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).
در عین حال یادآور می شود که توجه به شرایط عملکردی و محیطی مخزن ( اعم از قرار گرفتن در سرویسهای خطرساز و یا آتش گیر ) میتواند در نحوه طراحی، ساخت ، آزمایشات و نهایتا کیفیت کاری مورد نیاز جهت تعیین عملکرد مخزن در سرویسهای خاص بهره برداری تاثیر به سزائی داشته باشد .
فشار و دمای کاری : فشار و دمایی است که مخزن تحت آنها به عملکرد عادی خود می پردازد .
فشار طراحی ( UG-21 ) : فشاری است که جهت تعیین حداقل ضخامت مجاز برای اجزاء مختلف مخزن تحت فشار در نظر گرفته می شود و معمولا 10% و یا 30 psi ( هر کدام که بزرگتر باشد) بیشتر از فشار عملیاتی آن می بشد . چنانچه مخزن دارای ارتفاع قابل توجهی باشد ( بیشتر از 10 متر ) لازم است که فشار استاتیکی ناشی از وزن سیال نیز به رقم مزبور اشافه گردد . در مورد مخازنی که بطور معمول در شرایط خلاء کار می کنند و یا اینکه امکان خلاء برای آنها محتمل است باید طراحی با در نظر گرفتن پدیده خلاء کامل صورت پذیرد .
درجه حرارت طراحی ( UG-20) : این پارامتر نقش مهمی در طراحی یک مخزن تحت فشار ایفا می کند چرا که مستقیما با مقدار تنش مجاز فلز بکار رفته در ساخت مخزن ارتباط دارد . به عنوان یک پیشنهاد می توان برای مخازنی که فعالیت آنها در محدوده قرار دارد بر اساس RATING فلنجهای بکار رفته در آنها اقدام به تعیین درجه حرارت طراحی نمود چرا که حداکثر تنش مجاز برای فولادهای کربنی و کم آلیاژ در محدوده فوق عمدتا ثابت است . برای مخازن با فولاد کربنی که شرایط دمائی بهره برداری از آنها نزدیک به محیط اطراف می باشد تعیین حداقل درجه حرارت شکست ترد همواره وجود خواهد داشت . یادآوری میشود که آیین نامه در هیچ حالتی اجازه استفاده از درجه حرارت بالاتر از 1000 برای فولادهای کربنی و 1200 برای فولادهای کم آلیاژ را نمی دهد .
حداکثر فشار کاری مجاز[1] (UG-98 ) : فشاری است که تحت آن فشار ، ضعیفترین عضو مجموعه به نقطه نهائی تنش تسلیم خود می رسد و این در حالی است که مخزن در شرایط ذیل قرار داشته باشد :
خوردگی ، دمای طراحی ، وضعیت جغرافیائی طبیعی ، تاثیر بار گذارهای گوناگون از قبیل باد ، فشار خارجی و فشار هیدرواستاتیک .
معمولا سازندگان مخازن تحت فشار مقدار M.A.W.P را با توجه به مقاومت عدسی و یا پوسته مخزن تخمین می زنند و اجزاء کوچک مثل فلنج یا دریچه ها را مبنای محاسبه قرار نمی دهند .
عبارت MAWP (new & cold) یکی از رایج ترین اصطلاحات در این زمینه بوده و اشاره به شرایط ذیل دارد :
بنابراین با توجه به تعریف اصلی MAWP خواهیم داشت :
MAWP < MAWP
فشار تست هیدرواستاتیک ( UG-99) : فشار این تست 5/1 برابر فشار طراحی و یا مساوی با MAWP در نظر گرفته میشود . البته با احراز شرایط Addenda 99 میتوان فشار مورد نظر را 3/1 برابر فشار طراحی نیز در نظر گرفت :
ماکزیمم تنش مجاز ( UG-23) : مقدار این کمیت بستگی به جنس ماده بکار رفته در ساخت مخزن داشته و مستقیما با خواص مکانیکی ماده تشکیل دهنده مخزن در ارتباط است . به عنوان مثال ، کمیت مورد نظر برای ماده SA 516 Gr. 70 بابر با 17500 psi ( psi 20000 با توجه به شرایط Addenda 99 ) می باشد .
استحکام اتصالات ( UW-12) : مقداراین پارامتر (E) بستگی به نحوه اتصالات و درصد رادیوگرافی آنها دارد . در مورد مخزنی که قرار است بطور کامل[2] رادیوگرافی شود ( فشار طراحی بالاتر از 50 psi برای بویلر بخار، حاوی مواد سمی و یا ضخامت بیشتر از برای C.S و برای S.S) ، لازم است تا کلیه خطوط A و D بصورت صد در صد و خطوط C و B ( به شرط اینکه از لوله 10in و یا ضخامت فراتر رفته باشد ) رادیوگرافی شوند . اما اگر قرار باشد که مخزنی بصورت موضعی[3] رادیوگرافی شود ، آنگاه محلهای اتصال خطوط B و C با خطوط دسته A ( شامل نازلهای با قطر بیش از از 10 in و ضخامت 1in ) و محل تماس مقاطع بدون درز مخزن یا عدسی ها وقتیکه طراحی جوشهای A و D بر مبنای استحکام 1.00 یا 0.9 صورت میپذیرد ، باید بطور موضعی رادیوگرافی شوند . ( شکل 1)
چنانچه مخزنی فاقد هرگونه رادیوگرافی طراحی شده باشد آنگاه باید حائز یکی از شرایط زیر باشد :
الف – تنها فشار خارجی وجود داشته باشد .
ب- طراحی اتصالات بدون در نظر گرفتن تست رادیوگرافی صورت پذیرفته باشد .
شکل ( 1) نام گذاری انواع جوشهای طولی و عرضی بر روی یک مخزن
در اینجا لازم است تا با انواع بارگذاریهای ممکن بر روی یک مخزن تحت فشار آشنا شده و از این راه اهداف طراحی و چگونگی آن جهت نیل به مقاصد اصلی را شناسائی کنیم . خلاصه ای از انواع بارگذاریهائی که میتواند بر مخزن تحت فشار اعمال شود در زیر مشاهده میگردد :
معمولا در فرآیند طراحی یک مخزن تحت فشار ، چنانچه مخزن درشرایط خاصی قرار نداشته باشد میتوان برای راحتی کار ، اثرات بارهای استاتیکی ، دینامیکی، ضربه ای و همچنین پدیده خزش را نادیده گرفته و بدین ترتیب فقط تنش ناشی از فشار داخلی ( یا خارجی و نیز وزن مخزن به همراه اثرات باد و زمین لرزه در طراحی یک مخزن تحت فشار نقش اساسی ایفا می کنند .
با توجه به گوناگونی شرایط بارگذاری و همچنین فرآیندهای تولید ورق و دیگر اجزاء مورد نیاز یک مخزن تحت فشار ، تنشهای ایجاد شده را میتوان به 3 گروه عمده دسته بندی نمود :
[1] - maximum allowable working pressure (M.A.W.P)
[2] - Full Radiography
[3]- Spot Radiography
[4]- Water Hamer
[5] - Creep
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
1-1ـ رعایت ضوابط مربوط به حریم اشراف بناها و مسائل مشرفیت در موردکلیهبناهائیکهدرمجاورتیک قطعهمالکیتاحداث میشود، الزامی است.
2-1ـ با توجه به نحوه تابش خورشید در شهر اصفهان، رعایت حریم سایهاندازی در احداث بنا در قطعات مالکیت الزامی است. بدین معنی که ارتفاع بنای واقع در جنوب یک قطعه مالکیت نبایستی از حداقل فاصله آن از بر مجاز ساختمان قطعه مالکیت واقع در شمال آن تجاوز نماید.
تبصره1-درمجتمعهایجدیدمسکونی،تجاریوبناهایعمومی رعایت ضابطه فوق الزامی است، لکن در محوطه های مسکونی ساخته شده تعیین نسبت فوق تا بلامانع است.
