامل موثر در پخت را مد نظر قرار میدهد:

• با ثابت بودن مقدار منیزیم و آلکالی ها قابلیت پخت مواد با مقایسه LSF و SR (مدول سیلیس) صورت می پذیرد.
• افزایش LSF و SR و یا کاهش منیزیم و آلکالی ها پخت مواد مشکلتر میسازد.
• 1% تغییر در مقدار منیزیم و یا آلکالی ها به همان میزان در پخت مواد موثر است که 3% تغییر در مدول سیلیس می تواند موثر باشد.

تاثیر ترکیبات شیمیایی و مینرالی مواد:

میزان آهک ترکیبی یا درصد آهک آزاد تابعی از مدولهای LSF،SR و AR می باشد لذا افزایش آنها باعث کاهش میل به پخت مخلوط خام در شرایط مشابه بهره برداری میگردد. تاثیر این 3 فاکتور به شرح ذیل می باشد:

:LSF  رابطه نزدیکی با میزان آهک آزاد، C₃S و C₂S دارد. در صورت افزایش LSF با ثابت نگه داشتن آهک آزاد، C₃S افزایش و C₂S کاهش خواهد یافت . این امر موجب افزایش دمای پخت مواد و در نتیجه میزان مصرف سوخت خواهد شد.

- مدول سیلیس  (SR) : تعیین کننده رابطه بین سیلیکاتهای کلسیم و ساختمان حفره ای و مینرالی کلینکر می باشد. در صورت بالا رفتن آن، مجموع    C₃S + C₂S  هم افزایش و منجر به کاهش C₃A + C₄AF می شود. که این امر قابلیت پخت مواد را افزایش داده و روی دانه بندی کلینکر در منطقه پخت اثر منفی دارد. در نتیجه کلینکر نرمی تولید می شود که عمدتا داخل کوره تشکیل سیکل داده و سبب کاهش راندمان کولر می گردد. علاوه بر این باعث افزایش استهلاک انتقال دهنده های کلینکر می شود.

مدول سیلیس تعیین کننده میزان فاز مایع در منطقه پخت می باشد و طبیعت و دانه بندی آنها نقش مهمی در فرآیند پخت دارد.

- مدول آلومینیم (AR) : ترکیب و ویسکوزیته فاز مایع را کنترل می کند و بر دمای پخت و دانه بندی کلینکر تاثیر دارد. افزایش مدول آلومین باعث افزایش مینرالهای آلومینات و ویسکوزیته فاز مایع شده و اشکالاتی در پدیده نفوذ ایجاد می نماید. به همین دلیل افزایش این مدول درجه ترکیب Cao در منطقه پخت را کاهش می دهد.

هیدارسیون سیمان

هیدارسیون سیمان

فعل و اتفعالاتی که در اثر آن سیمان به ماده چسبنده تبدیل میگردد در خمیر آب و سیمان صورت می­گیرد و به این عمل هیدراسیون سیمان می­گویند. به عبارت دیگر در مجاورت آب سیلکاتها و آلومیناتها مطابق جدول زیر نتیجه هیدراسیون را تولید می­کنند که به مرور زمان تبدیل به جسم سفتی به نام خمیر سخت شده سیمان می­گردد. در شکل زیر فعل و انفعالات ساختن سیمان و هیدراسیون آن به طور ساده و خلاصه نشان داده شده است.

المانهای اصلی

Fe

Al

Ca

Si

O2

اکسیدهای اصلی

Fe2O3

Al2O3

SiO2

CaO

اکسیدهای مرکب سیمان

C4AF

C3A

C2S

C3S

سیمانهای پرتلند

انواع مختلف سیمان های پرتلند

نتیجه هیدراسیون

Ca(OH)2

ژل سیمان

 

دو نوع سیلیکات کلسیم موجود (یعنی C3S و C2S) در ترکیب اصلی و مهم هستند که چسباندگی سیمان را تولید می­کنند.

ماده منتجه پس از هیدراسیون خاصیت آنرا دارد که در آب حل نمی­شود و این امر در عمل باعث پایداری سازه­های بتنی در برابر آب می­باشد. ذراتی از سیمان که در مجاورت آب قرار می­گیرند و هیدراسیون در آنها صورت می­گیرد خاصیت آنرا دارند که به ذراتی که  در  آنها هیدراسیون صورت نگرفته برسد. با این عمل دیده می­شود که شدت انجام هیدراسیون به مرور زمان کم می­شود و به کندی صورت می­گیرد و بنابراین حتی بعد از مدت زیاد هنوز ذراتی از سیمان که هیدراسیون در آنها صورت نگرفته موجود خواهد بود. این عمل باعث می­شود که پس از آن که بتن مقاومت اولیه خود را به دست آورد (در حدود شش ماه) باز هم مقاومت آن به تدریج و به مقدار کم زیاد شود.

واضح است که هر چه دانهای سیمان ریزتر باشند عمل هیدراسیون با سرعت بیشتری انجام می پذیرد . آقای (Powers) نشان داده که در شرایط عادی هیدراسیون کامل وقتی میسر است که اندازه دانها از µ 50 کمتر باشد.

بنابراین دیده می­شود که حتی بعد از مدت طولانی بعد از شروع عمل هیدراسیون هنوز ذراتی از سیمان که در آنها هیدراسیون صورت نگرفته باقی خواهند بود که به مرور زمان با آب ترکیب شده، باعث ازدیاد مقاومت بتن می­گردند. این خود یکی دیگر از مزایای سازه­های بتنی بر سازه­های فلزی است زیرا ضریب اطمینانی که در طرح ساختمان بتنی به کار برده شده تقریبا برای همیشه باقی خواهد ماند.

خواص فیزیکی سیمان پرتلند

مهمترین خواص فیزیکی سیمان که در آئین نامه BS12 ذکر شده است عبارتند از نرمی ذرات سیمان (Fineness)، زمان خود گیری (Setting Time) ، مرغوبیت (Soundness) ، حرارت هیدراسیون، مقاومت کششی برای سیمان زود سخت شونده (سوپر) ، مقاومت فشاری مکعب های ملات سیمان و با مقاومت فشاری مکعب­های بتنی.

در جدول زیر حداکثر و یا حداقل مقدار مجاز هر یک از کمیت های فوق که B S  12  تعیین نموده برای چند نوع سیمان مختلف داده شده است. خواص هر یک از این سیمانها بعدا مشروحا داده خواهد شد. لازم به تذکر است که در آمریکا برای کارهای ساختمانی آئین نامه ASTM سیمان­های پرتلند را به پنج نوع تقسیم بندی نموده و خواص فیزیکی هر نوع از این سیمان ها را داده است. در جدول زیر خواص فیزیکی مجاز چند نوع سیمان پرتلند مطابق آئین نامه BS12 داده شده است.

 

آزمایش	نوع سیمان پرتلند
	معمولی	زود سخت شونده                     (سوپر)	با حرارت­هیدراسیون کم	سیمان کوره آهن گذاری
نرمی دانها سطح مخصوص بر حسب سانتیمتر مربع بر کیلوگرم نباید کمتر از این مقادیر باشد	2250	3250	3200	2250
زمان خودگیری خودگیری اولیه بر حسب دقیقه خودگیری نهائی بر حسب ساعت	45 10	45 10	60 10	45 10
مرغوبیت گسترش در آزمایش Le Chatelier بعد از یک ساعت جوشاندن بر حسب میلیمتر بعد از هفت روز هوا دادن و یک ساعت جوشاندن بر حسب میلیمتر	10 5	10 5	10 5	10 5
مقاومت کششی برای ملات سیمان و ماسه 1:3 بعد از یک روز نباید کمتر از این مقدار باشد (اعداد داخل پرانتز 1b/In^2)
مقاومت فشاری برای مکعبهای ملات سیمان و ماسه 1:3 بعد از سه روز نباید کمتر از بعد از هفت روز نباید کمتر از  بعد از 28 روز نباید کمتر از (اعداد داخل پرانتز 1b/In^2)	154(2200) 238(3400) __	210(3000) 280(4000) __	77(1100) 140(8000) 280(4000)	112(1600) 210(3000) 350(5000)
مقاومت فشاری Kg/cm^2 برای مکعب های cm 10 بتنی به نسبت 1:6 (سیمان به مواد سنگی) بعد از سه روز نباید کمتر از  بعد از هفت روز نباید کمتر از  بعد از 28 روز نباید کمتر از	84(1200) 140(2000) __	119(1700) 175(2500) __	35(500) 70(1000) 140(2000)	56(800) 112(1600) 224(3200)
حرارت هیدراسیون بر حسب کالری به گرم بعد از هفت روز نباید کمتر از بعد از 28 روز نباید بیشتر از			60   70

 

 

برگرفته ازجزوه تکنولوژی یتن مهندس داور پناه عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد مشهد

به کوشش محمدصادق کاظمیان

خاکستر پوسته برنج

خاکستر پوسته برنج ( RHA)، یک جایگزین ایده ال و شایسته برای سیمان

ساخت و سازها و کارهای ساختمانی که امروزه در سراسر دنیا انجام می شود، چند جنبه دارد: این فعالیت ها، یا برای احداث یک بنای جدید است که قبلاً وجود خارجی نداشته است و بنا به مقتضیات زمان و مکان و بنا بدلایلی مثل افزایش روز افزون جمعیت و نیاز این جمعیت تازه وارد به فضاهای مسکونی، اداری، ورزشی، آموزشی و... ساخت آن اجتناب ناپذیر شده است( ساخت اولیه )و یا اینکه برای بازسازی و مرمت یک بنای قدیمی است که در سالها یا دهه های قبل ساخته شده و تحت تاثیر عوامل طبیعی(سیل، زلزله، سونامی و ...) و غیر طبیعی(تکانهای شدید ناشی از انفجارهای اتمی، جنگها، ساخت غیر استاندارد اولیه سازه مورد نظر و ... ) مختلف دچار تخریب شده است و به تشخیص متخصصان امر، بازسازی آن به صرفه تر و منطقی تر از به اصطلاح کوبیدن وساخت مجدد آن بوده است(مرمت). در بعضی موارد هم لازم است که سازه کاملاً تخریب شده و از اول ساخته شود( بازسازی کامل).
هرکدام از انواع ساخت و سازهای فوق، در عصر حاضر در بسیاری از کشورها خصوصاً در کشور ایران، روندی رو به رشد داشته و خواهد داشت و این یعنی افزایش مصرف مصالح ساختمانی در جهان و در راس آنها مصالحی پرمصرف مثل بتن و فولادو سیمان. بنابراین افزایش سرمایه گذاری و افزایش مصرف سوخت در کارخانه های تولیدی مصالح را پیش رو خواهیم داشت. که در این میان فراين توليد بتن بدلیل اینکه دارای بالاترین حجم تولید در بین تمام مصالح ساختمانی در جهان است، اهمیت بسیار بالایی دارد. پس باید شرایط تولید، مواد اولیه، مواد ثانویه و مواد مضاف بتن و مهمتر از همه سیمان و جایگزین های مناسب برای آن در تولید بتن مورد مطالعه کاملاً علمی، فنی و مهندسی قرار گیرند، تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزایش مقاومت آن پیشرفت هایی حاصل شود و هم از نظر اقتصادی در هزینه ها صرفه جویی گردد. یکی از بهترین راهکارهای موجود، یافتن جایگزینهای مناسب برای سیمان مصرفی در بتن است و در این زمینه استفاده از منابع و مصالح طبیعی و در راس آنها ضایعات ومواد اضافی کشاورزی می تواند ایده بسیار کارآمد و پرثمری باشد. در ایران و نیز در بعضی کشورها عمده استفاده ای که از مواد زاید کشاورزی می شود، یکی بعنوان خوراک دام و دیگری بعنوان سوخت مصرفی در کارخانه هایی مثل کارخانه تولید آجر یا برنج کشی و... است و این بخاطر ارزانی و راحتی دسترسی به این مواد است. در بسیاری موارد حتی دیده می شود که کشاورزان اقدام به سوزاندن این مواد به ظاهر اضافی می کنند. که این امر هم آلودگی های زیست محیطی را در پی دارد وهم در مواقع بارندگی موجب اسیدی شدن آب و خاک کشاورزی و درنتيجه كاهش ميزان توليدات زراعي می گردد.
اما در سالهای اخیر با پیشرفت سریع بشر در حوزه مسایل فنی و اجرایی در بخش ساختمان سازی و با تحقیقات صورت گرفته در زمینه مصالح ساختمانی و بکار گیری مواد طبیعی و تقویت و بهسازی مصالح ساختمانی مصنوعی، نوآوری ها و ابتکارات تازه و بسیار سودمندی صورت گرفته است. یکی از بهترین رهیافتها، سوزاندن و خاکستر کردن مواد زاید محصولات کشاورزی مثل پوسته و ساقه برنج(تولید سالیانه 40000 تن در جهان)، پوسته و غلاف برگ ارزن هندی(Sorghum ) یا همان نیشکر چینی، غلاف برگ گندم، تیغه برگ ذرت، برگ و ساقه گیاه شاه پسند، ساقه درخت نان (Breadfruit )که بیشتر در مناطق استوایی آسیا می روید، باگاس( تفاله ساقه نیشکر)، برگ و ساقه آفتابگردان، قسمت داخلی گیاه بامبو(Bamboo) که در مناطق با دسترسی آب بالا مثل حاشیه دریا ها و دریاچه ها و رودخانه ها و باتلاقها و ... رشد می کند، ودر نهایت جایگزینی خاکستر حاصل از سوزاندن مواد فوق، البته در حدود سی تا چهل درصد، بجای سیمان مصرفی در تولید بتن و در نتیجه افزایش میزان سیمان تولیدی و کاهش قیمت آن است. همانطور که بسیاری از شما، خصوصاً عزیزان دست اندرکار امر ساخت و ساز مطلعند، نوسان قیمت سیمان که در اکثر موارد روند افزایشی داشته است، در مقطع های زمانی مختلف همواره مشکلات عدیده ای را برای انجام صحیح و به موقع پروژه های خرد و کلان سازه ایِ کشور بوجود آورده است. از طرف دیگر تولید و عرضه کافی و بموقع سیمان به بازار، در حدی که پاسخگوی نیازهای ساخت و ساز کشور باشد، باعث می شود که مناطق شهری و روستایی دور افتاده کشور خصوصاً در مناطق با امکانات پایین(فاقد کارخانه های تولید سیمان) که در حال ساخت یا بازسازی هستند، براحتی و در اسرع وقت به مصالح مورد نظر خود از جمله سیمان دسترسی پیدا کنند.
از سوختن موادزاید کشاورزی که متشکل از فیبر، مواد معدنی مثل اکسید آهن(Fe2O3)، اکسید آلومینیوم(Al2O3) و مواد دیگری مثل سلولز، سیلیس، پروتئین و چربی و ... هستند، خاکستری تولید می شود که حاوی سیلیس است که بسته به درجه حرارت سوختن، به صورت کوارتز، کرسیتو بالیت(Crystobalite) و تردیمیت(Tridymite) تولید می شود که در واکنش با آهک یک ترکیب چسبنده بنام سیلیکات کلسیم تولید می کند که این محصول در بهبود مشخصات و مقاومت بتن ساخته شده تاثیر عمده ای دارد. در بین محصولات کشاورزی نامبرده بالا، پوسته برنج و باگاس یا همان تفاله ساقه نیشکر و ساقه برنج، با سوزاندن مقدار یکسان از آنهادر شرایط یکسان به ترتیب بیشترین مقدار خاکستر را تولید می کنند که برای پوسته برنج حدود 22 درصد، باگاس حدود 15درصد و ساقه آن5/14 درصد وزن اولیه خاکستر تولید می کنند. با سوزاندن هر تن پوسته برنج حدود 220 کیلو خاکستر تولید می شود که حدود 94 کیلو از این مقدار خاکستر، سیلیس است. البته ناگفته نماند که مقدار سیلیس تولید شده به دمای سوختن و طول مدت سوزاندن پوسته برنج بستگی دارد.
از طرف دیگر پوسته برنج بر خلاف ساقه برنج و باگاس برای خوراک دام آنچنان مناسب نيست. این در حالی است که ساقه و پوسته برنج و باگاس از نظر تولید حرارت بعنوان سوخت در کارخانه های تولید شکر، تولید آجر و حتی پوسته برنج در پخت وپز خانگی و در کارخانجات برنج کوبی کاربرد زیادی دارند. گرمای حاصل از سوختن هر تن پوسته برنج معادل گرمای آزاد شده از سوختن حدود 360 کیلو نفت سیاه یا 480 کیلو گرم زغال است.


عمده کاربرد علمی و مهندسی خاکستر پوسته برنج در صنعت ساخت وساز این است که، بصورت ماده پوزولانی در سیمان های ترکیبی و هیدرولیکی حداکثرتا حدود 40 درصد وزنی جایگزین سیمان می شود و با هیدراتاسیون آرام و حرارت هیدراته پایین، خصوصاً در بتن ریزی های حجیم که نیاز به کنترل درجه حرارت هیدراتاسیون می باشد، کاربرد داشته و از همه مهمترکارایی و مقاومت بتن یا ملات سیمانی را افزایش داده و هزینه تولید واجرای بتن ریزی را کاهش می دهد. از طرف دیگر وزن مخصوص کمتر پوزولانها، در نهایت موجب افزایش حجم ماتریس سیمانی می شود. در سیمانهای پوزولانی ابتدا سیمان و پوزولان را با هم ترکیب کرده و آسیاب می کنند ولی در مورد بتنهای حاوی RHA بهتر است ابتدا خاکستر آسیاب شده و بعد با سیمان ترکیب گرددو در بتن بکار رود.
رفتار پوزولانی خاکستر پوسته برنج و واکنش شیمیایی آن به ویژه در ترکیب باآهک بستگی به شکل سیلیس و کربن موجود در آن و نیز درجه حرارت سوختن و زمان نگهداری در آن دما دارد. با افزایش دمای سوزاندن و زمان نگهداری بیش از حد استاندارد ( حدود 700 درجه سانتی گراد) نتیجه افزایش دما بر عکس می شود. یعنی افزایش دما باعث تاثیرات منفی در عملکرد RHA می شود. نباید فراموش کرد که خاصیت پوزولانی ماده ذاتی است و در درجه اول بستگی به ترکیبات شیمیایی و ساختمان کریستالی آنها دارد و عوامل فوق در مراتب بعدی از نظر تاثیر گذاری در خواص پوزولانی مواد قرار دارند.
پیشینه استفاده از پوسته برنج در بتن به سال 1924 م در آلمان بر می گردد. در سالهای 1955 و 1956 آقایان MC DANIEL و Hough و Barr در زمینه کاربرد این مواد تحقیقات بیشتری انجام دادند و علی الخصوص عملکرد بلوکهای ساخته شده با ترکیب سیمان و RHA را مورد بررسی قرار دادند. که نتایج آزمایشات انجام شده حاکی از افزایش تاب فشاری نمونه نسبت به حالت بدون استفاده از RHA بود. البته مقاومت نمونه در برابر سایش و قدرت رسانایی حرارتی آنها نیز مورد بررسی قرار گرفت که نتایج بدست آمده بسیار مثبت و امیدوارکننده بود. شایان ذکر است که از آن زمان به بعد همواره در کشورهای مختلف جهان، در زمینه بکار گیری این گونه مواد در تولید ترکیبات سیمانی تحقیقات زیادی صورت گرفته و همایشها وگردهمايي هاي مختلفي در سراسر دنيا هم برگزار شده است. و نتیجه این گونه فعالیتها و تحقیقات، یعنی حرکت بسوی تولید بتن و ماتریس های سیمانی ارزان و در عین حال مقاوم.
شرایط سوزاندن پوسته برنج برای تولید خاکستر ایده ال:
تعیین دمای بهینه سوزاندن پوسته برنج، با استفاده از نتایج آزمایش پراش سنجی اشعه ایکس و نیز آزمایش سنجش فعالیت دربرابر آهک صورت می گیرد. بهترین و درعین حال اقتصادی ترین حالت برای تولید خاکستر مناسب، همگن،دارای حداکثر فعالیت پوزولانی و با کیفیت بالا از پوسته برنج، حالتی است که عمل سوزاندن آن در دمای بین 500 تا 650 درجه سانتی گراد و در مدت زمان حدود دو ساعت صورت گیرد. بر اساس آزمایشها و تحقیقات صورت گرفته مشخص شده است که اگر دمای سوختن زیر 500 یا بالای 650 درجه سانتی گراد باشد، باعث بوجود آمدن سیلیسهای بیشکل و غیر بلوری می شود. و از طرفی در دماهای بالاتر هوا(اکسیژن) کافی برای سوختن کامل پوسته و تولید خاکستر با کارایی مناسب در محیط وجود نخواهد داشت. ونیز تخلیه گازهای مزاحم تولید شده در شرایط سخت تری انجام می شود. بلوری یا غیر بلوری بودن خاکستر تولید شده نیز به کمک اشعه ایکس و شیوه پراش سنجی مشخص می شود. نکته دیگر اینکه متناسب با افزایش دمای سوختن رنگِ خاکسترِ تولید شده سفید تر و روشنتر خواهد بود. البته اگر در زمان سوختن هوای کافی در محل وجود نداشته باشد، رنگ خاکستر تیره تر می شود. تا جاییکه در دمای 900 درجه اگر سرعت سوختن بالا باشد و پوسته به درستی نسوزد، خاکستر حاصل، سیاهرنگ است. در سوزاندن پوسته برنج، لازم است که هوای تازه حاوی اکسیژن بجای دی اکسید کربن تولید شده از سوختنِ RH وارد کوره شود، تا ته نشینی سیلیس و بلوری شدن آنرا تنظیم نماید. کوره های باریک که دارای مجاری تهویه(ورود اکسیژن و خروج دی اکسید کربن و سایر گازهای اضافی) باشند، که سرد شدن آرام و اصولی خاکستر را در پی داشته باشند، برای تولید خاکستر از پوسته برنج مناسبند. استفاده از کوره های غیر استاندارد، بدلیل عدم کنترل دمای سوختن و سرد شدن غیر نرمال خاکستر تولیدی و در نتیجه تشکیل بلورهای با کارایی پایین، کاری غیر فنی و غیر اصولی است. خارج کردن دی اکسید کربن و دسترسی به هوای اکسیژن دار، باعث جدایی بهتر مواد معدنی پوسته از مواد سلولزی می شود. و همین مساله کربن زدایی خاکستر را کنترل می کند.
خاکستر تولیدی از پوسته برنج را قبل از بکار گیری آن آسیاب می کنند. این کار باید قبل از مخلوط کردن خاکستر با سیمان صورت گیرد. زیرا اگر سیمان نیز آسیاب شود، نرمتر می شود و در نتیجه مصرف آب بیشتر شده و نهایتاً ترکیب سیمانی یا بتن حاصل کیفیت مطلوب و مورد نظر را نخواهد داشت. ولی در مورد RHA برعکسِ سیمان ، هر چه نرمتر باشد، آب مصرفی کمتر خواهد بود و چسبندگی ملات بیشتر خواهد بود. هر چه نسبت آب به مخلوط سیمان و خاکستر در محدوده استاندارد کمتر باشد( نزدیک به حداقل مقدار مجاز) تاب فشاری ترکیب سیمانی حاصل، بیشتر خواهد بود.
از مهم ترین محاسن بکار گیری خاکسترِ پوسته برنج در تولید بتن، افزایش دوام بتن و مقاومت آن در برابر حملات مواد مخربِ شیمیایی است. مزیت دیگر اینکه ملات یا بتن ساخته شده با RHA نسبت به انواع ساخته شده با سیمان پرتلند تنها(بدون خاکستر) دارای مقاومت بالاتری در برابر شرایط محیطی اسیدی است. بر اساس آزمایشات صورت گرفته، افت وزنی بتن ساخته شده با RHA در محلول اسید سولفوریک و اسید کلریدریک به ترتیب 13 و 8 درصد است در حالی که بتن ساخته شده با سیمان پرتلند، در برابر اسیدهای فوق به ترتیب در حدود 27 و 35 درصد کاهش وزن دارد. شایان ذکر است که اسید کلریدریک باعث حفره ای شدن و خوردگی بتن معمولی( بدون خاکستر) می شود در حالی بر روی بتن حاوی خاکستر پس از رسیدن به مقاومت 72 روزه بی تاثیر است.
بتنی را که در تولید آن از خاکستر پوسته برنج استفاده شده، به روشهای مختلف عمل آوری می کنند._ عمل آوری به روش کاریبین(Carbbean): که در اتاق با دمای بین 29 تا 31 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی بین 77 تا 83 درصد انجام می شود. _ عمل آوری به روش استاندارد: در اتاق با دمای 20 تا 21 درجه و رطوبت نسبی 92 تا 98 درصد._ روش تسریع شده که بیشتر برای قطعات پیش ساخته بکار می رود. _ عمل آوری در محیط خارجی حفاظت شده( اتاق داغ): با دما و درصد رطوبت متفاوت و افزایش تدریجی دما و رطوبت نسبی محل محافظت شده. _ عمل آوری داخلی در شرایط نسبتاً ثابت با دمای حدود 19 درجه و رطوبت نسبی 55 تا 65 درصد. که از میان روشهای یاد شده، روش کاریبین، مناسبتر است و موجب افزایش دوام بتن شده و مصرف انرژی پایینی داردو نیز تاب فشاری را تا حدود 30درصد افزایش می دهد. در واقع روشهایی که رطوبت نسبی بالاتری داشته باشند مناسبترند.
استفاده از RHA در تولید بتنهای عایق: بتنی می تواند عایق باشد که وزن مخصوص آن کمتر از 800 کیلوگرم بر مترمکعب و تاب فشاری بین 10 تا 70 کیلوگرم بر سانتی متر مربع داشته باشد. برای ساخت این گروه بتن، از خاکستر عمل آوری شده با آهک یا خاکستر عمل آوری نشده استفاده می شود. البته پایداری و تاب فشاری گروه اول بیشتر است.و نیز استفاده از خاکستر عمل آوری شده مانع از شوره زدگی بتن می شود. مهمتر از همه باعث سبکی و کاهش وزن مخصوص بتن شده و خواص عایق بودن آنرا افزایش می دهد.
در پایان لازم به ذکر است که، علاوه بر تولید بتن، از خاکستر پوسته برنج(RHA) در تولید آجرهای سبک و نسوز و بلوکهای بتنی نیز بهره برداری می شود. این آجرها دارای خواص ویژه بسیار ارزشمندی هستند. از جمله: - تحمل گرمای حدود 1250 درجه بدون ترک خوردگی یا حداکثر با ترک خوردگی ها بسیار ریز و مویی - مقاومت فشاری 30 کیلو گرم بر سانتی متر مربع – دوام طولانی مدت – چسبندگی کافی و موثر با ملاتهای بنایی و اندودهای گچی و سیمانی – وزن کم در حدود یک تن بر متر مکعب – رنگ خاکستری روشن. در آجرهایی که با خاک لاتریتی(Lateritic )، خاک رس و خاکستر ساخته می شوند، با افزایش مقدار خاکستر، تاب فشاری و حدود اتربرگ شامل حد حالت روانی(LL )، حد حالت خمیری(PL )، میزان آب لازم نیز افزایش می یابد ولی نشانه حالتِ خمیری(PI ) کاهش پیدا می کند.

