لینک پرداخت و دانلود پایین مطلب فرمت فایل : word تعداد صفحه : 86
از قرون و اعصار گذشته بشر در پی دستیابی به امکانات و ابزارهای توسعه تلاشهای فراوانی را در راه کشف مجهولات وتازهها انجام داده است.
بیشک فلز درعصر حاضر به عنوان زیر ساخت توسعه و فناوری همواره مورد توجه بوده و کشورهای پیشرفتة جهان با علم به این نکته سعی فراوانی را در راه کشف وتوسعة ذخایر و منابع فلزی خود انجام داده و هم اکنون نیز علاوه بر استفادة بهینه از ذخایر و منابع خود چشم به بهرهبرداری از مواد و کانیهای غنی موجود در کرات دیگر و من جمله ماه دارند.
خمیرمایه نانوایی (Baking Yeast) یکی از صدها گونه مخمر شناسایی شده است که با عنوان علمی Saccharomayces Cerevisiae شناخته میشود.
این خمیرمایه موجودی ذرهبینی است که در نتیجه رشد آن در خمیر، گاز کربنیک و سایـر مـواد آلی تولید می شود. گاز کربنیک حاصله باعث افزایش حجم، پوکی و تخلخل نان و سایر ترکیبات آلی باعث افزایش ارزش تغذیه ای و عطر و طعم خوش نان میگردند.
تاثیر تخمیر و ورآمدن نان از هزاران سال قبل برای مردم باستان مشخص گردیده بود و استفاده از خمیرترش برای انجام این عمل تا قرن هجدهم و نوزدهم رواج داشت اما بهتدریج با صنعتی شدن جوامع و رشد جمعیت و نیاز به تامین غذایی مردم در بعد کلان تولید مخمر به سمت صنعتی شدن سوق پیدا کرد. مخمر نان در مقیاس صنعتی برای اولین بار در اواخر قرن هجدهم در هلند تولید گردید.
فواید استفاده از خمیرمایه در نان
در طی سالهای دهه 1940 میلادی ودر بحبوحه جنگ دوم جهانی، با توجه به شرایط ویژه آن دوران جوش شیرین برای اولین بار توسط قوای انگلستان برای استفاده در نان تولیدی وارد مملکت گردید که با توجه به ارزانی و سهولت استفاده به تدریج فراگیر شد به طوری که برای سالیان متمادی جز لاینفک نان تولیدی کشور محسوب میشد. این بدعت موجب شد غذای اصلی مردم که از مقدسترین گیاهی که بارها در کتب الهی از آن نام برده شده و کاملترین گیاه از نظر تغذیهای محسوب میشود، یعنی گندم تولید میگردد به جای تامین انرژی و ریز مغذیهای مورد نیاز بدن، عامل اصلی بیماریهایی چون زخم معده، سرطان روده و معده، کم خونی، پوکی استخوان و تاثیرگذار در بیماریهایی چون آلزایمر، بیماریهای کلیوی و عروقی باشد. اختلال در جذب عناصری چون آهن، کلسیم، فسفر، روی و ... از دیگر عوارض استفاده از جوش شیرین در تولید نان شمرده میشود. از طرفی پایین آمدن ماندگاری نان و بیاتی زودرس، بدرنگی و بدطعمی و ضایعات فراوان که منجر به زیان سالانه یک میلیارد دلار به بیتالمال میگردد از دیگر ویژگیهای این میهمان ناخوانده سفره ایرانی بوده است.
این ماده صنعتی که متاسفانه تنها در ایران از آن در پخت نان استفاده میشود و در هیچ منبع بینالمللی از آن به عنوان پوککننده نامی به میان نیامده است، جانشین خمیرمایهای گردیده که منبعی سرشار از موادغذایی است.
در صورت استفـاده از نانی کـه فرایند تخمیر را طـی کرده و بهصورت صحیح و اصـولی تهیه شده، نه تنـها هیچکدام از بیماریهایی که در اثر استفاده از جوششیرین ذکر گردید بروز نخواهد یافت؛ بلکه ماندگاری نان بالا رفته، ضایعات از بین میرود، نان خوش طعم و عطر گردیده و جذب مواد مغذی در نان تسهیل میگردد. از طرفی خمیرمایه منبعی سرشار از ویتامینهای گروه B و پروتئین میباشد که موجب افزایش ارزش تغذیهای نان میگردد و موجب تامین انرژی کافی و درصد بالایی از مواد مغذی مورد نیاز بدن انسان و بهخصوص قشر کمبضاعت جامعه که نان غذای اصلی سفره آنهاست میگردد.
نکته پر اهمیت دیگر اینکه گندم حاوی مقدار قابل توجهی اسید فیتیک است و در صورتی املاح گندم برای بدن قابل جذب خواهد بود که این اسید تجزیه شود. در فرایند تولید نان، این خمیرمایه است که تولید آنزیم فیتاز میکند و باعث تجزیه اسید فیتیک و در نتیجه جذب مواد مغذی دانه گندم میگردد.
تهیه و تولید خمیرمایه
با توجه به اینکه خمیرمایه نوعی گیاه تک سلولی است، تولید این ماده به نوعی فعالیت کشاورزی می باشد. ماده اولیه تولید خمیرمایه جهت تغذیه و رشد این باکتری، هر نوع ماده حاوی قند می تواند باشد. اما با توجه به عدم صرفه اقتصادی استفاده از مواد قندی سرشار از انرژی و مواردی که جهت تغذیه مستقیم مردم استفاده می شوند، استفاده از ملاس چغندری و نیشکری که تفاله حاصل از استحصال شکر میباشد بهعنوان بهترین و با صرفه ترین گزینه موجود پیشنهاد گردید و امروز به عنوان اصلی ترین ماده اولیه تولید این ماده در بسیاری از کشورها از جمله ایران به کار میرود.
در پروسه تولید خمیرمایـه مواد مختلف به عنـوان ریزمغـذی مانند ازت، فسفـر، روی و...نقش مهمـی ایفا مینمایند که نبود هرکدام باعث اختلالاتی چون رشد نارس یا عدم رشد، افت اکتیویته مخمر، آلودگی خط تولید و ... میگردد.
تولید خمیرمایه طی یک فرآیند بیوتکنولوژیک در کارخانههای مدرن صورت میگیرد به گونهای که در محیطی کاملا استریل و بهداشتی سوش (بذر) اولیه و نارس با ماده قندی تغذیه شده و پس از تکمیل مراحل رشد در واحدهای سپراتور (جداکننده) و فیلترپرس به صورت خمیر وارد دستگاه خشککن گردیده و پس از فرآیند خشکسازی در بستهبندیهای معمولی یا وکیوم آماده عرضه به بازار میگردد. خمیرمایه نانوایی در ایران در سه نوع خمیرمایه خشک فوری (IADY)، خمیرمایه خشک فعال (ADY) و خمیرمایه تازه تولید میگردد که هر سه این محصولات در کشورمان تولید و به بازار عرضه میشود.
صنعت خمیرمایه در ایران
اولین واحد تولید خمیرمایه نانوایی در ایران در سال 1346 در شهرستان شهریار با بهره گیری از تکنولوژی آمریکا شروع به فعالیت نمود. با توجه به مصرف جوششیرین در نانوایی هایی ایران و عدم توجه و نظارت لازم به این معضل، ظرف سی سال بعدی تنها یک کارخانه تولید خمیرمایه دیگر در ایران تاسیس گردید اما از اواخر دهه هفتاد شمسی که بیماریهای گوارشی زنگ خطر را برای متولیان بهداشت کشور به صدا در آورد و رسیدن به این نتیجه که استفـاده جوش شیریـن در تولیـد نان به عنوان غـذای اصلی که در 3 وعـده مصرف میگردد از عوامل اصلی چنین معضلی است، سخت گیری و تدوین قوانین آیین نامههای ممنوعیت مصرف جوش شیرین در دستور کار دولت قرارگرفت که نهایتا منجر به مصوبه سال 1385 شورای عالی سلامت به ریاست رییس جمهوری محترم مبنی بر ممنوعیت اکید مصرف جوش شیرین در نان و لزوم استفاده از خمیرمایه بهداشتی بود.
بر این اساس در سال های اولیه دهه هشتاد، تعداد پنج واحد تولیدی دیگر به این جمع اضافه گردید و در حال حاضر دو واحد دیگر در آستانه بهره برداری میباشند. پراکندگی این کارخانهها در استانهای تهران، آذربایجان شرقی، خراسان، خوزستان، چهارمحال و بختیاری، لرستان و کرمانشاه میباشد. این واحدها مجموعا ظرفیت تولید 700/40 تن خمیرمایه در سال را دارا میباشند.
مخمر چیست ؟
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود وقادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند.
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند. مخمر شرایط اسیدی را برای تخمیر ترجیح می دهد و پ-هاشن بین ۴ الی ۶ برای فعالیت آن ایده آل است. در خارج از محدوده مذکور ، فعالیت مخمر به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . مواد نگهدارنده مانند ترکیبات بازدارنده رشد کپک به قدرت مخمر برای تولید گاز آسیب وارد مینماید . درجه حرارت صحیح برای نگهداری مخمر و حفظ فعالیت آن بسیار حائز اهمیت است.
درجه حرارت های خیلی سرد یعنی صفر درجه سانتیگراد و یا کمتر لزوماً مخمر را نمی کشد . در حقیقت مخمر میتواند منجمد شود و زنده بماند اما انجماد غیر صحیح میتواند سلولهای مخمر را تخمیر نماید که در این صورت توانائی تخمیر را از دست میدهد.مخمر برای فعالیت و تخمیر به محیط گرم نیاز دارد بنابراین درجه حرارت خمیر می بایست کنترل شود. درجه حرارت مناسب برای فعالیت مخمر بین ۲۷-۲۴ درجه سانتیگراد است که در اینصورت حداکثر گاز را در مرحله تخمیر نهائی تولید مینماید. در شرایت مرطوب تخمیر نهائی که رطوبت نسبی هوا ۸۵ در صد است درجه حرارت مطلوب ۳۷ درجه سانتیگراد است و تخمیر در بیشترین سرعت انجام می پذیرد . درجه حرارت بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد باعث میشود از فعالیت مخمر کم گردد و در درجه حرارت بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاملاً غیر فعال گردد .
