VIP همه چیز درباره مواد و مصالح «مصالح معماری چه هستند؟»

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

ماسه

ماسه از ساحلی در ونکوور، (۱ تا ۲ سانتیمتر مربع).
ماسه به سنگ‌ریزه‌های خردتر از شن گفته می‌شود.[۱] ماسه معمولاً در ساحل دریا و رودخانه به راحتی یافت می‌شود. در مهندسی عمران بر اساس طبقه‌بندی، ASTM به سنگدانه‌های ریزتر از ۴٫۷۵ میلی‌متر و درشت تر از ۰٫۰۷۵ میلی‌متر (۷۵ میکرون) ماسه می‌گویند.[۲] طبق استاندارد طبقه‌بندی متحد خاک، ماسه به سه رده ریز، متوسط و درشت طبقه‌بندی می‌شود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

بتن

یک ساختمان مدرن: تالار شهر بوستون.
(کامل شده در ۱۹۶۸) عمدتاً از بتن ساخته شد. پیش‌ساخته و ساخته در محل
بِتُن (به فرانسوی: Béton) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌کننده‌های مختلف استفاده شود.[۱] گاهی اوقات برای عوض کردن بعضی از خواص بتن، هنگام مخلوط کردن مواد، مقدار مواد افزودنی به آن اضافه می‌گردد. بتنی که تازه درست شده باشد شکل آن به صورت خمیری می‌باشد و بعد از این‌که در قالب ریخته شود، شکل قالب مشخص شده را به خود گرفته و بعد از مدت مشخصی، سفت شده و مقاومت مورد نیاز را کسب می‌کند. با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای داشته‌است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها، سولفورها، پلیمرها، الیافهای مختلف و افزودنیهای متفاوتی هستند، تولید می‌شوند.

بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان خاطرنشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می‌گیرد. بتن به‌طورکلی محصولی است که از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگ‌دانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگی‌های خاص است. بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفت‌های شگرفی شده‌است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت‌وسازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده‌است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته‌است. امروزه با پیشرفت علم و فناوری مشخص شده‌است که صرف توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیط‌های مختلف و کاربردهای مختلف نمی‌تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه‌های بتنی ایجاد می‌گردد. چند سالی است که مسئله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گرفته‌است. مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار و اذهان مهندسان و شیمیدانان را به سمت طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده‌است. در این راستا در پاره‌ای از کشورها دستورالعمل‌ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل‌ها گشته‌اند.


خواص بتن
خواص ظاهری
بتن خاکستری رنگ بوده و دارای شکل خاصی نمی‌باشد و همچنین به سادگی به شکل قالب خود درمی آید. همچنین معمولاً دارای بافت نیست و بدون بو می‌باشد.

خواص فیزیکی بتن
۱)وزن فضایی
وزن بتن بیشتر به نوع دانه‌های آن و تراکم قطعه بستگی دارد، هر چه دانه‌های سنگی سبک‌تر باشند قطعه سبک‌تر و تاب مکانیکی کمتری را از خود بروز می‌دهد. برعکس بتنی که دارای دانه‌های سنگی سنگین تر و متراکم‌تری باشد، قطعه‌ای وزین‌تر باتحمل بیشتر ارائه می‌دهد. اما به‌طورکلی وزن فضایی بتن دردامنه‌ای به وسعت ۳۰۰ –۵۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب در نوسان است.

۲)تخلخل در بتن
میزان تخلخل بین ۸ تا ۲۵ درصد در محاسبات در نظر گرفته می‌شود که با بالا رفتن آن، قطعهٔ بتنی خواصی همچون مقاومت در برابر یخبندان و نیرو را از دست می‌دهد و در عوض ضریب هدایت حرارت را کاهش می‌دهد.

۳)عمل یخ زدن
همان‌طور که درجهٔ حرارت بتن سخت که با آب اشباع شده‌است، آب موجود در منافذ موئین خمیر سیمان کم می‌شود، به طرز مشابهی با یخ زدن در لوله‌های موئین، سنگ‌ها یخ می‌زند و بتن منبسط می‌شود. در یخ زدن مجدد بتن، انبساط بیشتری رخ می‌دهد و لذا اثرات دوره‌های مکرر یخ زدن و آب شدن، تجمعی خواهد بود. منافذ بزرگ‌تر بتن که در اثر تراکم ناقص هنگام عمل آوردن بتن به وجودمی آیند معمولاً پر از هوا می‌باشند و بنابراین به میزان قابل‌ملاحظه‌ای در معرض عمل یخ زدن واقع نمی‌شوند. وقتی‌که مقدار فشار منبسط‌کننده در بتن از مقاومت کششی آن تجـ*ـاوز نماید، بتن خسارت خواهد دید و میزان خسارت، از پوسته‌شدن سطحی تا ازهم‌پاشیدگی کامل متغیر است. معمولاً خسارت از سطحی که در معرض یخ‌زدگی قرارمی گیرد شروع می‌شود و تا عمق آن پیشروی می‌نماید.

خواص مکانیکی
۱)خواص فشاری
مقاومت در مقابل فشار در حقیقت نشان‌دهندهٔ مرغوبیت بتن است. میزان آن به‌وسیلهٔ آزمایش فشاری روی نمونه‌های استوانه‌ای، مکعبی و مکعب مستطیل پس از یک دوره زمانی مشخص می‌شود. نیروی فشاری قائم است وبر روی سطوح فوقانی و تحتانی که کاملاً مسطح و صاف‌شده‌اند، وارد می‌شود. حد مقاومت زمانی است که نمونه خرد و ازهم‌گسیخته شود. معمولاً مقامت بتن پس از ۲۸ روز از ساخت ملاک محاسبات قرار می‌گیرد. در بعضی از کشورها مقاومت بتن زا پس از ۹۰ روز ملاک عمل قرار می‌دهند. آنچه مسلم است اینکه مقاومت فشاری نسبت به سن بتن افزایش می‌یابد.

۲)مقاومت کششی
مقاومت کششی بتن بسیار کم و مقدار آن در حدود ۱۱۰ تا ۱۲۰ مقاومت فشاری آن است، ولی در بتن مسلح وجود فولاد مانع از تقلیل حجم بتن در اثر انقباض ناشی از خودگیری می‌شود. بر اثر انقباض دوران خودگیری ترک‌هایی ریز در بتن ایجاد می‌شود که خود باعث خواهد شد تا مقاومت کششی به صفر برسد.

۳)مقاومت دربرابر نیروی برشی
تعیین این مقاومت از طریق آزمایش مستقیم معمول نیست، بلکه از طریق محاسبات به دست می‌آید. مقدار آن در حدود ۱/۵ تا دو برابر مقاومت کششی مقطع بتنی است.

خواص شیمیایی بتن
۱)اثر اسیدها
اثر اسیدها بر روی بتن سخت شده، تبدیل تمام یا قسمتی از بتن به ترکیبات کلسیم است و آن شامل تبدیل هیدروکسید کلسیم به سیلیکات کلسیم هیدراته و آلومینات کلسیم هیدراته به نمک‌های کلسیم اسید مربوطه است. در شرایط مرطوب SO2 و CO2 و دیگر بخارات اسیدی موجود در هوا نیز از طریق تحلیل قسمتی از سیمان سخت شده و انتقال آن به بیرون از سطح بتن و نهایتاً جا گذاشتن یک تودهٔ نرم و خمیری شکل تأثیر می‌گذارند. این نوع حمله بیشتر در نواحی صنعتی رخ می‌دهد و خسارات چشمگیری به بتن وارد می‌سازد.

۲)اثر بازها
محلول‌های رقیق (۱۰ درصد) سودیا پتاس بر روی بتنی که از سیمان پرتلند بامصالح سنگی مقاوم در مقابل محلول‌های قلیایی تهیه گردیده‌است، اثر ندارند. در واحدهای تولیدمواد شیمیایی که بتن مستقیماً در معرض سود قرار می‌گیرد صدمات جدی به آن وارد می‌شود.

۳)سفیدک
خارج شدن ترکیبات آهک از بتن تحت بعضی از شرایط باعث تشکیل رسوبات املاح روی سطح بتن می‌گردد که به آن سفیدک می‌گویند. برای مثال وقتی آب از میان بتنی که خوب متراکم نشده‌است، یا از میان ترک‌ها یا در امتداد درزها عبور می‌کند و درروی سطح بتن تبخیر می‌شود و در آن محل ظاهر می‌شود، کربنات کلسیم تشکیل‌شده به صورت رسوب سفیدرنگ باقی می‌ماند. رسوبات سولفات کلسیم نیز به همین ترتیب بر روی سطوح بتنی مشاهده می‌شود. همچنین ممکن است مصرف مصالح سنگی ساحلی شسته نشده در بتن باعث ایجاد سفیدک گردد در این صورت ممکن است املاحی که سطح دانه‌های سنگی را می‌پوشانند به‌مرورزمان سبب ایجاد رسوبات سفیدی بر روی سطح بتن گردند. گچ و قلیایی‌های موجود در مواد سنگی اثر مشابهی دارند. به‌غیراز مسئله حل شدن مواد سیمان و به خارج راه یافتن آن‌ها، بروز سفیدک فقط تا این حد اهمیت داد که ظاهر بتن را زشت می‌نماید.

انواع بتن
بتن‌ها انواع مختلفی دارند که از مشهورترین بتن‌ها و رایج‌ترین بتن‌های مورد استفاده در سراسر دنیا و جهان می‌توان به این دسته از انواع بتن اشاره کرد:

• بتن پرمقاومت
• بتن سبک
• بتن سنگین
• بتن پاششی یا همان شاتکریت
• بتن اصلاح شده با پلیمر
• بتن خود متراکم شونده
• بتن الیافی
• بتن هوادار اتوکلاو شده
• بتن اسفنجی
• بتن شفاف
• بتن رنگی
• بتن غلتکی
• بتن انعطاف‌پذیر
• بتن مگر

مواد تشکیل دهنده

مواد مختلف تشکیل دهنده بتن
معمولاً کلمهٔ بتن به تودهٔ حجیمی اطلاق می‌شود که از سیمان و دانه‌های مختلف سنگ و آب تشکیل‌شده‌است و هر یک از دانه‌ها با مایهٔ سیمانی احاطه گشته‌اند. تغییر در مقادیر، جنس، نوع و مواد همراه و همین‌طور شرایط محیطی محصولی با مشخصات متفاوت به دست می‌دهد. همان‌طور که در بخش سیمان آمده‌است، گذشت زمان و تأثیر رطوبت هوابر سیمان، کیفیت آن را تنزل می‌دهد. در ضمن استفاده از سیمان فاسد شده، مقاومت بتن را به‌شدت ساقط می‌کند.

۱)سیمان (Cement)
نوشتار اصلی: سیمان
سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب می‌شود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانه‌های گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم می‌چسبند و به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن‌ها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید می‌شود.[۱]

اثر سیمان بر مقاومت بتن
با فرض اینکه عوامل دیگری که در این امر مؤثر هستند ثابت نگاه داشته شوند، سیمان به سه طریق بر روی تاب و مقاومت بتن مؤثر است:

1. مقدار سیمان
2. نوع سیمان
3. کیفیت سیمان

کمترین سیمانی که درساختن بتن مصرف می‌شود باید به اندازه‌ای باشد که دوغاب آن رویهٔ دانه‌های سنگی را اندود کند و بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه‌ای باشد که نه تنها حالت اول را حفظ کند بلکه فضاهای خالی استخوان بندی سنگی را هم پر کند. با مصرف کمتر ازحالت اول باعث عدم چسبندگی میان دانه‌های سنگی و در نتیجه سقوط تاب مکانیکی قطعه می‌شود؛ و با مصرف بیشتر از حالت دوم، بدون آنکه تاب قطعهٔ بتنی افزایش یابد، از صرفهٔ اقتصادی کاسته می‌شود. با افزایش مقدار سیمان مقاومت فشاری وضریب الاستیسیتهٔ آن نیز افزایش می‌یابد. جدول شمارهٔ ۱ حداقل مقاومت لازم برای بتن به عیارهای مختلف را نشان می‌دهد که در آن مقاومت بتن پس از ۲۸ روز که در محل مرطوب نگهداری شده‌است، اندازه‌گیری گردیده‌است.

۲)آب (Water)
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود.[۲] در اکثر اختلاط‌ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.[۲] مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به‌طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm است. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب آشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یون‌های سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن‌سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که PH (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوماً وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند. [۳]

مقدار آب مصرفی
مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتاً کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاه‌های ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگ‌دانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگ‌دانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا(Saturated Surface Dry)است.

عمل آوری
با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرایند Hydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود عمل آوری متوقف شده و درصورتی رطوبت تسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد فرایند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایق کاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

تأثیر آب بر مقاومت بتن
تغییر مقدار آب باعث تغییرات مقاومت در بتن می‌گردد. علاوه براملاح همراه با آب و سختی آن که دربخش مربوط به سیمان در مورد آن بحث شد، عوامل زیر بر مقدار آب در بتن مؤثرند:

1. غلظت بتن مورد نیاز
2. درشتی مصالح سنگی مورد مصرف
3. نمناکی مصالح سنگی مورد مصرف
4. شکل مصالح سنگی موردنیاز و زبری سطح آن‌ها
5. گرما و خشکی هوا در هنگام ساخت و بتن ریزی
6. مقدارسیمان مورد مصرف
7. نوع قالب (چوبی یا فلزی)

هر چه بتن غلیظ تر باشد و دانه‌های مصالح سنگی درشت تر و نمناک تر باشند و همچنین سطح دانه‌های مصالح سنگی صاف‌تر و شکل آن‌ها کره‌ای تر و محیط مرطوب تر و کم بادتر و مقدار سیمان مورد مصرف کمتر باشد مقدار آب لازم برای ساختن بتن کمتر است. آنچه در این مطلب بسیار اهمیت دارد، تناسب آب و سیمان است. ایده‌آل‌ترین کار این است که مقدار آب مخلوط را تا حداقل ممکن پایین بیاوریم و درضمن بتن تولیدشده نیز به اندازهٔ کافی پلاستیک باشد و به خوبی در محل لازم جایگزین گردد. برای بتن معمولی مقدار آب باید بین ۴۲ تا۵۶ لیتر در هر ۱۰۰ کیلوگرم سیمان در نظر گرفته شود.