منبع:پايگاه اطلاع رساني شهرسازي ايران(آرونا)

سیمان ایران ، جایگاه هشتم جهان

سیمان ایران ، جایگاه هشتم جهان

ماهنامه بین المللی اینوستمنت در گزارشی مفصل از صنعت سیمان ایران اعلام کرد نخستین کارخانه سیمان ایران در سال 1933 به بهره‌برداری رسید و اکنون این کشور به هشتمین تولیدکننده بزرگ سیمان در جهان تبدیل شده است. این گزارش با اشاره به رشد قابل توجه صنعت سیمان ایران طی 10 سال گذشته افزوده است: صنعت سیمان ایران تا دهه 1960 میلادی نقش مهم و واقعی در صنعت ساختمان‌سازی ایران نداشت. مصرف سرانه سیمان در ایران از 30 کیلوگرم در سال 1961 به 300 کیلوگرم در سال 1984 افزایش یافته است. رشد واقعی تولید و مصرف سیمان در ایران طی دهه گذشته اتفاق افتاده است. تا مارس 2010 ظرفیت اسمی‌تولید سیمان ایران به بیش از 62 میلیون تن رسیده است. هم اکنون 57 واحد تولیدی فعال در حال تولید سیمان در ایران هستند. بر اساس این گزارش، گروه سیمان‌سازی فارس و خوزستان با 24 درصد بیشترین سهم را در بازار سیمان ایران دارند و بزرگترین تولیدکننده سیمان به شمار می‌روند. آبیک تهران و سیمان سپاهان نیز بیش از 8 ، 7 و 6 درصد سهم بازار را در اختیار دارند. هم اکنون 28 شرکت تولید سیمان در فهرست تالار بورس تهران قرار دارند. این گزارش، ایران را هشتمین تولید کننده بزرگ سیمان در جهان دانسته و نوشته است: تا پایان سال88 بیش از 52 میلیون تن سیمان در ایران تولید شد که نسبت به 10 سال قبل 118 درصد رشد داشته است

منبع ایران سمنت

لازم به توضیح است طبق گزارش Cement Review ایران در سال 2008 رتبه دهم جهان را در تولید سیمان داشت.

با این اوصاف میزان تولید سیمان ایران در سال 2010 دو پله صعود کرده است.

روش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان

 روش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان

  هدف: تعيين مقدار آب لازم جهت تهيه خمير سيمان با غلظت نرمال

دانسته ها: چون ميزان آب خمير نمي‌تواند اختياري انتخاب گردد و از طرفي براي آنكه بتوان نتايج آزمايش زمان گيرش يا سلامت انواع سيمانها يانمونه‌هاي ناشناخته سيمان را با يكديگر مقايسه نمود از اين جهت لازم است ميزان رواني خمير مورد آزمايش بوسيله ضابطه مشخصي مورد ارزيابي قرار گيرد كه در صورت عدم جوابگويي با شرايط مطلوب و استاندارد كه در زير آمده، غلظت آن تغيير داده شود تا شرايط مورد نظر حاصل گردد.

چنانچه ميله آب سنج در مدت 30 ثانيه با نفوذ در خمير سيمان در فاصله 1± 6 ميلي‌متري از كف قالب قرارگيرد. در اين صورت غلظت خمير، نرمال است.

لازم است كه ميان ميزان آب نرمال و حداقل آب لازم براي هيدراتاسيون بايد تفاوت قائل شد.

بسياري از خواص مكانيكي سيمان سخت شده و بتن به ساختار فيزيكي محصولات هيدراتاسيون بستگي دارد. حداقل آب لازم براي هيدراتاسيون كامل سيمان كه بنام آب غير قابل تبخير از آن نام برده مي‌شود 23 الي 18 درصد جرم سيمان غيرهيدراته براي انواع مختلف پنج گانه سيمان پرتلند مي‌باشد.

 

3- وسايل آزمايش:

ترازو ـ حداقل ظرفيت 1 كيلوگرم

با دقت 1/0 گرم يا كمتر

استوانه مدرج ـ حداقل ظرفيت 200 ميلي‌متر

دستگاه ويكات

تایمر

قالب 

الف) پايه كه برروي آن ميله تحرك قرارگرفته يك سر آن داراي سوزن متحرك به قطر 5/0 ±13/1 ميلي متر و به طول 50 ميلي متر و سر ديگر اين ميله در طول 50 ميلي‌متري داراي قطر 05/0±10 ميلي‌متر مي‌باشدكه به ميله آب سنج (غوطه ورG) معروف است و جهت آزمايش تعيين غلظت خمير نرمال سيمان بكار مي‌رود. ميله متحرك داراي عقربه‌اي است كه برروي يك صفحه مدرج متصل به پايه بالا و پايين مي‌رود حركت قائم ميله نسبت به پايه و حركت قائم عقربه نسبت به ميله توسط پيچ جداگانه قابل كنترل مي‌باشد، وزن كلي قسمت متحرك دستگاه ويكات در موقع استفاده همراه با سوزن C بايستي 1±300 گرم باشد وزن سون C بايد 5/0±9 گرم باشد.

ب ( قالب ويكات از يك استوانه شكافدار با قطر داخلي 80 ميلي‌متر و ارتفاع 40 ميلي‌متر كه برروي صفحه غير متخلخل قرار مي‌گيرد تشكيل شده است، جدار خارجي استوانه داراي شيب دودرجه مي‌باشد و بوسيله حلقه قيدي شكاف استوانه كاملاً بسته مي‌شود.

 

,

مقدار300 گرم سيمان از نوع سيمان1 مورد نظر نمونه برداري كرده حدود 33-25 درصد وزن سيمان اب مناسب براي اختلاط توزين نماييد.

ميله آب سنج (G) را روي صفحه دستگاه قرار داده و عقربه متحرك روي صفحه مدرج دستگاه را روي عدد صفر پايين تنظيم كرده در اين صورت مي‌توان فاصله سر ميله (G) را از صفحه دستگاه بوسيله عقربه تعيين نمود.

آب توزين شده را همراه با نمونه سيمان در يك ظرف با فضاي كافي، توسط يك قاشق بهم زده و پس از اينكه آب با سيمان مخلوط شد (بطوريكه آب به صورت آزاد ديده نشود) توسط دستكش لاستيكي به خوبي مالش داده و پس از كسب رواني آن را به شكل گلوله‌اي درآورده و در فاصله تقريباً 15 سانتي‌متري، 6 بار از يك دست به دست ديگر پرتاب نماييد. توجه داشته باشد زمان تهيه خمير از زمان افزودن آب به سيمان تا آغاز ريختن خمير در قالب نبايد از 4/1 ±4 دقيقه بيشتر شود.

پس از تهيه خمير سيمان، آنرا به آرامي وارد قالبي كه در دست ديگر قرار دارد نموده بطوريكه هيچگونه فشاري به خمير سيمان وارد نگردد، براي پركردن قالب تنها دست كارگر مربوط و ماله مخصوص تهيه خمير بايد به كار رود و ماله بايد به وزن تقريبي 213 گرم باشد. سپس قالب را از طرف ديگر به آرامي ولي با سرعت عمل به روي صفحه كاملاً صاف قرارداده، بعد از تماس قالب با صفحه صاف قسمت اضافي خمير را بريده و توسط ماله سطح آن را يكسان با سطح قالب نماييد. تمام اين كارها بايد حداكثر در مدت 30 ثانيه انجام شود.

قالب خميردار را كه برروي صفحه صاف قرارداد در زير ميله آب سنج (G) قرار دهيد و سپس به آرامي سرميله آب سنج را در تراز سطح خمير قرار داده و بوسيله پيچ مربوطه آنرا محكم كنيد (در اين حالت عقربه بايستي عدد 40 ميلي‌متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)، با باز كردن پيچ به مدت 30 ثانيه ميله (G) در خمير نفوذ مي‌كند كه بايد موقعيت آن را قرائت و يادداشت نماييد. هنگام آزمايش نبايد هيچ لرزشي در دستگاه آزمايش ايجاد شود. اگر ميله پس از آزاد شدن در مدت 30 ثانيه در فاصله 5 تا 7 ميلي‌متري كف قالب قرارگيرد، غلظت خمير، نرمال بوده است.یعنی35تا36میلی فروود

عمل نفوذ ميله در خمير در فاصله زماني كمي پس از وارد كردن خمير در قالب صورت گيرد.

ميله تقريباً در وسط قالب به داخل خمير سيمان نفوذ داده شود.

درجه حرارت سيمان، آب واطاق آزمايش 7/17 تا 3/23 درجه سانتيگراد باشد.

دماي اطاق مخلوط كردن خمير سيمان 1 ±20 درجه سانتيگراد و رطوبت نسبي هوا بايد بيش از 90 درصد باشد.

در اولین باآزمایش cc78آب یعنی 26% وزن سیمان انجام دادیم دستگاه ویکات روی 13میلی استاد نتیجه اینکه مقدار آب سیمان کم بود

در دومین بار cc 99 آب یعنی 33% وزن سیمان انجام دادیم سئزن ویکات به ته قالب بر خورد کرد نتیجه انکه مقدار آب مورد نظر زیاد بوده

ودربار سومcc 87 آب یعنی 29%وزن سیمان انجام دادیم و سوزن دستگاه روی 35 میلی متر ایستاد که این خمیر مد نظر بوده و استاندارد میباشد     

محاسبات: چنانچه با تكرار آزمايش مقدار نفوذ ميله مطابق استاندارد بدست آيد در صورت ميزان آب به كار رفته جهت توليد اين خمير مي‌تواند مبناي محاسبه خمير نرمال قرارگيرد مطابق رابطه 1:

رابطه 1:

در حاليكه:

g_e ـ غلظت خمير نرمال

W_w ـ وزن آب در مخلوط

W_c ـ وزن سيمان در مخلوط

در غير اينصورت بوسيله رسم منحني تغييرات (غلظت خمير) برحسب «فاصله ميله از كف قالب» مقدار نظير فاصله 5 تا 7 ميلي‌متر بدست مي‌آيد كه برابر غلظت نرمال خمير سيمان است توجه شود كه براي رسم منحني، آزمايش بايستي حداقل سه مرتبه تكرار گردد.

منحني روي كاغذ ميلي‌متري رسم شود تا بتوان دقيقاً غلظت نرمالي را بدست آورد.

نگاهی به تاریخچه آجر

نگاهی به تاریخچه آجر

آجر از قدیمی ترین مصالح ساختمانی است که قدمت آن بنا به عقیده برخی از باستان شناسان به ده هزار سال پیش می رسد.در ایران بقایای کوره های سفال پزی و آجر پزی در شوش و سیلک کاشان که تاریخ آنها به هزاره چهارم پیش از میلاد می رسد پیدا شده است. همچنین نشانه هایی از تولید و مصرف آجر در هندوستان به دست آمده که حاکی از سابقه شش هزار ساله آجر در آن کشور است وازه آجر بابلی و نام خشت هایی بوده که بر روی آنها منشورها  قوانین و نظایر آنها را می نوشتند گمان می رود نخستین بار از پخته شدن خاک دیواره ها و کف اجاق ها به پختن آجر پی  برده اند.

کوره های آجر پزی ابتدایی بی گمان از مکان هایی تشکیل می شده که در آن لایه های هیزم و خشت متناوبا روی هم چیده می شده است.

فن استفاده از آجر ازآسیای غربی به سوی غرب مصر و سپس به روم و به سمت شرق هندوستان و چین رفته است در سده چهارم اروپایی ها شروع به استفاده از آجر کردند ولی پس از مدتی از رونق افتاده و رواج مجدد از سده ۱۲ میلادی بوده که ابتدا از ایتالیا شروع شد.

در ایران باستان ساختمان های بزرگ و زیبایی بنا شده اند که پاره ای از آنها هنوز پا بر جا هستند.
نظیر طاق کسری در غرب ایران قدیم

آرامگاه شاه اسماعیل سامانی در گنبد کاووس و مسجد اصفهان را که با آجر ساخته اند همچنینی پلها و سد های قدیمی مانند پل دختر  سد کبار در قم از جمله بناهای قدیمی می باشند.

 

آجر در ایران قدیم

در ایران هر جا سنگ کم بوده و خاک خوب هم در دسترس بوده است آجر پزی و مصرف آجر معمول شده است اندازه آجر ایلامی   حدود ۱۰×۳۸×۳۸ سانیتی متر بوده پختن و مصرف آجر در زمان ساسانیان گسترش یافته و در ساختمان های بزرگ مانند آتشکده ها به کار رفته است اندازه  آجر این دوره جدود ۴۴×۴۴×۷تا ۸ بوده است و بعد های آن ۲۰×۲۰×۳ تا۴ سانتی متر کاهش یافت .
در فرش کردن کف ساختمان از آجر بزرگتری به نام ختائی به ابعاد ۵×۲۵×۲۵ سانتی متر و یا بزرگتر از آن به نام نظامی در ابعاد ۴۰×۴×۵ سانتی متر استفاده می شده است از انواع دیگر آجر در گذشته آجر قزاقی می باشد که پیش از جنگ جهانی اول روسها آن را تولید می کردند که ابعاد آن ۵×۱۰×۲۰ بوده است آشنایی با آجر و مواد اولیه آن آجر نوعی سنگ مصنوعی است که از پختن خشت خام و دگرگونی آن بر اثر گرما به دست می آید خاک آجر مخلوطی است از خاک رس ماسه فلدسپات سنگ آهک سولفات ها سولفورها فسفات ها کانی های آهن منگنز منیزیم سدیم پتاسیم مواد آلی و…

 

 

مراحل ساخت آجر عبارتند از :

کندن و ستخراج مواد خام

آماده سازی مواد اولیه

قالب گیری

خشک کردن

تخلیه و انبار کردن محصول

استاندارد آجر در ایران

بنابر آخرین استاندارد ایران به تاریخ ۷ خرداد ۱۳۵۷ در مورد آجرهای رسی آجرها به دو گروه دستی و ماشینی تقسیم بندی می شوند آجر های دستی خود به دو نوع فشاری و قزاقی سفید و آجر ماشینی نیز به توپر و سوزاخ دار گروه بندی شده اندمیزان جذب آب مطابق استاندارد ایران در آجرهای دستی حداکثر ۲۰% در آجر های ماشینی ۱۶% و حدلقل برای هر دو نوع آجر ۸% تعیین شده است .

كليات صنعت آجر در صنعت آجر حدود 7000 كارخانه فعال در ايران موجود است كه ميزان توليد اسمي ساليانه آنها بيش از 50 ميليون تن مي‌باشد. محصولات اكثر ‌اين کارخانجات، شامل آجر سنتي، آجر ماشيني و بلوک تماما با فن‌آوري قديمي ‌توليد مي‌شوند که علاوه بر انرژي‌بري بسيار بالا در توليد (بيش از 2 برابر انرژي‌بري توليد آجر با فن‌آوري جديد)، از بسياري از مزاياي نهفته در استفاده از آجرهاي جديد بي‌بهره مي‌باشند. سهم 45 درصدي هزينه‌هاي انرژي در توليد آجر از ديدگاه اقتصاد ملي، خود بيانگر شدت انرژي مصرفي بسيار بالا در اين صنعت و لزوم توجه به آن مي‌باشد. راهكارهاي بهينه‌سازي مصرف انرژي
راهكارهاي كوتاه مدت و كم هزينه

. راهكارهاي بلندمدت و پرهزينه.اجراي راهکارهاي کوتاه‌مدت و کم‌هزينه در مقايسه با راهکارهاي بلند‌مدت و پر‌هزينه از نظر اجرا، عملي‌تر و براي صاحبان واحدهاي توليدي نيز قابل قبول‌تر مي‌باشد. با توجه به اينکه در کشور نزديك به 7000 كوره آجرپزي وجود دارد, بهترين راهكارهاي كم‌هزينه استفاده از مشعل‌هاي با راندمان بالا در كوره‌هاي هوفمن موجود و بازيافت حرارت از اين كوره‌ها است. ح راهكارهاي كم هزينه و كوتاه مدت

 استفاده از سوخت‌پاش‌هاي راندمان بالا در كوره‌هاي هوفمن با حدود 20 درصد صرفه‌جويي.
بازيافت حرارت در كوره‌ها

آموزش پرسنل.

استفاده از مشعل‌هاي با راندمان بالا

. بازيافت حرارت از كوره‌هاي هوفمن جهت استفاده در قسمت خشك كن. راهكارهاي پرهزينه و بلندمدت
جايگزيني ماشين‌آلات مدرن در خط توليد شامل تجهيزات، سنگ‌شكن، ميكسر، اكسترودر

. نصب خشك‌کن با راندمان بالاتر و كاهش ضايعات و مصرف انرژي كمتر

جايگزيني كوره تونلي بجاي كوره هوفمن كه دو تا سه برابر شدت مصرف انرژي را كاهش مي‌دهد.
استفاده از سيستم بسته‌بندي مدرن بمنظور کاهش ضايعات. تنوع توليد آجر در كشور همانگونه كه در نمودار زير مشاهده مي شود، بيشترين سهم توليد آجر كشور مربوط به آجرهاي فشاري مي باشد كه اين خود گويايي پايين بودن كيفيت آجرهاي توليدي و همچنين بالا بودن ميزان مصرف سوخت در اين صنعت مي باشد.

 

نتیجه :

در معمارى ایرانی، آجر تنها پرکنندهٔ جرزها و پوشانندهٔ احجام وجداکنندهٔ آنها از یکدیگر نیست. بلکه بعنوان یک عنصر کامل در معمارى ایران بکار رفته است.

اولین شیوهٔ تهیه خشت مربوط به سال‌هاى پیش از هزارهٔ ششم ق.م است. از آثار مشهور تپه حسنلو را مى‌توان نام برد که از خشت خام بطور وسیع استفاده شده است. بکارگیرى آجر در شوش و تپه سیلک کاشان نیز نشان‌دهنده استفاده از این عنصر در زمان خود است. در معبد چغازنبیل نیز به آجرهایى برمى‌خوریم که بعنوان کتیبه به دیوار نصب شده‌اند. ساکنان سرزمین ایران نقش تعیین‌کننده‌اى در پیشبرد بکار گرفتن فن آجر داشته‌اند.

 

آجر به تنهایى یک قالب شکل‌دهنده است. و در حدّ یک وسیلهٔ مجرد، هر دانه‌اش به کار گرفته مى‌شود.

آجر بعنوان یک عنصر تزئینی، کارآیى آن را دارد که با تمامى عناصر تشکیل‌دهنده یک معمارى بیامیزد و یا به‌‌شکل یک عنصر مجرد تزئینى جلوه‌گرى کند.

آجر و انواع آجر ها

آجر و انواع آجر ها

آجر یا آجور یا آگور واژه ای است یونانی و به خشت هایی می گفتند كه احكام و فرامین دولتی روی آن نوشته می شد و بوسیله پختن این خشت ها نوشته ها را روی آن پایدار می كردند. به دستی معلوم نیست كه آجر از چه زمانی پیدا شده است ولی می توان آنرا همزمان با پیدایش آتش دانست. بدین طریق كه گل موجود در كنار اجاق های انسان های اولیه پخته شده و سخت تر از كلوخ های همجوار خود میگردیده و با مشاهده آن بشر اولیه قطعه ای از آجر را كشف نمود.

آجر یكی از مصالح ساختمانی است كه با طبع و خوی بشر سازگار بوده و در هر دورانی از تاریخ به نوعی مورد استفاده او واقع شده است. از ابتدا كه بشر زندگی غارنشینی را پشت سر گذاشته است و فكر تهیه سرپناهی در مغز او ایجاد شده تا خود را از گزند عوامل جوی مانند باد و باران و سرما و گرما و هجوم جانوران درنده و گزنده نگاه دارد به تهیه مصالحی افتاد كه اولاً از لحاظ وزنی سبك باشد كه بتواند آن را حمل نماید و درثانی از لحاظ شكل پذیری طوری باشد كه شكل مورد نظر خود را به آن بدهد. ساده ترین تعریفی راكه بخواهیم برای آجر بنماییم آن است كه بگوییم آجر سنگی است مصنوعی كه از پختن خاك رس با استخوان بندی اصلی سنگ بدست می آید و ابعاد و تعداد آن مطابق احتیاچ ما قابل تغییر می باشد. مصرف آجر در ایران سابقه باستانی دارد و از زمان ساسانیان بناهایی بجا مانده كه در آنها آجر مصرف شده است مانند طاق كسری در بیستون و یا كف دالان مسجد جامع اصفهان كه برای فرش آن از آجرهایی استفاده شده است كه در آتشكده های ساخته شده در زمان ساسانیان بكار رفته بود.

 

مراحل پخت آجر :

1 ـ تهبه خاك رس 2 ـ بعمل آوردن خاك 3 ـ ساختن گل 4 ـ قالب گیری یا خشت زنی

آجر پزی :

آجر پزی یعنی گرفتن آب شیمیایی خاك رس بطوریكه هیدرو سیلیكات آلومینیم به سیلیكات آلومینیم تبدیل شود و در نتیجه خشت دارای استقامت شده و نیروی فشاری تا حدود 100 كیلوگرم بر سانتیمتر مربع را تحمل نماید این عمل به وسیله حرارتی در حدود 900 درجه سانتیگراد و انجام شود بدین طریق كه تا 100 درجه سانتیگراد آب فیزیكی خشت خشك می شود و تا این درجه آب شیمیایی خاك رس متصاعد می گردد و تا 900 درجه ذرات خاك رس شروع به خمیری شدن نموده و بدین طریق دانه های شن و ماسه درون خشت را به هم می چسباند و آجر بدست می آید.

 

كوره های آجرپزی :

كوره های آجرپزی به سه دسته تقسیم می شوند :
1 ـ كوره آجرپزی با آجر ثابت و آتش ثابت
2 ـ كوره آجرپزی با آجر ثابت و آتش رونده
3 ـ كوره آجرپزی با آتش ثابت و آجر رونده

انواع آجرها :

1 ـ آجرهای رسی : الف : آجرهای معمولی ب : آجرهای نما ج : آجرهای مهندسی
2 ـ آجرهای نسوز
3 ـ آجر ماسه ـ آهك
4 ـ آجرهای بتنی
5 ـ آجرهای مخصوص

 

آجرها و فراورده های رسی :

آجر رسی از قدیمی ترین مصالح ساختمانی كه به وسیله بشر تولید شده است، می باشد. سنگ باوجود فراوانی و استقامت به راحتی در دسترس قرار نمی‌گیرد، این مصالح طبیعی فرم دلخواه را به آسانی به خود نمی‌گیرد و با صرف هزینه بسیار قطعات آن یكسان می گردند و در این حالت نیز دورریز زیادی از خود به جا می گذارد. در حالی كه گل حاصل از خاك رس كه منشا تهیه آجر است به راحتی شكل دلخواه را به خود می گیرد و محصولی همگن به دست می‌دهد.

از این رو می توان با قالب زدن گل و حرارت دادن آن مصالحی سخت، دارای مشخصات فیزیكی، مكانیكی و شیمیایی یكسان، متناسب با كاربرد، منطبق با فیزیك بدن انسان، با فرآیند تولید ساده، سریع و حمل ونقل آسان تولید كرد.

مصارف آجر :

به اعتقاد باستان شناسان، اولین بار آجر در سرزمین بین النهرین تهیه شده است. به هر صورت باید آجر پس پیدایش آتش و در نواحی كه معادن سنگ وجود نداشته اند اختراع شده باشد. نمونه های زیبا و باعظمت كاربرد آجر در معماری ایران باستان نماینده پیشرفت درخشان ایرانیان در تولید و مهندسی كاربرد این مصالح است. در این میان می توان از زیگورات چغازنبیل، ایوان مدائن، كاخ های فیروزآباد و لرستان در قبل از اسلا م و همین طور مساجد جامع اصفهان و یزد، گنبد كاووس و ارگ تبریز مربوط به دوران بعد از اسلا م نام برد.

رمز توانایی آجر در خلق شگفت انگیزترین ساختمان های تاریخ در تناسبات آن نهفته است. این ابعاد در طی زمان متحول شده و در حال حاضر با ساختار و توانایی بدن انسان هماهنگ شده است. ابعاد آجر به طریقی است كه به راحتی در یكدیگر قفل و بست می گردند. این خاصیت، كیفیت های مهندسی بی شماری از جمله در محل اتصال دو دیوار به یكدیگر به وجود میآورد. آجرها به كمك ملا ت به یكدیگر متصل می شوند و سطح یكنواختی را به وجود میآورند. این ابعاد متناسب باعث شده است كه این مصالح به منظور اجرای دهانه های وسیع به صورت قوس و طاق و گنبد كه از زمان قبل از ساسانیان در ایران رواج داشته است، كارآیی منحصر به فردی داشته باشد.

خواص آجر باعث شده است كه به عنوان مصالح پركننده دیوار و سقف از جمله پرمصرف ترین مصالح باشد. زیبایی آجر و الگوی حاصل از آجر چینی باعث شده است كه به صورت نما در داخل و خارج بنا مورد استفاده قرار گیرد و هویت خاصی به ساختمان ببخشد. استفاده از آجر به عنوان فرش كف و پلكان، فارغ از مقاومت مطلوب آن ویژگی های اقلیمی این مصالح كویری را بیشتر به نمایش می گذارد.

روش نوین امروزی، وسایل فنی زیاد و امكانات فراوانی را به دست معماران داده است كه با وجود مدرن بودن، وسیله ای برای شكفتن روح حساس و زیباشناس آنها است. البته تنها آجر وسیله شناخت این زیبایی روحی نیست و عناصر بسیاری نیز این عمل را به خوبی انجام می دهند ولی فرق بین آنها در این است كه آجر قابلیت ایفای هر منظوری را دارد و باوجود گذشت قرون متمادی هنوز مدرن است. یك ساختمان آجری جزئی از طبیعت است و همآوایی آن را نه تنها به هم نمی زند بلكه رنگ و فرم بدیعی نیز به آن می بخشد و با این وجود هیچ گاه كهنه نبوده و نیست و همراه با زمان پیش می رود. به هر حال یك ساختمان آجری همانند یك فرش دستباف، تركیب بدیعی از سلیقه های بی انتهای معماران هنرمند است.