خمیر مایه
مخمرها را می توان قدیمی ترین میکروارگانیسم صنعتی مورد استفاده توسط بشر در نظر گرفت. چرا که استفاده انسان از مخمر به پیش از زمانی که او نوشتن را بداند برمی گردد. نوشته های هیروگلیف نشان می دهد که تمدن مصریان باستان بیش از پنج هزار سال پیش از مخمر زنده و فرآیند تخمیر برای تولید نوشیدنیهای الکلی و نان استفاده می نموده است. البته آنها علت آنچه را که اتفاق می افتاده نمی دانسته اند. امروزه، فرآیند بیو شیمیایی که باعث بالا یا ور آمدن خمیر بوسیله مخمر می شود بنام فرآیند تخمیر (Fermentation) شناخته می شود. فرآیندی که برای بشر اولیه بعنوان پدیده ای اسرارآمیز و غیر قابل باور محسوب می شده است. و علت این فرآیند نیز مخلوط شدن آرد یا خمیر با مخمرهای وحشی موجود در هوا و محیط اطراف و فعال شدن آنها در مجاورت رطوبت و دیگر مواد غذایی موجود در خمیر بوده است. با گذشت زمان، بخشی از خمیر مصرفی نیز کنار گذاشته شده تا برای تهیه خمیر در روز یا روزهای بعد استفاده شود (خمیر ترش یا محیط کشت شروع کننده، (starter cultures)
با گذشت زمان، استفاده از این شروع کننده ها کمک شایانی به بهبود کیفیت انواع محصولات تخمیری مثل شراب، آبجو و خمیر نانوایی نمود. برای صدها سال، این روش سنتی برای تهیه نان مورد توجه نانواها قرار داشته و در حال حاضر نیز مورد استفاده قرار می گیرد
خمیرمایه نانوایی (Baking Yeast) یکی از صدها گونه مخمر شناسایی شده است که با عنوان علمی Saccharomayces Cerevisiae شناخته میشود.
این خمیرمایه موجودی ذرهبینی است که در نتیجه رشد آن در خمیر، گاز کربنیک و سایـر مـواد آلی تولید می شود. گاز کربنیک حاصله باعث افزایش حجم، پوکی و تخلخل نان و سایر ترکیبات آلی باعث افزایش ارزش تغذیه ای و عطر و طعم خوش نان میگردند.
تاثیر تخمیر و ورآمدن نان از هزاران سال قبل برای مردم باستان مشخص گردیده بود و استفاده از خمیرترش برای انجام این عمل تا قرن هجدهم و نوزدهم رواج داشت اما بهتدریج با صنعتی شدن جوامع و رشد جمعیت و نیاز به تامین غذایی مردم در بعد کلان تولید مخمر به سمت صنعتی شدن سوق پیدا کرد. مخمر نان در مقیاس صنعتی برای اولین بار در اواخر قرن هجدهم در هلند تولید گردید.
فواید استفاده از خمیرمایه در نان
در طی سالهای دهه 1940 میلادی ودر بحبوحه جنگ دوم جهانی، با توجه به شرایط ویژه آن دوران جوش شیرین برای اولین بار توسط قوای انگلستان برای استفاده در نان تولیدی وارد مملکت گردید که با توجه به ارزانی و سهولت استفاده به تدریج فراگیر شد به طوری که برای سالیان متمادی جز لاینفک نان تولیدی کشور محسوب میشد. این بدعت موجب شد غذای اصلی مردم که از مقدسترین گیاهی که بارها در کتب الهی از آن نام برده شده و کاملترین گیاه از نظر تغذیهای محسوب میشود، یعنی گندم تولید میگردد به جای تامین انرژی و ریز مغذیهای مورد نیاز بدن، عامل اصلی بیماریهایی چون زخم معده، سرطان روده و معده، کم خونی، پوکی استخوان و تاثیرگذار در بیماریهایی چون آلزایمر، بیماریهای کلیوی و عروقی باشد. اختلال در جذب عناصری چون آهن، کلسیم، فسفر، روی و ... از دیگر عوارض استفاده از جوش شیرین در تولید نان شمرده میشود. از طرفی پایین آمدن ماندگاری نان و بیاتی زودرس، بدرنگی و بدطعمی و ضایعات فراوان که منجر به زیان سالانه یک میلیارد دلار به بیتالمال میگردد از دیگر ویژگیهای این میهمان ناخوانده سفره ایرانی بوده است.
این ماده صنعتی که متاسفانه تنها در ایران از آن در پخت نان استفاده میشود و در هیچ منبع بینالمللی از آن به عنوان پوککننده نامی به میان نیامده است، جانشین خمیرمایهای گردیده که منبعی سرشار از موادغذایی است.
در صورت استفـاده از نانی کـه فرایند تخمیر را طـی کرده و بهصورت صحیح و اصـولی تهیه شده، نه تنـها هیچکدام از بیماریهایی که در اثر استفاده از جوششیرین ذکر گردید بروز نخواهد یافت؛ بلکه ماندگاری نان بالا رفته، ضایعات از بین میرود، نان خوش طعم و عطر گردیده و جذب مواد مغذی در نان تسهیل میگردد. از طرفی خمیرمایه منبعی سرشار از ویتامینهای گروه B و پروتئین میباشد که موجب افزایش ارزش تغذیهای نان میگردد و موجب تامین انرژی کافی و درصد بالایی از مواد مغذی مورد نیاز بدن انسان و بهخصوص قشر کمبضاعت جامعه که نان غذای اصلی سفره آنهاست میگردد.
نکته پر اهمیت دیگر اینکه گندم حاوی مقدار قابل توجهی اسید فیتیک است و در صورتی املاح گندم برای بدن قابل جذب خواهد بود که این اسید تجزیه شود. در فرایند تولید نان، این خمیرمایه است که تولید آنزیم فیتاز میکند و باعث تجزیه اسید فیتیک و در نتیجه جذب مواد مغذی دانه گندم میگردد.
تهیه و تولید خمیرمایه
با توجه به اینکه خمیرمایه نوعی گیاه تک سلولی است، تولید این ماده به نوعی فعالیت کشاورزی می باشد. ماده اولیه تولید خمیرمایه جهت تغذیه و رشد این باکتری، هر نوع ماده حاوی قند می تواند باشد. اما با توجه به عدم صرفه اقتصادی استفاده از مواد قندی سرشار از انرژی و مواردی که جهت تغذیه مستقیم مردم استفاده می شوند، استفاده از ملاس چغندری و نیشکری که تفاله حاصل از استحصال شکر میباشد بهعنوان بهترین و با صرفه ترین گزینه موجود پیشنهاد گردید و امروز به عنوان اصلی ترین ماده اولیه تولید این ماده در بسیاری از کشورها از جمله ایران به کار میرود.
در پروسه تولید خمیرمایـه مواد مختلف به عنـوان ریزمغـذی مانند ازت، فسفـر، روی و...نقش مهمـی ایفا مینمایند که نبود هرکدام باعث اختلالاتی چون رشد نارس یا عدم رشد، افت اکتیویته مخمر، آلودگی خط تولید و ... میگردد.
تولید خمیرمایه طی یک فرآیند بیوتکنولوژیک در کارخانههای مدرن صورت میگیرد به گونهای که در محیطی کاملا استریل و بهداشتی سوش (بذر) اولیه و نارس با ماده قندی تغذیه شده و پس از تکمیل مراحل رشد در واحدهای سپراتور (جداکننده) و فیلترپرس به صورت خمیر وارد دستگاه خشککن گردیده و پس از فرآیند خشکسازی در بستهبندیهای معمولی یا وکیوم آماده عرضه به بازار میگردد. خمیرمایه نانوایی در ایران در سه نوع خمیرمایه خشک فوری (IADY)، خمیرمایه خشک فعال (ADY) و خمیرمایه تازه تولید میگردد که هر سه این محصولات در کشورمان تولید و به بازار عرضه میشود.
صنعت خمیرمایه در ایران
اولین واحد تولید خمیرمایه نانوایی در ایران در سال 1346 در شهرستان شهریار با بهره گیری از تکنولوژی آمریکا شروع به فعالیت نمود. با توجه به مصرف جوششیرین در نانوایی هایی ایران و عدم توجه و نظارت لازم به این معضل، ظرف سی سال بعدی تنها یک کارخانه تولید خمیرمایه دیگر در ایران تاسیس گردید اما از اواخر دهه هفتاد شمسی که بیماریهای گوارشی زنگ خطر را برای متولیان بهداشت کشور به صدا در آورد و رسیدن به این نتیجه که استفـاده جوش شیریـن در تولیـد نان به عنوان غـذای اصلی که در 3 وعـده مصرف میگردد از عوامل اصلی چنین معضلی است، سخت گیری و تدوین قوانین آیین نامههای ممنوعیت مصرف جوش شیرین در دستور کار دولت قرارگرفت که نهایتا منجر به مصوبه سال 1385 شورای عالی سلامت به ریاست رییس جمهوری محترم مبنی بر ممنوعیت اکید مصرف جوش شیرین در نان و لزوم استفاده از خمیرمایه بهداشتی بود.
بر این اساس در سال های اولیه دهه هشتاد، تعداد پنج واحد تولیدی دیگر به این جمع اضافه گردید و در حال حاضر دو واحد دیگر در آستانه بهره برداری میباشند. پراکندگی این کارخانهها در استانهای تهران، آذربایجان شرقی، خراسان، خوزستان، چهارمحال و بختیاری، لرستان و کرمانشاه میباشد. این واحدها مجموعا ظرفیت تولید 700/40 تن خمیرمایه در سال را دارا میباشند.
مخمر چیست ؟
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود وقادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند.
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند. مخمر شرایط اسیدی را برای تخمیر ترجیح می دهد و پ-هاشن بین ۴ الی ۶ برای فعالیت آن ایده آل است. در خارج از محدوده مذکور ، فعالیت مخمر به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . مواد نگهدارنده مانند ترکیبات بازدارنده رشد کپک به قدرت مخمر برای تولید گاز آسیب وارد مینماید . درجه حرارت صحیح برای نگهداری مخمر و حفظ فعالیت آن بسیار حائز اهمیت است.