۳)سنگدانه‌ها (Aggregates)
سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن‌ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن‌ها در عملکرد بتن تأثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش یا به‌طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.[۴] البته این مطلب نباید درمورد سنگدانه‌ها فراموش شود. سطح سنگدانه‌های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود در صورت لزوم.[۵]

اندازه دانه‌های سنگی
بتن عموماً از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطر آن بین ۱۰ میلی‌متر و۵۰ میلی‌متر می‌باشد ساخته می‌شود. به‌طور متوسط از سنگداتخم خرمیلیمتر استفاده می‌شود.[۶] توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به‌طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلی‌متر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلی‌متری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموماً ۰٫۰۷ میلی‌متر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین ۰٫۰۶ میلی‌متر و ۰٫۰۲ میلی‌متر به نام لای(سیلت)و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتاً مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

کانیهای مهم
کانیهای مهم و متداول سنگدانه‌ها در زمینه استفاده در بتن عبارتند از: کانی‌های سیلیسی (کوارتز، اوپال، کلسه دون، تریمیت، کریستوبالیت) فلدسپاتها، کانیهای میکا، کانیهای کربناتی، کانیهای سولفاتی، کانیهای سولفور آهن، کانیهای فرومنیزیم، کانیهای اکسیدآهن، زئولیت‌ها و کانیهای رس.[۷]

طبقه‌بندی براساس شکل ظاهری
در استاندارد ASTM سنگ‌ها از لحاظ شکل ظاهری به پنج گروه تقسیم شده‌اند:کاملاً گرد گوشه، گرد گوشه، نسبتاً گرد گوشه، نسبتاً تیز گوشه و تیز گوشه.[۸]
در استاندارد BS این نامگذاری به صورت:گرد گوشه، بی‌شکل-بی نظم، پولکی، تیز گوشه، طویل، پولکی طویل می‌باشد.[۹]
تأثیر سنگدانه‌ها بر مقاومت بتن
سنگدانه‌های بتن باید جوری دانه بندی شوند که استخوان‌بندی آن تو پر و دارای کمترین جای خالی و بیشترین وزن فضایی شود (وزن فضایی بیش از ۱/۵ تن درمترمکعب داشته باشد). این دانه‌ها باید طوری مخلوط گردند که همواره فضای خالی به مقدار حداقل کاهش یابد، به‌طوری‌که کمترین مقدارسیمان مورد مصرف قرارگیرد. برای این منظور دانه بندی باید خوب وپیوسته باشد. بایستی به‌طور کلی دانه بندی به ترتیبی باشد که ۹۵ درصد آن از الک ۴/۷۶ میلی‌متر و تمام دانه‌های آناز سرندی که دارای سوراخ‌هایی به قطر ۹/۵ میلی‌متر است، عبور کند. در مورد شن عکس ماسه است. یعنی بایستی ۹۰ درصد آن بر روی لاک ۴/۷۶ میلی‌متر باقی بماند؛ و ضمناً قطر دانه‌های آن برای بتن معمولی از ۷۰ میلی‌مترتجاوز نکند (ارقام یاد شده مربوط به بتن متعارف است). در این مورد روش‌ها وجداول خاصی برای تعیین دانه بندی وجوددارد که مهندسین رادر انتخاب مصالح پرکنندهٔ بتن کمک می‌کند. اساساً مقاومت سنگدانه‌ها باید از مقاومت بتن بیشتر باشد. علت این امرتنش‌های واردبر سطح تماس یک سنگدانه است که بسیاربیشتر از تنش فشاری وارده می‌باشد. مقاومت سنگدانه‌ها به ترکیبات ساختار داخلی وبافت سطحی آن‌ها بستگی دارد. بنا بر این مقاومت کم سنگدانه‌ها ممکن است ناشی از ضعف ذرات تشکیل دهندهٔ آن‌ها یا عدم وجود انجام وچسبندگی کافی بین ذرات باشد وبه‌طور متوسط مقاومت فشاری رضایت بخش سنگدانه‌ها بین ۸۰۰–۲۰۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع است. سختی یامقاومت دربرابر سایش یکی از مهم‌ترین خصوصیات بتن‌های مورد استفاده در روسازی‌های بتنی راه‌ها وکف‌سازی ساختمان‌ها و کارگاه هامی باشد که خودوابسته به سختی سنگدانه‌ها است. نباید لای وذرات رسی همراه باماسهٔ طبیعی بیش از ۳ درصد حجم آن باشد. این مقدار برای ماسهٔ شکسته تا ۱۰ درصد حجم آن مجاز می‌باشد. قبل از مصرف ماسه بایستی نمونهءآن را در استوانهٔ شیشه‌ای ریخت و آب اضافه نمود وحجم‌های همراه با آن را بدست آورد. اگر خاک رس زیاد باشد آب بتن رامی مکد و دوغاب خاک رس درست می‌کند که دور دانه‌های سنگ را اندود می‌کند و مانع چسبیدن دوغاب سیمان به بدنهٔ نمی‌شود. در نتیجه از تاب بتن کاسته می‌شود. نمک‌های گوناگون نیز به بتن آسیب می‌رسانند و ازتاب آن می‌کاهند. برای جلوگیری از این مسئله قبل از مصرف دانه‌های سنگی آن‌ها را با آب تمیز به خوبی شستشو می‌دهند. این عمل نبایستی باعث جداشدن دانه‌های ریز از دانه‌های درشت تر و در نتیجه به هم خوردن پیوستگی دانه‌های سنگی شود. از جمله اضافات همراه بادانه‌های سنگی که باعث اختلال در خودگیری بتن می‌شوند، علاوه برخاک رس می‌توان از قلیایی‌ها، سنگ‌های گوگردی و اجسام نباتی و آلی نام برد. دانه‌های سنگی یخ زده را بایستی پیش از مصرف گرم نمود تا قابل مصرف شوند.

۴)افزودنی‌ها (Admixtures)
ماده افزودنی یا (Admixtures) ماده‌ای است به غیر از سیمان پرتلند، سنگدانه، و آب، که به صورت گرد یا مایع، به عنوان یکی از مواد تشکیل دهنده بتن و برای اصلاح خواص بتن، کمی قبل از اختلاط یا در حین اختلاط به آن افزوده می‌شود.[۱۰] مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنی‌های شیمیایی و مواد افزودنی‌های معدنی تقسیم می‌شوند.

انواع معمول مواد افزودنی بتن به شرح زیر است.

• شتاب‌دهنده سرعت هیدراتاسیون بتن (سخت شدن).
• کاهش دهنده سرعت گیرش بتن.
• افزودنی‌های حباب زا باعث ایجاد حباب‌های با هندسه کروی و بسیار ریز درون بتن می‌شوند. افزودنی‌های حباب زا عمداً برای ایجاد و تثبیت حباب‌های میکروسکوپی هوا در بتن استفاده می‌شود.
• روان‌ساز بتن که به منظور کاهش دهنده مقدار آب بتن استفاده می‌گردد.
• مواد افزودنی که شامل رنگدانه‌ها که می‌تواند برای تغییر رنگ بتن و زیبایی استفاده گردد.
• ضدیخ بتن
• چسب بتن
• سخت‌کننده بتن

کاربرد دیرگیرکننده در مواد افزودنی بتن: کار مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن به تأخیر انداختن گیرش بتن است. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن در بتن ریزی‌های حجیم استفاده می‌شود. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای جلوگیری از ترک‌های ناشی از گیرش در بتن‌ریزی‌های پشت سر هم مناسب می‌باشد. مواد افزودنی دیرگیرکننده بتن برای حمل بتن در فاصله‌های زیاد استفاده می‌شود.

از جمله از مواد افزودنی بتن می‌توان از ژل میکرو سیلیس میکروسیلیکا ژل سیلیکافیوم نام برد همچنین گروت انواع روان‌کننده‌ها فایبر نیز از انواع افزودنی بتن می‌باشند.

معمولاً به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات "مواد ترکیبی" و "مواد افزودنی" با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساساً عبارتند از:تقلیل دهنده‌های آب، کندگیرکننده‌ها و تسریع‌کننده‌های گیرش که در آیین‌نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C,B،A طبقه‌بندی شده‌اند. دسته‌بندی افزودنی‌ها در استاندارد BS نیز مشابه می‌باشد. در ضمن افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آن‌ها محافظت بتن از اثرات زیان‌آور یخ زدگی و ذوب یخ است.[۱۱]

تسریع‌کننده‌ها
افزودنی‌هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع‌کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.[۱۲]

کندگیرکننده‌ها
افزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تأخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند.

به عنوان چند نمونه از کندگیرکننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد.[۱۳]

به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آن را به تأخیر می‌اندازد. مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌آورد.[۱۴]

تقلیل دهنده‌های آب
این افزودنی‌ها به سه منظور به

1. رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان
2. رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتاً کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.
3. سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالبهایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

افزودنی‌های تقلیل دهنده آب تحت عنوان تیپ A دسته‌بندی می‌شوند؛ لیکن اگر افزودنی‌ها هم‌زمان با کاهش نیاز به آب باعث تأخیر در گیرش نیز بشوند تحت عنوان تیپ D طبقه‌بندی می‌شوند. اگر این‌ها باعث تسریع در گیرش شوند تیپ E نامیده می‌شوند.[۱۵]

فوق روان‌کننده‌ها
این مواد از قویترین انواع تقلیل دهنده‌های آب هستند که در آمریکا به عنوان روان‌کننده قوی و درASTM به عنوان تیپ F نام‌گذاری شده‌اند. افزودنی‌هایی نیز هستند که در ضمن تقلیل شدید آب باعث مقداری تأخیر در گیرش نیز می‌شوند و به عنوان تیپ G طبقه‌بندی شده‌اند. دو نمونه از روان‌کننده‌های قوی: ملامین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده یا [[نفتالین فرمالدئید سولفاته شده تغلیظ شده]] می‌باشند. اساساً استفاده از اسیدهای سولفاته شده باعث تسریع عمل پراکنش می‌شود. چون در سطح ذرات سیمان جذب شده و به آن‌ها بار منفی می‌دهند و این باعث دفع ذرات از یکدیگر می‌شود. این فرایند کارایی را در یک نسبت آب به سیمان مشخص افزایش می‌دهد.

فناوری نانو در بتن
تاکنون مطالعات زیادی در زمینه بهبود کیفیت بتن انجام شده‌است که اکثر آن‌ها تغییر در ترکیب بتن (که به آن طرح اختلاط بتن گفته می‌شود) را بررسی کرده‌اند، با این حال استفاده از افزودنی‌ها و همچنین جایگزین کردن مصالح متداول مورد استفاده در بتن با مصالح جدید همیشه مورد توجه بوده‌است. یکسری از مواد جدید که توانسته‌اند خواص مکانیکی و فیزیکی بتن را ارتقا دهند، نانو موادها هستند. نانو موادها با توجه به خصوصیات‌شان در سطوح بسیار ریز می‌توانند دنیای بتن را کاملاً متحول کنند.[۱۶]

بتن مسلح
نوشتار اصلی: بتن مسلح
بتن مسلح یا بتن آرمه به بتن مسلح شده با میلگرد (آرماتور) گفته می‌شود. برای مسلح کردن بتن از میلگردهای تقویتی، شبکه‌های توری تقویتی، صفحات فلزی یا الیاف تقویتی استفاده می‌گردد.

خرابی بتن
نوشتار اصلی: خرابی بتن
خرابی بتن ممکن است توسّط علل گوناگونی ایجاد شود. بتن ممکن است در اثر آتش، انبساط سنگدانه‌ها، تأثیرات آب دریا، خوردگی باکتریال، شسته شدن کلسیم، آسیب‌های فیزیکی و آسیب‌های شیمیایی (کربوناسیون، کلریدها، سولفات‌ها و جریان آب مقطّر) آسیب ببیند. آسیب دیدگی‌های فوق خود می‌توانند مسبّب تشدید در معرض بودن بتن برای خرابی‌های جدید باشند.

وزن ویژهٔ بتن
وزن ویژهٔ بتن به دو گونه حقیقی (با کم کردن خلل و فرج آن) و ظاهری (حجم ظاهری آن) بررسی می‌شود و از این دید بتن را در سه دسته بتن معمولی، بتن سبک و بتن سنگین گروه‌بندی می‌کنند.

بتن معمولی
ساخته شده با سنگدانه‌ها و سیمانهای معمولی تیپ یک تا پنج پرتلند و با وزن ویژهٔ ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب.

بتن سبک
که در ساخت آن یا به جای شن و ماسه سیلیسی، از دانه‌های متخلخل، مانند پومیس (سنگ پا) یا پوکه بکار رفته یا با روشهایی (مانند افزودن ژل آلومینیوم) شرایطی را فراهم می‌آورند تا حجم بتن افزایش یابد. وزن ویژهٔ این‌گونه بتن ۳۳٪ تا ۵۰٪ وزن ویژهٔ بتن معمولی است. یعنی می‌توان بتن با وزن ویژهٔ ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب نیز ساخت، که بر آب شناور بماند. این بتن بیشتر برای نماسازی، دیوارهای جداکننده، سقف کاذب و جاهایی که مقاومت مطرح نباشد بکار می‌رود. ممکن است در بتن سبک آرماتور (بیشتر آرماتورهای با مقاومت بالا) هم بکار رود. کار با این گونه بتن به دو روش ساخت بلوک‌های پیش‌ساخته سبک و نیز بتن ریزی درجا انجام پذیر است. در بازسازی شهر هویزه از بتن سبک در سقف و دیوار بهره بـرده‌اند.

بتن سنگین
از جمله بتن‌هایی است که کاربرد ویژه دارد. این بتن جهت کاربری در ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای (و برای پیشگیری از بروز نشت‌های اتمی و آلایندگی محیط زیست) طراحی می‌گردد؛ و نامیدن این‌گونه مصالح به بتن سنگین به دلیل کاربرد دانه‌های ریز فولاد، بشکل شن و ماسه در آن می‌باشد که وزن ویژه بیش از ۲۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب این بتن، بیش از بتن معمولی ساخته شده با شن و ماسه سیلیسی است.

در ساخت این‌گونه بتن به جای شن و ماسه خرده‌های فولاد، چدن یا سولفات باریم بکار می‌رود تا از نشت هرگونه پرتوهای آسیب زا مانند ایکس، گاما و دیگر پرتوها پیشگیری گردد. وزن ویژهٔ بتن سنگین ۱/۵ تا ۲/۵ برابر بتن معمولی (۳۵۰۰ تا ۶۰۰۰ کیلوگرم بر هر متر مکعب) است.[۱۷] از سازه‌های تقویت شده با این بتن در ایران، می‌توان از نیروگاه اتمی بوشهر و نیروگاه آب سنگین اراک یاد نمود. دانه‌های فولاد با گیرش پرتوهای اتمی، از نشت آن‌ها به محیط زیست پیرامون جلوگیری می‌نماید. آسیب دیدن بتن سنگین سبب آلودگی هسته‌ای می‌گردد، که این رخداد در نیروگاه هسته‌ای فوکوشیما در ژاپن و در پی بروز زمین لرزه و سونامی پیش‌آمد.

مواد جایگزین سیمان
شامل پوزولان‌ها و مواد شبه سیمانی بر پایه استانداردهای ملی (شماره‌های ۳۴۳۳ و ۶۱۷۱) ایران و با هدف فراهم نمودن یک یا چند ویژگی زیر:

• کاهش مصرف سیمان
• کاهش سرعت و میزان آبگیری
• افزایش تاب بتن
• افزایش پایایی بتن با کاهش نفوذپذیری آب

پوزولان‌ها
مواد سیلیسی یا سیلیسی و آلومینی بدون یا با ارزش چسبانندگی کم که در هم کناری آب با هیدروکسید کلسیم واکنش نشان می‌دهند و j ترکیباتی مانند سیمان پرتلند آبداده می‌سازند. پوزولانها یا طبیعی اند، که در گونه‌های خام یا تکلیس شده هستند و عمدتاً شامل خاکسترهای آتش فشانی غیر بلورین باشند؛ یا صنعتی شامل دودهٔ سیلیسی (میکرو سیلیس، محصول فرعی کوره‌های قوس الکتریکی صنایع فروآلیاژ و فرو سیلیس، ماده‌ای با فعالیت پوزولانی شدید)، خاکستر بادی (محصول فرعی سوخت زغال سنگ، شامل: سیلیس، آلومین و اکسیدهای آهن و کلسیم)، و خاکستر پوستهٔ برنج.

مواد شبه سیمانی
دارای ویژگی‌های پنهان هیدرولیکی، که اگر به گونه‌ای مناسب فعال شوند ویژگی سیمانی می‌یابند و تنها در محیط‌های بازی با آب واکنش همانند سیمان پرتلند نشان می‌دهند. پرکاربردترین ماده شبه سیمانی سربارهٔ کورهٔ آهن‌گدازی است.[۱۸]

مصالح توسعه یافته بر پایه بتن

• بلوک سیمانی
• بتن غلطکی
• بتن اسفنجی اتوکلاوی
• بتن شفاف

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

فلز
فلز ماده‌ای است که موادی را که قابلیت جلا،رسانای برق و گرما و چکش خواری را داشته باشد نیز فلز می نامند. فلزات دسته ای خاص از مواد هستند که جلا داشته و محکم هستند. هر فلز دارای یک علامت شیمیایی خاص است که در واکنش های شیمیایی فلز مورد نظر را با آن علامت شیمیایی نشان می دهند. فلزات مختلف با هم متفاوت هستند و هر کدام خواص شیمیایی و فیزیکی جداگانه ای دارند. فلزات دارای هدایت حرارتی و الکتریکی خوبی هستند. ویژگی مهم فلزات حضور دریای الکترون آزاد است که باعث چکش خواری (شکل پذیری) و رسانا بودن آن می شود. هدایت الکتریکی خوب فلزات باعث شده است که در ساختن سیم های برق از آنها استفاده کنند. می‌توان آن را صیقل داده و براق کرد (بجز جیوه که در دمای اتاق بشکل مایع است) یا به طرح‌های گوناگون درآورد و از آن مفتول‌های سیمی ظریف تهیه کرد. فلز جسمی است که آزمایش‌های مربوط به گرما و مهم‌تر از همه جریان الکتریکی را به خوبی هدایت می‌کند. فلزات با یکدیگر فرق زیادی دارند، از جمله در رنگ و سختی و نرمی، تعدادی از آنها ممکن است به آسانی خم شده یا خیلی محکم و مقاوم باشند.