تبصره 2 ـ مقیاس محاسبه ارتفاع مجاز یک قطعه مالکیت جنوبی که دسترسی آن با دسترسی قطعه مالکیت شمالی مربوطه دارای اختلاف ارتفاع باشد،متوسط ارتفاع دسترسی های دو قطعه مالکیت مزبورخواهد بود.
3-1ـ در هیچیک از سطوح خارجی بنا نمیتوان پنجره یا هواگیر مشرف به مالکیت مجاور احداث نمود، مگر اینکه از حد مالکیت مجاور حداقل دو متر عقب نشینی صورت گرفته باشد. در این حالت پنجره ها بایستی تا ارتفاع 75/1 متر از کف مربوطه به صورت غیر بازشو بوده و با استفاده از شیشه مات و یا مصالح مشابه بیرون آنها غیر قابل رؤیت گردند.
4-1ـ در مجتمعهای مسکونی در مواردی که اطاق های دو واحد مسکونی مستقل از یک حیاط خلوت نور میگیرند، فاصله پنجره هایمقابل یکدیگر
نبایستی کمتر از 4 متر باشد و تا ارتفاع 75/1 متری از کف بایستی به صورت غیر بازشو و غیرشفاف باشد.
5-1-نورگیریبناهایمختلفازگذرها،پارکها و میادین عمومی بلامانع است.
6-1-لازم است که کلیه بازشوها، تراس ها و بالکن های بناهای همجوار گذرهای شرقی ـ غربی با عرض کمتر از 24 متر و در گذرهای شمالی ـ جنوبی با عرض کمتر از 20 متر با استفاده از مصالح غیرشفاف مانند شیشه مات تا ارتفاع 75/1 از کف مربوطه پوشیده شوند.
تبصره 1ـ درصورتیکه فاصله بین دو پنجره مشرف به یکدیگر بیش از 35 مترباشدو در قطعات مالکیت همجوار مادیها رعایت محدودیت ارتفاع پنجره فوق الذکر الزامی نیست.
7-1 ـ در معابر شرقی ـ غربی با عرض 24 متر و بیشتر و معابر شمالی ـ جنوبی با عرض20 متر و بیشتر نصب پنجره بازشو از ارتفاع 85/0 متری بهبالا و همچنین بالکن یا تراس یا جان پناه در ارتفاع معمول بلامانع است.
8-1-پیشنهادمیگرددکهقطعاتمالکیتهمجوارکهبناهایآنهابیشازیکطبقه یاارتفاعمتعارفمیباشد، قسمتی از حیاط خود را به طریقی محصورنمایندکه یک فضای بدون اشراف برای واحدهای مسکونی همجوار به دست آید.
9-1-ایجادراه پله در فضای آزاد لازم الرعایه جهت تأمین دسترسی طبقات فوقانی ممنوع می باشد.
10-1 ـ استقرار بنای جدید تنها در60 درصد بخش شمالی قطعه مالکیت با رعایت سطح اشغال تعیین شده در طبقه همکف مجاز می باشد.
11-1 ـ استقرار بنا در طبقات فوقانی و اصولاً احداث هر نوع ساختمان در ارتفاع بیش از 5/3 متر، لازم است در محدوده 60 درصد بخش شمالی قطعه مالکیت با رعایت سطح زیربنای مجاز صورت گیرد.
تبصره 1ـ در محوطه های تاریخی این رقم می تواند با نظر سازمان میراث فرهنگی و در هماهنگی با بناهای همجوار حداکثر تا 5 متر افزایش یابد.
تبصره 2ـ در قطعات مالکیت همجوار گذرهای با عرض20 متر و بیشتر شمالیـجنوبی به شرط رعایت حداکثر سطح اشغال وسطح زیربنا، احداث بنا در تمامی قسمت مشرف بهگذر و در تمامی طبقات بلامانع است، لیکن رعایتاینضابطهدر قطعات مالکیت همجوار محورهای شهری الزامی است.
12-1 ـ حداقل 50 درصد فضای آزاد قطعات مالکیت مسکونی بایستی به پوشش گیاهی اختصاص داده شود.
13-1 ـ به منظور کمک به مطلوبیت سیمای بدنههای گذرهای اصلی، به ترتیب اولویت خط آسمان (آخرین حدبنا)، حد بالا و پائین پنجرههای هر یک از طبقات، حدبالای دربهای ورودی و حدبالای دیوار حیاطهای مشرف به میادین وگذرها بایستی هم تراز باشد.تدابیر لازم در این خصوص میبایست توسط شهرداری و در زمان تهیه و تأئید طرحهای معماری بناهای مورد نظر اتخاذ گردد.
تبصره 1ـ در گذرهای با شیب با بیش از 2% و با عرض 12 متر و بیشتر جهت هم تراز نمودن خط آسمان، اضافه ارتفاع در طبقه هم کف به میزان
حداکثر یک متر علاوه بر ارتفاع مجاز با نظر شهرداری بلامانع است. بدین ترتیب شکستگی خط آسمان تنها در فواصل بین گذرها اتفاق خواهد افتاد.
تبصره 2ـ درهرصورت اختلاف خط آسمان در بناهای همجوار و قسمتهای مختلف یک بنا نبایستی کمتر از نیم متر باشد.
14-1ـ اضافه ارتفاع دست انداز بام جهت هم تراز نمودن خط آسمان بنا با خط آسمان بناهای همجوار بلامانع است و جزء حداکثر ارتفاع مجاز تلقی نخواهد شد. حداکثر ارتفاع مجاز دست انداز 7/0 متر می باشد.
15-1- لبه بام پلکانهائی (خرپشته) که درمجاورت گذر یا فضای آزاد قطعات مالکیت اجراء میشود بایستی همتراز خط آسمانبنا باشد و از آن مرتفعتر اجرا نگردد. برای این منظورخرپشتهمیتواند به صورت شیبدار اجراء گردد.
16-1ـ کلیه سطوح مشرف به گذرها و سطوح خارجی و داخلی بناهائی که ازگذرهایعمومی قابل رؤیت باشد،باید با مصالح مناسب و ترجیحاً مصالح اصلی نما با نظر شهرداری نماسازی شود و از هر گونه نقاشی در این بدنهها پرهیز گردد.
17-1 - نماسازی سطوح مشرف به فضاهای آزاد قطعات مالکیت مجاور الزامی است و انجام آن بر عهده مالک بنای اشراف دار است. جنس و طرح نماها با نظر شهرداری تعیین خواهد شد.
18-1 ـ جنس سطوح مشرف به گذرهای عمومی قطعه مالکیت باید با مصالح به کار رفته در نمای ساختمان آن یکسان باشد.
19-1 ـ جهت ایجاد حصار فضاهای آزاد قطعات مالکیت و همچنین سقف ورودیها استفاده از مصالح و روشهای ساختمانی نامطلوب به تشخیص شهرداری مجاز نیست و مصالح مورد استفاده برای موارد فوق باید حتیالمقدور از نوع مصالح به کار رفته در نمای بنا باشد.
2- ضوابط احداث پیش آمدگی
1-2-پیش آمدگی در سمت فضای آزاد،40% قطعه مالکیت (بالکن)
پیشآمدگی بناها در طبقات فوقانی در سمت فضای آزاد قطعه مالکیت حداکثر به میزان 20/1 متر مازاد بر میزان مجاز ساخت مشروط به استفاده از آنها بعنوان تراس یا آفتابگیر با رعایت حریم اشراف قطعههای مالکیت مجاور بلامانع است .
تبصره 1- در قطعات با عرض بیش از 15 متر و طول بیش از 30 متر این رقم میتواند حداکثرتا80/1 متر مشروط به رعایت حریم اشراف قطعههای مالکیت مجاور افزایش یابد .
1-2- پیشآمدگیطبقاتبناهادرکلیهگذرهایباعرضکمترازدهمترمجازمیباشد .