درجه حرارت های خیلی سرد یعنی صفر درجه سانتیگراد و یا کمتر لزوماً مخمر را نمی کشد . در حقیقت مخمر میتواند منجمد شود و زنده بماند اما انجماد غیر صحیح میتواند سلولهای مخمر را تخمیر نماید که در این صورت توانائی تخمیر را از دست میدهد.مخمر برای فعالیت و تخمیر به محیط گرم نیاز دارد بنابراین درجه حرارت خمیر می بایست کنترل شود. درجه حرارت مناسب برای فعالیت مخمر بین ۲۷-۲۴ درجه سانتیگراد است که در اینصورت حداکثر گاز را در مرحله تخمیر نهائی تولید مینماید. در شرایت مرطوب تخمیر نهائی که رطوبت نسبی هوا ۸۵ در صد است درجه حرارت مطلوب ۳۷ درجه سانتیگراد است و تخمیر در بیشترین سرعت انجام می پذیرد . درجه حرارت بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد باعث میشود از فعالیت مخمر کم گردد و در درجه حرارت بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاملاً غیر فعال گردد .
خمیر مایه
مخمرها را می توان قدیمی ترین میکروارگانیسم صنعتی مورد استفاده توسط بشر در نظر گرفت. چرا که استفاده انسان از مخمر به پیش از زمانی که او نوشتن را بداند برمی گردد. نوشته های هیروگلیف نشان می دهد که تمدن مصریان باستان بیش از پنج هزار سال پیش از مخمر زنده و فرآیند تخمیر برای تولید نوشیدنیهای الکلی و نان استفاده می نموده است. البته آنها علت آنچه را که اتفاق می افتاده نمی دانسته اند. امروزه، فرآیند بیو شیمیایی که باعث بالا یا ور آمدن خمیر بوسیله مخمر می شود بنام فرآیند تخمیر (Fermentation) شناخته می شود. فرآیندی که برای بشر اولیه بعنوان پدیده ای اسرارآمیز و غیر قابل باور محسوب می شده است. و علت این فرآیند نیز مخلوط شدن آرد یا خمیر با مخمرهای وحشی موجود در هوا و محیط اطراف و فعال شدن آنها در مجاورت رطوبت و دیگر مواد غذایی موجود در خمیر بوده است. با گذشت زمان، بخشی از خمیر مصرفی نیز کنار گذاشته شده تا برای تهیه خمیر در روز یا روزهای بعد استفاده شود (خمیر ترش یا محیط کشت شروع کننده، (starter cultures)
با گذشت زمان، استفاده از این شروع کننده ها کمک شایانی به بهبود کیفیت انواع محصولات تخمیری مثل شراب، آبجو و خمیر نانوایی نمود. برای صدها سال، این روش سنتی برای تهیه نان مورد توجه نانواها قرار داشته و در حال حاضر نیز مورد استفاده قرار می گیرد
سیمان و نحوه فرآوری آن
ریشه لغوی
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سیمنت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.
سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته میشود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار میرود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شدهاند که هم بهصورت طبیعی یافت میشوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمانسازی هستند.
تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود میجستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتنهای تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست میآید، استفاده میشود.
ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کورههای دوار تا حدود 1400درجه سانتیگراد بدست میآید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلولههای تقریبا سیاه رنگی میشوند که کلینکر نامیده میشود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ بهمنظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل میشود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمدهتر و خشک تولید میشود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده میشود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.
ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود میآورند. معمولا چهار ترکیب عمده بهعنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته میشوند که عبارتند از:
سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)
که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان میدهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته میباشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی بهصورت محلول جامد نیز میباشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2، که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شدهاند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائیها با بعضی از سنگدانهها واکنش نشان دادهاند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائیها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.
وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم میشود، مشکلاتی به بار میآورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل میکند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را میسازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب میبخشد.
مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصیهای سنگ گچ حاصل میگردد، اندازه گیری میشود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و منیزیم آزاد را در مجاورت هوا نشان میدهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری میشود.
هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای میشود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل میدهند که کمکم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود میآید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام میگیرد.
حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارتزا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید میگردد، حرارت هیدراسیون گفته میشود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام میشود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد میشود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد میکند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت میتواند بهعنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان میتواند از یخ زدن آب در لولههای موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارتزایی سیمان میتواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا میکنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد میکنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی میشود.
آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام میدهند و بعضا نیز مصرفکنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست میکنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام میدهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع میشود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر میباشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین میشود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته میشود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص میکند.
گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده میشود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش بهعلت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق میافتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش مییابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتیگراد ، اثر معکوس را میتوان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند میشود.
انواع سیمان تولیدی
سیمان پرتلند نو 1 - سیمان پرتلند معمولیP.C-type I :
در مواردی به کار می رود که هیچگونه خواص ویژه مانند سایر انواع سیمان موردنظر نیست
سیمان پرتلند نوع 2 ، P.C-type II :
برای استفاده عمومی و نیز استفاده ویژه در مواردی که گرمای هیدراتاسیون متوسط موردنظر است
سیمان پرتلند نوع 3، P.C-type III :
برای استفاده در مواقعی که مقاومتهای بالا در کوتاه مدت موردنظر است
سیمان پرتلند نوع 5، P.C-type V :
در مواقعی که مقاومت زیاد در مقابل سولفاتها موردنظر باشد استفاده می شود
سیمان سفید - White Cement :
برای استفاده در سطح ساختمانها و مواقعی که استقاده از سیمانهای بدون رنگ با مقاومتهای بالا موردنیاز باشد، از این سیمان در تولید انواع سیمانهای رنگی استفاده می شود
سیمان سرباره ای ضد سولفات - SR.slag Cement :
در مواقعی که مقاومت متوسط در مقابل سولفاتها و ا حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر است، استفاده می گردد
سیمان پرتلند - پوزولانی - P.P.Cement :
در ساختمانهای بتنی معمولی و بیشتر در مواردی که مقاومت متوسط در مقابل سولفاتها و حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر باشد، استفاده می گردد
سیمان پرتلند - آهکی - P.K.Z.Cement :
این نوع سیمان در تهیه ملات بتن در کلیه مواردی که سیمان پرتلند نوع 1 به کار می رود قابل استفاده است. دوام بتن را در برابر یخ زدن، آب شدن و املاح یخزا و عوامل شیمیائی بهبود می دهد
سیمان بنائی - Masonry Cement :
برای استفاده در مواقعی که ملات بنائی با مقاومتهای کمتر از سیمان پرتلند نوع 1 موردنیاز است
سیمان نسوز 450 - Rf Cement 450 :
حاوی بیش از 405 A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات، برای مصرف به عنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده می شود
سیمان نسوز500 - Rf Cement 500 :
حاوی بیش از 70% A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای CA2,CA برای مصرف به عنوان ماده نسوز با درصد خلوص بالا در صنایع حرارتی و آتمسفرهای CO,H2 به کار می رود
سیمان نسوز 550 - Rf Cement 550 :
حاوی بیش از 80% A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و آلومینات کلسیم به عنوان ترکیب اصلی، دارای نسوزندگی و خواص ترمومکانیکی بالا و کاربردهای وِژه نسوز مانند آتمسفرهای احیا هیدروژن
سیمانهای چاه نفت :
این سیمانها برای درزگیری چاه های نفت به کار می روند، عمده این نوع سیمانها دیرگیر بوده و در برابر دماها و فشارهای بالا مقاوم می باشند. این سیمان ممکن است در حفره چاه های آب و فاضلاب نیز به مصرف برسد
بتن گازی در واقع شامل 50% هواسـت که این روزنه ها بطور منظم براسـاس حجم خود توزیع شـده اند این
بتـن از مـواد چسـبانـنـده، خرده سنـگریزه ها، آب و افزود نـیهای مخصوص تهیه می شـود خواصاصـلی بتـن
گازی اعـم ازاستحکام، قابلیت هدایت گرما و.. را میتوان در قابلیت های وسیعی تنظیم نمود، بطوریکه امکان
دستیابی به حداکثر تعادل و تناسب خواص ماده مذکور با درنظر گرفتن شرایط مشخص کار فراهم شود.
فناوری ثمر بخش این شـرکت عبارتسـت از تلفیـق پردازش ترمو مکانیکی جسـم در میکسر و اکتیواتـور که
باعـث تامین حداقل اتـلاف انرژی می باشد . مبنای بتن گازی این شرکت بر اسـاس مصالح سیـمانی می باشـد
واین امرموجب افزایش مقاومت بلـوک در مـدت زمان گیـرش و کسب مقاومت نهایی آن میشود به گونه ایکه
مقاومت فشـاری آن به عنوان یک عضو سبک غیر سازه ای، حداقل 20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.
سبک :
هوای موجود در بافت بلوک بتن گازی باعث سبک شدن بلوک می گـردد و وزن
مخصوص این نــوع بلـوکـها به 650کیلوگرم درهرمتر مکعـب می رسد که این
خصوصیت موجب کاهـش وزن بـار مرده ساختمان و به تبـع آن کـاهش نـیروی زلزله میشود که این امر در طراحی سازه بسیار حائز اهمیت است.
عایق حرارت :
بخاطر وجود حبابهای محبوس شده هوا در بلوک بتـن گـازی ، این نـوع بلـوک از قابـلیـت بالای تهـویه هـوا
برخـورداراسـت و دارای ویژگی ممتازی در زمینه عایـق حرارتی می باشـد و نوسانـات دما را در تابسـتـان
و زمستـان متعـادل می کند و خواسته های مبحث 19 مقررات ملی ساختمان را تأمین می نماید.
عایق صوت :
ساختار کریســتالی و هـوای موجود در بلوک بتـن گازی باعث جذب صوت شده و موجب افت صدا در دیوار میـگردد و نقطه نظرات مبحث 18 مقررات ملی ساختمان را برآورده خواهد کرد.