تاریخچه فلزات
فلزات برای قرن‌ها توجه بشر را به خود جلب کرده‌است چرا که مردم با استفاده از فلزات قادر به ساخت ابزارهایی با قابلیت‌های بالا شدند که هم در جنگ و هم در تدارکات از آن استفاده می‌کردند. طلا و نقره با عیار بالا از عصر سنگی برای بشر شناخته شده بوده‌است. استخراج سرب و نقره از سنگ معدن‌هایشان از هزاره چهارم قبل از میلاد انجام می‌شده‌است.

فلزات و آلیاژهای آنها

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

شیشه

یک گوی شیشه‌ای.

گلدان شیشه‌ای اثر امیل گاله
شیشه یک جامد اَریخت[۱] (غیر بلوری) یا آمورف است که می‌تواند رفتار انتقالی از یک جامد سخت و شکننده به یک مادهٔ مذاب خمیری شکل و برعکس داشته باشد. این رفتار که انتقال شیشه نام دارد در محدودهٔ مواد اریخت یا اریخت‌های نیمه‌بلوری دیده می‌شود.

در حدود ۱٬۵۰۰ پیش از میلاد، بطری‌های شیشه‌ای برای نخستین بار در مصر مورد استفاده قرار گرفت.[۲]


مشکل آب در صنعت شیشه
یکی از مهمترین مشکلاتی که ممکن از در صنعتی آب سخت به وقوع می پیوندد . برای اینکه شیشه ها بدون لکه تولید یا برش داده شوند حتما میبایست از آب بدون سختی یا همان آب مقطر استفاده نمود .

واژه
واژه شیشه از پارسی میانه و از واژه شیشای گرفته شده‌است.[۳]

ویژگی‌ها
شیشه‌ها معمولاً ترد و در برابر نور شفاف‌اند. پرکاربردترین گونهٔ شیشه، شیشه آهک سوددار (سودا-لایم) است که از نزدیک به ۷۵٪ سیلیسیم دی‌اکسید (SiO۲) و سدیم اکسید (Na۲O) که از نمک سدیم به دست می‌آید، آهک (CaO) اکسید آلومینیوم یا آلومینا (Al۲O۳) و چند افزودنی جزئی به دست می‌آید. نام شیشه معمولاً برای اشاره به این‌گونه از آن است.

شیشه‌های سیلیکاتی و کاربرد آن
شیشه‌های سیلیکاتی بیشتر شفاف‌اند از این رو کاربرد فراوانی دارند از آن جمله می‌توان به کاربرد فراوان آن‌ها در صنعت ساختمان و در و پنجره‌های شیشه‌ای اشاره کرد. هرچند امروزه بیشتر از آن به عنوان روکش مواد دیگر استفاده می‌شود چون می‌تواند هر شکلی را به خود بگیرد. کاربرد دیگر شیشه، استفادهٔ سنتی آن به عنوان کاسه، گلدان، بطری و … است. اگر شیشه صلب‌تر باشد در تولید تیله، تسبیح و وسایل تزئینی شیشه‌ای کاربرد پیدا می‌کند. شیشه می‌تواند بازتابنده یا شکنندهٔ نور باشد این ویژگی‌ها می‌تواند با برش یا جلا به دست آید و در تولید عدسی، منشور یا ظرف‌های بلوری کاربرد داشته باشد. همچنین با کمک نمک‌های فلزی می‌توان به شیشه رنگ داد یا آن را رنگ‌آمیزی کرد. این توان باعث کاربرد فراوان شیشه در کارهای هنری و شیشه‌های رنگی شد. شیشه با اینکه شکننده است اما بسیار پایدار است، عمر برخی از شیشه‌های یافت شده به دوران آغازین ساخت شیشه بازمی‌گردد.

تعاریف مختلف شیشه در دانش
تعریف شیشه در دانش متفاوت است، شیشه به هر جامدی گفته می‌شود که هیچ ساختار بلوری ندارد (مانند جامد بی‌ریخت) و در برابر گرما و مذاب شدن رفتاری مانند انتقال شیشه از خود نشان می‌دهد. این‌گونه شیشه می‌توان گفت از مواد گوناگونی به‌دست می‌آید مانند آلیاژ فلزها، گدازه‌های یونی (یون ذوب شده)، محلول آبی، مایع‌های مولکولی و بسپارها. در بسیار کاربردها (بطری، محافظ‌های چشمی)، شیشه‌های بسپاری (شیشهٔ اکریلیک)، پلی‌کربنات، پلی‌اتیلن ترفتالات گزینهٔ سبک‌تری نسبت به شیشه‌های سیلیکاتی‌اند.

تعریف فرهنگ معین: شیشه جسمی است شفاف و حاکی ماورا و شکننده و مخلوطی است از سیلیکات‌های قلیایی. این اجسام را در کوره و در قالب می‌ریزند. شیشه دارای شکل هندسی نیست و در نتیجه می‌توان آن را به شکل دلخواه درآورد اما ساده‌ترین تعریف از شیشه آن است که شیشه مایعی است سفت شده که در ساختار آن هیچ نوع بلوری وجود ندارد.

کوره‌های ذوب شیشه
رایج‌ترین کوره‌های مورد استفاده برای تهیه شیشه کوره‌های تانکی است. طول این نوع کوره در حدود ۴۰ متر و پهنای آن در حدود ۱۲ متر می‌باشد. کار این کوره‌ها پیوسته بوده و با جلو رفتن مواد همیشه جا برای تغذیه مجدد کوره آماده می‌گردد. مواد نسوز داخل کوره‌های ذوب شیشه از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد و باید در مقابل سایش دارای مقاومت بالایی باشند زیرا مواد داخل کوره به شدت جداره کوره را در مقابل سایش قرار می‌دهند. عمر مواد نسوز کوره‌های ذوب شیشه حداکثر ۴ سال می‌باشد. ظرفیت این کوره‌ها تقریباً حدود ۱۵۰۰ تن است. دستگاه‌های شکل دادن شیشه به انتهای شیشه متصل است. پس از آنکه مواد اصلی شیشه و درصد آن‌ها به دقت تعیین شد و مواد زائد آن جدا گردید مواد را وارد کوره می‌نمایند زیرا تغییر جزئی مواد روی خواص شیشه مخصوصاً روانی و شکل‌دادن و کارایی بعدی آن تأثیر زیادی دارد. مواد که وارد کوره شد به تدریج جلو رفته گرم‌تر می‌شود. در حرارت حدود ۱۰۰ درجه آب فیزیکی خود را از دست می‌دهد و در حرارت حدود ۶۰۰ درجه کربنات سدیم و کربنات کلسیم مخلوط می‌شوند و در حرارت ۹۰۰ درجه کربنات سدیم با سیلیس ترکیب می‌شود، در ۱۰۰۰درجه متا سیلیکات کلسیم تشکیل می‌شود و در حرارت ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه ذوب و پالایش شیشه درون کوره پایان می‌یابد ولی در این حرارت شیشه روان بوده و دارای ویسکوزیته ای بسیار پایین می‌باشد که کار کردن روی آن غیرممکن می‌باشد. برای کار کردن روی شیشه باید مواد را به حالت خمیری در بیاوریم. برای این کار حرارت شیشه را پایین آورده و به حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسانند.[۴]

شیشه‌های سیلیکاتی
مواد سازنده
سیلیسیم دی‌اکسید (با ترکیب شیمیایی SiO۲) پایه‌ای‌ترین مادهٔ سازندهٔ شیشه است. در طبیعت، در اثر برخورد آذرخش با ماسه واکنش شیشه‌شدگی کوارتز رخ می‌دهد که در نتیجهٔ آن یک ساختار توخالی (لوله‌ای) ریشه مانند، به نام سنگ آذرخشی پدید می‌آید.

سنگ آذرخشی
شیشهٔ سیلیسی که در درجهٔ نخست از سیلیس ساخته شده‌است به دلیل داشتن دمای انتقال بالای ۱۲۰۰ درجهٔ سانتیگراد، برای کاربردهای ویژه‌ای مورد نیاز است اما برای عموم چندان کاربرد ندارد[۵] به همین دلیل چند مادهٔ خام دیگر هم به ترکیبات آن افزوده می‌شود تا فرایند ساخت را آسان‌تر کند. یکی از این مواد سدیم کربنات (Na۲CO۳) است که دمای انتقال شیشه را پایین می‌آورد. سدیم کربنات باعث می‌شود تا شیشه در آب قابل حل شود، برای جلوگیری از این ویژگی مقداری آهک (اکسید کلسیم CaO) که از سنگ آهک به دست می‌آید، به همراه اکسید منیزیم (MgO) و آلومینا (Al۲O۳) به آن افزوده می‌شود تا شیشه پایداری بیشتری پیدا کند. شیشه در نهایت از ۷۰ تا ۷۴ درصد وزنی سیلیس ساخته شده‌است و شیشه آهک سوددار نام دارد.[۶] این‌گونه از شیشه ۹۰ درصد از شیشهٔ تولیدی را دربرمی‌گیرد.

بیشتر شیشه‌های در دسترس مواد خام دیگری هم دارند تا ویژگی‌های آن‌ها اندکی تغییر کند برای نمونه شیشهٔ کریستال و برخی گونه‌های بلور، نسبت به شیشه‌های معمولی درخشان‌تراند چون دارای ضریب شکست، پاشش نوری و بازتاب بالاتری‌اند. افزودن باریم باعث افزایش ضریب شکست می‌شود. دی‌اکسید توریم به شیشه ضریب شکست بالا و پاشش نوری پایین می‌دهد درگذشته از این‌گونه شیشه در ساخت عدسی‌های با کیفیت بالا بهره بـرده می‌شد اما به دلیل واپاشی هسته‌ای کاربرد آن متوقف شد و با اکسید لانتان جایگزین شد.[نیازمند منبع] افزودن آهن به شیشه باعث می‌شود تا شیشه بتواند انرژی فروسرخ را جذب کند این ویژگی در فیلترهایی که باید گرما را جذب کنند مانند نورافکن‌های فیلم‌برداری مورد نیاز است. همچنین اکسید سریم (IV) باعث می‌شود تا شیشه طول موج‌های فرابنفش را جذب کند.[۷]

در ادامه فهرستی از پرکاربردترین شیشه‌های سیلیسی، مواد سازنده و کاربرد آن‌ها آمده‌است:

1. شیشهٔ سیلیسی: سیلیس (SiO۲). دارای انبساط گرمایی بسیار پایین، بسیار سخت و پایدار در برابر دماهای بالا (۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ درجهٔ سانتیگراد) و مقاوم‌ترین در برابر سرد و گرم شدن. این شیشه مناسب کار در دماهای بالا است مانند: لوله‌های کوره، بوته‌های آهنگری (ذوب فلزات) و …
2. شیشهٔ آهک سوددار: ۷۲٪ سیلیس + ۱۴٫۲٪ اکسید سدیم (Na۲O) + منیزیم ۲٫۵٪ + آهک ۱۰٫۰٪ + آلومینا ۰٫۶٪. شفاف، به آسانی شکل می‌پذیرد و بهترین گزینه برای شیشهٔ پنجره است. انبساط گرمایی بالایی دارد و پایداری کمی در برابر گرما (۵۰۰ تا ۶۰۰ درجهٔ سانتیگراد). کاربرد در پنجره، ظرف‌های شیشه‌ای، حباب روشنایی (لامپ) و شیشهٔ لوازم دکوری موجود در خانه مانند شیشهٔ میز و …
3. شیشهٔ سدیم بوروسیلیکات، پیرکس: ۸۱٪ سیلیس + ۱۲٪ اکسید بور + اکسید سدیم ۴٫۵٪ + آلومینا ۲٫۰٪. پایدارتر از شیشهٔ پنجره در برابر انبساط گرمایی است و به عنوان شیشه‌های آزمایشگاهی، شیشه‌های آشپزی، چراغ خودرو و … کاربرد دارد. شیشه بوروسیلیکات (مانند پیرکس) هم همین مواد خام اکسید بور و سیلیس را دارد دارای ضریب انبساط گرمایی نسبتاً پایینی است (۳٫۲۵‎×۱۰–۶/°C برای پیرکس[۸] در مقایسه با ۹‎×۱۰-۶/°C برای شیشهٔ آهک سوددار[۹]) به همین دلیل ابعاد آن‌ها بسیار پایدار است و البته به دلیل انبساط گرمایی کمتر دچار تنش می‌شوند در نتیجه در برابر گرمای ناگهانی کمتر آسیب پذیرند. کاربرد آن‌ها در وسایل آشپزخانه، ابزارهای نوری و شیشه‌های نگهدارندهٔ دارو و مواد شیمیایی است.
4. شیشهٔ بلور: سیلیس ۵۹٪ + اکسید سدیم ۲٫۰٪ + اکسید سرب ۲۵٪ + اکسید پتاسیم ۱۲٪ + آلومینا ۴٪ + اکسید روی ۱٫۵٪. دارای ضریب شکست بالا، بسیار درخشان دیده می‌شوند؛ ویژگی کشسانی بالایی دارند و می‌توان از آن‌ها ابزارهای شیشه‌ای حلقه مانند درست کرد. در کارخانه‌ها کاربرد دارند اما پایداری چندانی در برابر گرما ندارند.
5. شیشهٔ آلومینوسیلیکات: سیلیس ۵۷٪ + آلومینا ۱۶٪ + اکسید بور ۴٪ + اکسید باریم ۶٪ + اکسید منیزیم ۷٪ + آهک ۱۰٪. کاربرد فراوان در ساخت فایبرگلاس، ساخت شیشه‌های مقاوم شده با پلاستیک (قایق، چوب ماهیگیری و …) و حباب لامپ‌های هالوژن.
6. شیشهٔ اکسیدی: آلومینا ۹۰٪ + اکسید ژرمانیم ۱۰٪. شیشه‌ای بسیار شفاف؛ کاربرد در خط‌های شبکهٔ فیبر نوری، در یک کیلومتر طول تنها ۵٪ از شدت نور از دست می‌رود.[۱۰]

یک شیشهٔ طبیعی که در اثر برخورد شهاب‌وار پدید آمده‌است، بوهم
مادهٔ سازندهٔ دیگر برای شیشه، شیشه‌های بازیافت شده است. این شیشه‌ها در مواد خام و انرژی صرفه جویی می‌کنند اما ناخالصی‌های موجود در آن‌ها می‌تواند باعث ضعف محصول شود. عامل‌هایی مانند سدیم سولفات، سدیم کلرید یا تری‌اکسید آنتیموان به شیشه افزوده می‌شوند تا شمار حباب‌های هوای موجود را کم کنند.[۶]

ویژگی‌های فیزیکی
همچنین ببینید: فهرست ویژگی‌های فیزیکی شیشه
ویژگی‌های نوری

کاربرد شیشه به عنوان عدسی
مهم‌ترین دلیل تولید شیشه ویژگی شفاف بودن آن در برابر طول موج‌های مرئی است نقطهٔ مقابل شیشه مواد چندبلوری است که نور مرئی را از خود عبور نمی‌دهند.[۱۱] سطح شیشه معمولاً هموار است چون هنگام تشکیل، مولکول‌های بسیار سرد شدهٔ مایع دیگر مجبور نیستند هندسهٔ بلورهای سخت را به خود بگیرند بلکه نیروی کشش سطحی باعث شکل گرفتن آن‌ها می‌شود و به صورت میکروسکوپی سطحی هموار بدست می‌آید. این ویژگی‌ها باعث شفافیت و درخشندگی شیشه می‌شود و حتی در شیشه‌های رنگی (که نور را جذب می‌کنند) هم قابل مشاهده است.[۱۲]

شیشه این توان را دارد تا نور را بشکند، آن را بازتاب کند و بدون اینکه نور دچار پراکندگی شود برپایهٔ نورشناسی هندسی آن را از خود بگذراند. این ویژگی‌ها در ساخت عدسی و پنجره مورد نیاز است. شیشه‌های معمولی ضریب شکستی نزدیک به ۱٫۵ دارند. بر پایهٔ معادله‌های فرسنل، بازتاب یک ورق شیشه در محیط معمولی و در هوا، نزدیک به ۴٪ در یکای سطح است و گذر نور از آن برای یک جزء (دو روی سطح) نزدیک به ۹۰٪ است. کاربرد دیگر شیشه در الکترونیک نوری است برای نمونه فیبر نوری.