بر طبق استاندارد شماره  7  ایران آجرهای مصرفی در نما باید دارای مشخصات زیر باشند:
- معایب ظاهری: آجرنما باید عاری از معایب ظاهری مانند ترك خوردگی، شوره زدگی، آلوئك و نظایر آن باشد.

- لبه های آجر: خط فصل مشترك سطوح آجرها باید مستقیم و زوایای تلا قی آنها قائمه و سطوح شان صاف باشد.

- در آجرهای سوراخ دار: سوراخ ها باید عمود بر سطح بزرگ آجر و به طور یكنواخت در سطح آن توزیع شده باشند و جمع مساحت آنها باید بین  25  تا  40  درصد سطح آجرها باشد. بعد سوراخ های مربع و قطر سوراخ های دایره ای باید حداكثر به  26  میلیمتر محدود شود و در ضخامت دیواره بین سوراخ و لبه آجر بیش از  15  میلیمتر و فاصله بین دو سوراخ بیش از  10  میلیمتر باشد.

 

- مقاومت در برابر یخبندان: آجرهای مصرفی در نما باید در برابر یخبندان پایدار باشند و در آزمایش یخ زدگی دچار خرابی ظاهر مانند ورقه ورقه شدن، ترك خوردن و خوردگی نشوند.
- قطعات نازك آجری (آجر دوغایی) مورد مصرف در نماسازی به ابعاد  20* (40  یا  30) * 200  میلیمتر با قطعات موزائیكی نازك آجری نما به ضخامت  20  یا  30  میلیمتر با نقش چند آجر بندكشی شده (آجر موزاییكی) ساخته می شوند حداقل باید دارای مشخصات آجرهای ماشینی با مقاومت متوسط مندرج در استاندارد شماره  7  ایران باشند.

 

- ترك در سطح آجر: وجود یك ترك عمیق در سطح متوسط آجر حداكثر تا عمق  40  میلیمتر در آجر پشت كار بلا اشكال است ولی به طور كلی درصد آجرهای ترك دار نباید بیشتر از  25  باشد.

 

- پیچیدگی، انحنا و فرورفتگی: پیچیدگی در امتداد سطح بزرگ آجر حداكثر  4  میلیمتر و در امتداد سطح متوسط آجر تا  5  میلیمتر مجاز است. آجر نباید انحنا و فرورفتگی بیش از  5  میلیمتر داشته باشد و این مقدار در صورتی قابل قبول است كه میزان آن از  20  درصد كل آجرها افزایش پیدا نكند.

 

- سایر موارد: آجر باید كاملا ً پخته و یكنواخت و سخت باشد و در برخورد با آجر دیگر صدای زنگ دار ایجاد كند. به علت عدم چسبندگی آجرهای كهنه به ملا ت حتی المقدور از آنها استفاده نمی شود و تنها در صورت انجام پیش بینی های لازم به صورت ساییدن یا برس سیمی استفاده از آن مجاز خواهد بود.

 

آجرهای ساختمانی مقاومت خوبی در برابر آتش دارند به طوری كه یك دیوار  22  سانتی متری از آجر در حدود شش ساعت در برابر آتش سوزی مقاومت از خود نشان می دهد.

 

انواع آجر غیر رسی  و اشکال آن

آجر جوش آجر خاص در صنعت سفال پزی است که در کشورهای صنعتی دارای اهمیت ویزه ای است از این آجر برای نماسازی ساختمان ها فرش کف پیاده روها پوشش بدنه و کف آبروها و مجراهای فاضلاب و تونل ها و ساختن دودکش ها فرش کف کارخانه ها انبارهای کشاورزی و سالن های دامداری پرورش طیور استخر های صنعتی و جز اینها استفاده می شود

انواع خاص آجر تولیدی در کشور های اروپایی آجر هایی در کشورهای صنعتی اروپاتولید می شوند که هنوز تولید آن در ایران مرسوم نشده است از آن جمله بلوک های تو خالی آتش بند برای نصب دور ستون ها به منظور جلوگیری از نفوذ آتش قطعات ویزه به شکل منحنی های کوز و کاس قطعات درپوش روی دیوار قطعاتی که از اجزا هستند مانند کلوک سرقد گوشه و جزاینها که هنوز در ایران تولید نمی شوند

آجرها گروهی از مصالح هستند که به صورت صنعتی تولید و جایگزین سنگ شده اند و درحقیقت سنگی ساخته دست بشر هستند، سنگی دگرگون که از تغییر وضعیت خشت پدید میآید. این گروه از مصالح که اولین تولید صنعتی و انبوه مصالح ساختمانی به دست بشر به شمار می‌آیند براساس نوع مواداولیه، روند تولید و محل مصرف به انواع متنوعی تقسیم می شوند. آجرهای رسی که اولین و فراوان ترین آنها هستند قدمت چندهزار ساله دارند. با پیشرفت تکنولوژی و علم شیمی انواع بی شماری از آجرها با کیفیت های مختلف، ابعاد و شکل ظاهری متنوع راهی بازار مصرف شده اند.

روش تعیین درجه نرمی سیمان

روش تعیین درجه نرمی سیمان

هدف:تعیین درجه نرمی سیمان پرتلند

دانسته ها : عامل مؤثر بر ميزان هيدراتاسيون سيمان، ريزي دانه‌هاي سيمان مي‌باشد، هر قدر كه ذرات سيمان ريزتر ميزان و سرعت هيدرتاسيون افزايش مي‌يابد و بنابراين روند كسب مقاومت و گيرش زودتر انجام مي‌گيرد. بطور كلي دانه‌هاي 10 الي 24 ميكرون نقش پررنگ تری در مقاومت سيمان را دارند .براي درجه خميري نياز به دانه‌هاي ريزتر از 10 ميكرون نيز نياز هست زيرا عامل پلاستيكي، نفوذ ناپذيري و اخذ مقاومت زياد و سريع بتن دانه‌هاي كوچكتر از 10 ميكرون مي‌باشد.

همچنين ابعاد دانه‌ها نبايد از 5 ميكرون كوچكتر باشد زيرا سبب گيرش بسيار سريع واحتمالاً گيرش كاذب مي‌شود، و همچنين سبب مي‌شود خمير سيمان جمع شدگي بيشتري از خود نشان دهد و مستعد ترك خوردگي بيشتر گردد، و در معرض هوا سريعتر فاسد مي‌گردند، هرچه درجه نرمي سيمان بالاتر باشد باعث ازدياد مقدار سنگ گچ لازم براي كندگير نمودن مناسب سيمان مي‌گردد. همچنين در سيمانهاي ريزدانه خطر آب انداختن سيمان كمتر از سيمانهاي درشت دانه است.افزايش در نرمي ذرات سيمان باعث كاهش سريعتر كارايي مخلوط بتن مي‌گردد.

افزايش ريزي سيمان باعث افزايش زمان آسياب نمودن كلينكر سيمان مي‌گردد و همچنين مصرف گچ زيادتر و كاهش سريعتر كارايي بتن مي‌گردد. در ابتدا هيدراتاسيون سيمان از سطح دانه‌هاي آن آغاز مي‌شود و سرعت واكنش شيميايي آب و سيمان به ريزي سيمان مربوط بوده

ذرات درشت سيمان هيدراته نشده پس ز چند ماه، هم حاوي C3S و هم حاوي C2S مي‌باشند. عملاً دانه‌هاي بزرگتر از 1/0 ميلي متر (100 ميكرون) در آبگيري شركت نكرده و دانه‌هاي بزرگتر از 20 ميكرون پس از يك هفته مي‌تواند به افزايش مقاومت كمك كنند.

هرچه سيمان نرمتر باشد سطح مخصوص آن بيشتر مي‌شود بدين ترتيب سرعت هيدراتاسيون و سرعت آزاد شدن حرارت و سرعت ازدياد مقاومت آن افزايش مي‌يابد (روند هيدراتاسيون سيمان افزايش مي‌يابد) البته اين سرعت افزايش در بالا بردن مقاومت نهايي تأثيري ندارد.

وقتي سيمان به حد رضايت بخشي آسياب شده است كه در هر كيلوگرم آن حدود 1،100،000،000،000 ذره وجود داشته باشد. ( هر گرم آن 1،100،000،000 ذره)

مقاومت دراز مدت به مقدار زياد تحت تأثير نرمي ذرات سيمان قرار نمي‌گيرد.

هرچه نرمي ذرات سيمان بيشتر باشد در هنگام قرار گرفتن در معرض هوا سريعتر فاسد مي‌گردد.

نگهداري يا ذخيره سيمان در سيلوهاي مناسب تا مدت سه ماه مجاز است ولي مدت زماني كه در كيسه‌هاي سه لايه كاغذي حتي در شرايط مناسب حفظ مي‌شود پس از 4 تا 6 هفته مقدار قابل ملاحظه‌اي از مقاومت آن كاهش مي‌يابد.

پاكتهاي سيمان بايد در محيطي خشك، فاقد رطوبت، دور از يخ زدگي، و در محلهاي سرپوشيده و كفهاي عاري از رطوبت نگهداري شوند. در صورتي كه كف محل از جنس بتن باشد بايد پاكتها را روي الوارهاي چوبي قرار داد.

لذا بررسي‌هاي پاكتها هنگام استفاده ضرور مي‌باشد.

در صورت تجاوز از مهلت‌هاي ياد شده سيمان بايد قبل از مصرف آزمايش شود و يا در قسمتهاي غير سازه‌اي مصرف مي‌شود.

آزمایش ـ تعيين درجه نرمي سيمان به دوروش انجام میگیرد

 

الف ـ تعيين درجه نرمي سيمان از طريق باقي مانده سيمان برروي الك

  ب ـ تعيين درجه نرمي سيمان از طريق دستگاه هوا تراوي (نفوذپذيري)

 

 

الف ـ تعيين درجه نرمي سيمان از طريق باقي مانده سيمان برروي الك

وسایل آزمایش:

الک 90 میکرون و دستگاه لرزاننده

اون

الک 45 میکرون و ترازو با دقت 0.1 گرم

 

نمونه برداری: برای هر بار آزمایش نیاز به 100 گرم سیمان پرتلند میباشد.

 

روش آزمایش:

 

براي انجام اين آزمايش 0/100 گرم سيمان کاملا خشک را كه به مدت 24 ساعت در اون در دماي 5 ± 105 درجه سانتي‌گراد قرارد داده‌ايم توزين مي‌نمايم سيمان را در محيط خشك و بدور از رطوبت تا درجه حرارت اتاق خنك مي‌كنيم و سپس تمام آنرا در داخل الك 90 ميكروني و سپس آنرا به مدت 25 دقيقه الك مي‌كنيم.

روش الك كردن بدين طريق انجام مي‌گردد كه با يك دست الك را محكم و به صورت كمي مايل نگه مي‌دارند و سپس به وسيله دست ديگر ضربه‌هايي به الك وارد نموده و اين ضربات را به ميزان 125 بار در دقيقه تكرار كنيد و بعد از هر 25 بار يكدفعه آنرا به صورت افقي نگه داريد و با گرداندن 90 درجه چند ضربه ملايم به قيد الك بزنيد بعد از هر 10 تا 20 دقيقه يك بار سطح زيرين الك را با برس براي باز كردن چشمه‌هاي الك پاك كنيد. بعد از 25 دقيقه الك كردن باقيمانده روي الك را با كج كردن و ضربه زدن روي ظرفي جمع‌آوري و توزين كنيد.

پس از خاتمه كارالك كردن باقي مانده را مجدداً الك كنيد تا اينكه مطمئن شويد در عرض 2 دقيقه الك كردن كمتر از 1/0 گرم از آن الك مي‌گذرد.

وزن باقي مانده روي الك برحسب درصد وزني زبري و تا حدود 5/0 تقريب گزارش مي‌شود.

براي كنترل صحت آزمايش يك بار ديگر آزمايش را با 0/100 گرم سيمان تجديد كنيد. نتيجه آزمايش دوم نيابد بيش از 1 درصد با نتيجه آزمايش اول فرق داشته باشد.

در صورتي كه اختلاف بيشتر بود براي سومين بار آزمايش را تكرار كنيد و متوسط نتيجه سه آزمايش راگزارش كنيد.

 

محاسبات : درصد نرمي سيمان به صورت زير محاسبه مي‌گردد.

Z درصد وزني زبري سيمان                     

R وزن باقي مانده سيمان روي الك 90 ميكروني gr                     N=100-z

W وزن كل نمونه اوليه سيمان gr

N درصد وزني نرمي سيمان

 

ب ـ تعيين درجه نرمي سيمان پرتلند از طريق دستگاه هواتراوي (نفوذپذيري) با روش بلن (Blaine)

هدف ـ منظور از اين آزمايش تعيين سطح مخصوص سيمان مي‌باشد.

اهميت و كاربرد: سطح مخصوص از سطح جانبي دانه‌هاي موجود در واحد وزن بنابراين واحد سطح مخصوص سانتي‌متر مربع بر گرم مي‌باشد. مقادير تقريبي سطح مخصوص سيمانها به قرار زير مي‌باشد.

سيمانهاي ريزدانه حدود            cm²/gr 4500

سيمانهاي با دانه متوسط حدود      cm²/gr 3000

سيمانهاي درشت دانه حدود    cm²/gr 2000

سطح مخصوص كليه سيمانها پرتلند شامل نوع 1 و 2 و 3 و4 و5 حداقل برابر cm²/gr 2800

 

وسايل آزمايش:

ترازو با دقت 001/0 گرم

دماسنج ـ زمان سنج

دستگاه بلن

اين روش آزمون به وسيله دستگاه هواتراوي موسوم به دستگاه بلن (Blaine) انجام مي‌گيرد و نرمي سيمان پرتلند را به طريق سطح مخصوص آن يعني مجموع سطح اشغالي بر حسب سانتي‌متر مربع بر يك گرم سيمان تعيين مي‌كند.

 

شرح دستگاه بلن

« دستگاه بلن شامل وسيله كشش يك مقدار معيني هوا است كه از ميان يك بستر سيمان كه با تخلخل معيني تهيه شده باشد عبور نمايد». اندازه حفرها در بستر سيمان با تخلخل معين با اندازه دانه‌هاي سيمان رابطه دارد و مبين ميزان جريان هوا در داخل بستر است اين دستگاه چنانچه در شكل 7 نشان داده شده است داراي قسمتهاي مختلف زير است.

 

 

 

استوانه تراوايي(سلول)

 

اين استوانه معمولاً از شيشه يا فلز سخت و ضد زنگ ساخته مي‌شود و قطر داخلي آن 1/0 ±27/1 سانتي‌متر مي‌باشد. سطح فوقاني محفظه نسبت به محور استوانه بايد يك زاويه قائمه تشكيل دهد ضمناً يك برآمدگي به عرض2/1-1 ميلي‌متر در خود ساختمان محفظه و يا در داخل استوانه دورا دور (5/1± 5 سانتي‌متر سطح فوقاني) براي نگهداري صفحه مشبك منظور مي‌كنند.

 

صفحه مشبك

صفحه بايد از فلز ضد زنگ ساخته شود وداراي ضخامت 1/0± 9/0 ميلي‌متر و تعداد 30 الي 40 سوراخ به قطر حداكثر يك ميلي‌متر باشد. به طوري كه فواصل آنها به طور مساوي روي صفحه مشبك تقسيم گرديده باشد. صفحه بايد به خوبي در داخل محفظه قرار گيرد و به آساني در داخل استوانه جاي گيرد.

 

سمبه (پيستون)

سمبه بايد از لاميناب فنوليك ساخته شده باشد و داخل استوانه را با يك فاصله حداكثر 1/0 ميلي‌متري پركند كف سمبه بايد لبه تيز و نسبت به محور سمبه 90 درجه باشد. خروج هواي اضافي بايد از مركز و يا يكي از طرفين سمبه تأمين شود قسمت بالاي سمبه بايد داراي كلاهك باشد به طوري كه وقتي سمبه كاملاً داخل استوانه مي‌شد و كلاهك سمبه با بالاي استوانه مي‌چسبتد يك فاصله 1/0±5/1 سانتي‌متري كف سمبه و قسمت بالاي صفحه مشبك باقي بماند.

 

كاغذ صافي

كاغذ صافي بايد از نوع متوسط باشد (نوع 1 درجه B ) كاغذ صافي بايد مدور و داراي لبه نرم و قطري برابر قطر داخلي محفظه باشد براي هر آزمايش بايد از كاغذ صافي نو استفاده شود.

 

لوله فشار سنج (لوله مانومتريك): لوله U شكلي برابر مشخصات داده شده در شكل مي‌باشد. قطر خارجي لوله 9 ميلي‌متر و در قسمت بالاي لوله كه استوانه تراوايي (سلول) روي آن قرار مي‌گيرد. بايد كاملاً آبندي شود كه هوا نتواند از آن عبور كند.

 

محلول فشار سنج:

لوله U شكل بايد تا پايين‌ترين خط نشانه با محلول غير فواري پرشود كه رطوبت را جذب نكند و داراي ناروايي و وزن مخصوص كم باشد مانند دي بوتيل فتالات، دي بوتيل 1 بنزن، دي بوتيل2 بنزن، دي كربوكسيلات يا هر نوع روغن معدني سبك

 

زمان سنج:

زمان سنج بايد داراي دكمه قطع ووصل باشد و دقت آن تا نزديك 5/0 ثانيه و يا كمتر باشد.

 

حجم استوانه تراوايي (سلول):

حجم بستر فشرده شده سيمان در داخل استوانه تراوايي (سلول) بايد به وسيله جانشين كردن جيوه انجام شود.

 

تهيه نمونه:

نمونه سيمان مورد آزمايش را در يك شيشه درب‌دار كوچك 100 سانتي‌متر مكعب بريزيد و براي مدت دو دقيقه آنرا به شدت بهم بزنيد تا ذرات بهم چسبيده آن از يكديگر باز شود.

 

وزن نمونه:

مقدار سيمان استاندارد، كه براي ميزان كردن دستگاه به كار مي‌رود، مقداري است كه يك بستر سيمان با تخلخل 005/0 ±500/0 تشكيل دهد. و طبق رابطه 1 محاسبه مي‌گردد.

e=تخلخل نمونه برابر 005/0±5/0                                  رابطه (1)   

=Wوزن نمونه لازم براي آزمايش برحسب گرم

P =تكاشف نسبي (وزن مخصوص نسبي) نمونه آزمونه (براي سيمان پرتلند gr/cm³ 25/3-3)

V= حجم (استوانه تراوايي) بستر سيمان

 

شرح آزمايش:

سطح مخصوص سيمان از روي زمان عبور حجم ثابتي از هوا تحت فشار معين و درجه حرارت معلوم از ميان قشر فشرده شده سيمان در شرايط مشخص محاسبه مي‌گردد.

ابتدا صفحه مشبك را در داخل سلول (استوانه تراوايي) در محل خودش قرار گيرد يك كاغذ صافي در داخل محفظه بگذاريد و آنرا روي صفحه مشبك فشار دهيد مقدار معين سيمان وزن شده طبق رابطه 1 را كه با دقت 001/0 گرم توزين شده است را در محفظه بريزيد آنگاه سطح سيمان را با ضربه‌هاي ملايمي كه به محفظه مي‌زنيد صاف كنيد. يك كاغذ صافي روي سطح سيمان قرار دهيد و سمبه را داخل كنيد تا آنجايي كه كلاهك آن به سطح استوانه برسد بستر سيمان را كاملاً فشار دهيد و سپس سمبه را به آرامي از بستر سيمان خارج كنيد. محفظه تراوايي (سلول) را روي لوله U شكل قرار دهيد و مطمئن گرديد كه محفظه روي لوله به خوبي آبندي شده است (براي اطمينان از اين امر سطح تماس لوله مانومتريك و جداره خارجي سلول را با روغن كمي چرب كنيد دقت كنيد به كاغذ صافي و بستر سيمان اختلالي وارد نشود).

هواي موجود در يك بازوي لوله U شكل را به آهستگي تخليه كنيد به طوري كه محلول به بالاترين نشانه لوله برسد در اين موقع شير را ببنديد و زمان سنج را حاضر كنيد و همين كه مايع به نشانه دوم لوله (از بالا) رسيد آن را به كار اندازيد و زماني كه به نشانه سوم لوله U شكل رسيد آنرا متوقف سازيد و فاصله زماني بين اين دو نشانه را با دقت 5/0 ثانيه يا كمتر بدست آوريد. درجه حرارت محيط آزمايشگاه را با دماسنج برحسب درجه سيلسيوس (سانتي‌گراد) مشخص نمائيد.

تذكر به علت خاصيت موئينگي در داخل لوله مانومتريك در موقع قرائت بين دو نقطه 2 و3 بايد به دقت عمل نمود.

سطح مخصوص سيمان از رابطه 2 بدست مي‌آيد.

 

                      رابطه (2)     

S سطح مخصوص برحسب سانتي‌مترمربع برگرم براي نمونه مورد آزمايش

S_s سطح مخصوص برحسب سانتي‌متر مربع برگرم از نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه

T فاصله زماني اندازه‌گيري شده در لوله مانومتريك برحسب ثانيه براي نمونه آزمايشي

T_s فاصله زماني اندازه‌گيري شده در لوله مانومتريك برحسب ثانيه براي نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه

e تخلخل بستر نمونه مورد آزمايش كه در اينجا برابر 005/± 500/0 مي‌باشد.

E_s تخلخل بستر نمونه سيمان استاندارد براي ميزان كردن دستگاه

P تكاشف نسبي (وزن مخصوص نسبي )نمونه مورد آزمايش

P_s وزن مخصوص نسبي (تكاشف نسبي) نمونه سيمان استاندارد براي ميزان كردن دستگاه

n ناروايي (لزجت ديناميكي) هوا برحسب پواز poises در دماي آزمايش نمونه استاندارد براي ميزان كردن دستگاه

چنانچه رابطه را ساده نمايم به صورت رابطه 3 خواهد بود.

 

                      رابطه (3)    

 

دماي نمونه سيمان كه بكار مي‌رود بايد برابر حرارت اطاق آزمايش باشد.

مقدار سيماني كه به كار مي‌رود بايد چنان باشد كه بتواند تخلخلي معادل 005/0 ±530/0 ايجاد كند.

 

اين آزمايش را حداقل 2 بار انجام داده و سطح مخصوص عبارت است از حد متوسط نتيجه دو آزمايش و اين دو آزمايش با اختلاف 2 درصد نسبت به يكديگر قابل قبول است

روش تعیین زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان

روش تعیین زمان گیرش اولیه و نهایی خمیر سیمان

هدف: زمان گيرش

دانسته ها: وقتی که پودر سیمان را با مقدار مناسبی آب مخلوط می­کنیم تبدیل به خمیر نرمی می­شود که در اثر مرور زمان حالت خمیری (پلاستیسیته) خود را از  دست داده و بالاخره تبدیل به جسم سختی می­گردد.

 زمان گيرش اوليه مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان مي‌باشد.

گيرش اوليه سيمان بر اثر تري كلسيم سيليكات (C3S) انجام مي‌شود. با توجه به اين كه غلظت مخلوط (ميزان آب نسبت به سيمان) در سرعت گيرش سيمان و به عبارتي در سرعت كاهش رواني خمير تأثير مي‌گذارد، آزمايش تعيين زمان گيرش اوليه بايستي با مقدار آب مشخص (غلظت نرمال) صورت گيرد.

هرگونه حركت بن در زماني كه بتن در حالت سخت شدن است باعث كاهش پايايي و مقاومت فشاري بتن مي‌گردد.

بايستي قبل از زمان گيرش اوليه بتن در محل نهايي خود قرار گيرد. بر طبق تعریف تغییرات فیزیکی و شیمیایی مخلوط سیمان و آب را که باعث می­شود از حالت سیالی و خمیری به حالت جامد تبدیل گردد و بتواند یک فشار معینی را تحمل نماید خودگیری گویند. البته در خلال این مدت مقاومت فشاری مخلوط نیز زیاد می­گردد ولی مقصود از خود گرفتگی ازدیاد قدرت و سخت شدن که بعداً  مفصلاً بحث خواهد شد نیست. خودگیری و سخت شدن خمیر سیمان پرتلند عادی هر دو یکی می­باشند. در صورتیکه زمان لازم برای این که این دو سیمان به یک مقاومت معین برسند کاملاً متفاوت است.

 

همچنين اين آزمايش جهت بررسي كيفيت سيمانهاي مصرفي در كارگاه قابل استفاده است زيرا سيمانهاي فاسد شده داراي زمان گيرش بيش از حد متعارف مي‌باشند. زمان گيرش نهايي مدت زمان سپري شده از لحظه اختلاط آب و سيمان تا زماني است كه كارايي خمير به كلي از بين مي‌رود. بنابراين زمن گيرش نهايي مي‌تواند به عنوان زمان شروع عمليات نهايي هيدراسيون سيمان و خاتمه عمليات گيرش سيمان تلقي گردد.

زمان گيرش نهايي داراي كاربرد وسيعي نمي‌باشد ولي مي‌تواند جهت تعيين حد زماني عمليات پرداخت و ماله كاري نماي ظاهري بتن قابل استفاده باشد.

سرعت گيرش و سرعت سخت شدن (يعني كسب مقاومت) كاملاً مستقل از يكديگر مي‌باشد.

خودگیری کاذب (False Set) تیز گاهی در خمیر سیمان مشاهده می­شود. در این نوع سیمان بلافاصله بعد از چند دقیقه بعد از اضافه نمودن آب خمیر سیمان خود را می­گیرد و سخت می­شود. در این نوع خودگیری حرارت زیادی تولید نمی­شود و اگر چنانچه دوباره خمیر سخت شده را به هم بزنیم به صورت خمیر در می آید و خودگیری معمولی صورت می­گیرد. علت خودگیری کاذب آن است که در موقع آسیا کردن کلینکر  با سولفات متبلور کلسیم (CaSO4 , 2H2O) حرارت کلیتکر زیاد بوده و باعث از دست رفتن قسمتی یا تمام مولکولهای آب در سولفات متبلور کلسیم می­گردد و به صورت
 (Hemihydrate)  CaSO4, 1/2 H2O و یا (Dehydrate) CaSO4  حرارت کلینکر زیاد بوده و باعث از دست رفتن قسمتی یا تمامی مولکولهای آب در سولفات متبلور می­گردد و به صورت نوع سیمان اضافه می­شود Dehydrate  و یا Hemihydrate  اول جذب آب می­کنند تا به صورت سولفات متبلور کلسیم درآیند و مانند گچ خودگیری صورت می­گیرد. دلایل دیگری مانند وجود قلیائی ها در سیمان و غیره نیز ممکن است باعث خودگیری کاذب گردند. زمان خودگیری سیمان به دو مرحله تقسیم شده است که عبارتند از خودگیری اولیه (Initial) و خودگیری نهائی (Final Set).