مقاوم در برابر آتش:
بلوکهای بتن گازی بدلیل کاربرد مصالح بتن در آن، مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش و
کنترل حریق دارند.
مقاوم در برابر آب و رطوبت :
براساس ساختار بلوکهای بتـن گـازی حبابهای هوا به طـرز چشم گیری سرعت نفوذ آب و رطوبت را بسـیار
کاهـش داده و عایق مناسبی در این خصوص می باشد.
کارایی :
بلـوک بتـن گـازی براحتی با اره بریده و تراشیده می شود و
میخ و پیـچ بـراحتی در آن عمـل می کند. اجرای انواع ملات واندود به دلیل سطح بلوک براحتی انجام گرفته وازپیوستگی
و کیفیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.
تنوع در ابعاد :
با توجه به نیاز میتوان ابعاد مختلف این نوع بلوکها را در هنگام ساخت تولید کرد.
کاهش سایر هزینه ها :
سبک بودن بلوک منجر به سبک شدن سازه شده و تأثیر بسزایی در وزن سازه فولادی و یا ابـعاد سازه بتـنی
دارد وابعاد بلوک سبب تسریع در عملیات اجرایی و کاهش ملات نسبت به دیوارچینی های معادل گـردیـده کـه
این موارد هزینه های جانبی اجرای کار را پایین می آورد.
سرعت اجرا :
بدلیل سبک بودن و ابعاد متناسب بلوکها، زمان اجـــرای کار کاهش می یابد ( هر بلوک با عـرض 10سا نتـی
متر معادل 4 قالب آجر فشازن پاورپوینت درمورد بتن گازی و نحوه فرآوری آن و در 35 اسلاید آمده است.اری یا 2 عدد بلوک سفالی هم عرض و هر بلوک با عرض 20سانتـی متر معادل 8 قالـب آجر فشاری یا 2 عدد بلوک سفالی هم عرض می باشد).
بتن و خصوصیات
بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبودبتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو 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 شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنیاین ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است.
چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است. مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.
در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها 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 گشته اند.
افزودنی های خاص در شرایط ویژه :
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای ۱۹۴۰ کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای ۱۹۶۰ در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت.
بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند.
طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود ۵۰ درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود ۴۰ درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین ۹/۰ تا ۱ می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.
بتن (به فرانسوی: Béton)، از ریشه لاتین (به لاتین: Bitume) 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 ونیز 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 متراکم کنندههای مختلف استفاده شود.[۱] با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژیهای فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظهای داشته است، 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 پر کاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین میتوان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاو، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام میگیرد. بتن به طور کلی 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 شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازههای بتنی چون ساختمانها، سازهها، سدها، پلها، تونلها و راهها، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که صرف توجه به مقاوت 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 گرفته است. 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 را به سمت طرح بتنهایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. 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.
مواد تشکیل دهنده
سنگدانهها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا تشکیل میدهند و ملات سیمان و آب یک چهارم برمبنای حجم، سنگدانههای مورد استفاده در بتن را به سه دسته تقسیم میکنند.
سیمان (Cement)[
سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیر دمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب میشود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانههای گرد داغ شده و ضمن عرق کردن به هم میچسبند و به صورت کلوخهای کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخها و سپس آسیاب کردن آنها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید میشود.
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 بتناثر 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 به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm میباشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان میباشد. معیار قابل آشامیدنبودن 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 بتن سازی 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
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 عایقکاری 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.
سنگدانهها (Aggregates)[
سنگدانهها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آنرا 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 و یا به طور 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. به طور متوسط از سنگدانههایی با قطر ۲۰ میلیمتر استفاده میشود.[۶]توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به طور 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 رسنامگذاری 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، بی شکل-بی نظم، پولکی، تیز گوشه، طویل، پولکی طویل میباشد.
افزودنیها آرتاپ (Admixtures)[
ماده افزودنی بتن آرتاپ 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.
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 بتنریزی های 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، کندگیر کنندهها و تسریع کنندههای گیرش که در آیین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوانهای تیپهای C،B،Aطبقهبندی 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 زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است
تسریع کنندهها
افزودنیهایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع میکنند و مقاومت اولیه بتن را بالا میبرند. چند نمونه از ت
بتن ماده ای تشکیل شده از شن (سنگ دانه های درشت دانه از 0.5تا 2.5 سانتیمتر است)، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از 2.5 سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست.
در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند.
دانه ها به دو گروه ریزدانه که تا ¼ اینچ (6میلیمتر) و درشت دانه که روی الک شماره 16 (1.18 میلیمتر) تقسیم می شوند.
برای داشتن اندازه مناسب و نسبت اختلاط شن و سیمان محاسباتی خاص انجام می شود و این نسبت را به عنوان طرح اختلاط می نامند. برای محاسبه مقدارمناسب آب به سیمان w/c تعریف می شود که عموماً بهترین مقدار آن 0.5 است. 0.25 مقدار آب به سیمان صرف روان کنندگی بتن و 0.25 دیگر آن صرف انجام عمل هیدراتاسیون می شود هرچه مقدار آب به سیمان کمتر شود کمتر شود بتن قویتری خواهیم داشت . اما با کاهش آب از مقدار روانی و کارائی بتن هم کاسته خواهد شد . برای حل مشکل از روان کننده ها استفاده می شود و همچنین بهترین حالت افزایش مقاومت بتن را با افزودن میکروسیلیس یا مکمل بتن خواهیم داشت.
خمیر سیمان عموما حدود 25 تا 40% کل حجم بتن را تشکیل می دهد که حجم مطلق سیمان بین 7 تا 15% و حجم آب از 14 تا 21% است. مقدار هوای در بتن تا حدود 8% حجم بتن را تشکیل می دهد این اندازه به درشت ترین دانه بستگی دارد.
برای مصالح و شرایط عمل آوردن (Curing) معین، کیفیت بتن سخت شده به مقدار آب در مقابل با مقدار سیمان بستگی دارد.
تعریف هوای گرم :
هوای گرم با ترکیبی از دمای زیاد هوا ، رطوبت نسبی کم ، دمای بالای بتن و سرعت وزش باد حاصل می گردد . وجود دمای زیاد بتن و عواملی که باعث تبخیر شدید آب از سطح آن می شود می تواند خسارت بار باشد . حتی می توان گفت دمای زیاد بتن به تنهایی نیز می تواند به بروز این شرایط کمک زیادی نماید .
معمولا" وقتی دمای بتن از 0c 32 در هنگام بتن ریزی و یا تا زمان گیرش تجاوز نماید شرایط هوای گرم حاصل می شود .
بروز شرایط ایجاد تبخیر با شدتی بیش از kg/m2 1 در هر ساعت از سطح بتن قطعا" مشکل زا
می باشد . حتی توصیه می گردد شدت تبخیر از سطح بتن کمتر از kg/m2 5/0 در هر ساعت باشد تا خسارت هائی به بتن وارد نشود و کار بتن ریزی بهتر انجام گردد .
ج ) مصرف بتن های پر سیمان در رابطه با بتن های پر مقاومت و با نسبت آب به سیمان کم که سرعت آبگیری را بیشتر می کند و زمان گرایش را کوتاه و گرمازائی و سرعت آنرا افزایش می دهد . بدیهی است اغلب در شرایط محیطی نا مناسب از نسبت آب به سیمان کم استفاده نمائیم لذا باید سعی شود بتن پر سیمان مصرف ننمائیم .
د ) استفاده از مقاطع بتنی نازک با درصد میلگرد زیاد .
هـ ) بکارگیری وسایل حمل با حجم زیاد که می تواند به ایجاد درز سرد و عدم پیوستگی
منجر شود .
و ) حرکت دادن بتن در مسیر افقی یا قائم بصورت طولانی مدت ویژه ای برای بتن های کم اسلامپ ( شوت ، شوت سقوطی یا ترمی )
ز ) استفاده از پمپاژ بتن در مسیرهای طولانی ، زیرا اصطکاک بتن با لوله باعث ایجاد گرما
می شود و در شرایط هوای گرم نیز این مسیر طولانی و گرمای لوله می تواند مشکل زا باشد .
ح ) استفاده از تسمه نقاله برای حمل بتن بدلیل ایجاد سطح هواخور خیلی زیاد و تبخیر شدید و تبادل گرمائی زیاد با محیط .
ط ) ضرورت انجام و تداوم کار در شرایط هوایی خیلی گرم بدلائل اقتصادی
ی ) استفاده از سیمانهای انبساطی و یا بدون جمع شدگی که می تواند مشکل زا باشد . در این رابطه برخی مواد انبساط زا یا برخی ملات ها یا بتن ها مانند گروت میتواند عامل ایجاد خسارت بیشتر باشد .
مسلما" باید گفت اگر شرایطی بر خلاف شرایط فوق ایجاد شود مسلما" در کاهش خسارات نقش خواهد داشت . اما بر ایجاد شرایط هوای گرم تأثیری ندارد .
مختلف و سنگدانه های موجود و پوزولانهای مصرفی یکسان و مساوی 0.22 نمی باشد . بویژه در سنگدانه ها و پوزولانها ممکنست ابن ظرفیت گرمائی از 0.19 تا 0.24 تغییر نماید و حتی از این محدوده نیز بیرون باشد . ظرفیت گرمائی آب و رطوبت موجود در سنگدانه kcal/kg 1 فرض شده است . i w جرم یخ مصرفی ، i t دمای یخ مصرفی ، 0.5 ظرفیت گرمائی یخ و 80 برابر گرمای نهان ذوب یخ بر حسب kcal/kg می باشد .
مثال 1 : طرح اختلاط زیر برای بتن سازی به میزان m3 1 داده شده است . با توجه به اطلاعات موجود دمای تعادل ساخت بتن را محاسبه کنید . سیمان 400 کیلو ، شن خشک 1000 کیلو ،
آب کل 220 کیلو ، دمای سیمان 0c 35 ، دمای شن 0c 40 و رطوبت آن 6/0 درصد ، دمای ماسه 0c 30 و رطوبت آن 5/4 درصد ، دمای آب 0c 25 می باشد .