دیگر ویژگی‌ها
در فرایند تولید شیشهٔ سیلیسی این امکان وجود دارد که آن را مذاب کرد، در قالب ریخت و دوباره از قالب بیرون آورد و از هندسهٔ صاف و ساده تا شکل‌های پیچیده به آن بخشید. محصول نهایی شکننده و آسیب‌پذیر خواهد بود مگر اینکه لایه لایه بر روی آن کارهای ویژه صورت گیرد. اما به هر حال ماندگاری شیشه در بیشتر شرایط بسیار بالا است، بسیار آهسته دچار خوردگی و فرسایش می‌شود و در برابر واکنش‌های آب و حمله‌های شیمیایی پایدار است به همین دلیل مناسب‌ترین گزینه برای نگهدارنده‌های مواد شیمیایی و خوراکی است.

تولید امروز
پس از آنکه مواد خام شیشه و درصد هر یک از آن‌ها بدست آمد، این مواد به کوره بـرده می‌شود. تولید انبوه شیشهٔ آهک سوددار از مذاب کردن مواد اولیه در کوره‌های گازی به دست می‌آید. کوره‌های کوچکتر مانند ذوب‌کننده‌های الکتریکی یا کوره‌های دیگ مانند هم وجود دارند که برای شیشه‌های ویژه بکار می‌روند.[۶] پس از ذوب و یکدست کردن مخلوط و از بین بردن حباب‌های کوچک هوا، شیشه شکل می‌گیرد. شیشه‌های تخت در و پنجره و کاربردهای مانند آن از راه فرایندی به نام شیشهٔ شناور ساخته می‌شوند. این فرایند در سال‌های ۱۹۵۳ تا ۱۹۵۷ از سوی آلستر پیلکینگتن و کنث بیکرستف[۱۳] ارائه شد. آن‌ها شیشه را در یک حمام قلع مذاب به صورت لوله‌ای و پیوسته دور خود می‌پیچیدند و شیشه در این حمام شناور بود و از بالا برای اینکه سطح همواری بر رویش تشکیل شود آن را در برابر فشار نیتروژن قرار می‌دادند.[۱۴] بطری‌ها و ظرف‌های شیشه‌ای معمول از راه دمیدن و فشار بدست می‌آیند. البته علاوه بر این روش‌ها، راه‌های دیگری هم برای تولید شیشه وجود دارد.

شیشه در هنر امروز
پس از آنکه شیشه شکل دلخواه را به خود گرفت آن را به آرامی سرد می‌کنند تا تنش‌های حرارتی موجود از بین برود. ترمیم سطح، لایه لایه کردن و پوشاندن سطح شیشه با یک مادهٔ ویژه همه از فرایندهای شیمیایی است که در ادامهٔ ساخت شیشه قرار دارد این فرایندها برای بالا بردن پایداری و مقاومت شیشه (مانند شیشهٔ ضد گلوله) یا دادن برخی ویژگی‌های نوری به آن (مانند شیشه ضد انعکاس) دنبال می‌شوند.

رنگ
با افزودن برخی یون‌های الکتریکی که به صورت یکنواخت در شیشه پراکنده می‌شوند یا با پراکنده کردن دانه‌های بسیار ریز در شیشه (مانند شیشهٔ فتوکرومیک) می‌توان شیشه‌های رنگی بدست آورد.[۱۵] شیشهٔ آهک سوددار اگر نازک باشد در چشم معمولی بی‌رنگ به نظر می‌آید. افزودن اندکی ناخالصی اکسید آهن (II) تا ۰٫۱ درصد وزنی،[۱۶] رنگ سبز کمرنگ به شیشه می‌دهد که در شیشه‌های ضخیم‌تر یا با کمک ابزارهای نوری این رنگ به خوبی دیده می‌شود. اما رنگ سبز پررنگ مانند بطری‌های سبز رنگ از افزودن اکسید آهن (II) و اکسید کروم (III) بدست می‌آید. گوگرد به همراه کربن و نمک‌های آهن، باعث بدست آمدن پُلی سولفید آهن و تولید شیشه‌های کهربایی با بازهٔ رنگ زرد تا نزدیک به سیاه می‌شود.[۱۷] اگر اندکی دی‌اکسید منگنز به شیشه‌ای که با آهن سبز شده‌است افزوده شود، رنگ سبز آن از میان می‌رود. این ویژگی‌ها در کارگاه‌های هنری بسیار کاربرد دارد برخی شیشه‌ها را به صورت رنگی خریداری می‌کنند و برخی خودشان به مواد خام رنگ اضافه می‌کنند.

ظرف شیشه‌ای رنگی اثر دیوید پاچن
پیشینه
نخستین شیشه‌ای که پدید آمده همان شیشه‌هایی بوده که در طبیعت به ویژه در منطقه‌های آتشفشانی بوجود آمده‌است، شیشهٔ ابسیدین احتمالاً توسط مردمان دوران سنگی استفاده می‌شده و به دلیل محدودیت منابع آن و نیازی که به ابزارهای بُرنده وجود داشته، به گستردگی در سراسر جهان آن روزگار، داد و ستد می‌شده‌است. به هر روی، باستان شناسان بر این باورند که احتمالاً نخستین شیشه در ناحیهٔ ساحلی سوریهٔ امروز، میان‌رودان یا مصر باستان ساخته شده‌است.[۱۸] شیشه در حدود ۳۶۰۰ سال پیش از میلاد در مصر ساخته شده‌است.[۱۹] شیشه‌های کهن نور را از خود عبور نمی‌دادند و به علت نا خالصی‌های موجود در آن‌ها، رنگی به نظر می‌رسیدند. کهن‌ترین شیشه‌ای که تاکنون پیدا شده، خرمُهره‌ای مربوط به نیمهٔ هزارهٔ سوم پیش از میلاد است و احتمالاً به صورت تصادفی در هنگام فلزکاری (سرباره) یا ساختن سفال، پدید آمده‌است.[۲۰]

شیشه به عنوان یک ابزار تجملاتی باقی‌ماند و فروپاشی‌ها و رویدادهایی که در پایان عصر برنز رخ داد باعث توقف گسترش شیشه شد. گسترش بومی روش‌های ساخت شیشه در آسیای جنوبی در حدود ۱۷۳۰ پیش از میلاد آغاز شد.[۲۱] در چین باستان ساخت شیشه نسبت به سرامیک و فلز احتمالاً آغاز دیرتری داشته. در امپراتوری روم، ابزارهای شیشه‌ای در منطقه‌های مسکونی، صنعتی و مراسم خاکسپاری پیدا شده‌است.

دیوار پرده‌ای

دیوار شیشه‌ای، موزهٔ شیشهٔ فرانسه
شیشه به صورت گسترده در قرون وسطی کاربرد داشته‌است. از سدهٔ ۱۰ اُم به این سو، شیشه به صورت رنگی در معماری اسلامی جایگاه ویژه‌ای یافت و سپس در کلیساهای معمولی و جامع مورد استفاده قرار گرفت. کلیسای سن-دنی و کلیسای جامع شارتر دو نمونهٔ شناخته شدهٔ این کاربرد است. تا سدهٔ ۱۴ ام میلادی معماران به استفاده از شیشه‌های رنگی برای ساختمان‌ها روی آوردند مانند بنای سن-شپل در پاریس (۱۲۰۳ تا ۱۲۴۸)[۲۲] با آغاز رنسانس و دگرگونی معماری کاربرد شیشه‌های رنگی بزرگ کم شد و کاربرد آن در خانه‌های مردمی بیشتر شد. با پیشرفت دانش و فن این شیشه‌ها ارزان‌تر شدند و کاربرد آن‌ها همگانی تر و البته امکان تولید ارزان آن‌ها در قالب‌های بزرگ فراهم شده بود. در سدهٔ ۱۹ ام میلادی و همراه با معماری گوتیک نوین، نگاه تازه‌ای به شیشه‌های رنگی شد.

در سدهٔ ۲۰ میلادی گونه‌های تازه‌ای از شیشه به صورت لایه لایه‌ای، مسلح (مقاوم‌سازی شده) و آجری به بازار آمد که کاربرد شیشه در ساختمان‌سازی را افزایش داد. ساختمان‌های چند طبقه بیشتر از دیوار پرده‌ای که تقریباً به تمامی از شیشه است، ساخته شده‌اند. در آغاز شیشه به دلیل نداشتن واکنش با آب و به عنوان ظرف کاربرد داشت اما در پایان سدهٔ میانی ویژگی‌های نوری آن بیشتر مورد توجه قرار گرفت و تولید عدسی، ابزارهای ستاره‌شناسی و پس از آن ابزارهای پزشکی و دانش، گسترش یافت.

در سدهٔ ۱۹ میلادی در روش‌های باستانی تولید شیشه، به ویژه شیشه‌های نقش برجسته دگرگونی‌هایی پدید آمد. این تغییر روش برای نخستین بار از زمان امپراتوری روم پدید می‌آمد و بیشتر در طرح‌های نوکلاسیک دیده می‌شد. در جنبش هنر نو از این شیشه‌ها به فراوانی بهره بـرده شد. با گذشت زمان کم‌کم کارگاه‌های کوچک شیشه‌های هنری در همه جا دیده شد.

شیشه در ایران
قدیمی‌ترین شیشه طبیعی در ایران متعلق به هزاره دوم پیش از میلاد است. نمونه‌هایی از هزاره دوم تا مقارن میلاد مسیح شامل عطردان‌ها، النگوها، تندیس‌ها و کاسه‌ها و تنگ‌های متعدد به‌دست آمده‌است. در حفاری‌های چغازنبیل مربوط به دوره پیش از تاریخ، بطری‌هایی شیشه‌ای یافت شده‌است، که نشان از وجود شیشه در عیلام کهن دارد.

از تمدن مارلیک مهره‌های شیشه‌ای که عمر آن‌ها به ۳۴۰۰ سال پیش می‌رسد، پیدا شده‌است. همچنین ظروف شیشه‌ای مایل به شیری در کاوش‌های لرستان به‌دست آمده‌است. از زمان هخامنشیان آثار شیشه‌ای در دست نیست.

کاربرد شیشه‌ در دورهٔ اسلامی به اوج خود رسید. در شهرهای بزرگ آن روزگار از جمله دمشق و قاهره کارگاه‌های زیادی به ساخت شیشه اشتغال داشتند و فنون بسیاری در ساخت شیشه کشف شد که بعدها شیشه گران ونیز و فلورانس از آن استفاده کردند. در دورهٔ سلجوقی و تا زمان هجوم مغول، افزارها و ظروف‌های بسیار زیبای شیشه‌ای از کوره‌های شیشه‌گری گرگان بیرون می‌آمد که به نازکی کاغذ و گاه مینایی و گاه تراشیده و کنده‌کاری شده‌است. روزگار سلجوقی اوج صنعت شیشه‌گری در ایران محسوب می‌شود. که تحت تأثیر شیشه گری دمشق بود. فراورده‌های شیشه‌ای این دوران بیشتر شامل ظروف کوچک و بزرگ، عطردان‌های بسیار ظریف، جام‌ها و گلدان‌هایی با فرم‌ها و اندازه‌های متنوع و اشیاء تزئینی کوچک به‌شکل حیوانات و … است. در دورهٔ مغول در ایران رونق شیشه‌سازی از میان رفت و در عوض در این عهد سفالگری و کاشی‌کاری رونق یافت.

در دورهٔ تیموری رواج شیشه‌گری قابل توجه‌است. شیشه‌گرانی از قاهره و دمشق به ایران آمدند و مشابه شیشه‌های آنجا به ایران آمد. در این دوره دو شهر سمرقند و شیراز از مراکز عمده شیشه‌سازی در ایران بودند. از این زمان به بعد این هنر روی به انحطاط نهاد تا زمان شاه عباس که با ساختن چراغ‌های مساجد و بطری‌ها این هنر دوباره زنده شد. شاه‌عباس شیشه‌گران ونیزی را که در این دوران به مهارت بالایی رسیدند، برای احیای این صنعت به ایران آورد. در نتیجه شیشه‌گری در دوره صفوی رونق دوباره یافت. گاه شیشه را با دمیدن به درون قالب می‌ساختند و گاه شیشه را می‌تراشیدند تا به‌شکل جواهر در آید یا نقوشی روی آن می‌کندند؛ و گاهی نیز شیشه را با نقوش درخشان، مینایی و طلایی می‌کردند. در این دوره کارگاه‌های شیشه‌سازی در شهرهای مختلف ایران از جمله اصفهان، شیراز و کاشان دایر شد.

در فاصلهٔ بین سلطنت سلسله صفویه و قاجاریه هنر و صنعت شیشه‌گری در ایران از لحاظ سیر تکاملی پیشرفتی نداشته‌است و تا اواخر سلسله قاجاریه و بعد از آن به‌تدریج ضعیف‌تر شده‌است. با ورود شیشه به قیمت ارزان‌تر و مرغوب‌تر به بازار ایران، کم‌کم این صنعت رو به انحطاط نهاد.

دیگر گونه‌های شیشه
نمونه‌های آزمایشگاهی
ترکیب‌های شیمیایی تازهٔ شیشه یا روش‌های تازهٔ ساخت در آغاز در حجم کم و در آزمایشگاه انجام می‌شوند. مواد خام بکار رفته در آزمایشگاه با آنچه در تولید انبوه استفاده می‌شود متفاوت است چون در آزمایشگاه، قیمت در درجهٔ نخست توجه نیست. در آزمایشگاه مواد خام بسیار خالص تر اند و باید توجه داشت تا مواد خام با رطوبت هوا یا مواد شیمیایی پیرامون وارد واکنش نشوند (مانند اکسید فلزهای قلیایی یا قلیایی خاکی).[۲۳] بخار شدن مواد در هنگام ذوب کردن شیشه هم باید در محاسبات گزیدن مواد خام در نظر گرفته شود. برای نمونه سلنیت سدیم چون دیرتر بخار می‌شود بر سلنیم دی‌اکسید ترجیح دارد. یا مواد خامی که سریع تر وارد واکنش می‌شوند از دیگرانی که آهسته‌تر واکنش می‌دهند مناسب تر اند، مانند آلومینیم هیدروکسید نسبت به آلومینا. بوتهٔ ذوب از جنس پلاتین است تا باعث آلودگی مواد سازندهٔ شیشه نشود و با آن‌ها وارد واکنش نگردد. یکنواختی شیشه از راه یکنواختی مخلوط مواد خام بدست می‌آید برای این کار باید مخلوط مذاب را پیوسته هم زد و با شکستن و دوباره ذوب کردن مخلوط به این هدف دست یافت. شیشهٔ بدست آمده را رها می‌کنند تا به آرامی سرد شود تا از شکستن چندبارهٔ آن در طول فرایند پیشگیری کنند.[۲۳][۲۴]

اگر شیشه از موادی ساخته شود که تمایلی به شکل‌دهی شیشه ندارند، از روش‌های پیشرفته تری برای سرد کردن شیشه بهره می‌برند تا به فرایند سرعت دهند. برای نمونه از روش معلق‌سازی استفاده می‌کنند در این روش هنگامی که شیشه در یک جریان گاز شناور است آن را سرد می‌کنند. در روش دیگر، شیشهٔ مذاب را میان دو سندان فلزی له می‌کنند (pressing) همچنین گاهی شیشهٔ مذاب را از میان غلتک رد می‌کنند.