 تفاوت گيرش كاذب با گيرش آني در آن است كه در گيرش كاذب مقدار قابل توجهي حرارت ايجاد مي‌گردد ولي در گيرش آني مقدار زيادي حرارت توليد مي‌گردد. از طرف ديگر در گيرش كاذب با بهم زدن سيمان بدون اضافه كردن آب دوباره حالت خميري بدست مي‌آيد در حالي كه در گيرش آني حالت خميري بدون اضافه كردن آب (و يا افزودنيهاي ديگر) ميسر نمي‌باشد. گيرش كاذب مي‌تواند به علت وجود گچ در سيمان يا قليايي‌هاي موجود در سيمان و يا فعال شدن C3S به وسيله وازدگي در رطوبت نسبتاً بالا باشد.     بعد از خود گیری نهایی رژیدیته)   rigidity) مقاومت بتن هنوز زیاد میگردد و این مرحله را سخت شدن( (hardening میگویند .                                                                                                               

در ایین نامه BS12  زمان خود گیری اولیه و نهایی سیمان ذکر شده است ولی در ایین نامه ASTM جدید فقط به زمان اولیه سیمان اکتفا  شده است.

برای اینکه سیمان قابل مصرف باشد لازم است که خمیر ان نه خیلی زود و نه خیلی دیر خود را بگیرد .

در حالت اول ممکن است قبل از اینکه وقت باشد بتن را از بتونیر به قالب انتقال داد بتن خود را بگیرد و سخت گردد و در حالت دوم اگر چنانچه زمان خودگیری بیش از اندازه لازم باشد باعث کند پیش رفتن بتن ریزی  تاخیر در کار خواهد گردید. 

 

مقدار اب موجود در خمیر سیمان بر زمان ان تاثیر زیاد دارد واز این جهت در ازمایشهایی که درباره زمان خود گیری در ایین نامه ها ذکر شده اول باید خمیری از سیمان را که دارای غلظت معین (Standard Consistency   )است ساخت و بعد ازمایش را انجام داد .

برای بدست اوردن مفدار اب لازم برای تولید این خمیر و همچنین برای اندازه  گیری زمان خودگیری از دستگاه دیکت که در شکل(2) نشان داده شده است استفاده میکند این دستگاه تشکیل شده از یک پایه فلزی A که به ان یک میله متحرک فلزی B به وزن 300 گرم متصل شده است و این میله میتواند بطور قایم حرکت نماید . قطر یک انتهای میله  سانتیمتر بوده (C )و به انتهای دیگر میتوان سوزنی (D ) به قطر یک میلیمتر و به طول 5 سانتیمتر متصل نمود . بر روی پایه فلزی و در زیر میله B یک ظرف پلاستیکی به شکل مخروط ناقص قرار دارد که در ان خمیر سیمان را قرار میدهد مقدار فرورفتگی انتهای C و یا D از میله B را در خمیر سیمان میتوان از روی صفحه مدرجی (F ) که به پایه فلزی متصل است بر حسب میلیمتر خواند.

طبق ایین نامه ASTM مقدار اب خمیر استاندارد و سیمان باید طوری باشد که انتهای C میله به اندازه     1+- 10 میلیمتر در مدت 30 ثانیه در خمیر سیمان فرو رود . البته انتهای میله C از سطح ازاد خمیر سیمان که در ظرف مخروط ناقص G قرار دارد بطور ازاد رها میشود . مقدار اب اضافه شده به سیمان را چندین بار تغییر میدهند.

و مقدار فرورفتگی میله B   را اندازه میگیرد و با رسم یک گراف مانند شکل مقابل مقدار درصد اب لازم نقطه ( A  ) را بدست میاورند . فرورفتگی سوزن قطر mm 10 در خمیر سیمان بر حسب میلیمتر برای سیمانهای معمولی این مقدار اب در حدود   20  تا 30  در صد وزن سیمان است.

زمان خودگیری

 

  برای اندازه گیری زمان خودگیری اولیه از انتهای D میله B  که قطر ان یک میلیمتر است استفاده میکنند. ابتدا خمیر استاندارد سیمان ( مقدرا اب ان همانطور که فوق ذکر شد بدست امده ) را در ظرف G  قرار میدهند و بر طبق ایین نامه

ASTM   خودگیری اولیه وقتی حاصل شده است که سوزن به اندازه 25 میلیمتر در مدت 30  ثانیه در خمیر سیمان فرو رود .برای این ازمایش گرافی که محور X های مقدار فرو رفتگی سوزن mm 1 در خمیر سیمان و محور Y های ان زمان لازم برای اینکار است رسم میکنند و از ان زمان خودگیری اولیه را بدست میاورند.

(شروع زمان از وقتی است که اب به سیمان اضافه شده است). طبق ایین نامه ASTM و BS12  زمان خودگیری اولیه نباید کمتر از 45 دقیقه باشد زمان خودگیری نهایی که فقط در ایین نامه BS12  ذکر شده است با استفاده از سوزنی که سطح مقطع ان مطابق  شکل مقابل است بدست میاید .

 

معمولاً مقادير كم شكر در حدود 03/0 الي 15/0 درصد وزني سيمان، گيرش راكند مي‌كند مقادير بالاتر از اين حدود براي سيمان‌هاي گوناگون تغيير مي‌كند، و مقاومت 7 روزه ممكن است كاهش يابد، در حالي كه مقاومت 28 روزه ممكن است بهبود يابد.

زماني كه مقدار شكر تا حدود 20/0 درصد وزني سيمان افزايش يابد، گيرش سيمان معمولاً تندتر خواهد شد.

زماني كه مقدار شكر تاحدود 25/0 درصد وزني سيمان افزايش يابد، گيرش سيمان بسيار سريع خواهد شد و مقاومت 28 روزه به مقدار قابل توجهي كاهش خواهد يافت.

زمان گيرش سيمان با افزايش دما كاهش مي‌يابد اما در دماي بالاتر از 30 درجه سانتي‌گراد اثر معكوسي را مي‌توان مشاهده نمود و همچنين در دماهاي پايين (5 الي 10 درجه) گيرش كند مي‌گردد.

دما و رطوبت: برطبق بند 4 استاندارد شماره 392 «ايران درجه حرارت سيمان، آب و اتاق آزمايش در حين تهيه خمير سيمان و قالب‌گيري بايستي بين 7/17 و 3/23 درجه سانتي‌گراد باشد، آنگاه قالب سيماني كه براي آزمايش تهيه مي‌شود بايستي در تمام مدت آزمايش در حرارت 1/1 ± 9/18 درجه سانتي‌گراد و در فضايي كه داراي حداقل 90 درصد رطوبت نسبي باشد و از جريان هوا دور باشد نگهداري شود» .

وسایل آزمایش:

1- دستگاه ویکات باسوزن به قطر1^mm      2- سینی          3- کاردک          4- ظرف استوانه ای مدرج حداقل ظرفیت 200 میلی لیتر     5-سیمان به مقدار300 گرم        6- آب            7- دستگاه اُون دردمای 110 درجه .  8-ترازو حداقل ظرفیت 1 کیلوگرم با دقت 0.1گرم

 

روش آزمايش

 

بهتر است نمونه سيمان قبل از توزين، از الك 18/1 ميلي‌متر الك شماره 16 در سيستم ASTM عبور داده شود تا از عاري بودن سنگ ويژه يا كلوخه اطمينان حاصل شود.

 

تنظيم دستگاه ويكات: براي اين منظور لازم است سوزن C به ميله B وصل شده، آنگاه در حاليكه سوزن C روي صفحه دستگاه قرار دارد، عقربه متحرك روي عدد صفر پايين تنظيم گردد، در اين صورت مي‌توان فاصله سرسوزن C را از روي دستگاه (كف قالب حاوي نمونه) بوسيله عقربه تعيين نمود.

 

 

تهيه خمير سيمان:  آب توزين شده در يك ظرفي با فضاي كافي، با نمونه سيمان مخلوط مي‌شود، زمان تهيه خمير از لحظه افزودن آب به سيمان خشك تا آغاز ريختن خمير در قالب بايد 4/1 ± 4 دقيقه باشد و عمل تهيه خمير بايد قبل از شروع علائم گيرش پايان يابد. ظرف و ديگر وسائل مورد استفاده بايستي كاملاً تميز و خشك بوده و تمام آب توزين شده با سيمان مخلوط گردد.

 

 

قالب‌گيري خمير سيمان: پس از تهيه خمير سيمان، قالب ويكات در حاليكه روي صفحه غيرمتخلخلي قرار مي‌گيرد بايد بوسيله خمير سيمان پر شود، قالب را بايد يك باره با خمير پركرد و سطح قالب بايد به سرعت از قسمت‌هاي اضافي خمير پاك گردد، براي پركردن قالب تنها دست كارگر و ماله مخصوص تهيه خمير يابد به كار رود و ماله به وزن تقريبي 213 گرم باشد. توسط ماله سطح خمير كاملاً هم سطح قالب شده و صاف مي‌گردد به طوري كه روي سطح خمير حفره‌اي به چشم نخورد. لازم است توجه شود كه طي عمليات بريدن و صاف كردن، خمير سيمان فشرده نشود.

براي تعيين زمان گيرش اوليه قالب خمير را روي صفحه دستگاه زير سوزن قرار دهيد و سپس به‌ارامي سر سوزن را در تراز سطح خمير قرارداده و بوسيله پيچ مربوط آنرا محكم كنيد (دراين حالت عقربه بايستي عدد 40 ميلي‌متر را روي صفحه مدرج نشان دهد)، آنگاه دستگاه همراه با نمونه در داخل اتاق رطوبت قرار داده مي‌شود، پس از 30 دقيقه با بيرون آوردن نمونه از اتاق رطوبت پيچ نگهدارنده ميله را باز كرده تا سوزن در آن نفوذ كند بر طبق استاندارد شماره 392 ايران« چنانچه سوزن در مدت 30 ثانيه در داخل خمير نفوذ كند و فاصله سرسوزن در فاصله 5 ميلي‌متري كف قالب متوقف گردد، مدتي كه از زمان افزودن آب به سيمان تا زمان توقف نفوذ سوزن در سيمان مي‌گذرد زمان گيرش ابتدايي سيمان خواهد بود».

بنابراين در صورت لزوم عمل نفوذ سوزن در خمير بايستي هر 15 دقيقه تكرار گردد، در فاصل زماني نمونه در اتاق رطوبت بايستي نگهداري گردد، در صورتيكه نتوان مستقيماً شرط آزمايش را ارضاء كرد لازم است تكرار نفوذ سوزن در خمير سيمان در زمانهاي متوالي به گونه‌اي باشد كه سوزن در فاصله بيش از 5 ميلي متر و كمتر از 5 ميلي‌متر قرار گيرد و سپس از طريق رسم نمودار زمان لازم براي نفوذ 5 ميلي‌متري را بدست آورد. نكته قابل توجه آن است كه محل نفوذ سوزن در خمير سيمان داراي حداقل فاصله 6 ميلي‌متري با محل‌هاي نفوذ ديگر باشد و همچنين حداقل فاصله 6 ميلي‌متري با لب داخلي قالب داشته باشد.

برطبق بند 4-2 آيين نامه استاندارد شماره 389 ايران

«حداقل زمان گيرش اوليه براي انواع پنجگانه سيمان پرتلند را 45 دقيقه مشخص نموده است».

گيرش اوليه را برحسب زمان سپري شده از هنگام مخلوط كردن آب با سيمان محاسبه مي‌نمايند.

براي تعيين زمان گيرش نهايي بايد به جاي سوزن © از سوزن (E) با ضميمه فلزي توخالي استفاده شود. سوزن (F) سوزني مشابه سوزن © است كه برروي آن كلاهكي تعبيه گرديده كه داراي لبه تيز دايره‌هاي شكل با قطر 5 ميلي‌متر مي‌باشد و اين لبه 5/0 ميلي‌متر عقب‌تر از نوك سوزن قرار دارد.

«سيمان وقتي بطور نهايي خود را مي‌گيرد كه اگر سوزن (F) را در تراز خمير سيمان روي قالب قرار داده و بوسيله بازكردن پيچ آنرا روي خمير فرود آوريم فقط اثر كمي برروي سيمان بگذارد در حالي كه ضميمه فلزي آن هيچ اثري برروي سيمان نگذارد. اگر برروي سطح فوقاني آزمودني كف درست شده باشد بايد سطح زيرين آن را براي تعيين زمان گيرش نهايي به كاربرد».

زمان گيرش اوليه و نهايي اكثر سيمانهاي پرتلند و معمولي و زود سخت شونده تجاري امريكايي، تقريباً با فرمول زير با يكديگر مرتبط‌اند.

(زمان گيرش اوليه به دقيقه )×2/1+90= زمان گيرش نهايي به دقيقه .

زمان گيرش بتن با زمان گيرش سيماني كه بتن با آن ساخته مي‌شود تطابق ندارد. روش آزمايش زمان گيرش اوليه و نهايي بتن توسط استاندارد ASTM C 403-92 (زمان گيرش مخلوطهاي بتن به وسيله مقاومت در برابر نفوذ ميله) ارائه شده است. در اين استاندارد گيرش اوليه بتن نشان دهنده حداكثر زماني است كه بتن تازه مي‌تواند مخلوط گردد و در قالب جاي گيرد و متراكم گردد، گيرش نهايي بتن نيز نشان دهنده تقريباً زمان ياست كه بعد از آن، كسب مقاومت بتن به ميزان چشمگيري توسعه مي‌يابد.

کاربرد نانو در صنعت سیمان

کاربرد نانو در صنعت سیمان

امروز نانوتکنولوژی تمامی مرزهای دانش را در نوردیده است و صنعت سیمان ها از این امر مستثنی نمی باشد. در زیر مقاله ای جهت مطالعه تقدم می گردد. نانوسم (NANOCEM) یک تحقیق جدید شبکه اروپاست که بر روی مراحل توسعه اصول فنی نانو (مقیاس یک بیلیونی) در مواد سیمانی متمرکز شده است.

بستهای سیمان پورتلند ، اجزا اولیه فعال بتن هستند که در بیشتر ساختمانهای مدرن استفاده می شوند . دیگر تشکیل دهنده های بتن ، آب و مصالح دانه ای ریز و درشت (مانند شن و سنگ) هستند. 
بستها از جوش سیمان پورتلند با زمینه کمی از سولفات کلسیم ساخته شده اند و به طور متداول شامل پودرهای ریز معدنی مثل سنگ آهک ، پوزولان (معمولا خاکسترهای آتش فشانی) ، خاکستر بادی (معمولا از زغال سوخته گیاهان پر قدرت) و سرباره دانه ای کوره بلند ، هستند.
چنین گردهمایی به عنوان مواد سیمانی تکمیلی تلقی می شوند زیرا آنها برای جایگزین شدن به جای بیشتر چسب سیمانهای گران استفاده می شوند. مواد افزودنی شیمیایی مانند افزودنی ها کاهنده آب ، فوق روان کننده ها (خمیر کننده ها) ، کندگیر کننده ها ، تند گیر کننده های بتن و عوامل هوازا می توانند به بتن در مقدار کم اضافه شوند تا خصلتهای بتن را برای موارد استفاده خاص تغییر دهند.

 توضیح درباره نانو : 

گر چه سیمان پرتلند در مقدار وسیع در مواد دست ساز بشر بر روی زمین استفاده می شود اما فهم مکانیزم اصلی ، حاوی خصوصیاتش به طور طبیعی باقی مانده است . مراحلی که در طول 1لحظات نخستین واکنش با آب اتفاق می افتد ، می تواند ساختارهای بزرگ و ریز را تحت تاثیر قرار دهد و اجرای طولانی مدت یک ساختار را در پی داشته باشد. 
بیشتر واکنشهای شیمیایی که عملکرد مواد سیمانی را کنترل می کند در مقیاس نانو سنج (یک بیلیون) اتفاق می افتد ولی اکثر تحقیقات ، عملیات مهندسی گرفته اند و بر روی مرحله درشت (قابل دید) متمرکز شده اند. فقدان فهم جزییات مولکولی از رشد چشم گیر تقریبا جلوگیری کرده و موج ناتوانی در پیش بینی وضع آینده شده است. نیاز برای آزمایش مکرر خصوصیات در تناسب درشت دانه ای مانع نوآوری و استخراج در SCM هایی که به طور گسترده ای در دسترس قرار دارند ، شده است که به طور کلی در جا دادن انرژی اندک (جدول سمت راست را ببینید) و غیر سمی می باشند. 
در حال حاضر ، در هر ساختمانی که در آن از مواد سیمانی جدید با عملکرد بالا استفاده می شود ، نیاز به تست زمان (طولانی کردن) دارد. با کسب دانش بنیادین ، این مواد می توانستند به جای آزمایش و خطا با طراحی و پایه گذاری بر روی مدلهای معتبر ، ساخته شوند. 
هدایت در مسیر صحیح : 
در طول این فعالیت بر روی این مطلب یعنی نانوسم ، 21 انجمن علمی به همراه 12 شریک صنعتی که 5 شرکت بزرگ تولید کننده سیمان را در بردارد بنا نهاده شد و در 11 کشور اروپایی گسترش یافت و در طول یک چهارم قرن گذشته انقلابی در تکــــنیکهای تجربی برای رسیدگی به مواردی مثل تشـــدید طیف بینی مغناطیســــی هستـــــه ای (NMR) و نیروهــای میکروسکوپی بوجود آورده اند و به شرکای نانوسم امکان دسترسی به ابزارهای پیشرفته را داده است. 
شرکتهای صنعتی خط شروع مالی برای شبکه ارتباطی فراهم کرده اند و راهنمایی با احترام به پیش بینی علایق بازار فراهم نموده اند. اعضای انجمن علمی مجبور هستند که حداقل یکی از پروژه های تحقیقاتی مستقل مالی را با شبکه ارتباطی تسهیم کنند و باید تحقیقاتشان را به روش تعاونی و مکمل توسعه دهند . 
کارگاههای اصلی برگزار می شوند تا قسمتهای مهم خالی علمی را پیدا کنند و با ارتباط دادن پروژه های تحقیقاتی ، سعی در پر کردنشان نمایند. 
این کمیته هدایت کننده شامل 5 نماینده از شرکای صنعتی و 5 نفر از انجمن علمی است . جلسات تجاری دو بار در سال برگزار می شود . برنامه تحقیقاتی شبکه ارتباطی ، چهار پروژه اصلی و پروژه شریکی در دست اجرا داد که شامل موارد زیر است :
مجموعه هیدرات که خود متشکل از کربن ، سولفور هیدروژن (C-S-H) می باشد. در حال حاضر مشخص کردن کمی ترکیب وجهه هیدراتی ممکن نیست در حال حاضر مشخص کردن کمی ترکیبی هیدراتی که از هیدرات یک سیستم سیمانی منتج شده است ، ممکن نیست ، مخصوصا زمانی که (SCM) هایی مثل خاکستر بادی یا سرباره شامل آنها می شود. هدف این پروژه ها تعیین مواد تشکیل دهنده و استحکام ترکیب وجهی هیدرات است که انتظار مـی رود ، در دمای بالاتر از 50 درجه سانتی گراد اتفاق بیفتد. این تحقیق شامل پروژه های دکترای تخصصی است که به طور پیوسته توسط دانشگاه های ابردین Aberdeen بریتانیا ، امپا Empa در سوئیس و Espcl در فرانسه هدایت می شود. 
ساختار منفذ توسط NMR : این پروژه امیدوار است تا تنظیم جامعی بر روی هنرهای غیر مخرب ، ابزارهای تکنیکی غیر تهاجمی داشته باشد و آنها را قادر می سازد ، ساختار منفذ هیدرات سیمانها را در حدی که در آن منافذ با آب پر می شوند و قابلیت جابجایی آب در مواد اشباع کننده را تحلیل کنند. نتیجه کار اجازه خواهد داد که دوام و عملکرد بتن به طور بهتری پیش بینی شود . دو گروه از گروههای هدایت کننده در منطقه چرخش پروتنی را دانشگاههای سوری Surrey در بریتانیا و پلی تکنیک فرانسه را شامل می شود. 
فعل و انفعالات ترکیبات آلب آلومینیم با اکسید فلز : این امر یکی از مشکلترین مباحث مربوط به اثر سیمان و فوق روان کننده (خمیر کننده) در بتن است. برای مثال شتاب فوق خمیریازی بر روی فرمهای غیر فعال ( که صورت ترکیب آلی آلومینیم با اکسید فلز نامیده می شود) در طول مراحل اولیه ترکیب سازی بتن می باشد. 
این پدیده شناخته شده ، منتهی به مصرف مقدار زیاد فوق خمیرسانی در بسیاری از بتن ها و بوجود آمدن مشکلات کاربردی جدی ، زمانی که مواد خام یا شرایط ترکیب تغییر کرده اند ، می شود. این تحقیق توسط سیکا در سوئیس و Espc هدایت می شود. 
واکنش پذیری سیستم سیمانی : در پروژه دکتــــری تــوسط EPFL در سوئیس و DTU در دانمارک و دانشگاه آرهوس Aarhus دانمارک و دانشگاه لیدز Leeds در بریتانیا در دست تحقیق است که بر روی توسعه یک روش برای تشخـــــــیص درجه عکس العمل قسمت جوش سیمانی و به طور مستقل SCM ها در سیمانهای چسبیده است. 

شریک شدن :

پروژه های شرکتی در محدوده شبکه ارتباطی ماننده تحقیقات در دست اجرای دانشگاههای Bourgogne فرانسه درباره اثر آهن بر روی پیوستگی و ساختار C-S-H در مقیاس نانو از بنیاد تا کاربرد است . برای مثال در موسسه تکنولوژی دنیش Danish ، مطالعه ای بر روی مکانیزم زیباشناختی ظاهری بتن بر روی ساختار سرتاسری صورت پذیرفته است. 

تحقیق و تعلیم : 

علاوه بر هسته تحقیقات نانوسم که بوسیله شرکای صنعتی در حدود 500 هزار یورو در هر سال از لحاظ مالی تامین می شود ، مرکز مالی EU ، 2/3 میلیون یورو برای چهار سال تحقیق و تعلیم پروژه (RTN) شبکه ارتباطی تحت برنامه ماری کوری ، برنده شده است. 
این پروژه فهم اساسی مواد سیمانی برای بهبود عملکرد زیباشناختی فیزیکی و شیمیایی نام نهاده شده و بین 10 پروژه دکتری و 5 پروژه فوق دکتری تقسیم شده است که هر کدام بین دو یا چند شریک قسمت می شود. محققان زمانی برای هر منطقه شراکتی در طول پروژه صرف می کنند . 
موضوعات به چهار گروه تقسیم می شود : کاستن قالب سیمان : این موضوع بع طور اولیه فروسایی سیمان با تاکیر بر حملات سولفات رامی پذیرد . نیروی سایش نیز در این موضوع مد نظر گرفته می شود . این کار ساخت مدل کلی عملکرد سیمان را تامین می کند. 
بررسی فیزیکی و مکانیکی عملکرد :

این مقیاسهای طولانی ، بررسیهای ارتباطی نانو ، ماکرو و ساختــــاری بزرگ برای توسعه ابزارهای در جهت ارزش گذاری عملکرد مهندسی را احاطه می کند. این تحقیق به توسعه اصول تکنیکی و مدلها برای استفاده توسط مهندسین را متحمل می شود. 
مواد سیمانی جدید : در این گروه از پروژه ها ، مقدار عمده مواد علمی و مهندسی بکار گرفته می شوند تا عملکرد مواد سیمانی بر سطح و حجم را بهبود بخشند. این کاریک رشته نوآوریهای لازم برای بهبود عملکردی و زیباشناختی در طول افزودن محلی را می پذیرد. 
پروژه های متقاطع : این پروژه ها ورودیهای مهم برای موضوعی که در بالا اشاره شده است را تامین می کند . آنها SCMهایی را که به طور افزایشی استفاده می شوند ، در ترکیب با جوش سیمان پورتلند ، در علایق قابل تحمل پوشش داده اند.
دستاوردهای جاه طلبانه : 
شبکه ارتباطی نانو ، خود یک منبع ساختمانی جدید ذهنی جاه طلبانه تنظیم کرده که در دستاورد موثری بر تحقیقات اروپایی بر روی مواد سیمانی می باشد. 
به طور کلی انجمنهای علمی کوچک و اغلب مجزا ، طرحهایی برای انجمنهای سرمایه گــذاری بین المللی می سازند و در رقابت با دیگر گروههای مواد علمی و دیسیپلین های مهندسین عمران ارزش گذاری می شوند. اغلب مسائلی ناشناخته قابل توجهی درباره این کار در دیگر کــشورها اتفاق می افتد و چنین کارهایی هیچ گاه منتشر نمی شوند. این امر منتهی به دو برابر شدن تلاشهای تحقیقاتی و مطالعه زیاد پارامتری شده است. جایی که نتایج فقط برای ترکیب خاصی از مطالعه مواد خام در دسترس هستند. 
نانوسم تلاش بیشتری را برای روشن کردن پروژه ها و جمع آوری تجربیات همه شرکا انجـــــام میدهد.