مثال 2 : اگر بخواهیم دمای بتن به 28 برسد آب باید تا چند درجه خنک شود .
مثال 3 : اگر بخواهیم با آب 0c 25 و یخ 0c 4- به این دما دست یابیم ، چند کیلو یخ لازم است ؟
مثال 4 : اگر بدون خنک کردن آب یا مصرف یخ بخواهیم به این دما برسیم دمای شن باید به چند درجه سیلیوس برسد ؟
• اثرات هوای گرم بر خواص بتن :
همانطور که قبلا" اشاره شد هوای گرم بر روی بتن تازه سخت شده اثراتی را بر جای می گذارد که نامطلوب است . در این قسمت بطور مشروح به برخی از این اثرات و خواص بتن در هوای گرم اشاره می شود .
الف ) افزایش آب مورد نیاز در طرح مخلوط :
بسته به شرایط هوا و میزان تبخیر ممکنست تا 25 کیلو ( لیتر ) آب اختلاط مورد نیاز افزایش یابد ( نسبت به حالت بدون تبخیر ) – تقریبا" هر افزایش 5 درجه سانتی گراد به حدود 3 لیتر آب نیاز دارد . وجود آب بیشتر ، جمع شدگی را افزایش می دهد و میل به ترک خوردگی بیشتر می شود .
ب ) آهنگ افت اسلامپ :
مسلما" در شرایط هوای گرم ، گرمای بدون تبخیر و یا با تبخیر می توان تأثیر مهمی بر افت اسلامپ و آهنگ آن داشته باشد . میتوان گفت تقریبا" به ازاء 0c 40 افزایش دما ( 10 تا 0c 50 ) افت اسلامپ حدود 8 سانت را شاهد خواهیم بود ( هر 0c 10 حدود 2 سانت ) . مسلما" آهنگ افت اسلامپ نیز در هوای گرم بسیار زیاد می شود تا حدی که مزاحم کار اجرائی خواهد شد و غالبا" برای مقابله با آن به افزایش آب متوسل می شوند که کار صحیحی نیست.
ج ) افزایش آهنگ سفت شدن بتن و کاهش زمان گیرش :
در یک هوای معتدل و مناسب ممکن است زمان گیرش اولیه بتن بسته به نوع سیمان و نسبت های اختلاط بین ؟ تا 3 ساعت تغییر کند . با افزایش دما این زمان کاهش می یابد و ممکنست در دمای بتن بالاتر از 0c 30 و دمای محیط بیش از 0c 35 این زمان حتی به کمتر از نصف یا ثلث کاهش یابد . مسلما" این امر مشکلات اجرائی را افزایش می دهد . در حمل محدودیت زمانی بوجود
می آورد و در ریختن و تراکم باید سرعت قابل توجهی داشته باشیم تا قبل از گیرش لایه زیرین بتوانیم لایه روئی را ریخته و متراکم کنیم . پرداخت سطح مشکل می گردد و بتن زود سفت
می شود . در اکثر موارد در چنین شرایطی درز سرد ایجاد می گردد . درز سرد در آینده می تواند محل عبور آب و سایر مواد مزاحم شیمیائی باشد .
د ) ترک خوردگی خمیر بتن تازه :
این نوع ترک خوردگی معمولا" در محیط های گرم و خشک حاصل می گردد . بدیهی است اگر بتن در محیط گرم و مرطوب قرار گیرد بعلت تبخیر کم از سطح بتن ، جمع شدگی چندانی ایجاد نخواهد شد . در رطوبت های بیش از 80 درصد عملا" مشکل ترک خوردگی بتن تازه را نخواهیم اشت . وقتی تبخیر از kg/m2/hr 1 تجاوز نماید ، وضعیت حاد و بحرانی است و عملا" باید بتن ریزی متوقف گردد و یا تمهیدات خاصی تدارک دیده شود . وقتی ترک خوردگی بیشتری اتفاق می افتد که تأخیر در گیرش و سفت شدن بتن ، مصرف سیمانهای دیرگیر ، مصرف بیش از حد کندگیر کننده ، خاکستر بادی بعنوان جایگزین سیمان و یا بتن خنک داشته باشیم . مصرف موادی که آب انداختن را کم می کند میتواند به خشکی سطح و ترک خوردگی منجر شود . از جمله این مواد
می توان از میکروسیلیس نام برد .
از بین بردن ترکهای خمیری مشکل است ولی می توان با ماله کشی مجدد توأم با فشار ترکها را تا حدودی از بین برد .
ـ ) اثرات نامطلوب بر مقاومت :
مسلما" بتنی که گرم ریخته و نگهداری شود در سنین اولیه مقاومت قابل توجهی کسب می کند اما بطور کلی در سن 28 روز به بعد مقاومت کمتری نسبت به بتن ریخته شده با دمای کم
خواهد داشت . در شکل 2 و 3 میتوانید تأثیر دمای ریختن را بر مقاومت های اولیه و دراز مدت ببینید . بویژه اگر بتن حاوی مواد پوزولانی و کندگیر نباشند ، آسیب بیشتری می بینند . اگر ترک بتن را نیز در نظر بگیریم از نظر سازه ای آسیب جدی خواهد بود .
گاه دیده می شود که در روزهای گرم نسبت مقاومت 28 روزه به 7 روزه به مقادیری کمتر از 3/1 و حتی تا 1/1 می رسد . در شرایط خاص برخی آزمونه های 28 روزه مقاومتی کمتر از آزمونه های 7 روزه را نشان می دهند که بسیار تعجب برانگیز است . دلیل این امر استفاده از بتن گرم در
قالب های گرم و داغ می باشد که گاه در زیر تابش آفتاب نیز چند ساعتی نگهداری می شوند . با استفاده از سیمانهای ریز و زودگیر کننده ، سیمان زیاد یا w/c کم این مشکل بیشتر می گردد.
برای اختصار و با توجه به ذکر اثرات نامطلوب در ابتدای این نوشتار از بیان مشروح سایر اثرات خودداری می شود .
نحوه تولید بتن به زبان ساده:
اجزاء بتن
( Concrete Constituents )
اجزاء تشکیل دهنده بتن عبارتند از : سیمان، آب، دانه های سنگ و در مواردی مواد افزودنی. اکنون ذکر
مطالبی چند در مورد اجزاء تشکیل دهنده آن بی معنا نیست.
سیمان
مقدار سیمان و نوع سیمان مصرفی در بتن بستگی به کاربرد بتن دارد. طراحی بتن، تعیین و محاسبه نسبت اختلاط سیمان، آب، دانه های سنگ ( شن و ماسه ) برای موارد کاربرد مختلف، از جمله تخصص های بارز و پیچیده مهند سین راه و ساختمان می باشد.
مواد افزودنی
هر نوع موادی، جدا از آب، دانه های سنگ و سیمان ( منجمله سیمان های مخلوط دارای مواد افزاینده ) که به هر یک از اجزاء تشکیل دهنده بتن یا به مخلوط آنها اضافه می گردد، به نام مواد افزودنی موسوم است.
دلیل افزودن اینگونه مواد به سیمان یا بتن، ایجاد برخی خواص ویژه در بتن به منظور پاسخگویی به برخی نیازهای کاربردی بتن می باشد. از جمله عمده ترین این مواد افزودنی عبارتنداز، مواد سرعت زا ( تسریع کننده ) گیرش، کند کننده گیرش بتن، ترکیبات ضد یخ، مواد هوازا، مواد مولد گاز، مواد مقابله کننده با واکنش قلیایی ها با دانه های سنگ، مواد واتر پروف و مواد رنگی.
آب
لینک پرداخت و دانلود پایین مطلب فرمت فایل : word تعداد صفحه : 86
از قرون و اعصار گذشته بشر در پی دستیابی به امکانات و ابزارهای توسعه تلاشهای فراوانی را در راه کشف مجهولات وتازهها انجام داده است.
بیشک فلز درعصر حاضر به عنوان زیر ساخت توسعه و فناوری همواره مورد توجه بوده و کشورهای پیشرفتة جهان با علم به این نکته سعی فراوانی را در راه کشف وتوسعة ذخایر و منابع فلزی خود انجام داده و هم اکنون نیز علاوه بر استفادة بهینه از ذخایر و منابع خود چشم به بهرهبرداری از مواد و کانیهای غنی موجود در کرات دیگر و من جمله ماه دارند.
خمیرمایه نانوایی (Baking Yeast) یکی از صدها گونه مخمر شناسایی شده است که با عنوان علمی Saccharomayces Cerevisiae شناخته میشود.
این خمیرمایه موجودی ذرهبینی است که در نتیجه رشد آن در خمیر، گاز کربنیک و سایـر مـواد آلی تولید می شود. گاز کربنیک حاصله باعث افزایش حجم، پوکی و تخلخل نان و سایر ترکیبات آلی باعث افزایش ارزش تغذیه ای و عطر و طعم خوش نان میگردند.
تاثیر تخمیر و ورآمدن نان از هزاران سال قبل برای مردم باستان مشخص گردیده بود و استفاده از خمیرترش برای انجام این عمل تا قرن هجدهم و نوزدهم رواج داشت اما بهتدریج با صنعتی شدن جوامع و رشد جمعیت و نیاز به تامین غذایی مردم در بعد کلان تولید مخمر به سمت صنعتی شدن سوق پیدا کرد. مخمر نان در مقیاس صنعتی برای اولین بار در اواخر قرن هجدهم در هلند تولید گردید.