شیشه گری برای ساختن شیشه‌های مسطح
قدیمی‌ترین طریقه ساخت شیشه‌های مسطح به روش ریخته‌گری می‌باشد. این روش در حدود ۴۰۰ سال پیش برای نخستین بار در فرانسه پیشنهاد گردید. شیشه مذاب را روی سینی‌های بزرگ لبه داری می‌ریزند که این سینی از جنس مس یا فولاد بوده و کف آن کاملاً مسطح می‌باشد. مواد مذاب را به وسیله غلتک پهن می‌کنند. در کناره‌های سینی لبه قابل تنظیمی دارد که آن را به ضخامت شیشه‌ای که می‌خواهند تهیه نمایند بالا و پایین می‌برند. غلطکی که عرض سینی را طی می‌نماید به این لبه‌ها متکی است با یک یا چند بار رفت و برگشت از عرض سینی به دو لبه آن ضخامت شیشه در تمام نقاط جام یکسان می‌شود. ناهمواری‌های جزئی را با سمباده و صیقل دادن اصلاح می‌کنند.[۲۵]

شیشه‌های شبکهٔ داده‌ها

شیشه‌های کالکوژنی پایهٔ ساخت لوح فشرده ویرایش‌شونده است.
برخی شیشه‌ها که به فراوانی تولید می‌شوند و البته شیشه‌های سیلیکاتی جزء آن‌ها نیست، دارای ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی ویژه‌ای اند که برای کاربرد آن‌ها در شبکه‌های ارتباطی مانند فیبر نوری و دیگر روش‌های ذخیرهٔ داده مناسب است. از آن جمله می‌توان به شیشه‌های فلوئوریدی، آلومینوسیلیکاتی، فسفاتی، بُراتی و کالکوژنی اشاره کرد.

سه دسته مادهٔ سازنده برای شیشه‌های اکسیدی وجود دارد: سازنده‌های شبکه، مواد میانی و اصلاح‌کننده‌ها. سازنده‌های شبکه (سیلیس، بور، ژرمانیم) می‌توانند شبکه‌ای از پیوندهای شیمیایی که همگی به هم مرتبط اند را درست کند. مواد میانی (تیتانیم، آلومینیم، زیرکونیم، بریلیم، منیزیم، روی) بسته به ترکیب شیشه می‌توانند هم به عنوان سازندهٔ شبکه و هم به عنوان اصلاح‌کننده رفتار کنند. اصلاح‌کننده‌ها (کلسیم، سرب، لیتیم، سدیم، پتاسیم) به عنوان اصلاح‌کننده ساختار شبکه رفتار می‌کنند. آن‌ها معمولاً به صورت یون ارائه می‌شوند و جاهایی که پیوند اکسیژن با اتم برقرار نشده را با پیوند کوالانسی جبران می‌کنند و ارتباط را برقرار می‌کنند. آن‌ها یک بار منفی نگه می‌دارند تا با بار مثبت یون همسایه خنثی شود. برخی عنصرها می‌توانند چندین نقش داشته باشند برای نمونه سرب هم می‌توانند سازندهٔ شبکه باشد (Pb۴+ به جای Si۴+) و هم اصلاح‌کننده.

ساختار
رفتار شیشه‌های باستانی
مشاهدهٔ پنجره‌های کهن نشان داده‌است که گاهی شیشه‌های آن‌ها در پایین ضخیم‌تر و در بالا نازک‌تراند. در ابتدا گمان بر این بود که شیشه حالت مایع دارد و با گذشت چند سده، شیشهٔ تخت و یکنواخت کم‌کم به سمت پایین جریان پیدا می‌کند در نتیجه بخش‌های پایینی ضخیم‌تر دیده می‌شود.[۲۶] این برداشت کاملاً نادرست است چون هرگاه یک بار شیشه سخت شود دیگر جریان پیدا نمی‌کند. دلیل وجود چنین پدیده‌ای این است که در گذشته شیشه را با روش دمیدن می‌ساختند در این روش آن‌ها شیشهٔ مذاب را به صورت یک دایرهٔ تقریباً تخت (دیسک) درمی‌آوردند سپس آن را بر اساس اندازهٔ چارچوب پنجره می‌بریدند. بخش‌های بریده شده کاملاً یکنواخت نبود و گاهی در لبه‌های دیسک ضخامت فرق می‌کرد در هنگام نصب هم آن‌ها تلاش می‌کردند بخش ضخیم‌تر را در پایین بیندازند تا پایه‌های شیشه پایدارتر باشند و البته از ورود آب به درون ساختمان جلوگیری کنند.[۲۷] اگر گاهی دیده شده که پایین شیشه نازک‌تر از بالای آن است می‌تواند به دلیل بی دقتی در نصب باشد.[۲۸]

در آغاز سدهٔ ۲۰ میلادی هم پدیدهٔ همانندی، در شیشه‌ها دیده می‌شد؛ دلیل این پدیده این بود که آن‌ها شیشه را بر روی یک میز بزرگ سردکننده می‌ریختند و اجازه می‌دادند تا در سطح میز گسترش یابد در نتیجهٔ این کار، مرکز یا محل ریختن شیشه ضخیم‌تر از دیگر بخش‌های شیشه می‌شد. سپس این شیشهٔ بزرگ تخت را به اندازهٔ دلخواه می‌بریدند. روشی که امروزه برای ساخت شیشه در پیش گرفته شده‌است روش شیشهٔ شناور است که در آن شیشه کاملاً یکنواخت است.

استفاده از شیشه در نمای ساختمان
گونه‌های کاربردی

• شیشه‌های رنگی : این شیشه‌ها در مقایسه با شیشه‌های معمولی بخش اعظمی از نور را جذب و بخش کمتر را از خود عبور می‌دهند.
• شیشه‌های بازتابنده : این شیشه‌ها بخش بیشتری از طیف‌های مختلف نور را بازتاب می‌دهند و در کنترل ورود و خروج نور و انرژی تأثیر می‌گذارند. در انتخاب شیشه رفلکس باید به محدودیت‌های آن از جمله آیینه‌ای بودن آن در شب از سمت داخل نیز توجه نمود.
• شیشه‌های Low-e: این شیشه‌ها پرتوهای گرمازای مادون قرمز را بازتاب داده اما نور مرئی را از خود عبور می‌دهند. در مناطق گرمسیر انتخاب این نوع شیشه موجب جلوگیری از اتلاف انرژی حرارتی داخل ساختمان به بیرون می‌گردد.
• شیشه‌های Laminate: این نوع شیشه مانع عبور ۹۹٪ از پرتوهای ماوراء بنفش شده و هم‌زمان نور مرئی و مادون قرمز را از خود عبور می‌دهند.

اجرا
مهمترین نیاز عملکردی در نمای شیشه‌ای، ایمنی است که به عنوان موضوعی مهم در شیشه کاری در ارتفاع بالاتر از قد انسان مطرح است. در این باره دو عامل مطرح است:

• انتخاب نوع شیشه کاری و خصوصیات آن
• نوع طراحی سیستم نگهدارنده

کاربری
کاربردهای دیداری
سقف، سایبان و نمای شیشه‌ای باید پاسخگوی نیازهای کاربری زیادی باشد. از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده حداکثری از نور روز
• دید به داخل و دید به خارج
• نما

کاربری گرمایشی

• جلوگیری از هدررفت گرما
• جذب گرما
• ایجاد تعادل گرمایی

کاربری مکانیکی

• عمر مفید بالا
• استحکام کافی
• تحمل تنش‌های گرمایی

دیگر کاربری‌ها

• پایداری در برابر آتش
• عایق صدا

روش‌های تولید شیشه

• سرد کردن از حالت بخار (PVD)
• رسوب شیمیایی فاز بخار (CVD)
• آبکافت شعله‌ای
• سل-ژل

تئوری‌های شیشه‌سازی
نوشتار اصلی: تئوری‌های شیشه‌سازی
برخی از مواد دارای خاصیت شیشه‌سازی بسیار خوب هستند و برخی از مواد، مواد شیشه‌ساز خوبی نیستند. تئوری‌های مختلفی که در مورد شیشه‌سازی در مواد ارائه شده‌است، علت‌ها و چگونگی ایجاد شیشه را بررسی می‌کند و مواد شیشه‌ساز را طبقه‌بندی می‌کنند. از معروف‌ترین تئوری‌های شیشه‌سازی می‌توان به تئوری شبکه نامنظم زاکاریاسن اشاره نمود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

پلاستیک

تعدادی از وسایل خانه که از پلاستیک تهیه شده‌اند.
پلاستیک به دسته‌ای از مواد مصنوعی یا نیمه مصنوعی گویند که از فرایند بسپارش یا پلیمریزاسیون بدست می‌آیند. پلاستیک‌ها دسته‌ای از بسپارهای افزایشی یا تراکمی هستند. پلاستیک جزء مواد مصنوعی است و بصورت طبیعی یافت نمی‌شود. پلاستیک‌ها را می‌توان به شکل‌های مختلف درآورد. اصولاً یکی از ویژگیهای پلاستیک‌ها شکل پذیری خوب آنهاست. پلاستیک‌ها را می‌توان تحت فرایندهای حرارتی و مکانیکی به شکل‌های مختلف و گوناگون درآورد.

عمدتاً پلاستیک‌ها برای عرضه به بازار به مواد کمکی متعددی از قبیل مواد ضد بلوک، آنتی‌اکسیدان‌ها، عوامل ضدشکاف مانند پلی‌بوتادین‌ها، پایدارکننده‌های گرمایشی، لغزنده‌کننده‌ها، رنگ‌ها و تأخیراندازهای شعله‌وری از قبیل آنتمران آغشته می‌کنند. پس از دفع پلاستیک به صورت زباله، هر یک از این مواد می‌تواند در اثر حرارت غذا با مواد غذایی وارد واکنش شیمیایی پلیمر شود.[۱]


کاربرد پلاستیک در صنعت ساختمان‌سازی
پلاستیک در مقایسه با مصالح سنتی نظیر چوب، شیشه و بتن، پلاستیک‌ها تقریباً به تازگی وارد کارهای ساختمانی شده‌اند. پلاستیک به دلیل خواص مطلوب بسیاری از قبیل دوام و مقاومت در برابر تخریب، بخشی جدایی ناپذیر از زندگی معاصر شده‌است. این پلاستیک‌های غیرقابل تجزیه در محیط زیست با میزان میلیون‌ها تن در سال تجمع می یابند و باعث مشکلات متعددی می‌شوند. به تازگی، مسائل مربوط به محیط زیست جهانی و مدیریت زباله‌های جامد، علاقه زیادی به توسعه پلاستیک‌های زیست تخریب پذیر ایجاد کرده‌اند [2،3].

تاریخچه
نخستین [پلاستیک تجارتی]] در ایالت متحده، نیترات سلولز بود که تولید آن به یک قرن پیش بر می‌گردد. این پلاستیک توسط gohn wesly hyatt تولید گردید تا جایگزین عاج فیل شود. از عاج فیل تزئینات و وسایل بازی می‌ساختند. در ابتدا پیشرفت و توسعه در تکنولوژی پلاستیک‌ها به آهستگی پیش می‌رفت، صنایع پلاستیک‌های تجاری امروزی بعد از دهه ۱۹۳۰ شروع به کار نمودند. پس از پایان یافتن جنگ جهانی دوم، پلاستیک‌ها به‌طور گسترده در ساختمان بناها مورد استفاده قرار گرفتند. انجمن ملی صنایع پلاستیک ایران به عنوان فراگیرترین تشکل پلیمری کشور از سال ۱۳۹۲ فعالیت خود را آغاز کرد.

خصوصیات
پلاستیک‌ها خواص متعددی دارند که دیگر مواد ساختمانی از آن برخوردار نیستند. آن‌ها ضد رطوبت و در برابر فرسودگی مقاومند؛ علاوه بر آن وزنی سبک دارند. استحکام آن‌ها خوب است و به راحتی می‌توان آن‌ها را به اشکال پیچیده و گوناگون قالب ریزی نمود.[۲]

ساختار مولکولی مصالح پلاستیکی
برخی از پلاستیک‌ها نرم و انعطاف‌پذیرند و بعضی سفت و محکمند. برخی از آن‌ها نرم می‌شوند و حتی زمانی که در معرض گرما قرار می‌گیرند. ممکن است ذوب شوند و بعضی نیز هیچ گونه حرارتی بر آن‌ها تأثیر ندارد. بررسی و مطالعه ساختار مولکولی پلیمر‌های عالی می‌تواند بسیاری از این تفاوت‌ها در خواص و رفتار پلاستیک‌ها را توضیح دهد.

پلیمرهای آلی در ساختمان‌سازی
بسیاری از پلاستیک‌ها مبتنی بر شیمی کربن می‌باشند، یعنی این که آن‌ها به خصوصیات و خواص اتم کربن وابسته‌اند. اتم کربن چهار ظرفیتی است یعنی در چهار نقطه، اتم‌های دیگر به آن متصل می‌شوند و با آن پیوند شیمیایی برقرار می‌کنند. اتم‌های عناصر دیگر ظرفیت‌های متنوعی دارند.[۲] بطور کلی می‌توان گفت هر عنصر دارای یک ظرفیت شیمیایی خاصی است.

تقسیم‌بندی پلاستیک‌ها
پلاستیک‌ها از نظر ساختار مولکولی به سه دسته تقسیم‌بندی می‌شوند:

• ترموپلاستیک‌ها:که به دفعات می‌توان با استفاده از گرم یا سرد نمودن، پلاستیک را نرم یا سخت نمود.
• ترموست‌ها:که در طول شکل‌گیری، یک شکل دائمی به خود می‌گیرند و با گرم کردن مجدد نمی‌توان آن را نرم نمود.
• الاستومرها:که حالت کشسانی دارند و پس از برداشتن نیرویی که باعث تغییر شکل آن‌ها می‌شود به حالت اولیه بازمی‌گردند.

گونه‌ها

آیفون 5c، یک گوشی هوشمند با پوستهٔ ساخته‌شده از پلی‌کربنات
این دسته شامل پلاستیک‌های کالایی، پلاستیک‌های استاندارد و پلاستیک‌های مهندسی می‌باشد.

• پلی‌آمید
• پلی‌کربنات
• پلی‌استر
• پلی‌اتیلن
• پلی‌پروپیلن
• پلی‌استایرن
• پلی‌اورتان
• پلی وینیل کلراید
• آکریلونیتریل بوتادین استایرن

مشخصات عمومی پلاستیک‌ها

• وزن مخصوص
• استحکام
• استحکام در برابر ضربه
• سختی
• خزش
• خواص گرمایی
• ویژگی‌های الکتریکی
• جذب رطوبت
• مقاومت در برابر تحلیل
• مقاومت در برابر آتش[۲]

فرایند شکل‌دهی به پلاستیک‌ها
بر اساس طبیعت محصول، پلاستیک‌ها ممکن است با فرایند متوالی یا غیر متوالی تولید شوند. برای ترموپلاستیک‌ها، اغلب فرایند دوبخشی مناسب‌ترین راه است که در آن مواد خام، که توسط تولیدکننده اولیه به صورت پودر یا گرانول تهیه شده‌است به روش اکستروژن یا تولید صفحه شکل می‌گیرند و سپس به محصول نهایی تغییر شکل می‌دهند.

اتصال قطعات پلاستیکی
اجزای پلاستیکی عموماً به وسیله پیچ، پیچ ومهره و چسب می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. ترموپلاستیک‌ها می‌توانند به دو روش دیگر متصل شوند.

1. جوش حرارتی:مصالحی را که قرار است به هم متصل شوند یه یکدیگر فشرده نموده به سرعت حرارت داده می‌شوند.
2. چسباندن:به کمک حلال یک روش بسیار ساده و رایج اتصال مصالحی مانند p.v.c و پلی استایرین است.

اصلاح‌کننده‌ها

• روان‌کننده‌ها
• پرکننده‌ها
• مواد مسلح‌کننده
• مواد تثبیت‌کننده
• مواد رنگی

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

گچ پلیمری

گچ پلیمری گونه‌ای از گچ ساختمانی است که با توجه به استفاده از افزودنی‌های پلیمری و آهک هیدراته و ماده معدنی پرلیت در ترکیبات آن دارای مزایای قابل توجهی مانند قابلیت استفاده در ماشین‌های گچ پاش، زمان گیرش بیشتر، وزن سبکتر و خصوصیات عایق بهتر نسبت به گچ‌های معمولی می‌باشد. از جمله مزایای مهم گچ پلیمری پاششی بالا بردن سرعت اجرای گچ کاری به حدود ۲۵۰ الی ۴۰۰ متر مربع در روز می‌باشد.