منبع a l l e n g i n e e r i n g . i r

---

تعریف انواع سیمان

 تعریف انواع سیمان

 

سيمان پرتلند نوع 1 (پ.1)
اين نوع سيمان براي مصارف عمومي در ساخت ملات يا بتن بكار مي رود

سيمان پرتلند نوع 2 (پ.2)
اين نوع سيمان علاوه بر مصارف عمومي شبيه سيمان نوع (1) داراي مصرف ويژه در ساخت بتنهائي است كه حرارت هيدراتاسيون متوسط براي آنها ضرورت داشته و حمله سولفاتها به آنها در حد متوسط باشد اين سيمان با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده نيز شناخته شده است

سيمان پرتلند نوع 5 )پ.5)
اين سيمان به عنوان سيمان پرتلند ضد سولفات در شرائطي كه مقاومت زياد بتن در برابر سولفاتها مورد نظر باشد بكار ميرود

سيمان پرتلند ، پوزولائي 15%  پ.پ
اين نوع سيمان كه با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده پوزولائي نيز شناخته مي شود
در مصارف عمومي ( سيمان نوع 1 ) و نيز در مواردي كه حرارت هيدراتاسيون معتدل ضرورت دارد و مقاومت در
(ASTM) برابر سولفاتها نيز بصورت متوسط مورد نظر باشد ، بكار مي رود

سيمان پرتلند سرباره اي  %15
اين سيمان كه با عنوان سيمان پرتلند اصلاح شده سرباره اي نيز شناخته مي شود ، كه همانند سيمان نوع 1 پرتلند فقط در مصارف عمومي ساخت ملات يا بتن بكار مي رود

سيمان سرباره اي ضد سولفات % 30
در مواردي كه مقاومت متوسط در برابر حمله سولفاتها و نيز حرارت هيدراتاسيون متوسط مورد نظر باشد ، بكار
(ASTM) مي رود
تحقيقات به عمل آورده در مركز تحقيقات ساختمان و مسكن و شركت سيمان سپاهان استفاده از آن را به عنوان سيمان با مقاومت شيميائي بالا در مقابل املاح سولفات و نمك تاييد ميكند

سيمان پرتلند آهكي  %20
اين نوع سيمان در تهيه ملات و بتن در كليه مواردي كه سيمان پرتلند نوع يك بكار مي رود ، قابليت استفاده دارد. دوام بتن را در مقابل يخ زدن ، آب شدن ، املاح يخزدا و عوامل شيميائي بهبود مي دهد

سيمان نسوز تيپ 500
ا AL203 حاوي حدود %70
1400 c با اتصال هيدروكسيلي براي مصرف در درجه حرارت هاي بالاتر از
CA و CA2 بدليل دارا بودن فازهاي
براي مصرف در منابع نسوز مناسب مي باشد
CA مقدار بالاي فاز
در اين سيمان باعث ايجاد خواص مكانيكي مناسب ميگردد. اين سيمان در شرائطي كه خلوص بالا ضروري باشد ،
مثل اتمسفرهاي كربن منوكسيد و هيدروژن كاربرد دارد. سيمان تيپ 500 فاقد هر گونه افزودني است و براي
(L.C.C.) تكنولوژي هاي بالاي نسوز مانند مواد ريختني حاوي سيمان با درصد پائين
(U.L.C.C.) و همچنين ريختنيهاي بسيار پائين
توصيه مي گردد

سيمان نسوز تيپ  550
ا AL203 حاوي حدود %80
با اتصال هيدروكسيل ميباشد. در اين سيمان كلسيم آلومينات به عنوان جزء اصلي تشكيل دهنده مطرح مي باشد كه آن را براي كاربردهاي نسوز مناسب ساخته است . از خواص ويژه اين سيمان نسوزندگي بالا و خواص مكانيكي بسيار بالاي آن مي باشد خلوص بسيار بالاي اين سيمان آن را براي كاربردهاي ويژه نسوز مثل اتمسفرهاي احياء كه در آن هيدروژن و منوكسيد كربن حضور دارند ، مناسب ساخته است.

منبع sheshmim

كفپوش سخت صنعتي ( بر پايه سنگ سنباده )

كفپوش سخت صنعتي ( بر پايه سنگ سنباده )

 

با استفاده از کفپوش ، مي توانيم يك سطح ضد سايش بي نهايت سخت ومقاوم روي كف هاي بتني تازه ايجاد نماييم . از اين ماده جهت پوشش محيطهاي صنعتي كه در معرض ترافيـك سنگين قرار دارند مثل :

 ايستگاههاي شلوغ ، صنايع سنگين، بناهاي كشاورزي ، كارگا ههاي تقطير،آزمايشگا هها، كشتارگا هها، انبارها، باراندازها وتعميرگا هها بسيار مناسب ا ست .

 مزاياي ويژه:

-آماده استفاده و بدون نياز به مواد افزودني

-ايجاد يك سطح ضد سايش وسخت وضربه پذير

-چسبندگي مناسب به سطح بتن تازه زيرين

-مقاوم در برابر روغن ها وگريس ها

-امكان دسترسي به رنگ هاي مختلف براي بهتر شدن محيط هاي كاري

-حاوي اجزاي بدون فلز بطوري كه در حالت خيس بودن زنگ نمي زنند

-ايجاد يك سطح صاف و بدون امكان ترك خوردگي ونشست

 مقاومت سايشي  :

آزمايشات انجام شده حاكي است ( طبق: ASTM C779 - 89a)كه اين ماده از مقاومت سايشي حتي بهترين كفهاي بتني 300% بهتر است .

 مقاومت فشاري :

طبق استانداردBS/881 part 176 1983 مقاومت فشاري 28 روزه  IF2002 ،700 كيلوگرم بر سانتيمتر مكعب مي باشد .

 سختي( اندازه گيري mohs ) :

عدد سختي اين ماده معادل عدد 9 در اندازه گيري اصلي mohs مي باشد .

 دستورالعمل هاي اجرايي :

پودر بايستي فقط روي بتن تازه كف بوسيله متد ويبره خشك انجام گيرد ضخامت پيشنهادي 3 ا لي 6 ميلي متر ميبا شد اجراي آن بايستي در دو مرحله انجام كه در هر متر مربع كمتر از 5 كيلوگرم مواد مصرف نشود. در مورد گوشه هاي كار وكرنرها بايستي دقت كافي انجام گيرد. در دست اول بايستي حدود 3 كيلوگرم مواد مصرف ودر مرحله دوم 2 كيلوگرم مصرف شود .

 دستورالعملهاي احتياطي :

هنگام كار با اين پودر بايستي دقت نمود از وارد شدن به ريه ها ، چشم ها وباقي ماندن روي پوست بدن جلوگيري شود وحتي الامكان از دستكش وعينك مخصوص استفاده شود در صورت هر گونه آلودگي با بدن بالافاصله با آب فراوان شسته وبه پزشك مراجعه شود .

آشنایی با كامپوزیت ها

آشنایی با كامپوزیت ها

 
در كاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است.  به عنوان مثال در صنایع هوافضا، كاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امكان استفاده از یك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد.  به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است كه ضمن داشتن استحكام بالا، سبك باشند، مقاومت سایشی و UV خوبی داشته باشند و...

از آنجا كه نمی توان ماده‌ای یافت كه همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چاره‌ای دیگر بود.  كلید این مشكل، استفاده از كامپوزیتهاست.  كامپوزیتها موادی چند جزیی هستند كه خواص آنها در مجموع از هركدام از اجزاء بهتر است.  ضمن آنكه اجزای مختلف، كارایی یكدیگر را بهبود می‌بخشند.  اگرچه كامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیكی نیز در این بحث می‌گنجند، ولی در اینجا ما تنها به كامپوزیتهای پلیمری می‌پردازیم.

در كامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده می‌شود:

1.        فاز تقویت كننده كه درون ماتریس پخش شده است.

2.        فاز ماتریس كه فاز دیگر را در بر می‌گیرد و یك پلیمر گرماسخت یا گرمانرم می‌باشد كه گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین می‌نامند.

خواص كامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشكیل دهنده و تركیب درصد آنها، شكل و آرایش تقویت كننده و اتصال دو جزء به یكدیگر بستگی دارد. از نظر فنی، كامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع كامپوزیتها می باشند كه خود به دو دسته الیاف كوتاه و بلند تقسیم می‌شوند.  الیاف می‌بایست استحكام كششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر كم) از خواص توده ماده بالاتر باشد.  در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل می‌شود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیكی و شیمیایی، كار انتقال نیرو به الیاف را انجام می‌دهد.  ضمناً ماتریس الیاف را به مانند یك چسب كنار هم نگه می‌دارد و البته گسترش ترك را محدود می‌كند.  مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد.  خواص كامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و كیفیت اتصال رزین و الیاف دارد.  اگر الیاف از یك حدی كه طول بحرانی نامیده می‌شود، كوتاهتر باشند، نمی‌توانند حداكثر نقش تقویت كنندگی خود را ایفا نمایند.  الیافی كه در صنعت كامپوزیت استفاده می‌شوند به دو دسته تقسیم می‌شوند:
 الف)الیاف مصنوعی ب)الیاف طبیعی.

كارایی كامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود.  اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند كه در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترك خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد. ماتریس پلیمری دومین جزء عمده كامپوزیتهای پلیمری است.  این بخش عملكردهای بسیار مهمی در كامپوزیت دارد.  اول اینكه به عنوان یك بایندر یا چسب الیاف تقویت كننده را نگه میدارد.  دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شكل میدهد و تنش را به الیاف محكم و سفت منتقل میكند. 
سوم، رفتار پلاستیك ماتریس پلیمری، انرژی را جذب كرده، موجب كاهش تمركز تنش میشود كه در نتیجه، رفتار چقرمگی در شكست را بهبود میبخشد. تقویت كننده ها معمولاً شكننده هستند و رفتار پلاستیك ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر تركهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شكست الیاف واقع در یك صفحه شود.  بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده دركامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیكهای تجاری موجود میباشد.  در تیوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند.  در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند. در میان پلیمرهای گرماسخت پلی استر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیك) اپوكسی و رزینهای پلی آمید بیشترین كاربرد را دارند.  در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، PEEK، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند.  همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشأ طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است.  از الیاف متداول در كامپوزیتها می‌توان به شیشه، كربن و آرامید اشاره نمود.  در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوكسی و فنولیك از اهمیت بیشتری برخوردار هستند. 

پانل‌های ساندویچی ساخته شده با كامپوزیت

پانل‌های ساندویچی ساخته شده با كامپوزیت

 

پانل‌های ساندویچی اصطلاحاً به آن دسته از ساختارهایی اطلاق می‌شود كه از یك هسته مركزی ضعیف و لایه‌های خارجی قوی تشكیل شده باشد.  معمولاً در ساخت این قبیل پانل‌های ساندویچی از كامپوزیت های الیاف شیشه (فایبرگلاس) و اخیراً از كامپوزیت‌های الیاف طبیعی كمك گرفته می‌شود.

1) پانل‌های ساندویچی

یك پانل ساندویچی در حقیقت از دو بخش اصلی تشكیل شده است: نخست هسته میانی كه ضعیف و معمولاً حجیم است.  دیگری پوسته‌های واقع در دو طرف هسته كه قوی و معمولاً نازكهستند.  معمولاً هسته ضعیف میانی از جنس فوم یا لانه زنبوری می‌باشد و پوسته‌های واقع دردو طرف هسته از كامپوزیت‌های الیاف شیشه یا الیاف طبیعی، ساخته می‌شوند.  این ساختار به ظاهر ساده كه به علت شباهت ظاهریش با ساندویچ به همین نام خوانده می‌شود،مزیت‌ها و قابلیت‌های فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهد.  
یك ساختار ساندویچی، مقاومت بسیار بالاتری نسبت به تك‌تك اجزای خود دارد و از سبكی فوق‌العاده‌ای نیز برخودار است.  همچنین هزینه نسبتاً پایینی داشته و به سرعت و سهولت می‌‌تواند در ساخت‌وساز مورد استفاده قرار گیرد.
بعد از پروفیل‌های پالتروژن و محصولات تهیه شده به روش قالب باز، پانل‌های ساندویچی مهترین مورد استفاده كامپوزیت‌ها در صنعت ساختمان است.
گرچه این پانل‌ها در گذشته از طریق لایه‌چینی دستی و روش قالب باز تهیه می‌شدند، اما امروزه به مدد فرآیندهای ماشینی، سرعت و كیفیت تولید این محصولات تا حد فوق‌العاده‌ای افزایش یافته است.  همین مسیله موجب كاهش هزینه و افزایش استقبال از این محصولات گردیده است.  
علاوه بر ساخت‌وساز، موارد استفاده زیادی از پانل‌های ساندویچی را در صنایع هوافضا، خودرو، كشتی‌سازی و غیره می‌‌توان مشاهده نمود.

2) مزیت‌های پانل‌های ساندویچی برای مصارف ساختمانی

آنچه پانل‌های ساندویچی را به عنوان گزینه‌های مناسب در ساختمان‌سازی كشورهای جهان مطرح ساخته است به شرح زیر است:

2- الف) سبكی فوق‌العاده

به علت استفاده از مواد سبك در هسته این پانل‌ها، وزن پانل به شدت كاهش می‌یابد.  یك دیواره ساندویچی در مقایسه با نمونه مشابه سیمانی یا آجری گاه تا50 برابر سبك‌تر است.  این مسئله به ویژه در سبك‌سازی بنا، مقابله با زلزله و كاهش هزینه زیرسازی بسیار مهم است.

2- ب) مقاومت بالا

علی‌‌رغم سبكی فوق‌العاده پانل‌های ساندویچی، این محصولات مقاومت فوق‌العاده‌ای در برابرانواع بارهای فشاری و ضربه‌ای دارند.  این پانل‌ها نیروی وارده را به خوبی جذب كرده و مقاومت بالاتری نسبت به چوب از خود نشان می‌‌دهند.  این مسئله در ساخت دیوار‌ه‌ها و سقف‌های كاذب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.  
2- ج) مقاومت در برابر خوردگی و پوسیدگی
این قبیل پانل‌ها بر خلاف دیوار‌ه‌های متداول بتنی در برابر رطوبت هوا و شرایط خورنده محیطیدچار آسیب‌های ناشی از خوردگی نمی‌شوند.  این مسیله باعث حداقل شدن هزینهتعمیرونگهداری می‌گردد.  در مقایسه با پارتیشن‌های چوبی این پانل‌ها از طول عمر چندین برابر در محیط‌های مرطوب برخوردارند.  همچنین به علت عدم پوسیدگی، از نظر بهداشتی نیز مطمئن بوده و جای نگرانی برای تجمع میكروب در ساختمان باقی نمی‌گذارد.

الیاف در بتن

الیاف در بتن

تاكنون مشخص شده است كه انواع الیافها می توانند ظرفیت كرنش مقاومت دربرابر ضربه میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت كششی بتن را افزایش دهند. بطور كلی برای كاربرد در سازه الیاف فولادی میتواند نقش مكملی برای میلگرد داشته باشد.  الیاف فولادی با پخش  تركها مقابله  میكنند و مقاومت  بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهای شكست روی خواص مكانیكی بتن تاثیر مثبت میگذارد.از اهم متغیرهایی كه بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر میگذراند میتوان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره كرد.تكنولوژی بتن پرمقاومت توسعه ای جدید در صنعت ساخت سازه های بتنی محسوب میشود.

در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن تردتر شده ودر نتیجه مقاومت كششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمی یابد و نیز از تحمل كرنش پایینتر برخوردار است. بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن پرمقاومت كاملا مشهود است .جهت افزایش مقاومت كششی و جلوگیری از گسترش ترك و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده میشود. مقدار افزایش با تغییر این مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شكل الیاف ودرصد الیاف دارد.

بتن پرمقاومت شامل الیاف فولادی، تركیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان كننده، دوده سیلیس وهمچنین درصدی از الیاف فولادی كه بطور درهم و كاملا اتفاقی ودر جهات مختلف در مخلوط پراكنده شده است. وجود الیاف فولادی مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت بهبود می‌بخشد. بتن پرمقاومت یك ماده ترد وشكننده است در حالیكه افزودن الیاف فولادی به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغییرمد شكست آن می‌گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت:

1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسایش

2. مقاومت در مقابل تنش های خستگی

3. مقاومت عالی در مقابل ضربه

4. قابلیت كششی وظرفیت زیاد تغییر شكل نسبی

5. قابلیت باربری بعد از ترك خوردگی

6. افزایش در میزان جذب انرژی

قابلیت انعطافی كه بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیكی باعث می شود كه بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا كه الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراكنده می شود در صورت تشكیل یك ترك در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترك جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود كردن عرض ترك وارد عمل شده و با تشكیل ریز تركهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.

انواع الیاف و الیاف فولادی

انواع الیافی كه در بتن استفاده می شود و در اشكال و اندازه های مختلفی تولید می شود عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیكی و الیاف فولادی . پارامتر مناسب كه یك رشته از الیاف را تعریف می كند نسبت ظاهری می باشد  كه نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاٌ بین 30 تا 100 است .   

مكانیزم عملكرد الیاف در بتن

بطور كلی برای كاربرد در سازه الیاف فولادی می توانند نقش مكملی برای میلگرد داشته باشند.الیاف فولادی با پخش تركها مقابله می كنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش می دهند.

الیاف فولادی می توانند در همه مدهای شكست روی خواص مكانیكی بتن تاثیر بگذارند‌‌.

مكانیزم تقویت را می توان بصورت زیر توجیه كرد:

تنشها بوسیله برش محیطی ودر صورتیكه رویه الیاف آجدار باشد بوسیله مقاومت چسبندگی (درون سطحی) از ماتریس به الیاف منتقل می شود. بنابراین مادامی كه ماتریس بتن ترك نخورده است،تنش كششی بین الیاف و ماتریس تقسیم می شود. پس از ایجاد ترك، همه تنش به الیاف انتقال می یابد.

مهمترین متغیرهایی كه بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند عبارتند از:خواص ماتریس بتن ، بازدهی الیاف ومقدار الیاف .بازدهی الیاف بوسیله مقاومت الیاف در برابر بیرون كشیده شدن از مخلوط كنترل می شود این مقاومت به چسبندگی بین الیاف و ماتریس بستگی دارد .برای الیاف با مقطع ثابت این مقاومت با افزایش طول ،افزایش می یابد .بنابراین هر قدر طول بیشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتریس بیشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بیرون كشیده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم می باشد .

معمولا الیاف با سطح مقطع گرد و قطر كوچك بیشتر از الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. این امر به این خاطر است كه الیاف دسته اول سطح بیشتری در واحد حجم دارا می باشند بنابراین هر چه سطح تماس الیاف بیشتر باشد (و یا به عبارت دیگر قطر آنها كوچكتر باشد) بازده چسبندگی آنها بیشتر خواهد بود بنابراین روشن می شود كه نسبت طول به قطر الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد كه در هنگام شكست ماتریس ، الیاف به حداكثر مقاومت كشش خود نزدیك باشند، با این وجود در عمل این كار معمولا ممكن نیست .

بسیاری از محققین نشان داده اند  در صورتیكه از روشهای عادی اختلاط استفاده شود الیاف با نسبت طول به قطر بیشتر از100 باعث كم شدن كارآیی بتن به مقدار قابل ملاحظه ای می شوند و یا بطور نا همگون در بتن توزیع می گردند.

پومیس

 پومیس

مصارف عمده پومیس

مصالح ساختماني
وزن مخصوص پوميس كمتر از يك است. نفوذ پذيري كم، مقاومت تراكمي كافي و مدول الاستيسيته پوميس باعث  شده که  از آن به عنوان مصالح مناسب در ستونهاي سبك و پلاستر نماي ساختمان، پركننده عايق سبك، بلوك‌هاي ساختماني تزييني و... ايجاد كرده است. كم شدن وزن بتن، جابجايي آن را آسان كرده، حجم ستونهاي مورد نياز و پي را كاهش داده و مقاوم سازي را كاهش مي‌دهد. بلوك ساختماني با ماسه و شن وزني در حدود 17 كيلوگرم دارد در حالي كه مخلوط پوميس با ماسه و شن، وزن آن را به 13 كيلوگرم كاهش مي‌دهد. با افزايش رنگدانه، از پوميس براي ساخت بلوك هاي تزييني رنگين استفاده مي كنند.

ساينده
پوميس و پوميسيت به عنوان ساينده مورد استفاده قرار مي گيرند.خشن بودن پوميس، شكنندگي زياد با شكستگي‌هاي مخروطي و سختي 6-5، باعث گرديده است که از آن به عنوان ساينده (صابون دست و مواد شوينده خانگي، جلاي دستي، چرم سازي، پودر ساينده دندان، پودر ساينده شيشه تلويزيون و... استفاده مي شود. پوميس مورد استفاده در ماشين لباسشويي مي‌بايست سبك باشد تا شناور شود و همچنين باعث خورندگي دستگاه نشود، لذا انواع روشن تر كه قطعات خرده سنگي كمتري دارند مناسب تر است.

پاک کننده ها
پوميس و پوميسيت در تهيه صابون و پاک کننده ها کاربرد دارد.

پزشکي و دارو سازي
در پزشکي از پودر پوميس براي خشک کردن زخم ها استفاده مي شود. از پودر پوميس فاقد سيليس به علت خاصيت پاک کنندگي براي تهيه پودر دندان نيز استفاده مي شود. همچنين پودر پوميس براي زدودن چربي ها نيز کاربرد دارد.

حمل كننده
در هنگامي كه حفرات پوميس به هم متصل باشند، قدرت جذب بالايي دارد، تخلخل به همراه مساحت سطح زياد از آن جذب كننده خوبي ساخته است و به عنوان حمل كننده كاتاليزورها، كف شوها، اسيد شويي، جمع كننده روغن، در كباب پزهاي گازي و... کاربرد دارد.

پركننده
پوميس بسيار دانه ريز، سفيد و خالص با اندازه هاي مختلف مي تواند به عنوان پركننده در رنگ و آسفالت بكار رود. انواع بسيار دانه ريز آن به عنوان پوزولان است كه از واكنش آن با هيدروكسيد كلسيم در سيمان، اجزاء تشكيل دهنده سيمان به يكديگر مي چسبند. خواص پوميس و كم هزينه بودن آن از آن فيلتر مناسب براي آب نوشيدني ها، نفت و سوخت ساخته است.

پوزولان
با استفاده از پوزولان به نسبت 15 به 35 درصد وزني, پوزولان مي‌تواند جايگزين سيمان پورتلند گران قيمت شود که كارپذيري آن را بالا برده و مقاومت تراكمي و كششي آن را افزايش مي‌دهد.

استاندارد‌ها
مصالح:
در ايتاليا انواع آن شامل 5-3،7-3،10-7،12-10،15-0 و18-0 ميليمتر يا به صورت مخلوط، چگالي 550 تا 750 كيلوگرم بر متر مربع

مصالح سبك:
از8 ميلی متركوچكتر، بتن ساختماني بر اساس وزن مخصوص خشك براي مصالح ريز دانه880 كيلوگرم بر متر مربع تا 1120 كيلوگرم بر متر مربع براي انواع درشت دانه.

ساينده
از 6 مش براي پاك كننده‌ها تا 30 مش براي جدا دادن متغير است. درجه خلوص 85/99% يا 95/99% با توجه به درخواست مي‌باشد و اندازه ميانگين ذرات 350، 250،150 و 75 ميكرومتر. انواع با جداره نازك حفره‌ها ارجح‌ترند.

سنگ اسيد شويي:
درشت و دانه هاي بالاي 9/1س.م

بازيافت
هيچ

جايگزين‌ها
ساينده:
بوكسيت و آلومينا (آلوميناي پخته)، كروندم، الماس، دياتوميت، فلدسپار، گارنت، منيتيت، نفلين سينيت، اليوين، پرليت، ماسه سيليسي، تريپلي، استاروليت، كاربيد كلسيم و ايلمينيت.

پركننده ها:
تري هيدرات آلومينيم، باريت، كربنات كلسيم، كائولن، ميكا، نفلين سينيت، پرليت، پيروفيليت، تالك،سيليس ميكروكريستالين، پودرسيليس و سيليس سنتز شده، ولاستونيت.

پركننده كم چگال:
گلوله ريز و تو خالي شيشه اي و پلاستيكي.

فيلتر :
كربن فعال شده، آنتراسيت، آزبست، سلولز، دياتوميت، گارنت، منيتيت، پرليت، ماسه سيليسي، ايلمنيت.

مصالح سبك وزن:
رس منبسط شده، پرليت، شيل منبسط شده، ورميكوليت، زئوليت.

پوزولان:
دياتوميت، سولوي پخته يا خام خاكستر آتشفشاني، شيل اپالين.

آجر عايق حرارتي صوتي:
رس، دياتوميت، پشم، شيشه، پرليت منبسط شده.

بتن های سبک

بتن های سبک

دانستن اين موضوع كه بتن سبك از 50 سال پيش تا به حال در اروپا در ساختن بنا كاربرد دارد اما هنوز در ايران ناشناخته است تعجبي همراه با افسوس را به همراه دارد. كشور ما درحالي از قافله صنايع مدرن ساختمان سازي عقب مانده كه زلزله هاي مخربي را در 15 سال گذشته تجربه كرده است.

اغلب بتنهای سبک خواصی از قبیل عایق بودن نسبت به حرارت و صوت، مقاومت در برابر یخ زدگی و آتش سوزی و کاهش لطمات ناشی از زلزله را دارا می باشند. سبك و يكپارچه سازى را می توان راهكارى محورى و عملى براى افزايش ايستادگى و ايمنى بناها در برابر زلزله محسوب داشت. ويژگى هايى چون كاهش جدى وزن سازه و ابعاد برخى اجزا، صرفه جويى زياد در ميزان فولاد مصرفى در اسكلت و پى، حائل صدا و رطوبت و به ويژه عايق حرارت بودن، افزايش مؤثر فضاى مفيد داخل بنا، قابليت هاى گوناگون كار پذيرى، انعطاف و تنوع در اشكال، سادگى، و سرعت و سهولت در حمل و اجرا، كاهش خستگى بنا و پايانى مناسب در برابر عوامل آسيب زا .نيز مى توانند از مزاياى بهره گيرى تجربه شده از اين بتن ها با موارد كاربرى متعدد در ساخت و سازها باشند. بديهى است تكيه بر اين راهكار محورى در رويكردى منسجم و نظام يافته و با توجه به مجموعه موارد فنى، اقتصادى و اجرايى، نه تنها به معنى كم بها دادن به ساير عوامل مؤثر در ايمن و مقاوم سازى بناها و مجموعه فن آورى هاى مربوط به آن نخواهد بود بلكه ضمن جبران نسبى بسيارى كاستى ها در ديگر زمينه ها به ارتقا و افزايش كارآيى ديگر راهكارهاى مقتضى نیز می انجامد.

بتن های سبک اغلب داراى ويژگى هاى مطلوب كار پذيرى چون قابليت هاى برش، تراش و پذيرش ميخ، پيچ، رول-پلاك و كورپى، امكان مرمت و نيز عبور تأسيسات و نصب و اجراى چارچوب ها و درب و پنجره و تزئينات و پوشش ها و رنگ هاى مقتضى و توان پذيرش پوشش ها و نماهاى مختلف را داراست و ضمن عدم نياز به اندودهاى سنگين اضافى، امكان تطبيق با طرح هاى گوناگون معمارى را از جمله در سطوح و احجام منحنى در كاربرى های مختلف دارا می باشد.

 

2-6-1) مهمترین مزایای بتن سبک در مقایسه با بتن معمولی

آنچه مسلم است اینست که دانسیته بالای بتن معمولی بعنوان یکی از محدودیت های آن بشمار می رود و کاهش آن با تولید بتن سبک می تواند گامی مهم در رفع این محدودیت تلقی شود. بعلاوه بتن های سبک عموماً دارای خواص مهندسی ویژه ای هستند که کاربرد آنها را در بخش ساختمان ارجح می نماید. در ادامه مهمترین مزایای بتن سبک در مقایسه با بتن های معمولی ارائه خواهد شد.