2-2- پیش آمدگی در گذر (کنسول)
پیشآمدگی در گذرهای با عرض ده متر و بیشتر مشروط به از بین نرفتن اشجار گذر و رعایت حریم خطوط انتقال نیرو و حتی المقدور در قالبطرحهای بدنهسازیمصوب و تنها به میزانهای ذیل مجاز میباشد :
گذرهای با عرض 10 تا 20 متر حداکثر 8/0 متر
گذرهای با عرض 25 تا 36 متر حداکثر20/1 متر
گذرهای با عرض بیش از 36 متر حداکثر50/1 متر
به منظور نظم بخشیدن به پیشآمدگیها، در قطعات مالکیت همجوار لازم است که کلیه پیشآمدگیها در یک قطعه مالکیت تنها به اندازه حداکثر مجاز یا آن انجام گیرد .
درکلیهمواردیکهپیشآمدگیمجاز دانسته شده است، لازم است پیشآمدگی در فاصلهای معادل با میزان پیشآمدگی از انتهای ساخت بنا محدود شود .
3-2- ایجاد پیشآمدگی روی پخ گذرهائی که یکی یا هر دو دارای عرض کمتر از10 متر بوده و یا یکی یا هر دو فاقد پیاده رو باشند ممنوع است در اینصورت پیشآمدگی مجاز در گذر بایستی با فاصلهای معادل پیشآمدگی مجاز از شروع پخ خاتمه یابد .
4-2ـ ایجاد پیشآمدگی روی پخ گذرهائی که یکی یا هر دو دارای عرض کمتر از10 متر بوده و یا یکی یا هر دو فاقد پیاده رو باشند، ممنوع است در این صورت پیشآمدگی مجاز درگذر بایستی با فاصلهای معادل پیشآمدگی مجاز از شروع پخ خاتمه یابد.
5-2ـ پیش آمدگی روی پخ دو گذر با عرض بیش از 10 متر و دارای پیادهرو منوط به رعایت حداقل ارتفاع 5/2 متر از کف گذر در قسمت مربوطه و حداکثر به میزان 8/0 متر عمود بر پخ بلامانع است.
3- ضوابط پیلوت و زیرزمین
1-3-در کلیه کاربریها، حداکثر سطح زیرزمین معادلسطح اشغال در طبقه همکف به اضافه ایوان با مساحت متعارف (حداکثر10درصدسطحاشغال) میباشد .
2-3- احداثزیرزمینخارج از حد مالکیت و در زیر گذرها مجاز نمی باشد .
3-3- زیرزمین بایستی مستقیما" از داخل قطعه مالکیت به طبقات بالا دسترسی داشته باشد .
4-3-درنظرگرفتن حداکثر یک واحد مسکونی در محوطه پیلوت، صرفنظر از کد کف واحد مذکور، با مساحت حداکثر یک صدمتر مربع، درتمامی پروانههای ساختمانی و در صورت دارا بودن کلیه شرایط ذیل ، با اخذ عوارض متعلقه بلامانع بوده و هزینه تراکم به واحد مسکونی مذکور تعلق نخواهدگرفت:
1-4-3- اجرای واحد فوق در سطح اشغال مجاز قطعه مالکیت .
2-4-3- تأمین کامل پارکینگ موردنیاز کل ساختمان براساس معیارهای طرح تفصیلی .
3-4-3- همسطح بودن پیلوت مذکور با گذر ارتباطی و عدم شکستگی در سقف پیلوت(درصورت استفاده از محوطه پیلوت به عنوان پارکینگ ، ارتفاع سقف اجرا شده نهائی پارکینگ مطابق با ضوابط طرح تفصیلی بایستیحداکثر 25/2 متر و برای فضای پیلوت بیش از 500 مترمربع ، حداکثر 60/2 متر باشد ) .
- ضوابط مربوط به گذرها ، پارکینگ و پخ ها
1-4- در طرح ریزی شبکه گذرهای فرعی طرحهای تفصیلی کوشش به عمل آمده که انتظام لازم و معقولی به این شبکه بخشیده شود. به همین لحاظ گذرهای ترسیم شده روی نقشهها درجهبندی شدهاند. چنانچه عرض موجود یا عقب نشینی شده بیش از عرض تعیین شده روی نقشهها باشد، عرض موجود یا عقبنشینیشدهملاکعملبودهوبایستی کماکان رعایت گردد.
2-4ـعرضگذرهایموجود غیراختصاصی که درطرحهای تفصیلی مشخص نگردیده چنانچه طول آن کمتر از 100 متر باشد، 6 متر و با طول 100 متر و بیشتر، 8 متر خواهد بود.
تبصره 1ـ در داخل محدوده شهر قدیم، حداقل عرض گذرهای با طول کمتراز 150 متر،6 متر وگذرهای باطول150 متر و بیشتر 8 متر خواهد بود.
تبصره 2 ـ عرض گذرهای تعیین نشده در محدوده منطقه تاریخی اصفهان با نظر سازمان میراث فرهنگی مشخص خواهد شد.
تبصره 3 ـ عرض موجود گذرهائی که در یکی از طرفین آن بناها و بدنه ها و سقفهای دارای ارزش تاریخی و معماری وجود دارد، حفظ خواهد شد. در صورت امکان، تعریض با نظر سازمان میراث فرهنگی بایستی از سمتی صورت گیرد که به اینگونه بناها و بدنهها آسیبی وارد نـگردد. قسمـتهایی از گذر که در دو طـرف آن و مقابـل یکدیگر، بنـا و بدنه تاریخـی وجود دارد و یا دارای سقف است از این قاعده مستثنی می باشد.
3-4- نقشه های شبکه گذرهای پیشنهادی طرح های تفصیلی از نظر مسیر و حداقل عرض گذرهای اصلی قابل استناد است، لیکن از نظر خط پروژه قابل استناد نبوده و خط پروژه های مصوب کمیسیون ماده پنج ملاک عمل خواهد بود. در مواردی که مسیر ترسیم شده در این نقشه ها با مسیرهای مصوب قبلی مغایرت داشته باشد، مسیر مشخص شده در این نقشه ها ملاک عمل خواهد بود و براساس آن بایستی خط پروژه اصلاحی تهیه گردد
4-4-درطرحهایتفصیلیتعریضگذرهایفرعی،مادیهاوانهاربهصورتمساوی از محور موجود آنها در نظر گرفته شده است. لیکندرمواردی که بناهای با ارزش از نظر معماری و تاریخی در مجاورت گذر قرار داشته یا مقتضیات طراحی ایجابمینموده، محورموجودگذرملاکتعریضنبودهاست. بدیهیاست نحوه تعریض منعکس شده درطرحهای تفصیلی به هر حال ملاک عمل خواهد بود.
5-4- تخریب ساباط های موجود مجاز نمی باشد مگر با تایید و موافقت سازمان میراث فرهنگی.
6-4- تغییر مسیر و مسدود نمودن راه آبهای عمومی منجمله چشمه ها، مادیها و جویها ممنوع می باشد.
7-4 ـ احداث بن بست با طول بیش از 250 متر مجاز نمی باشد.
8-4 ـ دسترسی سوارهرو بناها از گذرها بایستی محدود گشته یک ورودی با عرض حداکثر 5/3 متر در نظر گرفته شود. محل احداث درب ورودی بناها با توجه به شرایط محلی از نظر وجود اشجار و غیره با نظر شهرداری تعیین خواهد شد. در قطعات مالکیت با بیش از یک بر، یک درب سواره رو اضافی با عرض حداکثر 57/3 متر با نظر شهرداری میتوان در نظر گرفت. در قطعات مالکیت جنوبی و با عرض بیش از 10 متر مشروط به عدم قطع درختان، با نظر و موافقت شهرداری در نظر گرفتن ورودی سواره با عرض حداکثر 6 متر بلامانع است.
9-4 ـ دسترسی کلیه قطعات مالکیت بر خیابانها که امکان دسترسی ثانویه از گذرهای فرعی یا فرعی تر دارند بایستی از طریق دسترسی ثانویه تأمین گردد و دسترسی آنها به خیابان به جز برای عبور پیاده (یک درب برای هر قطعه در سمت خیابان با حداکثر عرض 5/1 متر) محدود گردد. دسترسی سوارهرو قطعات مالکیت از گذرهای اصلی که فاقد دسترسی ثانویه میباشد، به ازاء هر قطعه مالکیت یک ورودی با عرض حداکثر 5/3 متر، مجاز است.