تاریخچه
استفاده از ماده معدنی گچ درساختمان به دلیل خواص مناسب این ماده دارای قدمتی بسیار طولانی بوده و به حدود سه تا چهار هزار سال قبل برمی گردد. رنگ سفید گچ، فراوانی معادن و در دسترس بودن آن در تمام مناطق کره زمین، روش‌های به نسبت آسان پخت و عمل آوری، عایق صوت بودن، دانه بندی ریز و… سبب شده تا این ماده از اعصار قدیم تا کنون جایگاه خود را در ساختمان حفظ کند. در کنار تمامی حسن‌هایی که گچ دارد معایبی نیز به همراه دارد که سبب شده در حال حاضر در دنیا گچ به شکل خام و سنتی گذشته استفاده نشود. معایبی همچون مقاومت بسیار پایین در برابر ضربه و فشار زود گیر بودن و ایجاد محدودیت برای اجرا و همچنین میزان پرت بالا و مهم تر از همه مقاومت بسیار پایین در برابر رطوبت که باعث می‌شود گچ زرد شده شوره بزند و ترک بخورد.

از این رو محققین بر آن شدند تا با تغییراتی در پودر گچ کاری معایب آن را حذف کنند و حتی محاسنی به این ماده اضافه کنند. در حدود سال ۱۹۶۵ در کشور کانادا که سهم ۱۰ درصدی از منابع گچ را به خود اختصاص داده[۱] تغییراتی در گچ به وجود آمد و در پی آن کشورهای آلمان و ترکیه به تکمیل این تغییرات پرداختند که این امور تا جایی ادامه پیدا کرد که امروزه گچ‌هایی تولید می‌شود که با ۱۲ ماده افزودنی تولید طی فرایندهای متعدد تولید شده که نه تنها معایب گچ سنتی را بر طرف کرده بلکه ویژگی‌های شگفت‌انگیزی به گچ افزوده است.

جایگاه گچ پلیمری در صنعت ساختمان ایران
کشور ایران جایگاه سوم را بعد از کشور چین و آمریکا در زمینه تولید گچ در دنیا به خود اختصاص داده[۲] و این در حالی است که کشور ایران سهم بسیار اندکی از تولید گچ پلیمری در دنیا را به خود اختصاص می‌دهد.

به موازات ورود و استفاده از تکنولوژی‌های جدیددر صنعت ساخت و ساز در ایران، تولید و استفاده از گچ پلیمری نیز از نیمه دهه 1380 در ایران شروع شده‌است . با توجه به بومی شدن تکنولوژی تولید گچ‌های پلیمری، چنانچه از مواد افزودنی مناسب و نیز فرمولاسیون صحیح تولید استفاده شود، گچ پلیمری تولید ایران از مرغوبترین گچ‌های تولیدی منطقه می‌باشد. با وجود تلاش‌های فراوان در این زمینه هنوز هم به علت نگاه سنتی و عدم ریسک پذیری گچ‌های پلیمری جایگاه خود را در ایران تثبیت نکرده‌است از این رو شاهد هستیم که میزان تولید کارخانجات داخل کشور محدود می‌باشد یا به امر صادرات به کشورهای همسایه می‌پردازند. البته وجود تحریم‌ها سبب شده تا تأمین مواد اولیه جهت تولید گچ‌های پلیمری در ایران به امری سخت تبدیل شود و به همین خاطر بازار رقابتی در زمینه گچ‌های پلیمری داغ نمی‌باشد.

ویژگیها
گچ‌های پلیمری طی عملیات‌های میکرو یونیزه شدن پخت و سرند کردن و اضافه کردن مواد افزودنی همچون پرلیت، مواد سلولزی آهک هیدراته، مواد پلیمری، اسید سیتریک، اسید تارتاریک، هوستاپور و … معایب گچ سنتی را از بین بـرده و ویژگی‌های جدیدی به گچ افزوده است که مهم‌ترین آن‌ها عبارت است از:

1. چسبندگی بسیار زیاد
2. دیر گیر بودن و ایجاد پرت حداقل
3. مقاومت بالا در برابر ضربه و فشار
4. مقاومت بسیار بالا در برابر رطوبت و قابل شست‌وشو بودن
5. چگالی کمتر و حجم بیشتر
6. مقاومت در برابر حرارت و حریق
7. قابلیت اجرا به صورت پاششی
8. عدم ترک خوردگی
9. اجرای تک مرحله‌ای بدون نیاز به گچ و خاک

این ویژگی‌ها سبب شده تا در برخی موارد گچ‌های پلیمری جای سیمان سفید را بگیرند و مقرون به صرفه باشند. بهای گچ‌های پلیمری در مقایسه با گچ‌های سنتی به‌طور تقریبی در حدود ۳ برابر بیشتر است لیکن با توجه به نسبت مصرف حدود نصف در قیاس با گچ معمولی در سطوح مورد استفاده و مزایای سبکب وزن و عایق بودن، بخش زیادی از این قیمت بالا توجیه اقتصادی پیدا می‌کند. اجرای گچ‌های پلیمری چه به صورت دستی و چه به صورت پاششی به علت دیر گیر بودن سرعت گچ کاری را به میزان قابل توجهی افزایش می‌دهد که این میزان در حالت پاششی به ۵ برابر سریعتر از گچ کاری سنتی می‌رسد.

استانداردها
استانداردهایی در داخل و خارج از کشور برای گچ‌های پلیمری تعریف شده‌است که به مراتب استاندارد داخلی سهل الوصول تر از استانداردهای اروپا(TS EN 13279-1)[۳] می‌باشد با این حال هردوی این استانداردها اجرای صحیح گچ را تضمین می‌کند و تفاوت در کیفیت و طول عمر محصول می‌باشد.[۴]

استانداردهای ملی ساختمان

• استاندارد شماره ۲۶۹: ویژگی‌ها و روش آزمون گچ ساختمانی
• استاندارد شماره ۱۱۶۱: سقف پوش گچی
• استاندارد شماره ۲۷۸۵: ویژگی‌های گچ قالب‌سازی
• استاندارد شماره ۲۷۸۶: قطعه‌های پیش‌ساخته دیوارهای گچی
• استاندارد شماره ۵۰۲۹: روش‌های آزمون شیمیایی گچ‌های ساختمانی
• استاندارد شماره ۵۰۳۰: ویژگی‌های سنگ گچ
• استاندارد شماره ۵۰۳۱: ویژگی‌های گچ استریش
• استاندارد شماره ۵۰۳۲: ویژگی‌های بتن گچی
• استاندارد شماره ۵۰۳۳: ویژگی‌های سنگدانه‌های معدنی مورد به‌کارگیری در گچ ساختمانی
• استاندارد شماره ۵۴۸۱: روش آزمون فیزیکی گچ پلاستر
• استاندارد شماره ۵۴۸۲: روش‌های آزمون گچ‌های ساختمانی

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

سیمان

سیمان ماده‌ای چسبنده است که قابلیت چسبانیدن ذرات به یکدیگر و بوجود آوردن جسم یکپارچه و محکم از ذرات متشکله را دارا می‌باشد و از ترکیب مصالح آهکی، رس، سیلیس و اکسیدهای معدنی در دمای ۱۴۰۰ تا ۱۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ساخته می‌شود. به جسم حاصل، پس از حرارت دادن کلینکر گویند و از آسیاب کردن آن به همراه مقدار مناسبی سنگ گچ سیمان تیپ‌های مختلف بدست می‌آید و همچنین اضافه نمودن پوزولان به کلینکر و گچ سیمان پوزولانی حاصل می‌شود. اندازه دانه‌های کلینکر۲۰–۵ میلی‌متر و رنگ آن سبز تیره می‌باشد.


تاریخچه سیمان
سیمان یا سمنت واژه‌ایست که از لغت سمنتوم رومی گرفته شده و قدمت آن به پیش از میلاد می‌رسد. مصرف آن در ساختمان پانتئون شهر رم واقع در ایتالیا که مربوط به ۲۷ قبل از میلاد است، دیده شده‌است. در ساختمان گنبد این بنا که ۴۳ متر قطر دارد، مخلوطی از خرده‌سنگ و آهک پخته به کار رفته‌است.

ولی کشف سیمان به شکل امروز مربوط است به یک نفر بنای انگلیسی بنام ژوزف اسپدین که از پختن آهک و خاک رس در حرارت بالا و آسیاب کردن آن موفق شد ابتدایی‌ترین نوع سیمان را کشف نموده و آن را در تاریخ ۲۱ اکتبر ۱۸۲۴ به نام خود در انگلستان ثبت نماید و نام محصول به دست آمده را سیمان پرتلند گذاشت. علت این نامگذاری همان‌طور که گفته شد آن است که سیمان از سمنتوم رومی گرفته شده‌است و پرتلند نام جزیره‌ایست در انگلستان که رنگ سیمان پس از سخت شدن به رنگ سنگ‌های ساحلی این جزیره در می‌آید، به همین دلیل نام پرتلند را به دنبال سیمان برای آن انتخاب نموده‌اند. البته قبل از ژوزف اسپدین، اشخاص دیگری در فرانسه و انگلستان از پختن خاک رس و سنگ آهک مصالح مشابهی به دست آوردند ولی هیچ‌کدام کار خود را دنبال نکرده و محصول خود را به ثبت نرساندند، ژوزف اسپدین نخستین شخصی بود که سیمان را در اوایل قرن نوزدهم در انگلستان به ثبت رسانده و آن را ابتدا برای ساخت فانوس دریایی مورد استفاده قرار داد.

تاریخ علم سیمان
قرون ۱۸ و ۱۹ زمان کشف بسیاری از پدیده‌ها بود و توجه زیادی به پدیده‌های علمی و طبیعی توسط دانشمندان و محققین می‌شد. یکی از پدیده‌هایی که مورد توجه زیادی بود گیرش و سخت شدن ملات‌ها بود. از جمله این مواد، خواص هیدورلیکی ملات‌ها بود که در سال ۱۷۵۶ توسط «جان اسمیتون» انگلیسی کشف گردید. نامبرده به خواص مهم ترکیبات موجود در خاک رس، گیرش هیدرولیک و خاصیت سخت شدن این ترکیبات پی برد. این اکتشاف در پی تحقیقات او برای ربودن جایزه مسابقه‌ای بود که تحت عنوان بهترین ملات جهت تجدید بنای «فانوس دریایی ادی استون» مطرح شده بود و اسمیتون طی تحقیقات خود متوجه شد که بهترین ملات از پختن نوعی سنگ آهک به دست می‌آید که در آن مخلوط سنگ، مقداری خاک رس نیز وجود داشته باشد. دنبال کردن این کشف توسط آقایان هیگینز و پارکر سرنخ اکتشافات بعدی بود تا اینکه اولین اقدام بشر در زمینه تهیه مخلوط مصنوعی از سنگ آهک و خاک رس برای تهیه سیمان آبی به نام آقای ویکت فرانسوی ثبت شد. اما نهایتاً افتخار نهایی نصیب آجرچین انگلیسی به نام جوزف اسپیدین شد. او موفق شد از پختن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس (به نسبت متفاوت و به صورت دوغاب) در درجه حرارت بالا به نوعی آهک آبی فوق‌العاده جالب دست یابد که نام آن را سیمان پرتلند گذاشت و در ۲۱ اکتبر ۱۸۲۴ سیمان ساخته شده خود را به ثبت رسانده و لوح تقدیر از جرج چهارم دریافت کند. علت این نامگذاری هوشیارانه شباهت خیلی زیاد رنگ آن با نوعی سنگ آهک موجود در جزیره پرتلند انگلیس است. سیمان ساخته شده او واقعاً بهتر و عالی‌تر از تمام سیمان‌های قبلی بوده و دارای مقاومت بیشتری بود. به همین علت از آن در ساخت پارلمان جدید انگلستان که از سال ۱۸۴۰ تا ۱۸۵۲ طول کشید، استفاده گردید. بدین ترتیب بشر وارد عصر تولید صنعتی سیمان شد و برای اولین بار در تاریخ صنعتی، نخستین مؤسسه استاندارد تولید توسط تولیدکنندگان سیمان در کشور آلمان به وجود آمد؛ لذا سیمان اولین محصول صنعتی است که دارای استاندارد تولید شده‌است. تولید صنعتی سیمان پرتلند از اوایل قرن ۱۹ با کوره‌های دارای ۵تن ظرفیت در هفته که کاملاً شبیه به کوره‌های آهک‌پزی بوده شروع و به مرور هماهنگ با افزایش تقاضا برای این کالای معجزه‌گر ابداعاتی در ساختمان کوره‌ها و نحوة تولید صورت گرفت. بالاخره با ابداع کوره‌های دوار، قدم عظیمی در جهت پاسخگویی به بازار مصرف برداشته شد. ثمره ۸۰ سال کار و استفاده از تکنولوژی دوار سیمان منتهی به ساخت کوره‌هایی با ظرفیت ۱۰۰٫۰۰۰ تن کلینکر در روز شده‌است. اکنون هزاران کوره در کلیه نقاط دنیا هر جا که معادن سنگ آهک و خاک‌رس وجود داشته باشد، مشغول به تولید سیمان است.[۱]

تاریخ تولید سیمان در ایران
اینکه از چه تاریخی مصرف سیمان در ایران باب شده است چندان مشخص نیست ولی آنچه که مسلم است ورود سیمان به ایران توسط خارجی بوده است که از آن برای ساختن بناهایی نظیر کلیساها و سفارتخانه‌ها و تأسیسات بندری استفاده شده است. با شروع قرن ۱۴ هجری شمسی سرعت گسترش کارهای زیربنایی، همزمان با تحولات صنعتی جهانی آنچنان گسترده است که کیفیت و کمیت محصولات سنتی ساختمانی جواب‌گوی نیازها نبوده است و خصوصاً با شروع احداث راه‌آهن سراسری ضرورت استفاده از سیمان جهت ساخت پل‌ها و تونل‌ها و ایستگاه‌ها کاملاً محسوس‌تر گشت. از آنجایی که سیمان کالایی ارزان قیمت و سنگین‌وزن است و مصرف آن وقتی مقرون به صرفه است که محل تولید و مصرف، حتی‌الامکان نزدیک به یکدیگر باشند، لذا پس از مدتی که سیمان وارد می‌شد تصمیم بر این شد که با توجه به وفور مواد اولیه سیمان در ایران، از محل عواید حاصل از قند و شکر اقدام به تأسیس یک کارخانه ۱۰۰تنی (روزانه) سیمان بشود. در سال ۱۳۱۰ این تصمیم شروع به عمل شده و مطالعات اولیه زمین‌شناسی منجر به انتخاب محلی واقع در ۷ کیلومتری جنوب تهران آن زمان و در کنار کوه بی‌بی‌شهربانو گردید. کار احداث این واحد با سرمایه ۸ میلیون ریالی در بهمن‌ماه ۱۳۱۲ به پایان رسیده و بلافاصله بهره‌برداری از آن آغاز گردید. (تقریباً ۵۰ سال پس از ژاپن، ۶۰ سال پس از آمریکا، ۷۰ سال پس از آلمان و ۱۰۰ سال بعد از انگلیس). با گذشت زمان و فزونی تقاضا برای این محصول، نیاز به کارخانه‌های دیگر معلوم و آشکار شد؛ لذا در تاریخ ۱۳۱۴ کارخانه دیگری با ظرفیت روزانه ۲۰۰ تن خریداری و در سال ۱۳۱۵ در جوار کارخانه قبلی عملیات ساختمانی آن شروع و در سال ۱۳۱۶ بهره‌برداری از واحد دوم آغاز شد. شاید لزومی به گفتن ندارد که رکن اصلی هر بنایی سیمان و خواص معجزه آسای آن می‌باشد و هیچ سازه و بنایی بدون وجود سیمان قابل تصور هم نیست.[۱]

اجزای تشکیل دهنده سیمان

• مصالح آهکی خارجی (حدود ۶۰٪ الی ۶۷٪)
• رس (حدود ۳٪ الی ۷٪)
• سیلیس (۱۷٪ الی ۲۷٪)
• اکسیدهای معدنی[۲]

• اکسید آهن (۰/۵٪ الی ۶٪)Fe2O۳
• اکسید سدیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)Na2O
• اکسید منیزیم (۰/۱٪ الی ۴/۵٪)MgO
• اکسید پتاسیم (۰/۲٪ الی ۱/۳٪)K2O
• اکسید آلومینیوم (۳٪ الی ۸٪)Al2O۳

انواع سیمان
سیمان پرتلند تیپ I
سیمان پرتلند تیپ II
سیمان پرتلند تیپ III
سیمان پرتلند تیپ IV
سیمان پرتلند تیپ V
سیمان پوزولان
سیمان آمیخته
سیمان برقی (پرآلومین)
سیمان رنگی
سیمان سفید
سیمان سرباره‌ای ضد سولفات
سیمان پرتلند آهکی
سیمان بنائی
سیمان نسوز
سیمان چاه نفت
سیمان پرتلند ضدآب
سیمان گوگردی
سیمان باگیرش تنظیم شده[۳]
روشهای ساخت سیمان
روش تر
روش نیمه تر
روش نیمه خشک
روش خشک[۴]
سیمان برقی
سیمان برقی اگر در مواد اولیه سیمان درصد اکسید آلومینیم زیاد و آهک کم شود سیمان به دست آمده دارای خواصی ممتاز می‌گردد؛ از این رو، از ذوب کردن مخلوط بوکسیت و سنگ آهک در کورهٔ برقی در حرارت۱۵۰۰ تا۱۶۰۰ درجه به دست می آید که مدتی آن را به حالت ذوب نگه داشته و به مرور سرد کرده‌اند. این کار جز با نیروی برق امکان‌پذیر نیست. ملات سیمان برقی باد نمی‌کند، زیرا آهک آزاد در آن وجود ندارد؛ بنابراین، در مقابل آب‌های سولفات دار و زمین‌های گچ دار مقاوم بوده برای سازه‌های دریایی نیز بسیار مناسب است. مقدار آب‌های لازم برای هیدراته شدن آن تقریباً دو برابر آبی است که برای سیمان پرتلند لازم است، چون سیمان برقی زود گیر است. این سیمان خیلی سریع مقداری گرما پس می‌دهد و در درجهٔ گرمای ملات آن نزدیک به حد جوش آمدن آب می‌رسد و به همین دلیل سرما در آن چندان تأثیری ندارد.