 

سبک بودن

بار مرده در ساختمان که ناشی از وزن سازه می باشد بخش مهم و اصلی نیروی وارده به اجزای باربر در یک سازه تلقی می شود و لذا کاهش آن منجر به کاهش نیروهای وارده و لذا کاهش وزن اسكلت فلزي و ديوار ها شده و كاهش مخارج فونداسيون و پي را بدنبال خواهد داشت. از طرفی دیگر وزن کمتر سازه باعث کاهش نيروي منتقل شده به سازه از طریق زلزله و کاهش احتمال خسارات مربوط به آن خواهد شد. سبکی اجزای بتنی سهولت در حمل و نقل و نصب قطعات پيش ساخته را نیز بدنبال خواهد داشت.

 

عایق گرما

مقاومت حرارتی بالاتر این بتن ها باعث کاهش سرعت انتقال حرارت در آنها شده و منافع متعددی را بدنبال خواهد داشت. یکی از این موارد کاهش تلفات انرژی می باشد. این موضوع هم در انتقال حرارت از داخل به خارج از ساختمان در فصل زمستان و هم انتقال حرارت از خارج به داخل ساختمان در فصل تابستان مطرح خواهد بود. انتقال حرارت در جامدات با مکانیزم هدایت صورت می گیرد و ضریب هدایت حرارتی معیاری از رسانائی حرارتی آنها تلقی می شود که با علامت k و با دیمانسیون W/m.K در سیستم SI ارزیابی می گردد. مقدار k برابر با 1 به این معنی است که چنانچه دو طرف دیواری به مساحت 1 متر مربع و ضخامت 1 متر اختلاف دمائی برابر با 1 درجه کلوین (یا سانتی گراد) داشته باشد گرمائی برابر با 1 ژول را در هر ثانیه منتقل خواهد کرد. ژول واحد انرژی و معادل با N.m است که کمی کمتر از 25/0 کالری خواهد بود. ضریب هدایت حرارتی مواد در محدوده گسترده ای با اختلاف 10⁵ برابر از 3400 برای الماس خالص و 400 برای مس که فلزی با هدایت حرارتی خوب محسوب می شود تا 038/0 برای پشم شیشه که ایزوله حرارتی خوبی محسوب می شود تغییر می نماید. بتن با ضریب هدایت حرارتی بتن معمولی 2-1 و گچ 5/0 و بتن های سبک در چگالی پائین کمتر از 2/0 است. این بدین معنی است که در شرایط یکسان، دیواری با ضخامت 1/0 متر از بتن سبک معادل دیواری به ضخامت 1 متر از بتن معمولی در مقابل انتقال حرارت مقاومت خواهد کرد.

          از طرف دیگر عایق بودن این بتن ها باعث کاهش سرعت تغییرات حجمی در اثر تغییرات دمائی شده و مقاومت آنها را در مقابل سیکل های حرارتی و یخبندان افزایش می دهد. عایق بودن حرارتی باعث خواهد شد تا سرعت انتقال حرارت به داخل این بتن ها کاهش یابد و لذا تنش های وارده ناشی از تغییرات حجمی در اثر تغییر شکل های پلاستیکی موضعی تعدیل شود. همچنین این خاصیت فیزیکی باعث افزایش مقاومت این بتن ها در مقابل آتش می گردد.

 

عایق صوتی

ساختار پفکی این بتن ها باعث قابلیت جذب صوت در آنها شده و لذا کاربرد های آکوستیکی را برای آنها ایجاد می نماید.

 

قابلیت برش

انجام عملیات تأسیساتی و برش بر روی این بتن ها عموماً بمراتب بهتر از بتن معمولی میسر است که در کاربرد های ساختمانی از اهمیت زیادی برخوردار است.

 

2-6-2) انواع بتن سبک

در یک تقسیم بندی کلی می توان انواع بتن سبک را به دو گروه متکی بر سبکدانه بجای سنگدانه و متخلخل یا سلولی تقسیم بندی نمود. در گروه اول انواع گوناگون سبکدانه های طبیعی و یا صنعتی بجای سنگدانه مورد استفاده قرار می گیرد و در گروه دوم ایجاد چگالی پائین در بتن بر مبنای ایجاد تخلخل در خمیر سیمان صورت می گیرد. وزن مخصوص فضايي بتن سبك بستگي به روش ساخت، مقدار و انواع اجزاي متشكله آن دارد. تمام بتن‌هاي سبك، وزن مخصوص كم خود را مديون همراه داشت هوا در ساختمان داخليشان هستند. بتن فوق سبك با وزن فضايي 300 تا 1000 كيلوگرم در متر مكعب را براي گرمابندي و به عنوان پركننده مي‌توان مورد استفاده قرار دارد. مقاومت بتن سبك به وزن مخصوص آن بستگي دارد به طوري كه هر چه وزن مخصوص زيادتر شود مقاومت آن افزايش مي‌يابد. البته نحوه به عمل آوردن قطعات بتنی ساخته شده، روش ساخت، دانه‌بندي و مقادير اجزاي متشكله آن در اين امر مؤثرند.

 

2-6-3) بتن سبک سبکدانه

در این نوع بتن ها از انواع گوناگون سبکدانه بجای سنگدانه برای ایجاد دانسیته پائین استفاده می شود. این مواد سبکدانه ممکن است در حالت طبیعی و یا در فرآیند های صنعتی تولید شوند. پامیس یکی از مهمترین سبکدانه های طبیعی محسوب می شود که منابع معدنی آن در مناطق متعددی از ایران وجود دارد. پوکه معدنی فاروج یکی از منابع معدنی سبک دانه پامیس در استان خراسان تلقی می شود. لیکا، پرلیت و دانه های پلی استایرن نیز تعدادی از مهمترین سبکدانه های صنعتی مورد استفاده در تولید بتن سبک هستند. مهمترین انواع این بتن ها در گروه بتن های متکی بر استفاده از سبکدانه شامل بتن سبک لیکا، بتن سبک پرلیتی، بتن سبک پلی استیرن و بتن سبک پوکه ای می باشد که در ادامه به توضیح هر کدام پرداخته خواهد شد.

 

بتن سبک ليكا

امروزه دانه هاى سبك خاك رس منبسط شده در بيش از 30 كشور جهان با نامهاى تجارى گوناگون توليد و عرضه مى شوند. در اروپا و آمريكا اين دانه ها را با عناوينى نظير لايتگ، ليكا، آگلايت و آرژكس مى شناسند. اين دانه ها به طور مشابه در ايران با نام ليكا توليد مى شوند. ويژگى هاى اين دانه ها باعث شده است تا در طيف وسيعى از كارهاى عمرانى و صنعتى به كار روند.

          لیکا[1] که مخفف "مصالح رسی منبسط شده سبک" در زبان انگلیسی است یکی از سبک دانه های مهم صنعتی تلقی می شود. برای تهيه این دانه هاي سبك از كوره های گردان استفاده است. رس با دانه هايي به ريزي صفر تا دو ميكرون در دماي بالاتر از 1000 درجه سانتي گراد در اين كوره ها حرارت مي بينند و گازهاي ايجادشده در داخل آنها منبسط مي شوند و هزاران سلول هواي ريز تشكيل مي دهند. با سردشدن این مصالح سلول های فوق  باقي مي مانند و سطح آنها سخت مي شود. خواص ليكا باعث شده است تا بتن سبك ليكا كاربردهاي فراواني داشته باشد. يكى از روشهاى تهيه دانه هاى سبك استفاده از كوره گردان است. وقتى برخى از انواع رس با دانه هايى به ريزى صفر تا دو ميكرون در دماى بالاتر از 1000 درجه سانتى گراد در اين كوره ها حرارت مى بينند، گازهاى ايجاد شده در داخل آنها منبسط مى شوند و هزاران سلول هواى ريز تشكيل مى دهند. با سرد شدن مصالح، اين سلولها باقى مى مانند و سطح آنها سخت مى شود.

          مهم ترين ويژگى هاى ليكا عبارتند از : وزن كم، عايق حرارت، عايق صوت، بازدارنده نفوذ رطوبت، مقاومت در برابر يخ زدگى، تراكم ناپذيرى تحت فشار ثابت و دائمى، فسادناپذيرى، مقاوت در برابر آتش و PH نزديك به نرمال.  وزن كم اين دانه ها و در نتيجه هزينه حمل پائين آن باعث شده است تا از ليكا در پر كردن فضاهاى خالى استفاده شود. در كاربردهاى خاص نظير زير سازى ساختمان و تسطيح و شيب بندى بام، خواص عايق حرارتى و دوام ليكا مشخصات فنى مناسبى براى آن فراهم مى كند. در راهسازى نيز از تراكم ناپذيرى ليكا براى كنترل نشست پلاستيك بسترهاى سست استفاده مى شود. همچنين جذب آب مناسب ، تخلخل و دوام ليكا آن را براى كشاورزى بدون خاك مناسب ساخته است. همين خواص باعث شده است تا در تصفيه فاضلابهاى خانگى از فيلترهاى ساخته شده از ليكا استفاده شود.

          خواص ليكا باعث شده است تا بتن سبك ليكا كاربردهاى فراوانى داشته باشد. مهم ترين ويژگى هاى بتن ليكا عبارتند از:وزن كم، سهولت حمل و نقل، بهره ورى بالا هنگام اجرا، سطح مناسب براى اندود كارى، مقاومت و باربرى در شرايط خاص، عايق حرارت، مقاومت در برابر آتش، عايق صدا ،‌مقاومت در برابر يخ زدگى، بازدارندگى در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهكى.

          متناسب با وزن و مقاومت مورد نظر از بتن سبك ليكا به عنوان پر كننده ، عايق و يا باربر استفاده مى شود. بتن ليكا مى تواند در جا ريخته شود و يا بصورت بلوك، اجزاى ساختمانى وساير قطعات پيش ساخته بكار رود. در هر مورد متناسب با كاربرد و روش اجرا از دانه بندى هاى مناسب ليكا استفاده مى شود.

          بتن هاى پر كننده و عايق اغلب در پى سازى و زير سازى ساختمان، شيب بندى كف و بام، بلوك ها يا اجزاى ديوارهاى جدا كننده و محيطى غيرباربر به كار مى روند.

          از بتن هاى سبك كه البته عايق نيز هستند در ساخت اجزاى مقاوم نظير بلوك هاى باربر، پانل هاى ديوارى و سقفى مسلح و نيز اسكلت بتن مسلح ساختمانها استفاده مى شود.

          مهم ترين ويژگي هاي بتن ليكا وزن كم، سهولت حمل و نقل، بهره وري بالا هنگام اجرا، سطح مناسب براي اندودكاري، مقاومت و باربري در شرايط خاص، عايق حرارت، مقاومت در برابر آتش، عايق صدا، مقاومت در برابر يخ زدگي، بازدارندگي در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهكي می باشد. از بتن سبك ليكا به عنوان پركننده، عايق و يا باربر استفاده مي شود. بتن ليكا   مي تواند درجا ريخته شود و يا به صورت بلوك، اجزاي ساختماني و ساير قطعات پيش ساخته به كار رود. در هر مورد متناسب با كاربرد و روش اجرا از دانه بندي هاي مناسب آن استفاده مي شود. بتن هاي پركننده و عايق اغلب درپي سازي و زيرسازي ساختمان، شيب بندي كف و بام، بلوك ها يا اجزاي ديوارهاي جداكننده و محيطي غيرباربر به كار مي روند.

 

جدول كاربردهاى ليكا بر حسب اندازه دانه ها

كاربرد	اندازه
عايق سازى كف، حذف، عايق سازى پى، پركننده سبك، توليد بلوك كف، تسطيح بام، زير سازى ساختمان، زهكشى ابنيه	ليكاى درشت (بادامى)-  10-20 mm
توليد بتن سبك ليكا، توليد بلوك، دال و اجزاى ساختمانى، زيرسازى ساختمان	ليكاى متوسط (نخودى)-  3-10 mm
توليد بلوك، دال و اجزاى ساختمانى توليد بتن سبك، توليد اندود و ملات ليكا	ليكاى ريز و بسيار ريز (عدسی)-   0-3 mm

 

 

بتن سبك ليكا از مخلوط كردن دانه هاى ليكا با سيمان و آب بدست مى آيد-دوغاب سيمان عمل بهم چسباندن دانه ها به يكديگر و ايجاد پيوستگى در دانه هاى ليكا را انجام مى دهد. افزايش ماسه بافت بتن را پيوسته تر و در نتيجه تخلخل را كاهش مى دهد. با اين عمل حجم هواى داخل بتن كاهش و در عوض استحكام ساختار بتن افزايش پيدا مى كند. اين نوع بتن ساخته شده از سيمان، ليكا، ماسه و آب، بتن نيمه سبك ناميده مى شود. اين دو نوع بتن اصولأ براى نيل به هدف سبك كردن در صنعت ساختمان به كار گرفته مى شوند. مصرف ليكا ضمن كاهش وزن فضايى بتن ضریب هدايت حرارتى بتن را نيز بشدت كاهش مى دهد.

 

بتن سبک پرلیتی

این بتن ها با استفاده از پرلیت بعنوان تمام یا بخشی از سنگدانه تولید می شوند. پرلیت یک سبکدانه صنعتی تلقی می شود که توسط حرارت در کوره های مخصوص تولید می شود. در ادامه جزویات کاملی راجع به این ماده مهم صنعتی که مصرف آن در ساختمان نیز حائز اهمیت بالائی است آورده می شود.

 

بتن های سبک متخلخل یا سلولی

در این نوع بتن ها کاهش دانسیته با ایجاد تخلخل در خمیر سیمان روی می دهد. برای این منظور از دو روش عمده استفاده می شود. در یک روش از عوامل حباب ساز در مخلوط طرح اختلاط بتن استفاده شده و محصول را بتن گازی گویند و در روش دوم تخلخل با استفاده از حباب های خارجی (کف) که توسط ماشین کف ساز یا فوم ژنراتور تهیه شده است ایجاد می شود که با عنوان بتن کفی یا فومی یا هوادار شناخته می شود.

 

بتن سبک گازی

سبک سازی در این نوع بتن بر مبنای ایجاد حباب های گازی استوار است. این حباب ها در هنگام گرفتن دوغاب سيمان در بتن درست می شود و بدین ترتیب دوغاب سيمان هنگام گرفتن پف كند تا پس از گرفتن بتن سبک ایجاد شود. براي ایجاد گاز در این بتن از پودذ آلومینیم استفاده مي‌شود. در گذشته از كاربيد كلسيم (CaC₂) + آلومينيوم و همچنين كلروركلسيم (CaCl₂) + آب اكسيژنه (H₂O₂) هم به این منظور استفاده مي‌شد. با مصرف پودر آلومينيوم در بتن، گاز هيدروژن و با كاربيد كلسيم، گاز استيلن (C₂H₂) و آب اكسيژنه، گاز اكسيژن ایجاد مي‌شود. چون گاز استيلن می تواند مشتعل شود و آب اكسيژنه نیز گران است امروزه از اين دو روش درتولید این نوع بتن سبک استفاده نمي‌شوند.

          براي ساختن هر مترمكعب از این بتن 5/0 كيلوگرم پودر آلومينيوم + 400 كيلوگرم ماسه سيليسي + 140 كيلوگرم پودر آهك زنده + 35 كيلوگرم سيمان را مخلوط مي‌كنند تا مخلوط همگني بدست آيد. سپس آب اضافه می شود. در این مرحله واکنش های شیمیائی شروع شده و بتن شروع به پف کردن و انبساط می نماید. در این مرحله تقریباً حجم تا 3 برابر افزایش می یابد. محصول پس از برش توسط سیم برش به اتوکلاو با 8 تا 10 بار (آتمسفر) فشار بخار‌ آب و دمای 230 درجه سانتی گراد منتقل می شود. در این فشار آهك زنده مي‌شكفد و در رويه دانه‌هاي ماسة سيليسي اثر مي‌كند و سيليكات كلسيم ایجاد مي‌شود (مانند آجر ماسه آهكي). پودر آلومينيوم هم در این فشار بخار آب با آهك شكفته تركيب شده و گاز هيدروژن آزاد مي‌گردد. واکنش مربوطه بصورت زیر است:

 

2Al + 3Ca(OH)₂ = Al₂O₃.3CaO + 6H

 

گاز هيدروژن آزاد شده در بتن جا مي‌گيرد و آن را پوك مي‌كند. اين نوع بتن گازي Ytong نام دارد و دارای وزن فضايي تا kg/m³770، جاي خالي 65% حجم بتن، تاب فشاري 28 روزة N/mm² 6، آبمكي پس از 24 ساعت ماندن زير آب 2% حجم بتن، اندازة جمع شدن آن پس از 60 روز mm17/0 در هر متر است.

          سيپوركس[3] که نام آن از حرفهاي آغاز واژه‌هايSilic Pore Expansion  گرفته شده است نیز گونه ای دیگر از این نوع بتن می باشد. براي ساختن هر مترمكعب آن، بسته به جنس سيليس و آهك، حدود 200 كيلوگرم سيمان + 350 كليوگرم ماسة سيليسي ريزدانه + 100 کیلو گرم آهك + 300 تا 500 گرم پودر آلومينيوم + كمي افزونه‌هاي ديگر استفاده می شود و آن را در اتوکلاو زير 10 آتمسفر فشار بخار آب و تا 180 درجه سانتی گراد قرار می دهند.

 

بتن سبک کفی

این نوع بتن پيش از جنگ جهاني دوم اختراع شد و گسترش يافت و بجاي بتن گازي مصرف مي‌شود. با يك روش ارزان و ساده مي‌توان در همه جا بتن كفي با وزن فضايي kg/m³ 1600 - 600 ساخت. اين بتن از تركيب سيمان، ماسه، آب و فــوم (کف) با درصـد هاي مختلـف (بسـته به نياز) تشــكيل مي شـود و مي توان از آن بصورت در جا و يا در قالبهاي مختلف استفاده نمود. ضمناًً هر گونه نازك كاري براحتي روي آن قابل اجراست و چسبندگي بسيار خوبي با سيمان و گچ دارد. بتن كفي در ساختن تيغه و ديوار سبك و شيب دادن بامهاي افقي و بارگذاري سبك، همچنين براي صدابندي و گرمابندي مصرف مي‌شود. بايد از اين روش در جاهايي مانند كنارة درياي مازندران، كنارة خليج فارس، خوزستان، كرمان، بلوچستان، كنارهاي كوير و جاهاي ديگر كه ماسه بادي فراوان است بهره‌گيري كرد. بتن كفي را مي‌توان به شكل آجر سبك و بلوك هم ريخت. با بتن كفي شن سبك هم ساخته مي‌شود. با توجه به اینکه این بتن در پروژه بعنوان بهترین نوع بتن سبک برای تولید در محدوده های غیر سازه ای، نیمه سازه ای و سازه ای انتخاب گردیده است بحث تئوری مفصلی راجع به آن در بخش 2-7 بیان خواهد شد.

 بتن فومی یکی از مواد مهندسی جدیدی است که کاربرد های گوناگون آن در مهندسی عمران روز بروز در حال افزایش است. امروزه محدوده مصرف این بتن از مصرف در ساختمان پا فراتر نهاده و در مصارف جدیدی از جمله در نگهداری معادن، راه سازی و پایدار سازی خاک[5] راه یافته است. این نوع بتن پيش از جنگ جهاني دوم اختراع شد و گسترش يافت و امروزه بجاي بتن گازي مصرف مي‌شود. با يك روش ارزان و ساده مي‌توان در همه جا بتن كفي با وزن فضايي kg/m³ 1600 - 400 ساخت. برای تولید این بتن نیازی به کارخانه بزرگ و امکانات زیاد مانند اتوکلاو (شرایط بخار در دمای بالا همراه با فشار) وجود ندارد. اين بتن از تركيب سيمان، ماسه، آب و فــوم (کف) با درصـد هاي مختلـف (بسـته به نياز) تشــكيل مي شـود و مي توان از آن بصورت در جا و يا در قالبهاي مختلف استفاده نمود. بتن کفی می تواند بخوبی به طبقات و یا فواصل دورتر پمپ شود. از این بتن می توان در تمام بخش های ساختمان استفاده نمود. ممکن است در کف ساختمان بعنوان ایزوله حرارتی و همچنین بعنوان پرکننده و یا شیب بندی از بتن کفی استفاده شود. بتن کفی در چگالی مناسب و در مقاومت لازم می تواند در قطعات بعنوان بتن مسلح نیز بکار رود. ضمناًً هر گونه نازك كاري براحتي روي آن قابل اجراست و چسبندگي بسيار خوبي با سيمان و گچ دارد. بتن كفي در ساختن تيغه و ديوار سبك و شيب دادن بامهاي افقي و بارگذاري سبك، همچنين براي صدابندي و گرمابندي مصرف مي‌شود. تولید این نوع بتن در جاهايي مانند كنارة درياي مازندران، كنارة خليج فارس، خوزستان، كرمان، بلوچستان، كنارهاي كوير و جاهاي ديگر كه ماسه بادي فراوان است بخوبی می تواند صورت پذیرد. بتن كفي را مي‌توان به شكل آجر سبك و بلوك هم ريخت. با بتن كفي پوکه سبك هم ساخته مي‌شود. 20 تا 70 درصد حجمی این بتن از هوا تشکیل شده است. وجود حباب های هوا مانند ساچمه هائی در داخل بتن بوده و اثری شبیه به مکانیزم بولبورینگ[6] را باعث میگردد و بدین سان این بتن روانی بالائی را خواهد داشت. بتن کفی مناسب ترین نوع بتن برای مصرف بسیاری از محصولات جانبی و ضایعات کارخانجات[7] (RAS) که بصورت پودری هستند و اثر مخربی بر مقاومت ندارند خواهد بود.

 

مواد خام مورد نیاز برای تولید بتن سبک کفی

مواد لازم برای تولید این بتن شبیه به بتن معمولی است و لازم است ماسه در دانه بندی مناسب انتخاب شود و فوم یا کف در سیستم فوم ژنراتور تولید و به میکسر مربوطه وارد شود. بنابر این می توان مواد لازم را شامل ماده کف کننده، سیمان، آب، مصالح و افزودنی ها دانست.

            ماده کف کننده از مواد فعال[8] سطحی بوده و به دو دسته طبیعی (پروتئینی) و مصنوعی[9]  تقسیم می شود. این مواد در گروه های آنیون – کاتیون (نمک های سدیم اسید های کربن و نفتالین) و فعال کاتیونی (آمین ها و فرآورده های آن) و غیر یونی (فرآورده هائی از الکل پلی اتیلن در انواع OP-7 و  OP-10) می باشند. مواد کف زا با محلول های یونی SSA به 5 گروه تقسیم می شوند که در جدول زیر آمده است.

             مواد کف زا از ضایعات کشتارگاه ها، صنایع چرم سازی، صابون سازی و . . . نیز می توانند تولید شوند. این مواد نمی توانند به مدت طولانی انبار شوند و لازم است بصورت تازه مصرف شوند. مواد کف زای مصنوعی در شرایطی کنترل شده تولید و طول عمر بیشتری داشته و زمان نگهداری آنها می تواند طولانی تر باشد اما اغلب به دلیل وجود یون کلر برای بتن های مسلح نامناسب بوده و باعث خوردگی آرماتور می شوند. انتخاب ماده کف زا برای یک تولید خاص با توجه به ظرفیت تولید، روش اختلاط و شرایط محیطی می بایست انتخاب گردد.

            مصالح مصرفی در تولید این بتن ماسه سیلیسی با دانه بندی مناسب است. برای چگالی های پائین لازم است این ماسه ریزدانه باشد بطوری که در چگالی های کمتر از 800 می بایست اندازه بزرگترین دانه ماسه از 2 میلی متر تجاوز ننماید. در چگالی های بالاتر می توان از دانه های با اندازه بیشتر و تا 4 میلی متر نیز استفاده نمود. لازم است الزامات استاندارد ASTM به شماره 77-8736 رعایت شود و حداکثر رس از 3 درصد تجاوز ننماید.

            حباب های هوا در بتن کفی بسیار ریز و حداکثر 4/0 – 3/0 میلی متر است. این حباب ها از یکدیگر جدا و لذا تخلخل ایجاد شده در بتن بصورت تخلخل مسدود خواهد بود. این موضوع باعث می گردد تا جذب آب این بتن علی رغم تخلخل بسیار بالای آن در حد مناسبی و حتی کمتر از آجر باشد. بتن کفی می تواند در چگالی 200 تا 2000 کیلوگرم بر متر مکعب تولید شود.  

            در سه دهه گذشته فناوری تولید بتن کفی در آلمان توسعه زیادی یافته است. استفاده از خاکستر بادی[10] که یک پوزولان فعال و از محصولات جانبی سوخت زغال سنگ است در بتن کفی در هند بخوبی گسترش یافته است و نتایج مناسبی را بدنبال داشته است. به این منظور خاکستر بادی 35 – 25 درصد از مواد جامدی مورد نیاز در طرح اختلاط را تشکیل می دهد. بتن کفی در چگالی های بالا در محدوده kg/m3 1800-1600 رفتار سازه ای داشته و می تواند تا مقاومت kg/cm2 250 را ایجاد نماید. این نوع بتن ها تحت عنوان بتن های سبک با مقاومت بالا[11] شناخته می شوند. بتن های کفی کیفی (HPCC)[12] بر مبنای بکارگیری مصالح ویژه در طرح اختلاط می توانند مقاومت های فشاری بالائی را ایجاد نمایند. امروزه دستیابی به مقاومت Mpa 3/48-5/34 (psi  7000-5000) در چگالی   kg/m³ 1522-1041 (lb/ft³ 95-65) بخوبی حاصل گردیده است. این موضوع در بدنه اصلی پروژه حاضر مورد بررسی قرار گرفته و نتایج آن ارائه شده است. جدول زیر انواع طرح اختلاط برای بتن سبک کفی معمولی در چگالی های گوناگون را نشان می دهد. میزان مصرف فوم مایع با توجه به جنس آن ممکن است تغییر یابد. 

 

مهمترین مزایای بتن کفی

دوام – بتن کفی تقریباً عمر نامحدوددی دارد و ماده ای است که با گذشت زمان دوام خود را حفظ می نماید. دوام این بتن مانند سنگ بوده و تجزیه نمی شود.

سبکی – این بتن ضمن آنکه سبک است می تواند در چگالی های گوناگون نیز تهیه و تولید شود.

مقاومت به آتش – این بتن بخوبی در مقابل آتش مقاوم است و در کاربردهای خاصی که نگرانی از آتش سوزی در آن وجود دارد می تواند عملکرد عالی داشته باشد. آزمایشات نشان داده اند که قرارگیری این بتن در معرض شعله با دمای بالا اثر مخربی بر آن نداشته و بر خلاف بتن های معمولی هیچگونه خردشدگی و تخریبی را بدنبال ندارد.