10-4 ـ احداثهرگونهپلرویجویهایکنار گذرها به منظور تأمین دسترسی به واحدهای مجاور گذرها بایستی با نظر و موافقت شهرداری انجام گیرد.
11-4 ـ درب ساختمانها نباید در داخل محوطه گذرها باز شود.
12-4 ـ احداثهرتعدادپلهدرخارجازحدمالکیتوپیادهروهاوگذرهاغیرمجاز است.
13-4ـ نصب درب ماشین رو در کلیه پخها ممنوع است. موارد موجود بایستی در زمان بازسازی و نوسازی مسدود شود.
14-4 ـ پیش بینی تعداد واحدهای پارکینگ مورد نیاز در کلیه قطعات مالکیت، با توجه به نوع استفادهای که از آنها به عمل میآید و براساس معیارهای پارکینگ طرح تفصیلی برای هر یک از استفاده ها الزامی است. محل یا محلهای مناسب پارکینگ کهمیتواندبهصورتمسقفبودهو یا در فضای آزاد قطعه مالیکت تأمین شود، بایستی بر روی نقشههائیکهجهت پروانه ساختمانیبهشهردارییاسایرمراجعذیربط ارائه می شود، مشخص شده باشد.
15-4 -محلپیشبینیشده جهت یک واحد پارکینگ بایستی شامل فضائی به ابعاد 5 * 5/2 متر به انضمامفضایسبز مناسب جهت مسیر حرکت باشد.
16-4 ـ استفاده از حداکثر 20% مساحت کل زمین به منظور پارکینگ غیر سرپوشیده به شرط امکان تحرک اتومبیل و دارا بودن دسترسی مناسب و عدم ضرورت قطع درخت با موافقت شهرداری بلامانع است.
17-4 ـ حداقل عرض درب ورودی پارکینگ 5/2 متر است.
18-4ـارتفاعمجازپارکینگاختصاصیدرفضاهایسرپوشیده حداکثر 25/2 متر است.
تبصره1ـچنانچهسطحاختصاصدادهشدهبرای محوطه پارکینگ در فضاهای سرپوشیدهبیشاز500 متر مربع باشد، حداکثرارتفاع مجاز 60/2 متر خواهد بود.
19-4 ـ در صورت استفاده از رامپ، حداقل ارتفاع آن 95/1 متر است و شیب آن نبایستی از 15% بیشتر باشد.
20-4 ـ حداقل عرض رامپ برای دسترسی به پارکینگ جهت حداکثر 24 اتومبیل 5/3 متر و از 25 اتومبیل بیشتر از 5 متر است. درصورتی که عرض 5 متر در نظر گرفته نشود، پارکینگ باید دارای ورودی و خروجی جداگانه با حداقل عرض 5/3 متر باشد.
21-4 ـ کلیه پارکینگهای ساختمانهای عمومی و بانکها بایستی به نحوی باشد که استفاده عموم از آن به سهولت صورت گیرد.
22-4 ـ محدودیتی از نظر تعداد طبقات زیرزمین برای قطعات مالکیت با کاربری پارکینگ وجود ندارد.
5- ضوابط مربوط به محاسبه سطح زیر بنا
1-5 - در صورتیکه از زیر زمین به منظور پارکینگ، تاسیسات موتورخانه، انبار و پناهگاه مورد لزوم بنا استفاده شود، مساحت آن جزء سطح زیربنا منظور نخواهد شد .
2-5 - فضاهای سرپوشیدهای که درطبقه همکف، دو گذر عمومی مختلف را به هم متصلنموده و توسط مالک برای عبور و مرور عموم به شهرداری واگذار شدهاندجزء سطح زیربنا محسوب نخواهد شد.
3-5- سطوحایوانوبالکندرمحاسبهسطحمجاز زیربنا محاسبه میشود .
4-5-حیاط خلوتهائیکه مساحت آنها 7 متر و بیشتر است جزء زیربنا محاسبه نخواهد شد .
5-5-کلیه عقب نشینیها در طبقه همکف به منظور ایجاد ورودی یا گذر سرپوشیده عمومی درصورتیکه 6/0 ± متر اختلاف سطح با گذر داشته و بدونمانعمتصلبهگذرعمومی باشد جزء سطح زیربنا محسوب نخواهد شد .
6-5- جهت محاسبه عوارض سطح یک واحد پارکینگ 25 مترمربع در نظر گرفته می شود
- سایر ضوابط و مقررات عمومی
1-6- استقرار کاربری به غیر از کاربری تعیین شده برای هر قطعه مالکیت ممنوع است ، مگر طبق مقررات مندرج در دفترچه طرح تفصیلی شهر اصفهان .
2-6- جهت تخریب یا احداث بنای جدید یا بنای الحاقی با هرنوع کاربری (مسکونی، تجاری، اداری، نظامی و غیره) و با هرنوع مالکیت (عمومی و خصوصی) و همچنین جهت تغییر عملکرد درون گروهی قطعات مالکیت (بعنوانمثال: تغییر سوپرمارکت به معاملات اتومبیل) و همچنین تغییرات اساسی در ساختمانها و نیز تغییر در نمای بناهای واقع در بر خیابانهای با عرض 30 متر و بیشتر بایستی از شهرداری مجوز لازم اخذ شود .
3-6- چنانچه مالک یک قطعه مالکیت واقع در محوطههای مسکونی بتواند مدارک لازم مانند جواز کسب ، سند مالکیت رسمی واحد تجاری و یا مدارک رسمی دیگر را که حاکی از وجود واحد تجاری در قطعه مالکیت قبل از ابلاغ این ضوابط باشد،ارائهنمایدو بازسازی آنها مغایرتی با طرحهای تفصیلی و سایر طرحهای مصوب نداشته باشد ، استفاده تجاری مستقل و مناسب به اندازه سطح قبلی با رعایت سایر ضوابط و مقررات بلامانع است .
4-6- استفادههای مجاز تجاری از قطعات مالکیت با کاربری مسکونی واقع در مجاورت گذرهای اصلی بین محلات ، مسیر پیاده اطراف مادیها ، مراکزمحلات و نواحی وهمچنین قطعات مالکیت باکاربریمختلط تجاری-مسکونی پارکینگ با رعایت اینمجموعهضوابطوسایرضوابطومقرراتمربوطه منوط به موافقت شهرداری است .
5-6-حداکثرارتفاعمجاز کرسی واحدهای تجاری 6/0 متر می باشد .
6-6-اختصاص حداقل 6 مترمربع بالکن بهازاء هر واحد مسکونی آپارتمانی با مساحت 100 مترمربع و بیشتر و 5/3 مترمربع بازاء واحدهای با مساحت کمتراز 100 مترمربع الزامیاست،تمامییابخشمناسبی از این سطح بایستی در مجاورت آشپزخانه به منظوراستفادهدرمواقعآتشسوزی در نظر گرفته شود
7-6-حداقل سطح حیاط خلوت و پاسیو بناهای با تعداد طبقات کمتر از 5 طبقه ، 4% مساحت قطعه مالکیت میباشد. حداقل عمق بناهای 1 و2 طبقه، 2 متر، 3 طبقه 5/2 متر و 4 طبقه 3 متر میباشد، در رابطه با بناهای بیش از 4 طبقه، سطح و عمق حیاط خلوتها که به هرحال از ارقام مربوط به ساختمانهای چهار طبقه کمتر نخواهد بود، بایستی متناسب با تعداد طبقات،عملکرد و موقعیت حیاط خلوت تعیین شود .
تبصره1-سطح اشغالو زیربنایقطعاتمالکیتبامساحت70 الی 100 مترمربع با رعایتحداکثر ارتفاع مجاز با نظرشهرداری تعیین خواهدشد.درهرصورتحداقل10% مساحت قطعه مالکیت بایستی به فضای آزاد اختصاص یابد .
8-6-حداقل مساحت زیربنای مفید یک واحد مسکونی 60مترمربع ، یکواحدخدماتدفتری50 مترمربعویکواحدتجاری18 متر مربع میباشد .