شیمی ترکیبات سیمان
مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساساً از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شده است. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته است، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه می‌شوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی‌شکل ظاهر می‌گردند. دانه‌های بی‌شکل که اکثراً شیشه‌ای هستند و دانه‌های بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبه‌است.[۵] چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از:تری کلسیم سیلیکات، دی کلسیم سیلیکات، تری کلسیم آلومینات، تترا کلسیم آلومینو فریت؛ که به ترتیب با علائم اختصاری به صورت: C۴AF C۳A C۲S C۳S نامیده می‌شوند.[۶]

معادلات بوگ
محاسبه مربوط به میزان ترکیبات سیمان حاصل از اکسیدهای اصلی تشکیل دهنده آن توسط بوگ انجام شده و به نام معادلات بوگ معروف می‌باشد. این معادلات درصد ترکیبات اصلی سیمان را نمایش می‌دهد.[۶]

C۳S = ۴٫۰۷۱۰(CaO)-7.6024(SiO۲)-۱٫۴۲۹۷(Fe۲O۳)-۶٫۷۱۸۷(Al۲O۳

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

C۳A = ۲٫۶۵۰۴(Al۲O۳)-۱٫۶۹۲۰(Fe۲O۳

C۴AF = ۳٫۰۴۳۲(Fe۲O۳

خواص ترکیبات اصلی سیمان
سیلیکات‌ها یعنی C۲S و C۳S ترکیبات اصلی و مهم سیمان می‌باشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آن‌ها بستگی دارد. اکسیدهای تشکیل دهنده این سیلیکات‌ها تأثیرات مهمی روی شکل اتمی و کریستالی و خواص هیدرولیکی آن‌ها دارند. حضور C۳A در سیمان سودمند نیست. این ترکیب نقشی در مقاومت سیمان، به جز کمی در سن اولیه آن، نداشته و بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن می‌گردد؛ ولی C۳A در فرایند تولید در ترکیب اکسیدکلسیم با اکسیدسیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. C۴AF که به میزان کمی به وجود می‌آید در مقابل سه ترکیب دیگر نقش عمده‌ای در خواص سیمان ندارد. به هرحال این ترکیب با سنگ گج سیمان، سولفوفریت کلسیم تشکیل می‌دهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات‌ها را تسریع می‌کند.[۶]

سلامت سیمان
سلامت سیمان به توانایی خمیر سیمان سخت شده برای حفظ حجم خود پس از گیرش گفته می‌شود. برای روشن شدن موضوع سلامت سیمان بهتر است به تعریف سیمان ناسالم و عواملی که بیانگر ناسالم بودن آن هستند پرداخته شود. عدم سلامت سیمان یعنی انبساط و تغییر حجم غیرعادی آن که در اثر واکنش‌های اکسید کلسیم (آهک) آزاد، اکسید منیزیم و سولفات‌های کلسیم اتفاق می‌افتد.

اگر سیمان در مرحله تولید بیش از اندازه حرارت ببیند و در درجه حرارت بسیار بالا پخته شود سلامت آن به مخاطره می‌افتد. سیمان‌هایی که چنین انبساط‌هایی را نشان می‌دهند سیمان ناسالم هستند.

مسئله عدم انبساط خمیر سیمان از آن جهت حائز اهمیت است که چون بتنی که در قالب ریخته می‌شود معمولاً توسط قیود تکیه گاهی محدود و مقید شده و چنانچه انبساط خمیر سیمان رخ دهد باعث ترک، خرابی و حتی منهدم شدن بتن خواهد شد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

ملات

ملات ماده خمیری شکلی است که مصالح بنایی را به یکدیگر می‌چسباند و آن‌ها را به دیوار و سایر اجزای ساختمان بدل می‌سازد. عمل پنجگانه زیر را انجام می‌دهند:

1. قطعات را به یکدیگر می‌چسبانند و فضای ما بین آن‌ها را پر می‌نمایند.
2. با یک پارچگی که ایجاد می‌نمایند باعث توزیع تقریباً یک نواخت نیرو می‌شوند.
3. اختلاف اندازه در اجزا را جبران می‌نمایند.
4. موجب می‌شوند قطعات فلزی و مسلح‌کننده‌ها با دیوار، به صورت کامل و یک پارچه عمل کنند.
5. به کمک ایجاد خطوط سایه روشن یا تأثیر رنگ موجب پدید آمدن ماهیتی زیبا می‌شوند.

مجموعه‌ای از یک یا چند ماده چسبنده (سیمان، آهک، گچ و…)ماده پرکننده (ماسه شسته و دانه بندی شده) ماده روان‌کننده (آب) هستند و به میزان کافی به منظور ایجاد حالت خمیری و مخلوط کارایی دارند. این مصالح باید به دقت اندازه‌گیری و مخلوط شوند تا تعادل مطلوبی به برای برآوردن خصوصیات اساسی آن بدهند.[۱] مواد خمیری و چسبنده‌ای است که جهت اتصال رجها به یکدیگر و برای به وجود آوردن جسم واحدی از اسکلت و استخوان‌بندی ساختمان به کار می‌رود. وجود این ماده باعث می‌گردد که ساختمان به صورت یکپارچه در آید. از این ماده جهت کارهای گوناگون ساختمانی استفاده می‌شود؛ که انواع مختلفی دارد.


دسته‌بندی
۱- هوازی: ترکیبات فعل و انفعالات آن‌ها در هوای خشک انجام شده و مقاوم می‌گردند. →چنانچه هوازی در مجاورت رطوبت قرار گیرد ابتدا در آن‌ها دگرگونی به وجود آمده و چنانچه اندود باشند طبله کرده و اگر در بین رجها به کار رفته باشد، اسکلت دچار نقایصی فنی شده و بالاخره ماهیت خود را از دست داده و در نتیجه سبب تخریب بنا می‌گردد.

۲- آبی: که در مجاورت رطوبت یا در زیر آب خودگیری خود را انجام می‌دهند و سخت می‌گردند. →چنانچه آبی کا بنا به نوع مواد چسبنده خود، در هوای خشک واقع شوند، وجود گرما باعث پوک شدن می‌شود. پوکی در سبب جدا شدن رجها از یکدیگر و به مرور زمان سبب جابجایی در قطعات به کار رفته در اسکلت بنا می‌گردد.

• به‌طور کلی مقاومت آن به وضع اقلیم، مکان و محیط و نوع و کاربرد ساختمان بستگی کامل دارد. به همین دلیل است که نوع آن انتخاب می‌گردد. مثلاً که برای ساختمان یک حمام بکار می‌رود، با آن کع برای ساختن یک بادگیر مصرف می‌شود کاملاً متفاوت است.

خواص
برای بنایی یکی از مصالحی است که باید ضمن داشتن انعطاف‌پذیری، احتاجات مختلف دیگری را نیز برآورده سازد. بر خلاف اعتقاد عامه، تمام خواسته‌ها را برآورده سازد وجود ندارد، لیکن شناخت مواد تشکیل دهندهآنهاها وخواص آن‌ها، طراح را قادر خواهد ساخت تا مخلوط مناسب برای هر طرح را انتخاب کند. عمل کرد اساسی آن این است که مصالح بنایی را به صورت توده‌ای یک پارچه به یکدیگر بچسباند. از دیدگاه دیگر، مصالح جدا از یکدیگر را به هم می‌پیوندد، تمام شکاف‌ها و ترک را پر می‌کند و بستر یک نواختی را فراهم می‌سازد. باید طوری عمل کرد که یک پارچگی کار هنگاماجرا تأمین گردد؛ افزون بر آن مجموعه در برابر محیطی حاکم مقاوم و نفوذ ناپذیر باشد. چنانچه چسبندگی لازم بین آن و دیگر مصالح ساختمانی تأمین شود، دیوار دارای دوام کافی برای تحمل عوامل محیطی خواهد بود.

انتخاب نوع
نوع آن بر اساس محل استفاده و شرایط محیطی و آب و هوا و نیز خواص آن انتخاب می‌گردد.

1. برای کار در هوای سرد:در هوای سرد می‌توان ار ملات‌های ماسه سیمان و باتارد استفاده کرد.
2. برای کار در هوای گرم:مواد افزودنی نگهدارنده آب و کندگبرکننده و ضد تبخیر اضافه می‌شود.[۲]

ترک در سطح
تا جایی که ممکن اس باید سعی شود در سطح آن ترک وشکاف ظاهر نگردد زیرا غیر از صدمه زدن به زیبایی دیوار باعث نفوذ رطوبت به داخل آن می‌شود. عوامل ترک خوردگی=۱-انقباض ناشی از خشک شدن اولیه در محصولات سیمانی. ۲-انبساط اولیه ناشی از رطوبت در محصولات خاک رس. ۳-تغییرات درجه حرارت. ۴-تغییرات رطوبت. ۵-بارگذاری

نحوه تهیه
اختلاط برای ایجاد خواص مورد نظر در آن از اهمیت بالایی بر خوردار است. ملات باید به اندازه هر بار استفاده فوری تهیه شود. تمامی ملات‌ها باید با حداکثر میزان آبی که می‌توان با آن مخلوط کرد، تهیه شوند.

1. مخلوط کردن ملات ماسه سیمان با دستگاه.
2. مخلوط کردن ملات سیمان با دست.

انواع
ملات‌ها بر اساس نوع خودگیری، نوع ماده چسبنده، نوع و اندازه ماده پرکننده، مواد افزودنی و نوع کاربرد به گروه‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:

انواع خودگیری

1. ملات هوایی:ملاتی است که پس از تغییرات فیزیکی و شیمیایی در مجاورت هوا سفت و سخت می‌شود، به عبارت دیگر گیرش ملات هوایی و سفت سخت ماندن آن‌ها به هوا نیاز دارد.
2. ملات آبی:ملاتی است که زیر آب یا هوا به طریق شیمیایی می‌گیرد و سفت و سخت می‌ماند.

• نوع ماده چسبنده:بر اساس نوع ماده چسباننده می‌توانیم ملات‌ها را به گروه‌های مختلفی تقسیم کنیم مثلاً ملات‌های سیمانی، آهکی، گچی، قیری، پلاستیکی و ملاتهای ترکیبی که از چند نوع ماده چسبنده تشکیل شده‌اند.
• انواع ماده پرکننده:سنگ‌دانه یا بخش اصلی ملات را ماسه تشکیل می‌دهد.
• انواع مواد افزودنی:شامل:حباب سازی، روان‌کنندها، تندگیر‌کننده‌ها، مواد نگهدارنده آب، مواد پوزولانی، مواد آب‌بندکننده و مواد رنگی هستند. امروزه شرکت‌های مختلف تولید مصالح با تولید کاتالوگ‌های الکترونیک با نسبت آب و مواد مشخص به تعیین مشخصات محصولات خود در دنیا نمونده و از آن‌ها در نرم‌افزارهای مدل‌سازی اطلاعات ساختمان BIM استفاده می‌کنند که باعث بهبود و پیشرفت این صنعت و افزایش بهره‌وری شده‌است.[۳]

انواع کاربرد
ملات‌ها از نظر کاربرد به دو دسته تقسیم می‌شوند:ملات‌های معمولی، ملات‌های ویژه

ملات‌های معمولی
دارای انواع گوناگون ملات هستند:

• ملات رسی: ۱-ملات گل و کاه گل:ماده چسباننده ملات گل و کاه گل خاک رس است. پولک‌های خاک رس پی از مکیدن آب به صورت خمیری در می‌آیند و دانه‌های ماسه داخل خاک را به یکدیگر می‌چسبانند. ۲-ملات گل آهکی:دو اشکال عمده در ملات گل وجود دارد، یکی انقباض ناشی از خشک شدن وترک خوردن و دیگری وارفتن ملات در آب.
• ملات ساروج
• ملات گچی:ملات گچی خالص، ملات گچ مرمری، ملات گچ وخاک، ملات گچ و ماسه، ملات گچ و پرلیت، ملات گچ و آهک.
• ملات سیمانی:ملات ماسه سیمان، ملات ماسه-سیمان-آهک، ملات سیمان بنایی، ملات سیمان-پوزولانی و آهک-پوزولانی.
• ملات ماسه آهک
• ملات قیری

ملات‌های ویژه

• ملات درزبندی قطعات بتنی:این ملات از گروه ملات‌های سنگین سیمانی می‌باشند که بر اساس نیروی وارد به آن‌ها پیش‌بینی و تهیه می‌شوند.
• ملات‌های تزریقی
• ملات کفی :ملات ماسه وسیمان، ملات فلز و سیمان، ملاتهای سیمان پلیمری.
• ملات‌های ضد رطوبت
• ملات‌های ضد صدا
• ملات‌های ضد اشعه ایکس

خواص حالت خمیری ملات
ملات با حالت خمیری به کار می‌رود و سپس سخت می‌شود؛ بنابراین بررسی ویژگی‌های آن در دو قسمت بررسی می‌شود:

• ویژگی‌های آن در زمان خمیری
• ویژگی آن بعد از سخت شدن

خصوصیات خمیری ملات از آن نظر اهمیت دارد که مشخص‌کننده مناسب ملات در هنگام بنایی است و همانند ملات سخت شده در خور توجه است. هر دو آن‌ها تعیین‌کننده ویژگی‌های دیوار یا عنصر تکمیل شده‌ای هستند که باید مقاوم و مستحکم باش… -خواص ملات‌ها در حالت خمیری عیبارتند از کارایی، قابلیت نگهداری آب، روانی اولیه و روانی پس از مکش

• کارایی:ملات کارا یکپارچه و چسبنده است و از قوام و غلظت مطلوب بر خوردار است. این ویژگی آن را برای بنایی مناسب می‌نماید. ملات زمانی کارا و کامل است که اجزای مخلوط از یکدیگر جدا نشوند، وزن قطعه را به خوبی تحمل نماید، به راحتی تراز شود و حالت خود را حفظ کند، امتداد ردیف چینی افقی را به راحتی به وجه قائم عنصر ساختمانی بچسباند و به آسانی در محل‌های ملات خور بدون آنکه بچکد و روی دیوار را لکه لکه کند، پهن شود.
• قابلیت نگهداری آب:این ویژگی در ملات مانع از دست رفتن سریع آب مخلوط شده در هنگام تماس آن با سطح جاذب مصالح بنایی می‌شود و در نتیجه از کاهش حالت خمیری در ملات می‌شود. در زمان تماس با مصالح بنایی که خاصیت جذب کمی دارند، قابلیت بالایی نگهداری آب مانع از آب انداختن ملات می‌شود. آب انداختن باعث به وجود آمدن لایه نازکی از آب بین ملات و مصالح ساختمانی می‌شود، این حالت موجب شناوری و کاهش چسبندگی بین ملات و مصالح بنایی خواهد شد. قابلیت نگهداری آب در آزمایشگاه به وسیله آزمایش روانی اندازه‌گیری می‌شود.
• روانی اولیه و روانی پیش از مکش:روانی ملات با یک آزمایش ساده مشخص می‌شود. یک مخروط ناقص از ملات بر روی دستگاه مخصوص قرار می‌گیرد.. این وسیله در ۱۵ ثانیه ۲۵ بار بالا و پایین می‌رود. در طول این ملات روان و قطر مخروط بیشتر می‌شود. روانی نسبت بین میزان افزایش قطر ملات به قطر اولیه است که به صورت درصد نمایش داده می‌شود.