اثر تهویه ای – با توجه به تخلخل موجود در این بتن و همچنین ضریب هدایت حرارتی پائین اثر تهویه ای عالی را ایجاد می نماید. این بتن از تلفات حرارتی در زمستان جلوگیری، ضد رطوبت، از افزایش دمای بالا در تابستان جلوگیری و با جذب و آزاد کردن رطوبت، میزان رطوبت نسبی هوا را کنترل می نماید که منجر به هوای مطبوع می گردد.

دوست محیط زیست – نگهداری از این بتن با گذشت زمان منجر به هیچ آلودگی زیستی نشده و بعد از چوب، در مقام دوم قرار دارد.

 
 

جدول 5 : ضريب هدايت حرارتي فوم بتن سبك

 

ضريب هدايت حرارتي W/m.K	چگالی Kg/m3
065/0 07/0 084/0 09/0 095/0 10/0 115/0 13/0 15/0 175/0 205/0 23/0 27/0 305/0 345/0 39/0 435/0	300 350 400 450 500 550 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

 

 

كاربرد بتن سبك کفی در ساختمان

- شيب بندي پشت بام

بهترين مصالـح به لـحاظ سبـكي، محكمي و همچنين اقتــصادي بـراي شيـب بندي، بتن کفی  مي باشد و مي توان آن را به صورت يكپارچه استفاده نمود (بتن با وزن 300 الي 400كيلوگرم بر متر مکعب).

 

- كف بندي طبقات

از این بتن مي توان بعد از اتمام كار تأسيسات،‌ تمامي كـف طبقات و محوطه و بالــكن ساختمان را با آن پوشانيد و عمليات بعدي را روي آن انجام داد (بتن با وزن 300 الي 400 كيلو گرم).

 

- بلوكهاي غير باربر

با بــلوكهاي تو پـر از این بتن مي تــوان (بـا ابـعاد دلخـواه) تــمام تيغـه بنـديهـا و ديوارهاي جــدا كنــــنده ساختـمان را بـا استفاده از چسب بتن يـا ملات بتن انجام داد. با استفاده از اين بلوكها علاوه بر جلوگيري ازسنگين شدن ساختمان، عمليات حمل و نصب نيز بسيار سريع صورت مي گيرد و دستمزد كمتري هزينه مي شود و پـس از اجـراي صحـيح ديــوار مي توان مستقيـماً روي آن گچ يا ديگر پوششهاي دلخواه را انجام داد ( وزن مخصوص 600 الي 800 كيلو ).

 

- ديوار هاي جدا كننده يكپارچه و بلوک های جداکننده و پانل های سبک

یکی از متداولترین مصالح ساختمانی مورد استفاده در صنعت ساختمان ایران در نیم قرن گذشته انواع بلوک و پانل های سیمانی و همچنین آجر و بلوک سفالی می باشد که به لحاظ وزن و روش تولید سنتی از کیفیت مطلوبی برخوردار نبوده است. همگام با پیشرفت تکنولوژی و همچنین وضع استانداردهای جدید جهانی در این صنعت و با نگرش جدی تر به فاکتورهای زیست محیطی، مصرف انرژی، سهولت تولید و اجرا و ایمنی، صرفه اقتصادی و عامل رفاهی، امروزه استفاده از اینگونه مصالح سنتی کم کم در حال منسوخ شدن بوده و بهترین گزینه جایگزین استفاده از انواع بتن سبک به خصوص بتن های سبک هوادار (بتن کفی و گازی) و همچنین بتن سبک دانه می باشد که خوشبختانه با همت مهندسان و معماران بخش ساختمان و پشتیبانی دست اندرکاران دولتی و مراجع علمی استفاده از آنها در کشورمان در حال فراگیر شدن است. از اين بتن مي توان پنـلهاي جدا كننـده مسلح ساخـت كه براي ديوار محوطه، نماهاي ساختمـان، ديـوار سوله كاربرد دارد. همچنين بعلـت خصوصـيات عايـق بودن اين بتــن مي توان از آن براي ديوارهاي سرد خانه ها، گرم خانه ها (موتور خانه)، سالنهاي ضد صدا بصورت يكپارچه با قالب بندي عمودي استفاده نمود (وزن مخصوص 1200 كيلوگرم بر متر مکعب).

 

كاربرد هاي ديگر بتن سبك کفی عبارتند از:

عايق سازي لوله هاي حرارتي و برودتي.

عايق سازي لوله هاي گاز و كابلهاي برق.

جايگزين بتن سبك هوادار بجاي خاك در پشت ديوارهاي حائل.

پوشش سازه هاي زير زميني بجاي خاك مانند كانال هاي زير زميني.

استفاده در راه، پل، تونل، فرودگاه، سد سازي و ...

استفاده در ساخت فضاهاي سبز.

ساخت قطعات تزئيني (مجسمه سازي).

 

قابليت استفاده از بتن کفی درساخت ساختمانهاي پيش ساخته.

ساختمان به طور مستقيم (به لحاظ سبكي ويژه اين نوع بتن) و صرفه جويي در مصرف انرژي بطور غير مستقيم (به لحاظ عايق بودن اين نوع بتن در مقابل سرما و گرما و در نتيجه كاهش ميزان مواد سوختي) تحت تأثیر عوامل مختلف ناشی از نوع بتن به کار رفته می باشد.

 

قطعات حجیم در کاربرد های نیمه سازه ای

طراحی آرماتور در بسیاری از قطعات سیمانی با توجه به ورن قطعه[13] و فرآیند تولید و حمل و نصب آن صورت می گیرد. با توجه به سبک شدن ناشی از بکار گیری این بتن در ساخت این قطعات می توان بخوبی در تولید قطعات حجیم بتنی در کاربرد های نیمه سازه ای مانند نیوجرسی و دیوار حصار از این بتن استفاده نمود.

 

کاربردهای سازه ای

آخرین دستاوردهای علمی نشان از امکان استفاده از بتن کفی در کاربردهای سازه ای دارد. یکی از مراکزی که تحقیقات گسترده ای در زمینه بتن کفی و کاربردهای آن نموده است مرکز فناوری بتن[14] ، CTU در انگلستان است. این مرکز توسط صنایع و مؤسسات دیگری از قبیل DETR، DTI و  WRAPحمایت مالی می شود. تحقیقات گوناگونی در این مرکز انجام شده است که مهمترین آنها تحقیقات پروفسور هیر و همکارانش[15] در سال 1999 در مطالعه رفتار سازه ای بتن کفی بوده است. نتایج این تحقیق 18 ماهه نشان می دهد که بتن کفی بخوبی قابلیت ایجاد رفتار سازه ای را دارد. تحقیقات و مطالعات این مرکز همچنین نشان می دهد که بتن کفی ماده ای عالی برای مصرف بسیاری از ضایعات پودری و میکرونیزه صنایع[16] که می توانند منجر به آلودگی محیط زیست شوند می باشد.

---

[1]  Cellular Lightweight Concrete, CLC

[2] Gas Concrete

[3] Siporex

[4] Foam Beton or Foam Concrete or Cellular Lightweight Conncrete, CLC

[5]  mine reinstatement and ground stabilisation

[6]  ball bearing effect of foam bubbles

[7]  Recycled & Secondary Aggregates (RSA)

[8]  Surface-Active Agents (SAA)

[9]  Natural and Synthetical Foaming Agents

[10]  Fly Ash

[11] High-Strength Structural Lightweight Concrete

[12] High Performance Cellular Concrete

[13]  Self Weight

[14]  Concrete Technology Unit (CTU)

[15]  Professor R K Dhir, Concrete Technology Unit,

University of Dundee, DD1 4HN. Tel. [phone], Fax: [phone], Email [e-mail]

[16]  recycled and secondary aggregates (RSA)

 

---

[1]  Light Expanded Clay Aggregate, lieca

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

مسعود رجائی - آزمایشگاه بتن دانشکده فنی مشهد azebeton.blogfa

*************************************************************************

بتن سبك تا كنون ( در ایران ) بصـورت سنتی و با استفاده از دانه های سبك وزن مانند پوكه های معـدنی ،‌پوكه صنـعتی وبتن سبك گازی تولید شده است و هر كدام از نظر جذب رطوبت ، تخریب طبیعت و ... معایبی دارند. ولی در حال حاضر در دنیا نوعی بتن سبك با تزریق حباب هوا به مخلوط ماسه و سیـمان تولید مـی شود كه علاوه برهر چه سبكتر شدن بتن ، ساز گاری كامل با طبیعت و محیط زیست را دارا می باشد.
امروزه در دنیای صنعت ساختـمان با وجـود بتن سبك دارای تــحولاتی شـده كه متاسـفانه در كشـور ما به چشـم نمی خورد.

بتن سبک هوادار

بتن سبك تا كنون ( در ایران ) بصـورت سنتی و با استفاده از دانه های سبك وزن مانند پوكه های معـدنی ،‌پوكه صنـعتی وبتن سبك گازی تولید شده است و هر كدام از نظر جذب رطوبت ، تخریب طبیعت و ... معایبی دارند. ولی در حال حاضر در دنیا نوعی بتن سبك با تزریق حباب هوا به مخلوط ماسه و سیـمان تولید مـی شود كه علاوه برهر چه سبكتر شدن بتن ، ساز گاری كامل با طبیعت و محیط زیست را دارا می باشد. امروزه در دنیای صنعت ساختـمان با وجـود بتن سبك دارای تــحولاتی شـده كه متاسـفانه در كشـور ما به چشـم نمی خورد.

 استفاده از بتن سبك در ساختمان از دو جهت حائز اهمیت است :

اولاً‌: سبك كردن وزن ساختمان

ثانیا: صرفه جویی در مصرف انرژی كه به لحاظ اقتصادی نیز جایگاه خاصی دارد.

 از بتن سبك ( فوم سٍم) جـهت مصـارف مختلف در ساختـمان می توان استـفاده كرد چرا كه می توان از آن به لحـاظ خواص فیزیكی منحصر بفردش بتنی عایق ، با كیفیت و همچنین با مقــاومت لازم ارائه كرد . این بتن از تركیب سیمان ، ماسه ، آب و فــوم با درصـد های مختلـف ( بسـته به نیاز) تشــكیل می شـود كه با یـك سری دستگا ه های مخصوص آماده می گردد و می توان از آن بصورت در جا و یا در قالبهای مختلف استفاده نمود . از این نوع بتن می توان ، بتنی با وزن مخصوص 300 الی 1600 كیلو گرم برمتر مكعب ساخت . ( بتن معمولی حدود 2400 كیلو گرم بر متر مكعب می باشد) ضمناً‌هر گونه نازك كاری براحتی روی آن قابل اجراست و چسبندگی بسیار خوبی با سیمان و گچ دارد.

خصوصیات بتن سبك:

صرفه جویی اقتصادی : استفاده از بتن سبك ( فوم سٍم ) مخارج ساختمـان را به میزان قابل توجـه ای كاهش می دهد كه می توان از دو جهت بررسی نمود:

‌كاهش بار مرده ساختمان : این عامل باعث كاهش هزینه اسكلت و همچنین فنداسیون می گردد . نكته : كاهش بار مرده ساختمان ، خسارت كمتری در زمان زلزله در پی خواهد داشت.

صرفه جویی در مصرف انرژی : با توجه به راحتی در عمل بریدن و سوراخ كردن این نوع بتن شاهد كاهش هزینه اجرا تاسیسات خواهیم بود و در زمان بهره برداری از ساختـمان نیز بعلت عایق بودن بدنه ساختمان ، كاهش هزینه قابل توجه ای در بر خواهد داشت .

عایق گرما ، سرماو صدا: بتن سبك ( فوم سٍم ) بعلت پائـین بودن وزن مخصوص و همـچنین متخلخل بودن آن یك عایـق مناسب برای گرما ، ســرما و صـدا می باشد و به همیـن علت باعث صرفه جـویی در استفاده از وسائل گرما زا وسـرما زا می گردد .( ضریب انتقال حرارت فوم سٍم بین 65./0 تا 5/. می باشد ولی بتن معمولی بین 3/1 تا 7/1 است)همچنین عایق صدابودن این نوع بتن باعث جلوگیری از ورود صداهای اضافی می گردد كه بعنوان یك فاكتور فاهی مورد توجه طراحان می باشد.

مقاوم در مقابل یخ زدگی : یكی ازخصوصیات این بتن عدم نفوذ پذیری آب( رطوبت) در آن می باشدكه خود باعث عدم یخ زدگی و فرسایش ناشی از آن می گردد و در نتیجه دارای طول عمر بیشتری برای مناطق سردسیر می باشد .

مقاوم در مقابل آتش : این نوع بتن ( فوم سٍم ) در مقابل آتش مقاومت فـوق العاده ای دارد ، بطوریكه یـك دیوار با ضخامت 8 سانتی متر با وزن مخصوص 600 تا 800 كیلو می تواند تا 1200 درجه سانتیگـراد را تحمل نماید و قاعد تاًدر وزن های كمتر غیرقابل احتراق می باشد .

سهولت در حمل ونقل قطعات پیش ساخته : قطعات پیش ساخته با بتن سبك نسبت به قطعات بتنی معمولی هزینه ی ترانسپورت كمتری دارد و همچنین نسبت آنهاآسانتر است . قابل برش بودن : این نوع بتن در وزنهای 600 الی 900 براحتی با اره بخاری بریده می شود كه كارهای بنایی و همچنین سیم كشی وتاسیسات بسیار سریع و راحت صورت می گیرد .

 

بتن سبک EPS

 برای اولین‏بار در كشور و با بهره‏گیری  دانش فنی كشور آلمان, بتن سبك EPS توسط تولیدكنندگان ایرانی ساخته شد. بتن EPS كه در سال 1349 برای اولین بار توسط مهندس شهربراز فرح مهر (پدر بتن ایران) وارد كشور شد, توسط این متخصص صنعت بتن طراحی و با استفاده از ماشین‏آلات داخلی ساخته شد. این محصول كه مخلوطی از سه ماده سیمان, ماسه و گرانول EPS است. در وزن‏های مختلفی اعم از 450 كیلو و 1500 كیلو در مترمكعب قابل ارایه برای ساختمان‏سازی است. گفته می‏شود؛ محصول فوق ضد حریق, ضد زلزله و با تبادل حرارتی بسیار عالی بوده و سبب تعدیل وزن تیرآهن و فونداسیون در ساختمان شده و توجیه اقتصادی بسیار بالایی خواهد شد. از دیگر مشخصات این محصول می‏توان به عایق صدا, سرعت عمل سه برابر آجر و سفال و عدم نیاز به خاك گچ و ملات ماسه و سیمان در نصب اشاره كرد. تولیدكنندگان این محصول معتقدند؛ تمامی جزئیات بتن سبك EPS در كشور فراهم شده و هیچ وابستگی به خارج در حال حاضر وجود ندارد. آنها همچنین, از تولید انبوه این محصول در آینده‏ای نه چندان دور و پس از به ثبت رسیدن آن به صورت روزانه خبر دادند. گفتنی است, ماشین‏آلات تولید این محصول نیز در صورت وجود امكانات مالی قابل تولید در كشور خواهد بود. لازم به ذكر است, استفاده از بتن EPS 30 تا 40 درصد هزینه‏های ساختمان را كاهش داده و از آنجایی كه عایق حرارتی بوده, بهینه‏سازی مصرف سوخت را نیز به همراه خواهد داشت. محصول فوق قابلیت نصب رنگ روغن, پلاستیك , كنیتكس, چسب موكت و كاشی را نیز داراست.

 

كاربرد بتن سبك ( فوم سِم ) در ساختمان:

شیب بندی پشت بام :بهترین مصالـح به لـحاظ سبـكی ، محكمی و همچنین اقتــصادی بـرای شیـب بندی بتن فوم سٍم می باشد و می توان آن را به صورت یكپارچه استفاده نمود .(بتن با وزن 300 الی 400كیلو ) ·

كف بندی طبقات :  با توجه به خصوصیات فوم سٍم می توان بعد از اتمام كار تا سیسات ،تمامی كـف طبقات، محوطه و بالــكن ساختمان را با آن پوشانیدوعملیات بعدی را روی آن انجام داد.(بتن با وزن 300 الی 400 كیلو گرم) ·

بلوكهای غیر بار بر : با بــلوكهای تو پـر فــوم ســٍم می تــوان( بـا ابـعاد دلخـواه ) تــمام تیغـه بنـدیهـا،دیوار های جــدا كنــــنده ساختـمان رابـا استفاده از چسب بتن یـا ملات بتن انجام داد.بااستفاده از اینبلوكهاعلاوه برجلو گیری ازسنگین شدن ساختمان،عملیات حمل ونصب نیزبسیار سریع صورت می گیرد و دستمزد كمتری هزینه می شود . و پـس از اجـرای صحـیح دیــوار می توان مستقیـماً روی آن گچ یا دیگر پوششهای دلخواه را انجام داد.( وزن مخصوص 600 الی 800 كیلو ) ·

دیوار های جدا كننده یكپارچه : از این بتن می توان پنـلهای جدا كننـده مسلح ساخـت كه برای دیوار محوطه، نماهای ساختمـان ، دیـوار سوله و ...كاربرد دارد .همچنین بعلـت خصوصـیات عایـق بودن این بتــن می توان از آن برای دیوارهای سرد خانه ها ،گرم خانه ها( موتور خانه)سالنهای ضدصدا بصورت یكپارچه با قالب بندی عمری استفاده نمود.( وزن مخصوص 1200 كیلو )

كاربرد های دیگر بتن سبك ( فوم سِم ): عایق سازی لوله های حرارتی و برودتی · عایق سازی لوله های گاز و كابلهای برق · جایگزین بتن سبك هوادار بجای خاك در پشت دیوارهای حائل · پوشش سازهای زیر زمینی بجای خاك مانند كانال های زیر زمینی · استفاده در راه ، پل ، تونل ، فرودگاه ، سد سازی و ... · استفاده در ساخت فضاهای سبز · ساخت قطعات تزئینی ( مجسمه سازی ) · قابلیت استفاده ازبتن فوم سِم درساخت ساختمانهای پیش ساخت

آشنایی با کامپوزیتها

آشنایی با کامپوزیتها

در کاربردهای مهندسی، اغلب به تلفیق خواص مواد نیاز است. به عنوان مثال در صنایع هوافضا، کاربردهای زیر آبی، حمل و نقل و امثال آنها، امکان استفاده از یک نوع ماده که همه خواص مورد نظر را فراهم نماید، وجود ندارد. به عنوان مثال در صنایع هوافضا به موادی نیاز است که ضمن داشتن استحکام بالا، سبک باشند، مقاومت سایشی و uv خوبی داشته باشند و .... از آنجا که نمی توان مادهای یافت که همه خواص مورد نظر را دارا باشد، باید به دنبال چارهای دیگر بود. کلید این مشکل، استفاده از کامپوزیتهاست. کامپوزیتها موادی چند جزئی هستند که خواص آنها در مجموع از هرکدام از اجزاء بهتر است.ضمن آنکه اجزای مختلف، کارایی یکدیگر را بهبود میبخشند. اگرچه کامپوزیتهای طبیعی، فلزی و سرامیکی نیز در این بحث میگنجند، ولی در اینجا ما تنها به کامپوزیتهای پلیمری میپردازیم.

در کامپوزیتهای پلیمری حداقل دو جزء مشاهده میشود:

1. فاز تقویت کننده که درون ماتریس پخش شده است.

2. فاز ماتریس که فاز دیگر را در بر میگیرد و یک پلیمر گرماسخت یا گرمانرم میباشد که گاهی قبل از سخت شدن آنرا رزین مینامند.

خواص کامپوزیتها به عوامل مختلفی از قبیل نوع مواد تشکیل دهنده و ترکیب درصد آنها، شکل و آرایش تقویت کننده و اتصال دو جزء به یکدیگر بستگی دارد.از نظر فنی، کامپوزیتهای لیفی، مهمترین نوع کامپوزیتها می باشند که خود به دو دستة الیاف کوتاه و بلند تقسیم میشوند. الیاف میبایست استحکام کششی بسیار بالایی داشته، خواص لیف آن (در قطر کم) از خواص توده ماده بالاتر باشد. در واقع قسمت اعظم نیرو توسط الیاف تحمل میشود و ماتریس پلیمری در واقع ضمن حفاظت الیاف از صدمات فیزیکی و شیمیایی، کار انتقال نیرو به الیاف را انجام میدهد. ضمناَ ماتریس الیاف را به مانند یک چسب کنار هم نگه میدارد و البته گسترش ترک را محدود میکند. مدول ماتریس پلیمری باید از الیاف پایینتر باشد و اتصال قوی بین الیاف و ماتریس بوجود بیاورد. خواص کامپوزیت بستگی زیادی به خواص الیاف و پلیمر و نیز جهت و طول الیاف و کیفیت اتصال رزین و الیاف دارد. اگر الیاف از یک حدی که طول بحرانی نامیده میشود، کوتاهتر باشند، نمیتوانند حداکثر نقش تقویت کنندگی خود را ایفا نمایند.

الیافی که در صنعت کامپوزیت استفاده میشوند به دو دسته تقسیم میشوند:


الف)الیاف مصنوعی ب)الیاف طبیعی.

کارایی کامپوزیتهای پلیمری مهندسی توسط خواص اجزاء آنها تعیین میشود. اغلب آنها دارای الیاف با مدول بالا هستند که در ماتریسهای پلیمری قرار داده شدهاند و فصل مشترک خوبی نیز بین این دو جزء وجود دارد.ماتریس پلیمری دومین جزء عمده کامپوزیتهای پلیمری است. این بخش عملکردهای بسیار مهمی در کامپوزیت دارد. اول اینکه به عنوان یک بایندر یا چسب الیاف تقویت کننده را نگه میدارد. دوم، ماتریس تحت بار اعمالی تغییر شکل میدهد و تنش را به الیاف محکم و سفت منتقل میکند.
سوم، رفتار پلاستیک ماتریس پلیمری، انرژی را جذب کرده، موجب کاهش تمرکز تنش میشود که در نتیجه، رفتار چقرمگی در شکست را بهبود میبخشد.تقویت کنندهها معمولا شکننده هستند و رفتار پلاستیک ماتریس میتواند موجب تغییر مسیر ترکهای موازی با الیاف شود و موجب جلوگیری از شکست الیاف واقع دریک صفحه شود.بحث در مورد مصادیق ماتریسهای پلیمری مورد استفاده درکامپوزیتها به معنای بحث در مورد تمام پلاستیکهای تجاری موجود میباشد. در تئوری تمام گرماسختها و گرمانرمها میتوانند به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شوند. در عمل، گروههای مشخصی از پلیمرها به لحاظ فنی و اقتصادی دارای اهمیت هستند.در میان پلیمرهای گرماسخت پلیاستر غیر اشباع، وینیل استر، فنل فرمآلدهید(فنولیک) اپوکسی و رزینهای پلی ایمید بیشترین کاربرد را دارند. در مورد گرمانرمها، اگرچه گرمانرمهای متعددی استفاده میشوند، peek ، پلی پروپیلن و نایلون بیشترین زمینه و اهمیت را دارا هستند. همچنین به دلیل اهمیت زیست محیطی، دراین بخش به رزینهای دارای منشا طبیعی و تجدیدپذیر نیز، پرداخته شده است. از الیاف متداول در کامپوزیتها میتوان به شیشه، کربن و آرامید اشاره نمود. در میان رزینها نیز، پلی استر، وینیل استر، اپوکسی و فنولیک از اهمیت بیشتری برخوردار هستند.

منبع : http://kapitanmohamadabdi.blogfa.com

ساندويچ پانل صنعتي ، کانکس و سردخانه

ساندويچ پانل صنعتي ، کانکس و سردخانه

ساختار
ورق گالوانیزه رنگی به ضخامت 0.5 میلیمتر
فوم از جنس پلی پورتال با دانسیته معادل 40 کیلوگرم بر مترمکعب
ورق گالوانیزه رنگی به ضخامت 0.5 میلیمتر

خصوصیات

-تحمل بار
-عایق در برابر صدا
-سبکی وزن و مقاوم در برابر زلزله
-عایق در برابر رطوبت
-عایق در برابر سرما و گرما ( جلوگیری از پرت حرارت و برودت )
-غیر قابل اشتعال ( دیرسوز )
-نصب سریع و آسان
-قابل شستشو و بهداشتی

کاربرد
با توجه به ویژگیهای ساندویچ پانلهای صنعتی مانند سبک بودن ، مقاومت در برابر زلزله ، عایق بودن در برابر سرما و گرما و صوت و گرد و غبار و ... به بهترین نحو قابلیت استفاده در موارد ذیل را داراست :
-دیوار و سقف کارخانجات و ساختمانهای صنعتی
-ساخت سوله های صنعتی
-ساخت انواع سردخانه ها
-کانکسهای ثابت و متحرک
-ساخت انبار و سیلو
-ساخت کانتینرهای حمل و نقل
-سقف آلاچیق

منبع : http://kapitanmohamadabdi.blogfa.com

ساندويچ پانل دكوراتيو و خانه های پیش ساخته

ساندويچ پانل دكوراتيو و خانه های پیش ساخته

خصوصیات
-سبکی وزن بالا 5 کیلوگرم برمترمربع ( ایمنی در برابر زلزله و کاهش بار مرده ساختمان
-عایق حرارتی و صوتی مناسب
-سرعت بالا در اجراء
-تنوع و زیبایی در طرح و رنگ
-دوام و عمر طولانی

کاربرد
ساندویچ پانلهای دکوراتیو به دلیل طرحهای متنوع و مقاومت بالا در رنگ انتخاب مناسبی برای پوشش موارد ذیل می باشد :
-نمای ساختمان
-خانه های پیش ساخته و کانکس
-دکوراسیون داخلی ( دیوار – پارتیشن – سقف کاذب )
-بازسازی ساختمانهای قدیمی

منبع : http://kapitanmohamadabdi.blogfa.com

پانل کامپوزیت آلومینیومی

پانل کامپوزیت آلومینیومی

پانل کامپوزیت آلومینیومی :
پانل کامپوزیت آلومینیومی متشکل از لایه هایی از ورق آلومینیومی در بالا و پائین و مواد پلی اتیلنی غیر سمی در مرکز می باشد که ترکیبی از LDPE و L- LDPE دارای کیفیت شکل پذیری بالاست این ماده دارای قابلیت پردازش بسیار آسان ، پایداری شیمیایی و عملکرد مکانیکی فوق العاده می باشد و نقطه ضعفی ندارد . بنابراین پانلها چنانچه در معرض گرما و یا سرمای شدید قرار گیرند مسطح باقی می مانند . هردو سطح با درجات پخت متفاوت توسط روش Coil Coating پوشش داده می شوند .
پانل کامپوزیت آلومینیومی مقاوم در برابر آتش :
پانل مقاوم در برابر آتش متشکل از لایه هایی از ورق آلومینیومی در پائین و بالا و ماده مرکب غیر ارگانیک کندکننده سرعت سرایت شعله به سایر نقاط و مواد ضد حریق در اندازه نانومتری در مرکز پانل می باشد . عیار این ماده که متشکل از مواد ریز غیر طبیعی و انواع زیادی از مواد با تراکم بالا و اکسیژن است بسیار بالا می باشد . این ماده دارای خاصیت پایداری در برابر شرایط آب و هوایی متغییر و عملکرد فوق العاده است و نه تنها مشکل ضد حریق نبودن پانل کامپوزیت آلومینیومی را برطرف میکند بلکه بطور چشمگیری عملکرد دینامیکی قسمتهای خم و یا تا شده پانل که ضعیف ترین بخش یک پانل مرکب آلومینیومی می باشد بهبود می بخشد.