9-6- نصب آسانسور در آپارتمانهای پنج طبقه و بالاتر که بایستی در نقشه های معماری نشان داده شده باشد اجباری است. در اینجا پیلوت یک طبقه محسوب می شود. از نظر رعایت موازین ایمنی بایستی از قرار دادن آسانسور در پلکان خودداری به عمل آید.
10-6- در طراحی و اجراء بناهای عمومی و همچنین بناهای مسکونی با چهار سقف و بیشتر بایستی ضوابط و مقررات اداره آتش نشانی و خدمات ایمنی و سایر ضوابط و مقررات ایمنیکه توسط سایر مراجع ذیصلاح ارائه می شود، رعایت گردد.
11-6- احداث پلکان خروج اضطراری(فرار) در فاصله ای مناسب از پلکان اصلی در فضای آزاد و یا مکانهای مناسب و با تعداد مناسب یا مشخصات فنی صحیح طبق استانداردهای مربوطه در بناهای با مشخصات ذیل الزامی می باشد. این پلکان ها بایستی در نقشه هایی که جهت اخذ مجوز به شهرداری ارائه می شود منعکس گردد
- بناهای 6 طبقه و بیشتر و با ارتفاع 5/17 متر و بیشتر
- بناهای 5 طبقه با تعداد 4 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
- بناهای 4 طبقه با تعداد 4 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
- بناهای 3 طبقه با تعداد 8 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
تبصره 1- در بناهای 6 طبقه و کمتر که مساحت هر طبقه حداکثر 300 مترمربع و در هر طبقه حداکثر 3 واحد مسکونی وجود داشته باشد با رعایت مسائل مشرفیت پلکان اصلی می تواند در فضای باز احداث و به عنوان پله خروج اضطراری نیز مورد استفاده قرار گیرد.
12-6- در کلیه بناهای مسکونی 4 طبقه و بیشتر و بناهای تجاری با زیر بنای 700 مترمربع و بیشتر اجراء سیستم لوله کشی و تعبیه مخزن ذخیره آب جهت اطفاء حریق در مجاورت درب ورودی بنا با امکان آبگیری و آبدهی به خودروهای آتش نشانی الزامی است.
13-6- احداث دکمه فشار و یا سنسورهای حرارتی و یا دودی در آشپزخانه مجتمع های مسکونی آپارتمانی الزامی است.
14-6- نصب هرگونه هواکش و کولر گازی در گذرها و در ارتفاع کمتر از 5/2 متر ممنوع می باشد. نصب کولر گازی در طبقات به شرطی که با بکار بردن مصالح ساختمانی به کار رفته در بدنه از دید عموم پنهان گردد بلامانع است.
1-1ـ رعایت ضوابط مربوط به حریم اشراف بناها و مسائل مشرفیت در موردکلیهبناهائیکهدرمجاورتیک قطعهمالکیتاحداث میشود، الزامی است.
2-1ـ با توجه به نحوه تابش خورشید در شهر اصفهان، رعایت حریم سایهاندازی در احداث بنا در قطعات مالکیت الزامی است. بدین معنی که ارتفاع بنای واقع در جنوب یک قطعه مالکیت نبایستی از حداقل فاصله آن از بر مجاز ساختمان قطعه مالکیت واقع در شمال آن تجاوز نماید.
تبصره1-درمجتمعهایجدیدمسکونی،تجاریوبناهایعمومی رعایت ضابطه فوق الزامی است، لکن در محوطه های مسکونی ساخته شده تعیین نسبت فوق تا بلامانع است.
تبصره 2 ـ مقیاس محاسبه ارتفاع مجاز یک قطعه مالکیت جنوبی که دسترسی آن با دسترسی قطعه مالکیت شمالی مربوطه دارای اختلاف ارتفاع باشد،متوسط ارتفاع دسترسی های دو قطعه مالکیت مزبورخواهد بود.
3-1ـ در هیچیک از سطوح خارجی بنا نمیتوان پنجره یا هواگیر مشرف به مالکیت مجاور احداث نمود، مگر اینکه از حد مالکیت مجاور حداقل دو متر عقب نشینی صورت گرفته باشد. در این حالت پنجره ها بایستی تا ارتفاع 75/1 متر از کف مربوطه به صورت غیر بازشو بوده و با استفاده از شیشه مات و یا مصالح مشابه بیرون آنها غیر قابل رؤیت گردند.
4-1ـ در مجتمعهای مسکونی در مواردی که اطاق های دو واحد مسکونی مستقل از یک حیاط خلوت نور میگیرند، فاصله پنجره هایمقابل یکدیگر
نبایستی کمتر از 4 متر باشد و تا ارتفاع 75/1 متری از کف بایستی به صورت غیر بازشو و غیرشفاف باشد.
5-1-نورگیریبناهایمختلفازگذرها،پارکها و میادین عمومی بلامانع است.
6-1-لازم است که کلیه بازشوها، تراس ها و بالکن های بناهای همجوار گذرهای شرقی ـ غربی با عرض کمتر از 24 متر و در گذرهای شمالی ـ جنوبی با عرض کمتر از 20 متر با استفاده از مصالح غیرشفاف مانند شیشه مات تا ارتفاع 75/1 از کف مربوطه پوشیده شوند.
تبصره 1ـ درصورتیکه فاصله بین دو پنجره مشرف به یکدیگر بیش از 35 مترباشدو در قطعات مالکیت همجوار مادیها رعایت محدودیت ارتفاع پنجره فوق الذکر الزامی نیست.
7-1 ـ در معابر شرقی ـ غربی با عرض 24 متر و بیشتر و معابر شمالی ـ جنوبی با عرض20 متر و بیشتر نصب پنجره بازشو از ارتفاع 85/0 متری بهبالا و همچنین بالکن یا تراس یا جان پناه در ارتفاع معمول بلامانع است.
8-1-پیشنهادمیگرددکهقطعاتمالکیتهمجوارکهبناهایآنهابیشازیکطبقه یاارتفاعمتعارفمیباشد، قسمتی از حیاط خود را به طریقی محصورنمایندکه یک فضای بدون اشراف برای واحدهای مسکونی همجوار به دست آید.
9-1-ایجادراه پله در فضای آزاد لازم الرعایه جهت تأمین دسترسی طبقات فوقانی ممنوع می باشد.
10-1 ـ استقرار بنای جدید تنها در60 درصد بخش شمالی قطعه مالکیت با رعایت سطح اشغال تعیین شده در طبقه همکف مجاز می باشد.
11-1 ـ استقرار بنا در طبقات فوقانی و اصولاً احداث هر نوع ساختمان در ارتفاع بیش از 5/3 متر، لازم است در محدوده 60 درصد بخش شمالی قطعه مالکیت با رعایت سطح زیربنای مجاز صورت گیرد.
تبصره 1ـ در محوطه های تاریخی این رقم می تواند با نظر سازمان میراث فرهنگی و در هماهنگی با بناهای همجوار حداکثر تا 5 متر افزایش یابد.
تبصره 2ـ در قطعات مالکیت همجوار گذرهای با عرض20 متر و بیشتر شمالیـجنوبی به شرط رعایت حداکثر سطح اشغال وسطح زیربنا، احداث بنا در تمامی قسمت مشرف بهگذر و در تمامی طبقات بلامانع است، لیکن رعایتاینضابطهدر قطعات مالکیت همجوار محورهای شهری الزامی است.
12-1 ـ حداقل 50 درصد فضای آزاد قطعات مالکیت مسکونی بایستی به پوشش گیاهی اختصاص داده شود.
13-1 ـ به منظور کمک به مطلوبیت سیمای بدنههای گذرهای اصلی، به ترتیب اولویت خط آسمان (آخرین حدبنا)، حد بالا و پائین پنجرههای هر یک از طبقات، حدبالای دربهای ورودی و حدبالای دیوار حیاطهای مشرف به میادین وگذرها بایستی هم تراز باشد.تدابیر لازم در این خصوص میبایست توسط شهرداری و در زمان تهیه و تأئید طرحهای معماری بناهای مورد نظر اتخاذ گردد.