فواید استفاده از خمیرمایه در نان
در طی سالهای دهه 1940 میلادی ودر بحبوحه جنگ دوم جهانی، با توجه به شرایط ویژه آن دوران جوش شیرین برای اولین بار توسط قوای انگلستان برای استفاده در نان تولیدی وارد مملکت گردید که با توجه به ارزانی و سهولت استفاده به تدریج فراگیر شد به طوری که برای سالیان متمادی جز لاینفک نان تولیدی کشور محسوب میشد. این بدعت موجب شد غذای اصلی مردم که از مقدسترین گیاهی که بارها در کتب الهی از آن نام برده شده و کاملترین گیاه از نظر تغذیهای محسوب میشود، یعنی گندم تولید میگردد به جای تامین انرژی و ریز مغذیهای مورد نیاز بدن، عامل اصلی بیماریهایی چون زخم معده، سرطان روده و معده، کم خونی، پوکی استخوان و تاثیرگذار در بیماریهایی چون آلزایمر، بیماریهای کلیوی و عروقی باشد. اختلال در جذب عناصری چون آهن، کلسیم، فسفر، روی و ... از دیگر عوارض استفاده از جوش شیرین در تولید نان شمرده میشود. از طرفی پایین آمدن ماندگاری نان و بیاتی زودرس، بدرنگی و بدطعمی و ضایعات فراوان که منجر به زیان سالانه یک میلیارد دلار به بیتالمال میگردد از دیگر ویژگیهای این میهمان ناخوانده سفره ایرانی بوده است.
این ماده صنعتی که متاسفانه تنها در ایران از آن در پخت نان استفاده میشود و در هیچ منبع بینالمللی از آن به عنوان پوککننده نامی به میان نیامده است، جانشین خمیرمایهای گردیده که منبعی سرشار از موادغذایی است.
در صورت استفـاده از نانی کـه فرایند تخمیر را طـی کرده و بهصورت صحیح و اصـولی تهیه شده، نه تنـها هیچکدام از بیماریهایی که در اثر استفاده از جوششیرین ذکر گردید بروز نخواهد یافت؛ بلکه ماندگاری نان بالا رفته، ضایعات از بین میرود، نان خوش طعم و عطر گردیده و جذب مواد مغذی در نان تسهیل میگردد. از طرفی خمیرمایه منبعی سرشار از ویتامینهای گروه B و پروتئین میباشد که موجب افزایش ارزش تغذیهای نان میگردد و موجب تامین انرژی کافی و درصد بالایی از مواد مغذی مورد نیاز بدن انسان و بهخصوص قشر کمبضاعت جامعه که نان غذای اصلی سفره آنهاست میگردد.
نکته پر اهمیت دیگر اینکه گندم حاوی مقدار قابل توجهی اسید فیتیک است و در صورتی املاح گندم برای بدن قابل جذب خواهد بود که این اسید تجزیه شود. در فرایند تولید نان، این خمیرمایه است که تولید آنزیم فیتاز میکند و باعث تجزیه اسید فیتیک و در نتیجه جذب مواد مغذی دانه گندم میگردد.
تهیه و تولید خمیرمایه
با توجه به اینکه خمیرمایه نوعی گیاه تک سلولی است، تولید این ماده به نوعی فعالیت کشاورزی می باشد. ماده اولیه تولید خمیرمایه جهت تغذیه و رشد این باکتری، هر نوع ماده حاوی قند می تواند باشد. اما با توجه به عدم صرفه اقتصادی استفاده از مواد قندی سرشار از انرژی و مواردی که جهت تغذیه مستقیم مردم استفاده می شوند، استفاده از ملاس چغندری و نیشکری که تفاله حاصل از استحصال شکر میباشد بهعنوان بهترین و با صرفه ترین گزینه موجود پیشنهاد گردید و امروز به عنوان اصلی ترین ماده اولیه تولید این ماده در بسیاری از کشورها از جمله ایران به کار میرود.
در پروسه تولید خمیرمایـه مواد مختلف به عنـوان ریزمغـذی مانند ازت، فسفـر، روی و...نقش مهمـی ایفا مینمایند که نبود هرکدام باعث اختلالاتی چون رشد نارس یا عدم رشد، افت اکتیویته مخمر، آلودگی خط تولید و ... میگردد.
تولید خمیرمایه طی یک فرآیند بیوتکنولوژیک در کارخانههای مدرن صورت میگیرد به گونهای که در محیطی کاملا استریل و بهداشتی سوش (بذر) اولیه و نارس با ماده قندی تغذیه شده و پس از تکمیل مراحل رشد در واحدهای سپراتور (جداکننده) و فیلترپرس به صورت خمیر وارد دستگاه خشککن گردیده و پس از فرآیند خشکسازی در بستهبندیهای معمولی یا وکیوم آماده عرضه به بازار میگردد. خمیرمایه نانوایی در ایران در سه نوع خمیرمایه خشک فوری (IADY)، خمیرمایه خشک فعال (ADY) و خمیرمایه تازه تولید میگردد که هر سه این محصولات در کشورمان تولید و به بازار عرضه میشود.
صنعت خمیرمایه در ایران
اولین واحد تولید خمیرمایه نانوایی در ایران در سال 1346 در شهرستان شهریار با بهره گیری از تکنولوژی آمریکا شروع به فعالیت نمود. با توجه به مصرف جوششیرین در نانوایی هایی ایران و عدم توجه و نظارت لازم به این معضل، ظرف سی سال بعدی تنها یک کارخانه تولید خمیرمایه دیگر در ایران تاسیس گردید اما از اواخر دهه هفتاد شمسی که بیماریهای گوارشی زنگ خطر را برای متولیان بهداشت کشور به صدا در آورد و رسیدن به این نتیجه که استفـاده جوش شیریـن در تولیـد نان به عنوان غـذای اصلی که در 3 وعـده مصرف میگردد از عوامل اصلی چنین معضلی است، سخت گیری و تدوین قوانین آیین نامههای ممنوعیت مصرف جوش شیرین در دستور کار دولت قرارگرفت که نهایتا منجر به مصوبه سال 1385 شورای عالی سلامت به ریاست رییس جمهوری محترم مبنی بر ممنوعیت اکید مصرف جوش شیرین در نان و لزوم استفاده از خمیرمایه بهداشتی بود.
بر این اساس در سال های اولیه دهه هشتاد، تعداد پنج واحد تولیدی دیگر به این جمع اضافه گردید و در حال حاضر دو واحد دیگر در آستانه بهره برداری میباشند. پراکندگی این کارخانهها در استانهای تهران، آذربایجان شرقی، خراسان، خوزستان، چهارمحال و بختیاری، لرستان و کرمانشاه میباشد. این واحدها مجموعا ظرفیت تولید 700/40 تن خمیرمایه در سال را دارا میباشند.
مخمر چیست ؟
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود وقادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند.
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند. مخمر شرایط اسیدی را برای تخمیر ترجیح می دهد و پ-هاشن بین ۴ الی ۶ برای فعالیت آن ایده آل است. در خارج از محدوده مذکور ، فعالیت مخمر به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . مواد نگهدارنده مانند ترکیبات بازدارنده رشد کپک به قدرت مخمر برای تولید گاز آسیب وارد مینماید . درجه حرارت صحیح برای نگهداری مخمر و حفظ فعالیت آن بسیار حائز اهمیت است.
درجه حرارت های خیلی سرد یعنی صفر درجه سانتیگراد و یا کمتر لزوماً مخمر را نمی کشد . در حقیقت مخمر میتواند منجمد شود و زنده بماند اما انجماد غیر صحیح میتواند سلولهای مخمر را تخمیر نماید که در این صورت توانائی تخمیر را از دست میدهد.مخمر برای فعالیت و تخمیر به محیط گرم نیاز دارد بنابراین درجه حرارت خمیر می بایست کنترل شود. درجه حرارت مناسب برای فعالیت مخمر بین ۲۷-۲۴ درجه سانتیگراد است که در اینصورت حداکثر گاز را در مرحله تخمیر نهائی تولید مینماید. در شرایت مرطوب تخمیر نهائی که رطوبت نسبی هوا ۸۵ در صد است درجه حرارت مطلوب ۳۷ درجه سانتیگراد است و تخمیر در بیشترین سرعت انجام می پذیرد . درجه حرارت بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد باعث میشود از فعالیت مخمر کم گردد و در درجه حرارت بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاملاً غیر فعال گردد .
خمیر مایه
مخمرها را می توان قدیمی ترین میکروارگانیسم صنعتی مورد استفاده توسط بشر در نظر گرفت. چرا که استفاده انسان از مخمر به پیش از زمانی که او نوشتن را بداند برمی گردد. نوشته های هیروگلیف نشان می دهد که تمدن مصریان باستان بیش از پنج هزار سال پیش از مخمر زنده و فرآیند تخمیر برای تولید نوشیدنیهای الکلی و نان استفاده می نموده است. البته آنها علت آنچه را که اتفاق می افتاده نمی دانسته اند. امروزه، فرآیند بیو شیمیایی که باعث بالا یا ور آمدن خمیر بوسیله مخمر می شود بنام فرآیند تخمیر (Fermentation) شناخته می شود. فرآیندی که برای بشر اولیه بعنوان پدیده ای اسرارآمیز و غیر قابل باور محسوب می شده است. و علت این فرآیند نیز مخلوط شدن آرد یا خمیر با مخمرهای وحشی موجود در هوا و محیط اطراف و فعال شدن آنها در مجاورت رطوبت و دیگر مواد غذایی موجود در خمیر بوده است. با گذشت زمان، بخشی از خمیر مصرفی نیز کنار گذاشته شده تا برای تهیه خمیر در روز یا روزهای بعد استفاده شود (خمیر ترش یا محیط کشت شروع کننده، (starter cultures)
با گذشت زمان، استفاده از این شروع کننده ها کمک شایانی به بهبود کیفیت انواع محصولات تخمیری مثل شراب، آبجو و خمیر نانوایی نمود. برای صدها سال، این روش سنتی برای تهیه نان مورد توجه نانواها قرار داشته و در حال حاضر نیز مورد استفاده قرار می گیرد
خمیرمایه نانوایی (Baking Yeast) یکی از صدها گونه مخمر شناسایی شده است که با عنوان علمی Saccharomayces Cerevisiae شناخته میشود.
این خمیرمایه موجودی ذرهبینی است که در نتیجه رشد آن در خمیر، گاز کربنیک و سایـر مـواد آلی تولید می شود. گاز کربنیک حاصله باعث افزایش حجم، پوکی و تخلخل نان و سایر ترکیبات آلی باعث افزایش ارزش تغذیه ای و عطر و طعم خوش نان میگردند.