-خواص ملات سخت شده عبارتند از :استحکام چسبندگی، دوام، مقاومت فشاری، تغییرات حجمی، عدم نفوذ آب، زمان سختی، شوره زدن و رنگ.

• استحکام چسبندگی:در واقع مهم‌ترین ویژگی ملات سخت شده‌است. متغیرهای زیادی موجب چسبندگی می‌شوند که عبارتند از:
• خواص ملات=نوع و میزان مواد اولیه (میزان چسبندگی مواد متفاوت است، هر چه میزان ماده چسبنده بالا باشد، استحکام و چسبندگی آن بیشتر است و بلعکس)، روانی (بین میزان روانی ملات با مقاومت کششی آن ارتباط مستقیمی وجود دارد. استحکام چسبندگی برای تمام ملات‌ها، با بهبود روانی افزایش می‌یابد)، تأثیر میزان هوا (افزایش میزان هوا در ملات با کاهش میزان چسبندگی هماهنگ است)، قابلیت نگهداری آب (هر چه قابلیت نگهداری آب در ملات بیشتر باشد چسبندگی آن بهبود یافته در نتیجه استحکام چسبندگی آن افزایش می‌یابد)، مقاومت فشاری (هر چقدر مقاومت فشاری ملات بیشتر باشد استحکام چسبندگی آن بیشتر است. مقاومت فشاری ملات با مقدار ماده چسبنده درون آن بستگی تام دارد. افزایش مقاومت فشاری با افزایش مقدار چسبنده نسبت مستقیم دارد و با افزایش مقدار آب بیش از مقدار مناسب نسبت معکوس پیدا می‌کند)
• خواص مصالح بنایی:بافت مصالح بنایی، میزان جذب آب،
• اجرا:سرعت اجرا، حفظ رطوبت ملات
• نگهداری:کنترل حرکت، کنترل رطوبت، کنترل حرارت
• دوام:دوام ملات یا توانایی آن در مقابل یخ بندان در دوره‌های مکرر اندازه‌گیری می‌شود.
• مقاومت فشاری:مقاومت فشاری ملات بستگی تام با مقدار ماده چسبنده درون آن دارد.
• تغییر حجم
• عدم نفوذ آب:مقدار عمده نشست آب در دیواره‌های بنایی از طریق ترک‌های ریز بین ملات و اجزای دیوار صورت می‌پذیرد.
• زمان سختی:زمان سختی ملات، سرعتی است که ملات مقاومت لازم را در برابر خراشیدگی و سایش پیدا می‌کند.
• شوره زدن:نفوذ مقدار زیادی آب به دیوار ساختمانی که ملات آن دارای نمک‌های محلول زیادی است، موجب بروز شوره می‌شود.
• رنگ ملات:هماهنگی و یک نواختی رنگ‌بندها تأثیر چشمگیری در ظاهر دیوار ساختمانی دارد. شرایط آب و هوایی، میزان رطوبت همراه با مصالح بنایی و اختلاط ملات تأثیر اساسی در رنگ ملات در بندها دارد.[۴]

ملات گل آهک
ملات گل آهک ملات از ارزان‌ترین و ضعیف‌ترین ملات هاست همان‌طور که از اسم آن پیدا است ماده چسبنده در آن آهک شفته است این ملات که برای آ «استادارد تعیین نشده در قدیم در ایران استفاده می‌شده‌است ولی به تدریج با شناختن سیمان و ماسه و خواص آن منسوخ شد[۵] خاک رس کوبیده شده و سرند می‌گردد. آهک شکفته یا شیره عسلی آهک به خاک اضافه شده و مخلوط می‌گردد. آهک شکهته یا شیره عسلی آهک به خاک اضافه شده و مخلوط به صورت آخوره درآمده، آب لازم به آن اضافه می‌گردد. پس از خیس شدن کامل خاک در زمان کافی، مخلوط ورز داده شده و به عنوان ملات عسلی جهت کرسی چینی، دیوارچینی و اسکلت سازی بناها در زمین‌ها مرطوب استفاده می‌شود. از این ملات در قدیم برای ساختن مجاری، حوضهای آب و منبعهای کوچک و بزرگ، آب انبارهای عمومی و پوشش طاقهای عرقچین و کروی آن‌ها با رعایت پوشش غوطه چینی استفاده شده‌است. به‌طور کلی از این ملات برای استفاده در مکانهایی که دارای رطوبت و نفوذ مستقیم آب مانند حمامها عمومی، مجاری آب، فاضلاب و غیره بهره گرفته می‌شود.[۶]

ملات ماسه آهک
ماسه مصرفی در ملات ماسه آهک باید بیشتر خاکی باشد این نوع ماسه که به آن ماسه کفی می‌گویند از بستر رودخانه به دست می‌آید آهکمورد نیاز در این نوع ملات در حدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ کیلوگرم آهک در متر مکعب ماسه است این ملات بیشتر برای آجر چینی به کار می‌رود[۵] ملات ماسه آهک به دو شکل تهیه می‌شود.

• الف: آهک شکفته شده با ماسه به نسبت معلوم مخلوط شده و سپس آخوره می‌شود و بدان آب اضافه می‌گردد و با ورز دادن ملات ماسه آهک تهیه می‌شود.
• ب: شیره آهک وارد آخوره ماسه آهک شده به آن آب اضافه می‌شود و ورز کامل گرفته تا ملات ماسه آهک به دست آید؛ که این روش کاملاً اصولی بوده و ملاتی ممزوج به وجود می‌آید.

به‌طور کلی از ورز دادن کامل آن ملاتی به صورت عسلی به دست می‌آید. بدیهی است مقدار آهک بایستی در حد متناسب باشد. زیرا آهک اضافی باعث پوک شدن ملات به مرور زمان خصوصاً در اقلیمهای خشک و گرم می‌شود. مقدار آهک برای هر متر مکعب ۲۵۰ کیلوگرم یا به نسبت یک بر چهار اصطلاحاً پرمایه گفته می‌شود، خواهد بود. این ملات با رعایت آجرهای آبخوره شده جهت رجهای کرسی چینی، دیوارهای آجری، مجاری آب، حوضچهها، حوضهای آب و آب‌انبارها در قسمتهایی که احتمال اثر رطوبت و نفوذ آب وجود داشته باشد، با رعایت دوغاب ریزی روی رجها و آب‌بندی کردن آن‌ها به شکل رج به رج به کار می‌رود. همچنین در سنگ کاری و فرش کفهای مرطوب به عنوان ملات و در پی سازی و مواد مشابه کاربرد فراوان داشته و دارد. فرق ملات گل آهک و ماسه آهک در این بوده که در ملات گل آهک به علت عدم وجود دانه‌های ریز و درشت احتمال خرد شدن ملات در زیر رجهای و نیروهای فشاری وجود داشته، در صورتی که در ملات ماسه آهک خطرترک و خرد شدن ملات وجود ندارد. از ویژگی‌های ملات ماسه آهک دانه بندی ریزدانه ماسه‌ها می‌باشد که با رعایت آن ملاتی با لز و مرغوب به وجود خواهد آمد. خودگیری مراحل اولیه این ملات پس از ۱۲ تا ۲۴ ساعت بوده و مرحله دوم تا ۲۸ روز و خودگیری نهایی در مقابل رطوبت بعد از سال‌ها و با فعل و انفعالات شیمیایی کربنات کلسیم و جذب گاز انیدریک کربنیک از هوا می‌باشد تا به حالت اول برگردد و جسم را به وجود آورد. Ca(OH)2 + CO2 = CaCo3 + H2O این ملات آبی بوده از این رو در روزهای اول ترکیب به‌طور مصنوعی به آن آب پاشیده می‌شود تا خودگیری خود را دنبال کرده و اصطلاحاً سوخته یا پوک نشود. چنانچه نوع دانه بندی مرغوب و مقدار آهک و آب کافی باشد، برای ملات ۲۸ روزه تاب فشاری در حدود 60 Kg/Cm2 خواهد بود.[۶]

ملات پی دارو
این ملات تشکیل می‌شود از پیه مذاب همراه با گرد آهک شکفته، معمولاً مقدار و نسبت این دو جسم یکی بوده و از برای گرفتن درز و نفوذ آبرفتها، منبع و حوضچه آب‌انبارها یا کناره شیر آب سنگی و سفالهای آب منگولها و مواردی مشابه به کار می‌رفته‌است. نحوه استفاده از این ملات بدین صورت است که بیشتر پیه بز را به وسیله حرارت باز کرده و در حالت روانی کامل گرد آهک شکفته نرم و الک شده بدان پاشیده می‌شود و ورز می‌گیرد تا در حالت خمیری ملایم درآید. بلافاصله در حالی که گرم است، در محلی که قبلاً به صورت شکافی باز شده‌است قرار می‌گیرد و با پشت قاشق به طرفین پخ یا ماهیچه و پس از سرد شدن، ملات جامد و به مرور خودگیری خود را انجام می‌دهد. به علت چرب بودن این ملات در مقابل آب نفوذ ناپذیر می‌باشد. در مواردی به این ملات خاک رس و تار پنبه آن هم به اندازه کم اضافه می‌شود تا ملات بدون پیوند نباشد. در بعضی موارد به این ملات، سفیده تخم مرغ نیز اضافه می‌شده‌است. وجود سفیده تخم مرغ باعث چسبندگی بیشتر مواد می‌شود. همچنین اضافه کردن مقداری موی بز یا پشم شتر به جای تار پنبه سبب پیوند بیشتر دانه‌ها و مواد ملات به یکدیگر می‌گردد. خودگیری این ملات نیز در زیر آب و در دسته ملاتهای آبی می‌باشد.[۶]

ملات ماسه سیمان
در ملات ماسه سیمان از ماسه شکسته یا ماسه رودخانه‌ای کاملاً شسته استفاده می‌شود مقدار سیمان در این ملات بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم در متر مکعب می‌باشد نظر به این که سطح مخصوص ماسه به علت ریزی دانه از سطح مخصوص شن و ماسه بیشتر است و از طرفی سیمان باید مانند فیبر نازکی دور تمام دانه ماسه قرار گیرد و باعث چسبندگی آن‌ها به یکدیگر شود مقدار سیمان مصرفی در ملات بیشتر از سیمان مصرفی در بتن است از این ملات در تمام قسمت‌های ساختمان می‌توان استفاده کرد مانند آجر کاری، سیمان‌کاری، کاشی کاری و غیره[۵]

ماسه سیمان آهک
به این ملات باتارد یا حرام‌زاده می‌گویند از ملات محکم و ارزان در ساختمان است ماسه این ملات ماسهٔ رودخانه است و چند درصد هم خاک دارد برای ساختن این ملات حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم سیمان و ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم آهک در متر مکعب ماسه لازم است این ملات بیشتر در اجر چینی و دیوار سازی استفاده می‌شود

این ملات و سایر ملات‌هایی که آهک دارند را نمی‌توان در مکان‌هایی که در تماس با قیراست استفاده کرد زیرا آهک قیر را فاسد می‌کند

بعد استفاده از ملات‌هایی که در آن‌ها سیمان به کار رفته باید حداقل تا ۳–۴ روز آن آبپاشی کنند تا سختی لازم را به دست آورد

ملات دارای سیمان نباید در دمای زیر صفر استفاده شود زیرا در این صورت آب داخل ملات یخ بسته سیمان سخت نمی‌شود[۵]

ملات گچ و گچ و خاک
این ملات‌ها بیشتر موقع ساختن طاق ضربی و دیوارهای تیغه‌ای ۵ سانتی‌متری به کار می‌رود درصد خاک و گچ بستگی به سرعت گیرایی گچ دارد و معمولاً حدود ۵۰ در صد گچ و ۵۰ درصد خاک رس است (ترکیب یک به یک) علت اضافه نمودن خاک رس به گچ این است که اولاً گچ وخاک ملاتی دیر گیر تر نسبت به ملات گچ خالص هست در ثانی وجود خاک در گچ آن را پلاستیک تر (خاص شکل‌پذیری ملات را بیشتر می‌کند) می‌کندملات گچ و گچ و خاک از ملات‌های زود گیر هستند[۵]

مورد استفاده در معماری ایرانی
هوازی

• ملات گل
• کاهگل
• سیم کاهگل
• ملات ریگ
• ملات گچ و خاک
• ملات گچ

ملاتهای آبی

• ملات خشک
• ملات گل آهک
• ملات ماسه آهک
• ساروج
• ملات قیر چارو

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

انیدریت

انیدریت

اطلاعات کلی
دلیل‌نام‌گذاری از کلمه یونانی anhudros به معنای بدون آب گرفته شده‌است.
نام دیگر Anhydrite
فرمول شیمیایی CaSO4
ترکیب شیمیایی CaO:۴۱٫۲٪ SO۳:۵۸٫۸٪
رده بندی سولفات
اطلاعات کانی شناسی
شکل بلوری ورقه ای(لایه‌ای) - منشوری - هگزائدر - ماکله - دارای سطوح
شکل ظاهری بلور- اگرگات دانه‌ای - الیافی - دانه‌ای فراوان است و بیشتر در آلمان غربی و شرقی، فرانسه، اطریش، آمریکا، شیلی و URSS
رنگ سفید - آبی - خاکستری - قرمز یا بنفش
رنگ خاکه سفید
سختی موس ۳٫۵
وزن مخصوص ۲٫۹-۳
رخ عالی- مطابق با سطح خوب - مطابق با سطح
جلا شیشه‌ای - صدفی
شفافیت نیمه شفاف
پاراژنز ژیپس - کریولیت - کلسیت - باریتین- هالیت- ژیپس- پلیهالیتآتشفشانی - ماگماییشیارداردر اشکال منشوری
اطلاعات معدنی
منشأ تشکیل هیدروترمال - رسوبی -
محل پیدایش چک اسلواکی
انیدریت (به انگلیسی: Anhydrite) با فرمول شیمیایی CaSO4 از مجموعه کانی هاست و از کلمه یونانی anhudros به معنای بدون آب گرفته شده‌است. CaO:۴۱٫۲٪ SO۳:۵۸٫۸٪ برای اولین بار در چک اسلواکی کشف شد و از نظر شکل بلور: ورقه ای(لایه‌ای) - منشوری - هگزائدر - ماکله - دارای سطوح، رنگ: سفید - آبی - خاکستری - قرمز یا بنفش، شفافیت: نیمه شفاف، جلا: شیشه‌ای - صدفی، رخ: عالی- مطابق با سطح خوب - مطابق با سطح، سیستم تبلور: ارترومبیک و در رده‌بندی سولفات است و منشأ تشکیل آن هیدروترمال - رسوبی - است.

همایند کانی‌شناسی (پارانژ) آن ژیپس - کریولیت - کلسیت - باریتین- هالیت- ژیپس- پلیهالیتآتشفشانی - ماگماییشیارداردر اشکال منشوری است ، از نظر ژیزمان بلور- اگرگات دانه‌ای - الیافی - دانه‌ای فراوان است و بیشتر در آلمان غربی و شرقی، فرانسه، اطریش، آمریکا، شیلی و URSS یافت می‌شود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

اندود گچ و سیمان

اندود گچ و خاک یا استاکو (به انگلیسی: Stucco) مخلوطی از کلوخه‌های سیمان و گچ است که در نمای ظاهری استفاده می‌شود.

نمک بتن
نمک بتن موادی برای ساخت و ساز است. و ترکیبی از ۱۶ درصد سیمان، ۳۹ درصد نمک طعام، ۱۶ درصد پودر سنگ آهک، ۱۴ درصد آب و ۱۵ درصد ماسه است.