تبصره 1ـ در گذرهای با شیب با بیش از 2% و با عرض 12 متر و بیشتر جهت هم تراز نمودن خط آسمان، اضافه ارتفاع در طبقه هم کف به میزان
حداکثر یک متر علاوه بر ارتفاع مجاز با نظر شهرداری بلامانع است. بدین ترتیب شکستگی خط آسمان تنها در فواصل بین گذرها اتفاق خواهد افتاد.
تبصره 2ـ درهرصورت اختلاف خط آسمان در بناهای همجوار و قسمتهای مختلف یک بنا نبایستی کمتر از نیم متر باشد.
14-1ـ اضافه ارتفاع دست انداز بام جهت هم تراز نمودن خط آسمان بنا با خط آسمان بناهای همجوار بلامانع است و جزء حداکثر ارتفاع مجاز تلقی نخواهد شد. حداکثر ارتفاع مجاز دست انداز 7/0 متر می باشد.
15-1- لبه بام پلکانهائی (خرپشته) که درمجاورت گذر یا فضای آزاد قطعات مالکیت اجراء میشود بایستی همتراز خط آسمانبنا باشد و از آن مرتفعتر اجرا نگردد. برای این منظورخرپشتهمیتواند به صورت شیبدار اجراء گردد.
16-1ـ کلیه سطوح مشرف به گذرها و سطوح خارجی و داخلی بناهائی که ازگذرهایعمومی قابل رؤیت باشد،باید با مصالح مناسب و ترجیحاً مصالح اصلی نما با نظر شهرداری نماسازی شود و از هر گونه نقاشی در این بدنهها پرهیز گردد.
17-1 - نماسازی سطوح مشرف به فضاهای آزاد قطعات مالکیت مجاور الزامی است و انجام آن بر عهده مالک بنای اشراف دار است. جنس و طرح نماها با نظر شهرداری تعیین خواهد شد.
18-1 ـ جنس سطوح مشرف به گذرهای عمومی قطعه مالکیت باید با مصالح به کار رفته در نمای ساختمان آن یکسان باشد.
19-1 ـ جهت ایجاد حصار فضاهای آزاد قطعات مالکیت و همچنین سقف ورودیها استفاده از مصالح و روشهای ساختمانی نامطلوب به تشخیص شهرداری مجاز نیست و مصالح مورد استفاده برای موارد فوق باید حتیالمقدور از نوع مصالح به کار رفته در نمای بنا باشد.
2- ضوابط احداث پیش آمدگی
1-2-پیش آمدگی در سمت فضای آزاد،40% قطعه مالکیت (بالکن)
پیشآمدگی بناها در طبقات فوقانی در سمت فضای آزاد قطعه مالکیت حداکثر به میزان 20/1 متر مازاد بر میزان مجاز ساخت مشروط به استفاده از آنها بعنوان تراس یا آفتابگیر با رعایت حریم اشراف قطعههای مالکیت مجاور بلامانع است .
تبصره 1- در قطعات با عرض بیش از 15 متر و طول بیش از 30 متر این رقم میتواند حداکثرتا80/1 متر مشروط به رعایت حریم اشراف قطعههای مالکیت مجاور افزایش یابد .
1-2- پیشآمدگیطبقاتبناهادرکلیهگذرهایباعرضکمترازدهمترمجازمیباشد .
2-2- پیش آمدگی در گذر (کنسول)
پیشآمدگی در گذرهای با عرض ده متر و بیشتر مشروط به از بین نرفتن اشجار گذر و رعایت حریم خطوط انتقال نیرو و حتی المقدور در قالبطرحهای بدنهسازیمصوب و تنها به میزانهای ذیل مجاز میباشد :
گذرهای با عرض 10 تا 20 متر حداکثر 8/0 متر
گذرهای با عرض 25 تا 36 متر حداکثر20/1 متر
گذرهای با عرض بیش از 36 متر حداکثر50/1 متر
به منظور نظم بخشیدن به پیشآمدگیها، در قطعات مالکیت همجوار لازم است که کلیه پیشآمدگیها در یک قطعه مالکیت تنها به اندازه حداکثر مجاز یا آن انجام گیرد .
درکلیهمواردیکهپیشآمدگیمجاز دانسته شده است، لازم است پیشآمدگی در فاصلهای معادل با میزان پیشآمدگی از انتهای ساخت بنا محدود شود .
3-2- ایجاد پیشآمدگی روی پخ گذرهائی که یکی یا هر دو دارای عرض کمتر از10 متر بوده و یا یکی یا هر دو فاقد پیاده رو باشند ممنوع است در اینصورت پیشآمدگی مجاز در گذر بایستی با فاصلهای معادل پیشآمدگی مجاز از شروع پخ خاتمه یابد .
4-2ـ ایجاد پیشآمدگی روی پخ گذرهائی که یکی یا هر دو دارای عرض کمتر از10 متر بوده و یا یکی یا هر دو فاقد پیاده رو باشند، ممنوع است در این صورت پیشآمدگی مجاز درگذر بایستی با فاصلهای معادل پیشآمدگی مجاز از شروع پخ خاتمه یابد.
5-2ـ پیش آمدگی روی پخ دو گذر با عرض بیش از 10 متر و دارای پیادهرو منوط به رعایت حداقل ارتفاع 5/2 متر از کف گذر در قسمت مربوطه و حداکثر به میزان 8/0 متر عمود بر پخ بلامانع است.
3- ضوابط پیلوت و زیرزمین
1-3-در کلیه کاربریها، حداکثر سطح زیرزمین معادلسطح اشغال در طبقه همکف به اضافه ایوان با مساحت متعارف (حداکثر10درصدسطحاشغال) میباشد .
2-3- احداثزیرزمینخارج از حد مالکیت و در زیر گذرها مجاز نمی باشد .
3-3- زیرزمین بایستی مستقیما" از داخل قطعه مالکیت به طبقات بالا دسترسی داشته باشد .
4-3-درنظرگرفتن حداکثر یک واحد مسکونی در محوطه پیلوت، صرفنظر از کد کف واحد مذکور، با مساحت حداکثر یک صدمتر مربع، درتمامی پروانههای ساختمانی و در صورت دارا بودن کلیه شرایط ذیل ، با اخذ عوارض متعلقه بلامانع بوده و هزینه تراکم به واحد مسکونی مذکور تعلق نخواهدگرفت:
1-4-3- اجرای واحد فوق در سطح اشغال مجاز قطعه مالکیت .
2-4-3- تأمین کامل پارکینگ موردنیاز کل ساختمان براساس معیارهای طرح تفصیلی .
3-4-3- همسطح بودن پیلوت مذکور با گذر ارتباطی و عدم شکستگی در سقف پیلوت(درصورت استفاده از محوطه پیلوت به عنوان پارکینگ ، ارتفاع سقف اجرا شده نهائی پارکینگ مطابق با ضوابط طرح تفصیلی بایستیحداکثر 25/2 متر و برای فضای پیلوت بیش از 500 مترمربع ، حداکثر 60/2 متر باشد ) .
- ضوابط مربوط به گذرها ، پارکینگ و پخ ها
1-4- در طرح ریزی شبکه گذرهای فرعی طرحهای تفصیلی کوشش به عمل آمده که انتظام لازم و معقولی به این شبکه بخشیده شود. به همین لحاظ گذرهای ترسیم شده روی نقشهها درجهبندی شدهاند. چنانچه عرض موجود یا عقب نشینی شده بیش از عرض تعیین شده روی نقشهها باشد، عرض موجود یا عقبنشینیشدهملاکعملبودهوبایستی کماکان رعایت گردد.
2-4ـعرضگذرهایموجود غیراختصاصی که درطرحهای تفصیلی مشخص نگردیده چنانچه طول آن کمتر از 100 متر باشد، 6 متر و با طول 100 متر و بیشتر، 8 متر خواهد بود.
تبصره 1ـ در داخل محدوده شهر قدیم، حداقل عرض گذرهای با طول کمتراز 150 متر،6 متر وگذرهای باطول150 متر و بیشتر 8 متر خواهد بود.