تاثیر تخمیر و ورآمدن نان از هزاران سال قبل برای مردم باستان مشخص گردیده بود و استفاده از خمیرترش برای انجام این عمل تا قرن هجدهم و نوزدهم رواج داشت اما بهتدریج با صنعتی شدن جوامع و رشد جمعیت و نیاز به تامین غذایی مردم در بعد کلان تولید مخمر به سمت صنعتی شدن سوق پیدا کرد. مخمر نان در مقیاس صنعتی برای اولین بار در اواخر قرن هجدهم در هلند تولید گردید.
فواید استفاده از خمیرمایه در نان
در طی سالهای دهه 1940 میلادی ودر بحبوحه جنگ دوم جهانی، با توجه به شرایط ویژه آن دوران جوش شیرین برای اولین بار توسط قوای انگلستان برای استفاده در نان تولیدی وارد مملکت گردید که با توجه به ارزانی و سهولت استفاده به تدریج فراگیر شد به طوری که برای سالیان متمادی جز لاینفک نان تولیدی کشور محسوب میشد. این بدعت موجب شد غذای اصلی مردم که از مقدسترین گیاهی که بارها در کتب الهی از آن نام برده شده و کاملترین گیاه از نظر تغذیهای محسوب میشود، یعنی گندم تولید میگردد به جای تامین انرژی و ریز مغذیهای مورد نیاز بدن، عامل اصلی بیماریهایی چون زخم معده، سرطان روده و معده، کم خونی، پوکی استخوان و تاثیرگذار در بیماریهایی چون آلزایمر، بیماریهای کلیوی و عروقی باشد. اختلال در جذب عناصری چون آهن، کلسیم، فسفر، روی و ... از دیگر عوارض استفاده از جوش شیرین در تولید نان شمرده میشود. از طرفی پایین آمدن ماندگاری نان و بیاتی زودرس، بدرنگی و بدطعمی و ضایعات فراوان که منجر به زیان سالانه یک میلیارد دلار به بیتالمال میگردد از دیگر ویژگیهای این میهمان ناخوانده سفره ایرانی بوده است.
این ماده صنعتی که متاسفانه تنها در ایران از آن در پخت نان استفاده میشود و در هیچ منبع بینالمللی از آن به عنوان پوککننده نامی به میان نیامده است، جانشین خمیرمایهای گردیده که منبعی سرشار از موادغذایی است.
در صورت استفـاده از نانی کـه فرایند تخمیر را طـی کرده و بهصورت صحیح و اصـولی تهیه شده، نه تنـها هیچکدام از بیماریهایی که در اثر استفاده از جوششیرین ذکر گردید بروز نخواهد یافت؛ بلکه ماندگاری نان بالا رفته، ضایعات از بین میرود، نان خوش طعم و عطر گردیده و جذب مواد مغذی در نان تسهیل میگردد. از طرفی خمیرمایه منبعی سرشار از ویتامینهای گروه B و پروتئین میباشد که موجب افزایش ارزش تغذیهای نان میگردد و موجب تامین انرژی کافی و درصد بالایی از مواد مغذی مورد نیاز بدن انسان و بهخصوص قشر کمبضاعت جامعه که نان غذای اصلی سفره آنهاست میگردد.
نکته پر اهمیت دیگر اینکه گندم حاوی مقدار قابل توجهی اسید فیتیک است و در صورتی املاح گندم برای بدن قابل جذب خواهد بود که این اسید تجزیه شود. در فرایند تولید نان، این خمیرمایه است که تولید آنزیم فیتاز میکند و باعث تجزیه اسید فیتیک و در نتیجه جذب مواد مغذی دانه گندم میگردد.
تهیه و تولید خمیرمایه
با توجه به اینکه خمیرمایه نوعی گیاه تک سلولی است، تولید این ماده به نوعی فعالیت کشاورزی می باشد. ماده اولیه تولید خمیرمایه جهت تغذیه و رشد این باکتری، هر نوع ماده حاوی قند می تواند باشد. اما با توجه به عدم صرفه اقتصادی استفاده از مواد قندی سرشار از انرژی و مواردی که جهت تغذیه مستقیم مردم استفاده می شوند، استفاده از ملاس چغندری و نیشکری که تفاله حاصل از استحصال شکر میباشد بهعنوان بهترین و با صرفه ترین گزینه موجود پیشنهاد گردید و امروز به عنوان اصلی ترین ماده اولیه تولید این ماده در بسیاری از کشورها از جمله ایران به کار میرود.
در پروسه تولید خمیرمایـه مواد مختلف به عنـوان ریزمغـذی مانند ازت، فسفـر، روی و...نقش مهمـی ایفا مینمایند که نبود هرکدام باعث اختلالاتی چون رشد نارس یا عدم رشد، افت اکتیویته مخمر، آلودگی خط تولید و ... میگردد.
تولید خمیرمایه طی یک فرآیند بیوتکنولوژیک در کارخانههای مدرن صورت میگیرد به گونهای که در محیطی کاملا استریل و بهداشتی سوش (بذر) اولیه و نارس با ماده قندی تغذیه شده و پس از تکمیل مراحل رشد در واحدهای سپراتور (جداکننده) و فیلترپرس به صورت خمیر وارد دستگاه خشککن گردیده و پس از فرآیند خشکسازی در بستهبندیهای معمولی یا وکیوم آماده عرضه به بازار میگردد. خمیرمایه نانوایی در ایران در سه نوع خمیرمایه خشک فوری (IADY)، خمیرمایه خشک فعال (ADY) و خمیرمایه تازه تولید میگردد که هر سه این محصولات در کشورمان تولید و به بازار عرضه میشود.
صنعت خمیرمایه در ایران
اولین واحد تولید خمیرمایه نانوایی در ایران در سال 1346 در شهرستان شهریار با بهره گیری از تکنولوژی آمریکا شروع به فعالیت نمود. با توجه به مصرف جوششیرین در نانوایی هایی ایران و عدم توجه و نظارت لازم به این معضل، ظرف سی سال بعدی تنها یک کارخانه تولید خمیرمایه دیگر در ایران تاسیس گردید اما از اواخر دهه هفتاد شمسی که بیماریهای گوارشی زنگ خطر را برای متولیان بهداشت کشور به صدا در آورد و رسیدن به این نتیجه که استفـاده جوش شیریـن در تولیـد نان به عنوان غـذای اصلی که در 3 وعـده مصرف میگردد از عوامل اصلی چنین معضلی است، سخت گیری و تدوین قوانین آیین نامههای ممنوعیت مصرف جوش شیرین در دستور کار دولت قرارگرفت که نهایتا منجر به مصوبه سال 1385 شورای عالی سلامت به ریاست رییس جمهوری محترم مبنی بر ممنوعیت اکید مصرف جوش شیرین در نان و لزوم استفاده از خمیرمایه بهداشتی بود.
بر این اساس در سال های اولیه دهه هشتاد، تعداد پنج واحد تولیدی دیگر به این جمع اضافه گردید و در حال حاضر دو واحد دیگر در آستانه بهره برداری میباشند. پراکندگی این کارخانهها در استانهای تهران، آذربایجان شرقی، خراسان، خوزستان، چهارمحال و بختیاری، لرستان و کرمانشاه میباشد. این واحدها مجموعا ظرفیت تولید 700/40 تن خمیرمایه در سال را دارا میباشند.
مخمر چیست ؟
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود وقادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند.
خمیر مایه یا مخمر یک قارچ میکروسکوپی است . در طبیعت در همه جا یافت میشود و قادرست قندها را به الکل و گاز دی اکسید کربن و ترکیبات معطر تبدیل کند. مخمر شرایط اسیدی را برای تخمیر ترجیح می دهد و پ-هاشن بین ۴ الی ۶ برای فعالیت آن ایده آل است. در خارج از محدوده مذکور ، فعالیت مخمر به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش می یابد . مواد نگهدارنده مانند ترکیبات بازدارنده رشد کپک به قدرت مخمر برای تولید گاز آسیب وارد مینماید . درجه حرارت صحیح برای نگهداری مخمر و حفظ فعالیت آن بسیار حائز اهمیت است.
درجه حرارت های خیلی سرد یعنی صفر درجه سانتیگراد و یا کمتر لزوماً مخمر را نمی کشد . در حقیقت مخمر میتواند منجمد شود و زنده بماند اما انجماد غیر صحیح میتواند سلولهای مخمر را تخمیر نماید که در این صورت توانائی تخمیر را از دست میدهد.مخمر برای فعالیت و تخمیر به محیط گرم نیاز دارد بنابراین درجه حرارت خمیر می بایست کنترل شود. درجه حرارت مناسب برای فعالیت مخمر بین ۲۷-۲۴ درجه سانتیگراد است که در اینصورت حداکثر گاز را در مرحله تخمیر نهائی تولید مینماید. در شرایت مرطوب تخمیر نهائی که رطوبت نسبی هوا ۸۵ در صد است درجه حرارت مطلوب ۳۷ درجه سانتیگراد است و تخمیر در بیشترین سرعت انجام می پذیرد . درجه حرارت بالاتر از ۴۲ درجه سانتیگراد باعث میشود از فعالیت مخمر کم گردد و در درجه حرارت بالاتر از ۵۰ درجه سانتیگراد کاملاً غیر فعال گردد .