پانل کامپوزیت فلزی :
پانل کامپوزیت فلزی زمانی ایجاد می گردد که تعداد زیادی از رولهای آلومینیومی در ابعاد باریکتر به یکدیگر بپیوندند و تشکیل یک پانل آلومینیومی با ضخامت مورد نیاز را بدهند .

موارد مصرف :
1-نمای بیرونی ساختمانها
2-بازسازی نمای ساختمانهای قدیمی و تغییر دکوراسیون
3-دکوراسیون دیوارهای داخلی ، سقفها ، حمامها ، آشپزخانه ها و تراسها
4-دکوراسیون داخی فروشگاهها
5-تابلوهای تبلیغاتی ، سکوهای نمایش و لوح های اطلاعاتی
6-مواد صنعتی و مواد مورد مصرف در ماشینها و قایقها
7-دیوارکوب ها و سقف کوب های تونل ها

ویژگی ها :
Øپایداری فوق العاده در برابر شرایط گوناگون آب و هوائی
Øپایداری بالا در برابر پوسته شدن رنگ و مسطح بودن پوشش
Øسبکی و پردازش ساده
Øخصوصیات ضد حریق ممتاز
Øپایداری در برابر جدانشدن لایه ها از یکدیگر
Øسادگی نگهداری
Øپایداری در برابر ضربه

منبع : http://kapitanmohamadabdi.blogfa.com

آجرهای ماسه – آهکی

آجرهای ماسه – آهکی

آجرهای ماسه- آهکی که از دیدگاه علمی براساس مواد تشکیل دهنده به آنها« آجرهای سیلیکات کلسیمی» نیز می گویند در سال 1866 م. اختراع شده اند و مصالح بکاررفته برای ساخت آنها شامل آهک و ماسه سلیسیی می باشد و در شرایط فشار و بخار شکل می گیرند. و به صورت قابل توجهی در شکل، مقاومت، اندازه، رنگ و بافت یکسان می باشند( تصویر شماره 16)
در شرایط عادی، مقاومت، سختی و دوام آجرهای ماسه آهکی برای تقریباً کلیه مصارف مناسب می باشند؛ ولی آنها نباید در محیط های اسیدی و یا نمک های محلول قوی قرار گیرند. مقاومت در برابر آتش در این نوع آجرها را می توان با مقاومت آجرهای رسی برابر دانست. ضریب هدایت صوت و حرارت از ضخامت دیوار نیز تقریباً با آجرهای رسی با چگالی مساوی برابر است. آجرهای ماسه آهکی نمک های محلول همراه خود ندارند، لذا عکس العملی که آجرهای رسی به همین علیت به شکل شوره و عدم چسبندگی ملات و اندود و حمله سولفات های درون سیمان پرتلند از خود نشان می دهند، در آجرهای ماسه آهکی بروز نمی کند.
 برخلاف آجرهای رسی تازه که میل به انبساط دارند، آجرهای ماسه آهکی در هنگام خشک شدن منقبض می شوند و این نکته در هنگام طراحی بمنظور جلوگیری از ترک خوردگی باید مدنظر قرار گیرد.
 در مجموع آجرهای ماسه آهکی و مشخصات مشابهی با آنچه در مورد آجرهای سفالی گفته شد پیدا می کنند. ولی محدودیتهایی را نیز به همراه دارند.  به علت تأثیر بیشتر آب بر این نوع آجرها نسبت به نوع رسی استفاده از آنها در پی سازی و کرسی چینی توصیه نمی شود. بدلیل آنکه تداوم تماس با حرارت مستقیم و زیاد موجب دی هیدراته شدن هیدروسیلیکات کلسیم می شود، برای پوشش داخلی کوره ها مناسب نیستند؛ ولی از نظر اجرایی این نوع آجرها بسیار ریزتر از آجرهای سفالی می باشند.
آجر سیمانی
آجر سیمانی به کمک سیمان، شن و ماسه ساخته می شود و از نقطه نظر خواص و مشخصات فنی برابر بلوک های بتنی هستند. آجرهای سیمانی در اشکال و اندازه های مختلف ساخته می شوند و روند تولید آنها نیز مشابه بلوک های بتنی است.
آجرهای نسوز در واقع نوعی چینی هستند که از خاکهای نسوز تهیه می شود چینی نوعی سرامیک مرغوب است که دارای ساختاری ظریفتر ومتراکمتر از سفال هستند دمای پخت آجرهای نسوز حدود می باشد.
 از آجرهای نسوز بدلیل مقاومت حرارتی بالا در پوشش درونی کوره های صنعتی استفاده می شود. آجرهای نسوز انواع مخلتفی دارد با توجه به نوع ماده استفاده شده در ترکیبات آنها گستره های مختلفی را تحمل می کنند. تا دهه 1960  از کربن و خاک نسوز برای پوشش کوره ها استفاده می شد اما امروزه با ساخت انواع آجرهای نسوز از آنها در پوشش داخلی کوره استفاده می شود.

پختن آجر

پختن آجر

گداختن یکی از مهمترین قدم ها در ساختن آجر می باشد. زمان مورد نیاز با توجه به نوع کوره، نوع رس و سایر متغیرها از 40 تا 150 ساعت تغییر می کند. در حال حاضر کوره های تونلی وکوره های متناوب انواع جدیدی از کوره ها می باشند که مورد استفاده قرار می گیرند. در کوره تونلی آجرهای خشک شده که برروی واگون های مخصوص چیده شده اند از داخل تونل گذر می کنند و از کانون حرارتی عبور می نمایند و از سوی دیگر خارج می شوند.
 در کوره های دیگر، حرارت بطور متناوب تغییر می کند. در این روش خشت ها ثابت و کانون حرارتی متغیر است. سوخت این کوره ها گاز طبیعی، نفت، یا زغال سنگ می باشد.
آجر جوش
در کوره های آجرپزی مخصوصاً کوره های چاهی و یا حلقه ای که آتش آن قابل کنترل نیست ممکن است به قسمتی از کوره که به آتش نزدیک تر است حرارت بیشتری برسد در نیتجه آجر از مرحله خمیری گذشته و ذوب می شود. در این مرحله خاک رس روان گشته و شیشه ای می گردد رنگ اینگونه آجرها متمایل به سبز می باشد، خاصیت مکندگی در این نوع آجرها بسیار کم بوده و در حدود 2 تا3 درصد است آجر جوش نسبت به آجر معمولی تردتر و شکننده تر می باشد و به علت آنکه آب در آن نفوذ نمی کند در مقابل عوامل جوی و اسیدهای آلی از آجر معمولی مقاومتر است، به همین دلیل مصرف آن در فرش کف کانالهای فاضلاب و غیره پیشنهاد می شود. ولی بکاربردن این نوع آجر در دیوارهای حمال مخصوصاً طاق ضربی به هیچوجه پیشنهاد نمی شود.
 اگر بخواهند برای مصارفی از قبیل فرش کف کانالهای فاضلاب و غیره آجر جوش بطور انبوه تولید نمایند باید اولاً مواد گداز آور مانند اکسیدهای آهن در مصالح اولیه تهیه آجر بیشتر باشد در ثانی باید گرمای کوره را به 1200 درجه سانتیگراد برسانند و مخصوصاً باید توجه نمایند که آجر در هنگام پختن و ذوب شدن جاری نشود زیرا در این صورت قطعات آجرهای مختلف به هم چسبیده و هر 5 یا 6 بلوک آجر یک قطعه شده کاملاض شکل هندسی خود را از دست داده و غیرقابل مصرف می گردد.
 بدین لحاظ باید قبلاً بوسیله آزمایش در جه حرارت عرق کردن و روان شدن خاک مورد استفاده برای تهیه آجرجوش تعیین گردد و درجه حرارت کوره باید بگونه ای تنظیم گردد که به حد روان شدن خاک نرسد. با توجه به اینکه کوره های آجرپزی اغلب مجهز به وسائل دقیق کنترل حرارت نمی باشد که بتوان در حد یکی دو درجه حرارت آن را کنترل نمود لذا بهتر است برای تهیه آجر جوش از مصالحی استفاده شود که فاصله حرارتی بین مرحله عرق کردن و روان شدن در آن مصالح زیاد باشد و این فاصله بوسیله آزمایش می توان تعیین نمود.
 وزن مخصوص آجر جوش قدری بیشتر از آجر معمولی بوده و در حدود 9/1 گرم در سانتی متر مکعب می باشد.تصویر شماره 6 – پلان کوهره هوفمن
کنترل زمان پخت در کوره از اهمیت فراوانی برخوردار است خشت خام فاقد مقاومت های مکانیکی موردنظر است و چنانچه آجر بیش از حد حرارت ببیند تغییر شکل می دهد و قابل استفاده نمی باشد.
 بمنظور اجتناب از بروز ترک حرارت تا  دمای 100 تا 120 درجه سانتی گراد به کندی افزایش می یابد.  در این دما آب آزاد خشت های تبخیر و خشک می شود. بعد از خشک شدن خشت ها حرارت به سرعت تا 700 الی 800  در جه سانتیگراد افزایش می یابد و در این دما آب تبلور کائولین تبخیر( دی هیدراته) می شود و خشت ها نهایت تخلخل خود را پیدا می کنند. در دمای 800 تا 850 درجه سانتیگراد مواد زودگداز همراه با رس گداخته می شوند و اجزای دیر گداز را احاطه می نمایند و بعد طولی رس ها نقصان می یابد و خشت حرارت دیده به مصالح یکپارچه ای تبدیل می شود.
مصالح تشکیل شده از رس زودگداز در در جه حرارت بین 900 تا 1100 درجه سانتیگراد کاملاً گداخته می شوند و مصالح ساختار سنگی پیدا می کند. این مصالح بخوبی در برابر نفوذ آب مقاوم است و مقاومت مکانیکی بالا، مقاومت در برابر یخبندان و سایر کیفیات یک مصالح ارزشمند را پیدا می کند.
 در بعضی از روشهایی نوین بمنظور جلا یافتن سطح آجر در مرحله نهایی با تزریق گاز طبیعی سطح آجر می سوزد و تغییر رنگ می دهد و جلا پیدا می کند. برای جلوگیری از ترک آجرها را بآهستگی سرد می نمایند و بعد از آن کنترل نهایی انجام می گیرد و در صورت نیاز به منظور یکنواختی ماشین کاری و سپس آجرهای مرغوب بسته بندی انبار یا بارگیری می شوند.

مقاله ای درباره طراحی تیرهای کامپوزیت

منبع : سیویل استارز

مقاله ای درباره طراحی تیرهای کامپوزیت

نقل قول:

مقاله حاضر مقاله ای 23 صفحه ای به زبان انگلیسی که درمورد رفتار تیرهای کامپوزیت و المان های موجود و نحوه طراحی آنها با درنظر گرفتن ظرفیت لنگر و ظرفیت برشی و حتی مقاومت برشی گل میخ ها با توجه به اندازه گل میخ ها....و کنترل های لازمه.

به حجم  498 کیلوبایت

در فرمت پی دی اف

به علت سوء استفاده بعضی از سایتها و تذکر داده شده متاسفانه از لینک دانلود آزاد فعلا معذور هستم

برای دانلود نیاز به عضویت رایگان در منبع می باشد...

لینک دانلود :

http://www.civilstars.com/attachment.php?aid=367

---

---

منبع : 4shared

پروژه کامل طراحی سازه های  فولادی

دانشگاه صنعتي امیرکبیر

دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست

استاد : جناب آقای مهندس طاحونی

نگارش: حميد كاظم

در 457 صفحه

تابستان 1389

به حجم 45 مگابایت

در فرمت پی دی اف (pdf)

لینک دانلود :

http://www.4shared.com/document/2NzKoem5/Project_Steel_Structures_.html

آشنایی با افزودنی های جدید تبدیل گچ به سیمان

در سایت زیر با ویژگی های افزودنی های تبدیل گچ به سیمان آشنا خواهید شد

این سایت در مورد ویژگی ها و کاربرد افزودنی های گچ مطالب ارزشمندی را ارئه می دهد و می توانید با شرکت کیا عمران ( سازنده افزودنی ها ) جهت خرید این افزودنی ها تماس حاصل فرمایید

اطلاعات بیشتر را در سایت زیر مشاهده فرمایید :

تبدیل گچ به سیمان | مقالات مهندسی عمران

مصالح سنتى در معمارى ايران

مصالحى که در ايجاد بناهاى دورهٔ اسلامى بکار مى‌رفته متنوع است. هدف از تشريح مصالح سنتى اين است که اولاً با فرهنگ و سابقهٔ اين مصالح که امروزه بطور مؤثر در ساختمان‌هاى مورد استفاده است آشنا شويم و نحوهٔ تهيه آن را بدانيم. اين مصالح عبارتند از: خشت، آجر، آهک، گچ، سنگ، چوب، خاک، ماسه، ملات، قير، فلز، رنگ، شيشه.

  

آجر

 

مهم‌ترين مصالح ساختمانى در ايران، قبل و بعد از اسلام آجر بوده است. اين آجرها معمولاً به شکل مربع است. از آجر در تزئين بنا نيز استفاده مى‌شد و از اوايل اسلام تا دورهٔ تيمورى تزئين بيشتر بناها با آجرکارى است. آجرهاى پخته به رنگ‌هاى قرمز و قرمز تيره، زرد کمرنگ ساخته مى‌شده و در بخش‌هاى مختلف بنا بکار مى‌رفته است. مسجد جامع اصفهان، مسجد جامع اردستان، مسجد کبير يزد و حمام گنجعلى‌خان کرمان و ... نمونه‌هايى از هنر آجرکارى در دوره‌هاى مختلف تاريخى هستند.

 

آجر نوعى مصالح مصنوعى است که از ترکيب خاک و آب به روش سنتى بدست مى‌آيد و بعد در کوره پخته مى‌شود. از اين مصالح در جزر، پايه، قوس‌ها، ستون‌ها، ديوار‌سازى‌ها، پوشش طاق‌ها و گنبدها، کف‌پوش‌ها و بسيارى موارد ديگر استفاده مى‌شود. آجرهاى نما در انواع آجر نيم‌گرد، آجر قاشقي، کله‌گنجشکي، دندان موشي، شش ضلعى و ... بکار مى‌روند.

 

آهک

آهک فرآورده‌اى است که پيش از پيدايش تاريخ، توسط بشر شناخته شده بوده است. گفته مى‌شود روش پختن آهک را يونانى‌ها از ايرانيان و روميان از يونانى‌ها آموختند. از ملات آهک در پى‌سازى و کرسى‌چينى و ديوارسازى در بناهاى قديمى بکار رفته است. امروزه نيز آهک يکى از مصالح مفيد و موثر در ساختمان است. برخى سنگ‌هاى آهکى را در پوشش کف، ازاره، پله‌ها و نماها بکار مى‌برند و برخى براى ملات پخته شده و مصرف مى‌شوند.

خاک

خاک داراى انواعى است و خاک‌رس نوع مرغوب آن است که در سفالگرى استفاده مى‌شود. بهترين خاک رس به رنگ قرمز و عارى از ناخالصى است که به آن خاک چينى مى‌گويند. بطورکلى خاک‌هايى که بيش از ۵۰ درصدشان خاک‌رس باشد، خاک‌هاى پرمايه‌اند. اگر ۵۰ درصد وزنشان رس داشته باشند خاک‌هاى خالص و اگر کمتر از اين مقدار يعنى بين ۳۰ تا ۳۵ درصد مقدار وزن خاک، خاک‌رس باشد، خاک‌هاى کم‌مايه‌اند.

ماسه

ماسه از مصالحى است که بصورت ترکيب با آهک بعنوان ملاتى مقاوم در پى‌سازى‌هاى آجرى و ساير کارها استفاده مى‌شود. ماسه بشکل مستقيم قدمتى ۳۰۰۰ ساله دارد. ماسه گاه بطور طبيعى وجود دارد و گاه به روش مصنوعى از طريق خرد کردن سنگ گرانيت - سنگ آهک متراکم و ديگر سنگ‌هاى متراکم بدست مى‌آيد.

ملات

ملات مواد خميرى و چسبنده‌اى است که جهت اتصال رج‌ها به يکديگر و براى بوجود آوردن جسم واحدى از اسکلت و استخوان‌بندى ساختمان بکار مى‌رود. بطورکلى مقاومت ملات به وضع اقليم، مکان و محيط و نوع ساختمان بستگى کامل دارد. کاربرد ملات‌ها با پيدايش معمارى سنتى کاملاً همراه بوده است. ملات‌‌ها انواعى مثل ملات گِل، ملات کاهگل، ملات ريگ، ملات گچ و خاک، ملات گچ، ملات گل آهک، ملات ماسه آهک، ملات ساروج، ملات ماسه سيمان و ملات باتارد دارد.

گچ

از ديگر مصالح ساختمانى گچ مى‌باشد که در تمامى ادوار در معمارى استفاده شده است. بدليل ارزانى و زود سفت شدن، کاربردهاى متعددى داشته است. در آثار بدست آمده از اکتشاف سده سيزدهم در هزاره اول قبل از ميلاد در معبد شاهان ايلامى در بناى چغازنبيل در هفت تپه خوزستان، وجود ملات گچ و کاربرد آن باعث ساخت و استقرار قوس‌هاى سهمى شده است و در برخى بناهاى تخت‌جمشيد نيز در پوشش قوسى کانال‌ها بيادگار مانده است. در دورهٔ ساسانى نيز ملات گچ در اسکلت‌سازى بناها و نماسازى کاربرد فراوان داشته است. اين ملات از اجزاء لاينفک و مصالح مهم ساختمانى از روزگار باستان تا امروز بوده است.

کاشى

استفاده از کاشى براى تزئين و استحکام بخشيدن به بناها از دورهٔ سلجوقى آغاز شد و در قرون متمادى بويژه دوره تيمورى و صفوى به اوج خود رسيد. کاشى نقش عمده‌اى در تزئين بناهاى دورهٔ اسلامى داشت.

خشت

از ديگر مصالح ساختمانى معمول در معمارى ايران خشت است. در دورهٔ اسلامى يا تمامى بنا از خشت بوده يا بخشى از ديوارها و بقيه از آجر بوده است. از بناهاى خشتى بدليل مقاومت کم در مقابل عوامل طبيعي، چيز زيادى باقى نمانده است.

سنگ

در معمارى اسلامى از سنگ در شالودهٔ بنا، فرش کردن کف و تزئين بنا استفاده مى‌شد. استفاده از سنگ اهميت ويژه‌اى داشته و نيز براى ساختن کتيبه‌ها سنگ‌هاى گوناگونى به کار مى‌رفته و تراشيده يا حجارى مى‌شده است.

استفاده از سنگ در ادوار باستان به مراتب بيش از آجر بوده است. بناهاى تخت‌جمشيد بويژه تالار صد ستون که متعلق به سدهٔ پنجم قبل از ميلاد است، با سنگ‌هايى در ابعاد بزرگ بر روى يکديگر ساخته شده و ستون‌هاى بلند همراه با سرستون‌ها ساخته شده است. اين بنا از زيباترين انواع حجارى و همچنين پيکرتراشى‌ها برخوردار بوده و اين بناى عظيم در شمار ارزنده‌ترين آثار معمارى جهان مى‌شناسند. همينطور معبد زرتش در نقس رستم نيز از آثار باارزش سنگى است.

در دوره‌هاى بعد نيز از سنگ در ساختن بناها استفاده فراوان شده است. از سنگ مرمر شفاف نيز به‌عنوان شيشه در شبستان‌هاى زمستانى مثل مسجد جامع اصفهان و مسجد جامع يزد و حمام گنجعلى‌خان کرمان استفاده شده است.

در سال‌هاى اخير نيز از سنگ در نماسازى‌ها به اشکال مختلف استفاده شده است و نيز براى کف‌پوش‌ها، پله‌ها و بسيارى ديگر از موارد نيز کاربرد دارد.

چوب

استفاده از چوب از ويژگى‌هاى معمارى اسلامى است، که در ناحيه گيلان و مازندران بيشتر رايج است. از چوب براى ساختن در و پنجره، صندوق‌هاى ضريح، ستون‌ها و تير سقف، چارچوب و ... استفاده مى‌شده است.

از چوب علاوه بر اسکلت‌سازي، در تزئين بنا نيز استفاده مى‌شده است. چوب و فرآورده‌هاى آن در بناهاى صد سال اخير به عنوان مصالحى مؤثر در ستون‌هاى چوبي، پوشش‌هاى سقفى دوجداره، و بخش‌هاى ديگر بکار رفته است. امروزه از چوب براى کف‌سازى‌هاى پارکت، قاب‌سازى‌هاى سقف، دکورسازى‌ها و کابينت‌هاى چوبي، درهاى چوبى با روکش‌هاى زيبا بهره گرفته مى‌شود. بطورکلى پس از سنگ، آجر، گچ و آهک چوب نيز از مصالح بسيار مؤثر در ساختمان‌سازى مى‌باشد.

قير

قير به چهار نوع وجود دارد: قير معدني، قير نفتي، قير محلول در اب و امولاسيون. به‌نظر مى‌رسد که قير واژه‌اى بابلى و يا ايلامى است. در بابل از اين مصالح براى ملات به جهت پيوند رج‌هاى سنگ لاشه و آجرچينى استفاده مى‌شده است. در آثار بين‌النهرين نيز کاربرد اين مصالح تأييد شده است. در بناهاى ايران باستان از قير براى اندود روى ستون‌هاى چوبى و اندود برخى نماها و عايق‌‌بندى بدنهٔ کشتى‌ها استفاده مى‌شده است.

از قير در کشورهاى ديگر که منابع طبيعى آن را دارند، نهايت استفاده مى‌شود. قير محلول و امولاسيون در ايران هزينه زيادى دارد و با سختى تهيه مى‌شود و جزو مصالح سنتى نيستند.

فلز

کاربرد فلز فولاد در بناهاى دوران هخامنشى فراوان بوده است. در بناهاى دورهٔ صفوى نيز از فولاد به شکل آهنگرى جهت کلاف‌بندى استفاده مى‌شده است. در دورهٔ قاجاريه کاربرد فولاد جهت رکابى‌ها در اسکلت چوبى و کلاف‌بندى‌ها بخصوص شيروانى‌سازى مورد توجه بوده است. در دوران معاصر نيز فولاد در ساختمان از عناصر مهم بناست و کاربردهاى مختلفى دارد.

رنگ

رنگ و رنگ‌سازى در زيباسازى بنا انجام مى‌شود. در دوره‌هاى قبل از تاريخ و هزاره‌هاى چهارم و سوم براى تزئين انسان‌ها و وسايل زندگى و نيز رنگ‌آميزى ديوارهٔ اتاق‌ها از رنگ‌ها استفاده مى‌شده است. در دورهٔ هخامنشى علاوه بر رنگ‌آميزى سطوح بنا در کف‌سازى‌ها نيز از مصالح رنگين استفاده شده است. نمونه‌هايى از اندود ماسه آهک همراه با پوکه آجر خرد شده و رنگ اُخرا به شکل ملاتى رنگين در کف‌سازى کاخ داريوش بيادگار مانده است. در دوران اشکانى و بويژه دورهٔ ساسانى از رنگ براى رنگ‌آميزى بر سطوح اندودها و نقاشى از صورت نگاره و موارد ديگر نهايت استفاده مى‌شده است. در ادوار مختلف اسلامى از رنگ در زيباسازى داخل بناها استفاده شده است. از آغاز دوره تيمورى تا هنر صفوى از رنگ‌هاى معدنى در کاشى‌سازى و نقاشى روى گچ‌کارى و نيز قالى‌بافى و نساجى و قلم‌کارى و هنرها و حرفه‌هاى ديگر از رنگ استفاده‌هاى فراوانى شده است. در دوره زنديه از رنگ‌هاى معدنى در نقاشى بناها بخصوص در اتاق‌ها و تالارهاى ارگ کريم‌خانى و موزهٔ پارس و نيز در حمام‌ها استفاده فراوان شده است. در دورهٔ قاجاريه انواع نقاشى‌هاى ترئينى به‌شکل گل و گياه و يا تصويرسازى روى گچ‌کاري، قاب‌سازى‌هاى سقف و نقاشى بر سطح زير و رو آينه و گچ‌برى و بسيارى ديگر به‌وجود آمد که بعضى از آنها منحصر به‌فرد مى‌باشد. امروزه نقاشى و رنگ‌آميزى از آخرين کارهاى اجرايى يک بناست.

شيشه

طى کاوش‌هاى باستان‌شناسى سال‌هاى اخير و نيز از بناهاى باقيمانده، در ادوار اسلامي، برمى‌آيد که شيشه‌هاى الوان براى تأمين روشنايى و تزئين در و پنجره و قالب‌هاى گنبدخانه‌ها و شبستان‌ها استفاده مى‌شده است.

در زيگورات چغازنبيل مربوط به تمدن ايلامى در هزارهٔ اول قبل از ميلاد، پنجره‌هايى وجود داشته با شيشه‌هاى لوله‌‌اى صدف‌دار و به شکل توخالى و بصورت مارپيچ جهت نفوذ روشنايى در طبقات زيرين. اين آثار شيشه‌اى اکنون در موزه ملى ايران نگهدارى مى‌شود. در دورهٔ هخامنشى نيز، هنر شيشه‌سازى بصورت آونگ‌هايى پشت‌نما درخشش کرده و در دوره‌هاى بعد نيز به‌گونه‌هاى خاصى بکار رفته. بعد از اسلام در دوران صفويه در بناهاى چهل ستون و هشت بهشت، آينه‌هاى تخت در اشکال هندسى و يا نقاشى روى آينه و يا پشت آينه بکار رفته است. در سال‌هاى بعد نيز هنر آينه‌کارى در ابعاد کوچک در هنر گره‌سازى اسلامى به‌شکل تازه‌اى نمود يافت. اين هنر در دوران قاجار به حدکمال رسيد و بسيارى از رواق‌ها و درون بقعه‌هاى اماکن متبرکه و کاخ‌ها زيباترين آينه‌کارى‌ها بوجود آمدند.

 

به نقل از:  افزودنی تبدیل گچ به سیمان