تبصره 2 ـ عرض گذرهای تعیین نشده در محدوده منطقه تاریخی اصفهان با نظر سازمان میراث فرهنگی مشخص خواهد شد.
تبصره 3 ـ عرض موجود گذرهائی که در یکی از طرفین آن بناها و بدنه ها و سقفهای دارای ارزش تاریخی و معماری وجود دارد، حفظ خواهد شد. در صورت امکان، تعریض با نظر سازمان میراث فرهنگی بایستی از سمتی صورت گیرد که به اینگونه بناها و بدنهها آسیبی وارد نـگردد. قسمـتهایی از گذر که در دو طـرف آن و مقابـل یکدیگر، بنـا و بدنه تاریخـی وجود دارد و یا دارای سقف است از این قاعده مستثنی می باشد.
3-4- نقشه های شبکه گذرهای پیشنهادی طرح های تفصیلی از نظر مسیر و حداقل عرض گذرهای اصلی قابل استناد است، لیکن از نظر خط پروژه قابل استناد نبوده و خط پروژه های مصوب کمیسیون ماده پنج ملاک عمل خواهد بود. در مواردی که مسیر ترسیم شده در این نقشه ها با مسیرهای مصوب قبلی مغایرت داشته باشد، مسیر مشخص شده در این نقشه ها ملاک عمل خواهد بود و براساس آن بایستی خط پروژه اصلاحی تهیه گردد
4-4-درطرحهایتفصیلیتعریضگذرهایفرعی،مادیهاوانهاربهصورتمساوی از محور موجود آنها در نظر گرفته شده است. لیکندرمواردی که بناهای با ارزش از نظر معماری و تاریخی در مجاورت گذر قرار داشته یا مقتضیات طراحی ایجابمینموده، محورموجودگذرملاکتعریضنبودهاست. بدیهیاست نحوه تعریض منعکس شده درطرحهای تفصیلی به هر حال ملاک عمل خواهد بود.
5-4- تخریب ساباط های موجود مجاز نمی باشد مگر با تایید و موافقت سازمان میراث فرهنگی.
6-4- تغییر مسیر و مسدود نمودن راه آبهای عمومی منجمله چشمه ها، مادیها و جویها ممنوع می باشد.
7-4 ـ احداث بن بست با طول بیش از 250 متر مجاز نمی باشد.
8-4 ـ دسترسی سوارهرو بناها از گذرها بایستی محدود گشته یک ورودی با عرض حداکثر 5/3 متر در نظر گرفته شود. محل احداث درب ورودی بناها با توجه به شرایط محلی از نظر وجود اشجار و غیره با نظر شهرداری تعیین خواهد شد. در قطعات مالکیت با بیش از یک بر، یک درب سواره رو اضافی با عرض حداکثر 57/3 متر با نظر شهرداری میتوان در نظر گرفت. در قطعات مالکیت جنوبی و با عرض بیش از 10 متر مشروط به عدم قطع درختان، با نظر و موافقت شهرداری در نظر گرفتن ورودی سواره با عرض حداکثر 6 متر بلامانع است.
9-4 ـ دسترسی کلیه قطعات مالکیت بر خیابانها که امکان دسترسی ثانویه از گذرهای فرعی یا فرعی تر دارند بایستی از طریق دسترسی ثانویه تأمین گردد و دسترسی آنها به خیابان به جز برای عبور پیاده (یک درب برای هر قطعه در سمت خیابان با حداکثر عرض 5/1 متر) محدود گردد. دسترسی سوارهرو قطعات مالکیت از گذرهای اصلی که فاقد دسترسی ثانویه میباشد، به ازاء هر قطعه مالکیت یک ورودی با عرض حداکثر 5/3 متر، مجاز است.
10-4 ـ احداثهرگونهپلرویجویهایکنار گذرها به منظور تأمین دسترسی به واحدهای مجاور گذرها بایستی با نظر و موافقت شهرداری انجام گیرد.
11-4 ـ درب ساختمانها نباید در داخل محوطه گذرها باز شود.
12-4 ـ احداثهرتعدادپلهدرخارجازحدمالکیتوپیادهروهاوگذرهاغیرمجاز است.
13-4ـ نصب درب ماشین رو در کلیه پخها ممنوع است. موارد موجود بایستی در زمان بازسازی و نوسازی مسدود شود.
14-4 ـ پیش بینی تعداد واحدهای پارکینگ مورد نیاز در کلیه قطعات مالکیت، با توجه به نوع استفادهای که از آنها به عمل میآید و براساس معیارهای پارکینگ طرح تفصیلی برای هر یک از استفاده ها الزامی است. محل یا محلهای مناسب پارکینگ کهمیتواندبهصورتمسقفبودهو یا در فضای آزاد قطعه مالیکت تأمین شود، بایستی بر روی نقشههائیکهجهت پروانه ساختمانیبهشهردارییاسایرمراجعذیربط ارائه می شود، مشخص شده باشد.
15-4 -محلپیشبینیشده جهت یک واحد پارکینگ بایستی شامل فضائی به ابعاد 5 * 5/2 متر به انضمامفضایسبز مناسب جهت مسیر حرکت باشد.
16-4 ـ استفاده از حداکثر 20% مساحت کل زمین به منظور پارکینگ غیر سرپوشیده به شرط امکان تحرک اتومبیل و دارا بودن دسترسی مناسب و عدم ضرورت قطع درخت با موافقت شهرداری بلامانع است.
17-4 ـ حداقل عرض درب ورودی پارکینگ 5/2 متر است.
18-4ـارتفاعمجازپارکینگاختصاصیدرفضاهایسرپوشیده حداکثر 25/2 متر است.
تبصره1ـچنانچهسطحاختصاصدادهشدهبرای محوطه پارکینگ در فضاهای سرپوشیدهبیشاز500 متر مربع باشد، حداکثرارتفاع مجاز 60/2 متر خواهد بود.
19-4 ـ در صورت استفاده از رامپ، حداقل ارتفاع آن 95/1 متر است و شیب آن نبایستی از 15% بیشتر باشد.
20-4 ـ حداقل عرض رامپ برای دسترسی به پارکینگ جهت حداکثر 24 اتومبیل 5/3 متر و از 25 اتومبیل بیشتر از 5 متر است. درصورتی که عرض 5 متر در نظر گرفته نشود، پارکینگ باید دارای ورودی و خروجی جداگانه با حداقل عرض 5/3 متر باشد.
21-4 ـ کلیه پارکینگهای ساختمانهای عمومی و بانکها بایستی به نحوی باشد که استفاده عموم از آن به سهولت صورت گیرد.
22-4 ـ محدودیتی از نظر تعداد طبقات زیرزمین برای قطعات مالکیت با کاربری پارکینگ وجود ندارد.
5- ضوابط مربوط به محاسبه سطح زیر بنا
1-5 - در صورتیکه از زیر زمین به منظور پارکینگ، تاسیسات موتورخانه، انبار و پناهگاه مورد لزوم بنا استفاده شود، مساحت آن جزء سطح زیربنا منظور نخواهد شد .
2-5 - فضاهای سرپوشیدهای که درطبقه همکف، دو گذر عمومی مختلف را به هم متصلنموده و توسط مالک برای عبور و مرور عموم به شهرداری واگذار شدهاندجزء سطح زیربنا محسوب نخواهد شد.
3-5- سطوحایوانوبالکندرمحاسبهسطحمجاز زیربنا محاسبه میشود .
4-5-حیاط خلوتهائیکه مساحت آنها 7 متر و بیشتر است جزء زیربنا محاسبه نخواهد شد .
5-5-کلیه عقب نشینیها در طبقه همکف به منظور ایجاد ورودی یا گذر سرپوشیده عمومی درصورتیکه 6/0 ± متر اختلاف سطح با گذر داشته و بدونمانعمتصلبهگذرعمومی باشد جزء سطح زیربنا محسوب نخواهد شد .
6-5- جهت محاسبه عوارض سطح یک واحد پارکینگ 25 مترمربع در نظر گرفته می شود
- سایر ضوابط و مقررات عمومی
1-6- استقرار کاربری به غیر از کاربری تعیین شده برای هر قطعه مالکیت ممنوع است ، مگر طبق مقررات مندرج در دفترچه طرح تفصیلی شهر اصفهان .
