تولید سیمان که ماده اصلی چسبندگی در بتن است در سال 1756 میلادی در کشور انگلستان توسط «John smeaton »که مسئولیت ساخت پایه برج دریایی «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهایت سیمان پرتلند در سال 1824 میلادی در جزیره ای به همین نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسید . مردم کشور ما نیز از سال 1312 با احداث کارخانه سیمان ری با مصرف سیمان آشنا شدند و با پیشرفت صنایع کشور ، امروزه در حدود 26 الی 30 میلیون تن سیمان در سال تولید می گردد . با آگاهی مهندسان از نحوه استفاده سیمان در کارهای عمرانی ، این ماده جایگاه خودش را در کشورمان پیدا کرد
یکی از روشهای ساختمان سازی که امروزه در جهان به سرعت توسعه می یابد ساختمانهای بتنی است . بعد از انقلاب اسلامی به علت کمبود تیر آهن در نتیجه تحریمها و نیز گسترش ساخت و سازهای عمرانی در کشور ، کاربرد بتن بسیار رشد نمود . علاوه بر این موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزایایی از قبیل مقاومت بیشتر در مقابل آتش سوزی و عوامل جوی ( خورندگی ) آسان بودن امکان تهیه بتن به علت فراوانی مواد متشکله بتون و عایق بودن در مقابل حرارت و صوت می باشند که توسعه روز افزون این نوع ساختمانها را فراهم می سازد .
یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است . استفاده از میکروسیلیس در ساخت بتن سبک سبب شده است که مقاومت بتن سبک بالا رود و این محدودیت کاهش یابد . در این تحقیق ضمن توضیحاتی در مورد بتن و تاثیر آب بر روی مقاومت بتن ، بیشتر در باره بتن سبک و روشهای افزایش مقاومت آن با استفاده از میکروسیلس ،خواص مکانیکی و همچنین موارد کاربرد آن بحث می شود.
اجزاء تشکیل دهنده بتن و خواص آنها
سیمان : حدود 7 الی 15 درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد
آب : حدود 14 الی 21 درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد
دانه های سنگی ( شن و ماسه ) : حدود 60 الی 75 درصد از حجم بتن را تشکیل می دهد
هوا: در بتن بدون هوا میزان حجم هوای موجود بین 5/0 تا 30 درصد است و در بتن هوادار میزان حجم هوای موجود بین 4 الی 8 درصد است
مواد مضاف : مواد شیمیایی هستند که به میزان جزئی و به صورت درصدی از وزن سیمان به مخلوط اضافه می شوند تا خواص مطلوب مورد نظر را دربتن ایجاد کنند
سیمان
به هر ماده چسبنده ای سیمان اطلاق می شود .لکن به ماده چسباننده مصالح سنگی در بتن اصطلاحا سیمان می گویند که نقش آن صرفا چسباندن دانه ها به یکدیگر بوده و به تنهایی تاثیری در مقاومت و باربری ندارد
مواد اولیه سیمان :
آهک
Cao
حدود 63 درصد
سیلیس
Sio
حدود 20 درصد
آلومین
Al2o3
حدود 6 درصد
اکسید آهن
Fe2o3
حدود 3 درصد
اکسید منیزیم
Mgo
حدود 5/1 درصد
مواد شیمیایی موجود در سیمان :
تری کلسیم سیلیکات : ( 3Cao-Sio2 ) با علامت اختصاری ( C3S )
دی کلسیم سیلیکات : ( 2Cao-Sio2 ) باعلامت اختصاری ( C2S )
تری کلسیم آلومینات : ) 3Cao-Al2o3 ) با علامت اختصاری ( C3A)
تتراکلسیم آلومیوفریت: ( 4Cao-Al2o3-Fe2o3 ) با علامت اختصاری ( C4AF )
انواع سیمانهای استاندارد : ( پرلتند )
1- سیمان تیپ یک ( I ) ، سیمان معمولی
به طور کلی از خوردگی میلگردهای فولادی در بتن به وسیله تشکیل پوسته اکسیدهای فعال و قلیایی های سیمان پرتلند جلوگیری می شود. وقتی یون های مهاجم، از قبیل کلرایدها، اطراف میلگردهای بتن را آلوده می کند، پوسته اکسید فعال باعث تضعیف یا تخریب می شود و خوردگی میلگردهای فولادی اتفاق می افتد.
خوردگی یک روند الکتروشیمیایی است و در محل تشکیل قسمت های کاتدیک و آندیک در فولاد ایجاد
می شود. وقتی در بخش های آندیک و کاتدیک، خوردگی به صورت الکتریکی پیوسته و مشابه الکترولیت است، خوردگی بخش های آندیک اتفاق می افتد. خوردگی جریان رایج الکتریکی از میان هسته، آندها، کاتدها، و الکترولیت ایجاد می شود. بجز مواردی که کم شدن و رفع این حالت تامین می شود، خوردگی ادامه می یابد تا اینکه در ناحیه آندیکگسیختگی اتفاق بیفتد. ACI 22R در برگیرنده اطلاعات تکمیلی درخصوص خوردگی فولاد در بتن است.
محافظت کاتدی روند حفاظتی برای کنترل خوردگی فولاد در بتن آلوده است. اصول اصلی مرتبط با حفاظت کاتدی ایجاد میلگردهای فولادی مهار شده کاتدیک است، بنابراین از خوردگی بیشتر فولاد جلوگیری
می کند. این محافظت می تواند با اتصال الکتریکی میلگردهای فولادی به فلزات آند دیگری با یا بدون به کار رفتن نیروهای خارجی مهیا شود.
سیستم های حفاظت کاتدیک از نیروهای خارجی کمک نمی گیرد و از سیستم های فعال توام با فداکاری بهره می گیرد. فلزی که برای محافظت استفاده می شود دارای ارزش اندک و گرایش خوردگی بیشتری نسبت به فولاد است. برای مثال می توان از فلز روی نام برد. این فلز در محل مورد نظر به جای فولاد زنگ می زند و از سازه محافظت می کند. دیگر انواع سیستم کاتدیک با اعمال نیروی خارجی، مقدار نیروی کوچک الکتریکی از میان میلگردهای فولادی سبب بی اثر کردن جریان عامل خوردگی، می شود. فلزی ماننند پلاتین که با سرعت کم زنگ می زند آند به حساب می آید.این روشی است که برای کنترل خوردگی تحت تاثیر شدن جریان محافظت کاتدیک، شناخته شده است. برای اطلاعات بیشتر به ACI 22R مراجعه شود.