خمیر مایه
مخمرها را می توان قدیمی ترین میکروارگانیسم صنعتی مورد استفاده توسط بشر در نظر گرفت. چرا که استفاده انسان از مخمر به پیش از زمانی که او نوشتن را بداند برمی گردد. نوشته های هیروگلیف نشان می دهد که تمدن مصریان باستان بیش از پنج هزار سال پیش از مخمر زنده و فرآیند تخمیر برای تولید نوشیدنیهای الکلی و نان استفاده می نموده است. البته آنها علت آنچه را که اتفاق می افتاده نمی دانسته اند. امروزه، فرآیند بیو شیمیایی که باعث بالا یا ور آمدن خمیر بوسیله مخمر می شود بنام فرآیند تخمیر (Fermentation) شناخته می شود. فرآیندی که برای بشر اولیه بعنوان پدیده ای اسرارآمیز و غیر قابل باور محسوب می شده است. و علت این فرآیند نیز مخلوط شدن آرد یا خمیر با مخمرهای وحشی موجود در هوا و محیط اطراف و فعال شدن آنها در مجاورت رطوبت و دیگر مواد غذایی موجود در خمیر بوده است. با گذشت زمان، بخشی از خمیر مصرفی نیز کنار گذاشته شده تا برای تهیه خمیر در روز یا روزهای بعد استفاده شود (خمیر ترش یا محیط کشت شروع کننده، (starter cultures)
با گذشت زمان، استفاده از این شروع کننده ها کمک شایانی به بهبود کیفیت انواع محصولات تخمیری مثل شراب، آبجو و خمیر نانوایی نمود. برای صدها سال، این روش سنتی برای تهیه نان مورد توجه نانواها قرار داشته و در حال حاضر نیز مورد استفاده قرار می گیرد
سیمان و نحوه فرآوری آن
ریشه لغوی
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سیمنت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.
سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته میشود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار میرود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شدهاند که هم بهصورت طبیعی یافت میشوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمانسازی هستند.
تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود میجستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتنهای تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست میآید، استفاده میشود.
ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کورههای دوار تا حدود 1400درجه سانتیگراد بدست میآید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلولههای تقریبا سیاه رنگی میشوند که کلینکر نامیده میشود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ بهمنظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل میشود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمدهتر و خشک تولید میشود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده میشود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.
ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود میآورند. معمولا چهار ترکیب عمده بهعنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته میشوند که عبارتند از:
سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)
که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان میدهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته میباشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی بهصورت محلول جامد نیز میباشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2، که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شدهاند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائیها با بعضی از سنگدانهها واکنش نشان دادهاند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائیها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.
وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم میشود، مشکلاتی به بار میآورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل میکند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را میسازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب میبخشد.
مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصیهای سنگ گچ حاصل میگردد، اندازه گیری میشود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و منیزیم آزاد را در مجاورت هوا نشان میدهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری میشود.
هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای میشود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل میدهند که کمکم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود میآید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام میگیرد.
حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارتزا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید میگردد، حرارت هیدراسیون گفته میشود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام میشود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد میشود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد میکند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت میتواند بهعنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان میتواند از یخ زدن آب در لولههای موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارتزایی سیمان میتواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا میکنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد میکنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی میشود.
آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام میدهند و بعضا نیز مصرفکنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست میکنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام میدهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع میشود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر میباشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین میشود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته میشود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص میکند.
گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده میشود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش بهعلت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق میافتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش مییابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتیگراد ، اثر معکوس را میتوان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند میشود.
انواع سیمان تولیدی
سیمان پرتلند نو 1 - سیمان پرتلند معمولیP.C-type I :
در مواردی به کار می رود که هیچگونه خواص ویژه مانند سایر انواع سیمان موردنظر نیست
سیمان پرتلند نوع 2 ، P.C-type II :
برای استفاده عمومی و نیز استفاده ویژه در مواردی که گرمای هیدراتاسیون متوسط موردنظر است
سیمان پرتلند نوع 3، P.C-type III :
برای استفاده در مواقعی که مقاومتهای بالا در کوتاه مدت موردنظر است
سیمان پرتلند نوع 5، P.C-type V :
در مواقعی که مقاومت زیاد در مقابل سولفاتها موردنظر باشد استفاده می شود
سیمان سفید - White Cement :
برای استفاده در سطح ساختمانها و مواقعی که استقاده از سیمانهای بدون رنگ با مقاومتهای بالا موردنیاز باشد، از این سیمان در تولید انواع سیمانهای رنگی استفاده می شود
سیمان سرباره ای ضد سولفات - SR.slag Cement :
در مواقعی که مقاومت متوسط در مقابل سولفاتها و ا حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر است، استفاده می گردد
سیمان پرتلند - پوزولانی - P.P.Cement :
در ساختمانهای بتنی معمولی و بیشتر در مواردی که مقاومت متوسط در مقابل سولفاتها و حرارت هیدراتاسیون متوسط موردنظر باشد، استفاده می گردد
سیمان پرتلند - آهکی - P.K.Z.Cement :
این نوع سیمان در تهیه ملات بتن در کلیه مواردی که سیمان پرتلند نوع 1 به کار می رود قابل استفاده است. دوام بتن را در برابر یخ زدن، آب شدن و املاح یخزا و عوامل شیمیائی بهبود می دهد
سیمان بنائی - Masonry Cement :
برای استفاده در مواقعی که ملات بنائی با مقاومتهای کمتر از سیمان پرتلند نوع 1 موردنیاز است
سیمان نسوز 450 - Rf Cement 450 :
حاوی بیش از 405 A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات، برای مصرف به عنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده می شود
سیمان نسوز500 - Rf Cement 500 :
حاوی بیش از 70% A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و فازهای CA2,CA برای مصرف به عنوان ماده نسوز با درصد خلوص بالا در صنایع حرارتی و آتمسفرهای CO,H2 به کار می رود
سیمان نسوز 550 - Rf Cement 550 :
حاوی بیش از 80% A12O3 با اتصال هیدروکسیلی و آلومینات کلسیم به عنوان ترکیب اصلی، دارای نسوزندگی و خواص ترمومکانیکی بالا و کاربردهای وِژه نسوز مانند آتمسفرهای احیا هیدروژن
سیمانهای چاه نفت :
این سیمانها برای درزگیری چاه های نفت به کار می روند، عمده این نوع سیمانها دیرگیر بوده و در برابر دماها و فشارهای بالا مقاوم می باشند. این سیمان ممکن است در حفره چاه های آب و فاضلاب نیز به مصرف برسد
بتن گازی در واقع شامل 50% هواسـت که این روزنه ها بطور منظم براسـاس حجم خود توزیع شـده اند این
بتـن از مـواد چسـبانـنـده، خرده سنـگریزه ها، آب و افزود نـیهای مخصوص تهیه می شـود خواصاصـلی بتـن
گازی اعـم ازاستحکام، قابلیت هدایت گرما و.. را میتوان در قابلیت های وسیعی تنظیم نمود، بطوریکه امکان
دستیابی به حداکثر تعادل و تناسب خواص ماده مذکور با درنظر گرفتن شرایط مشخص کار فراهم شود.
فناوری ثمر بخش این شـرکت عبارتسـت از تلفیـق پردازش ترمو مکانیکی جسـم در میکسر و اکتیواتـور که
باعـث تامین حداقل اتـلاف انرژی می باشد . مبنای بتن گازی این شرکت بر اسـاس مصالح سیـمانی می باشـد
واین امرموجب افزایش مقاومت بلـوک در مـدت زمان گیـرش و کسب مقاومت نهایی آن میشود به گونه ایکه
مقاومت فشـاری آن به عنوان یک عضو سبک غیر سازه ای، حداقل 20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.
سبک :
هوای موجود در بافت بلوک بتن گازی باعث سبک شدن بلوک می گـردد و وزن
مخصوص این نــوع بلـوکـها به 650کیلوگرم درهرمتر مکعـب می رسد که این
خصوصیت موجب کاهـش وزن بـار مرده ساختمان و به تبـع آن کـاهش نـیروی زلزله میشود که این امر در طراحی سازه بسیار حائز اهمیت است.
عایق حرارت :
بخاطر وجود حبابهای محبوس شده هوا در بلوک بتـن گـازی ، این نـوع بلـوک از قابـلیـت بالای تهـویه هـوا
برخـورداراسـت و دارای ویژگی ممتازی در زمینه عایـق حرارتی می باشـد و نوسانـات دما را در تابسـتـان
و زمستـان متعـادل می کند و خواسته های مبحث 19 مقررات ملی ساختمان را تأمین می نماید.
عایق صوت :
ساختار کریســتالی و هـوای موجود در بلوک بتـن گازی باعث جذب صوت شده و موجب افت صدا در دیوار میـگردد و نقطه نظرات مبحث 18 مقررات ملی ساختمان را برآورده خواهد کرد.
مقاوم در برابر آتش:
بلوکهای بتن گازی بدلیل کاربرد مصالح بتن در آن، مقاومت بسیار بالایی در برابر آتش و
کنترل حریق دارند.
مقاوم در برابر آب و رطوبت :
براساس ساختار بلوکهای بتـن گـازی حبابهای هوا به طـرز چشم گیری سرعت نفوذ آب و رطوبت را بسـیار
کاهـش داده و عایق مناسبی در این خصوص می باشد.
کارایی :
بلـوک بتـن گـازی براحتی با اره بریده و تراشیده می شود و
میخ و پیـچ بـراحتی در آن عمـل می کند. اجرای انواع ملات واندود به دلیل سطح بلوک براحتی انجام گرفته وازپیوستگی
و کیفیت بسیار بالایی برخوردار می باشد.
تنوع در ابعاد :
با توجه به نیاز میتوان ابعاد مختلف این نوع بلوکها را در هنگام ساخت تولید کرد.
کاهش سایر هزینه ها :
سبک بودن بلوک منجر به سبک شدن سازه شده و تأثیر بسزایی در وزن سازه فولادی و یا ابـعاد سازه بتـنی
دارد وابعاد بلوک سبب تسریع در عملیات اجرایی و کاهش ملات نسبت به دیوارچینی های معادل گـردیـده کـه
این موارد هزینه های جانبی اجرای کار را پایین می آورد.
سرعت اجرا :
بدلیل سبک بودن و ابعاد متناسب بلوکها، زمان اجـــرای کار کاهش می یابد ( هر بلوک با عـرض 10سا نتـی
متر معادل 4 قالب آجر فشازن پاورپوینت درمورد بتن گازی و نحوه فرآوری آن و در 35 اسلاید آمده است.اری یا 2 عدد بلوک سفالی هم عرض و هر بلوک با عرض 20سانتـی متر معادل 8 قالـب آجر فشاری یا 2 عدد بلوک سفالی هم عرض می باشد).