2-6- جهت تخریب یا احداث بنای جدید یا بنای الحاقی با هرنوع کاربری (مسکونی، تجاری، اداری، نظامی و غیره) و با هرنوع مالکیت (عمومی و خصوصی) و همچنین جهت تغییر عملکرد درون گروهی قطعات مالکیت (بعنوانمثال: تغییر سوپرمارکت به معاملات اتومبیل) و همچنین تغییرات اساسی در ساختمانها و نیز تغییر در نمای بناهای واقع در بر خیابانهای با عرض 30 متر و بیشتر بایستی از شهرداری مجوز لازم اخذ شود .
3-6- چنانچه مالک یک قطعه مالکیت واقع در محوطههای مسکونی بتواند مدارک لازم مانند جواز کسب ، سند مالکیت رسمی واحد تجاری و یا مدارک رسمی دیگر را که حاکی از وجود واحد تجاری در قطعه مالکیت قبل از ابلاغ این ضوابط باشد،ارائهنمایدو بازسازی آنها مغایرتی با طرحهای تفصیلی و سایر طرحهای مصوب نداشته باشد ، استفاده تجاری مستقل و مناسب به اندازه سطح قبلی با رعایت سایر ضوابط و مقررات بلامانع است .
4-6- استفادههای مجاز تجاری از قطعات مالکیت با کاربری مسکونی واقع در مجاورت گذرهای اصلی بین محلات ، مسیر پیاده اطراف مادیها ، مراکزمحلات و نواحی وهمچنین قطعات مالکیت باکاربریمختلط تجاری-مسکونی پارکینگ با رعایت اینمجموعهضوابطوسایرضوابطومقرراتمربوطه منوط به موافقت شهرداری است .
5-6-حداکثرارتفاعمجاز کرسی واحدهای تجاری 6/0 متر می باشد .
6-6-اختصاص حداقل 6 مترمربع بالکن بهازاء هر واحد مسکونی آپارتمانی با مساحت 100 مترمربع و بیشتر و 5/3 مترمربع بازاء واحدهای با مساحت کمتراز 100 مترمربع الزامیاست،تمامییابخشمناسبی از این سطح بایستی در مجاورت آشپزخانه به منظوراستفادهدرمواقعآتشسوزی در نظر گرفته شود
7-6-حداقل سطح حیاط خلوت و پاسیو بناهای با تعداد طبقات کمتر از 5 طبقه ، 4% مساحت قطعه مالکیت میباشد. حداقل عمق بناهای 1 و2 طبقه، 2 متر، 3 طبقه 5/2 متر و 4 طبقه 3 متر میباشد، در رابطه با بناهای بیش از 4 طبقه، سطح و عمق حیاط خلوتها که به هرحال از ارقام مربوط به ساختمانهای چهار طبقه کمتر نخواهد بود، بایستی متناسب با تعداد طبقات،عملکرد و موقعیت حیاط خلوت تعیین شود .
تبصره1-سطح اشغالو زیربنایقطعاتمالکیتبامساحت70 الی 100 مترمربع با رعایتحداکثر ارتفاع مجاز با نظرشهرداری تعیین خواهدشد.درهرصورتحداقل10% مساحت قطعه مالکیت بایستی به فضای آزاد اختصاص یابد .
8-6-حداقل مساحت زیربنای مفید یک واحد مسکونی 60مترمربع ، یکواحدخدماتدفتری50 مترمربعویکواحدتجاری18 متر مربع میباشد .
9-6- نصب آسانسور در آپارتمانهای پنج طبقه و بالاتر که بایستی در نقشه های معماری نشان داده شده باشد اجباری است. در اینجا پیلوت یک طبقه محسوب می شود. از نظر رعایت موازین ایمنی بایستی از قرار دادن آسانسور در پلکان خودداری به عمل آید.
10-6- در طراحی و اجراء بناهای عمومی و همچنین بناهای مسکونی با چهار سقف و بیشتر بایستی ضوابط و مقررات اداره آتش نشانی و خدمات ایمنی و سایر ضوابط و مقررات ایمنیکه توسط سایر مراجع ذیصلاح ارائه می شود، رعایت گردد.
11-6- احداث پلکان خروج اضطراری(فرار) در فاصله ای مناسب از پلکان اصلی در فضای آزاد و یا مکانهای مناسب و با تعداد مناسب یا مشخصات فنی صحیح طبق استانداردهای مربوطه در بناهای با مشخصات ذیل الزامی می باشد. این پلکان ها بایستی در نقشه هایی که جهت اخذ مجوز به شهرداری ارائه می شود منعکس گردد
- بناهای 6 طبقه و بیشتر و با ارتفاع 5/17 متر و بیشتر
- بناهای 5 طبقه با تعداد 4 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
- بناهای 4 طبقه با تعداد 4 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
- بناهای 3 طبقه با تعداد 8 واحد مسکونی و بیشتر در هر نقطه
تبصره 1- در بناهای 6 طبقه و کمتر که مساحت هر طبقه حداکثر 300 مترمربع و در هر طبقه حداکثر 3 واحد مسکونی وجود داشته باشد با رعایت مسائل مشرفیت پلکان اصلی می تواند در فضای باز احداث و به عنوان پله خروج اضطراری نیز مورد استفاده قرار گیرد.
12-6- در کلیه بناهای مسکونی 4 طبقه و بیشتر و بناهای تجاری با زیر بنای 700 مترمربع و بیشتر اجراء سیستم لوله کشی و تعبیه مخزن ذخیره آب جهت اطفاء حریق در مجاورت درب ورودی بنا با امکان آبگیری و آبدهی به خودروهای آتش نشانی الزامی است.
13-6- احداث دکمه فشار و یا سنسورهای حرارتی و یا دودی در آشپزخانه مجتمع های مسکونی آپارتمانی الزامی است.
14-6- نصب هرگونه هواکش و کولر گازی در گذرها و در ارتفاع کمتر از 5/2 متر ممنوع می باشد. نصب کولر گازی در طبقات به شرطی که با بکار بردن مصالح ساختمانی به کار رفته در بدنه از دید عموم پنهان گردد بلامانع است.
مقدمه:
بلایای طبیعی همواره در کمین هستند و خسارت ناشی از آنها کمتر از جنگ نخواهند بود. اما می توان با استفاده از فناوریهای نوین و بکارگیری اصولی بعضا ساده میزان این خسارتها را کاهش داده و در بسیاری از اوقات به صفر رسانید.
کشور ژاپن با توجه به زلزله خیز بودن تمرکز بسیاری در زمینه کاهش خسارتهای آن داشته و نتایج درخشانی نیز بدست آورده است. نمونه هائی از این نوآوریها شرح داده می شود:
زلزله ، بلائی مهلک اما قابل کنترل بر اساس تحقیقات و مطالعاتی که در طول 30 سال گذشته صورت گرفته هر سال حدود یکصد و پنجاه زلزله با بزرگی 5 ریشتر و بیشتر در جهان رخ می دهد. زلزله بزرگ "هانشین" که در هفدهم ژانویه سال 1995 بوقوع پیوست با بزرگی 3/7 ریشتر سبب کشته شدن بیش از 6000 نفر شده و خسارتی بالغ بر یکصد میلیارد دلار به بار آورد. امروزه تحقیقات مختلفی برای مقابله با این بلایای طبیعی در دست اقدام است. در همین راستا صنعت ساختمان سازی در ژاپن به دنبال دستیابی به فناوریهایی است تا امکان ساخت بناهایی را فراهم کند که نه تنها بر اثر زلزله فرو نمی ریزند بلکه میزان ارتعاش و لرزش نیز در آنها کاسته شده و کنترل می گردد. در این راستا تحقیقات و آزمایشات متعددی به منظور درک صحیح نحوه بروز سوانح و خسارتها انجام شده است. بر اساس تحقیقات بعمل آمده حتی در ساختمانهایی که خود تخریب نمی شوند، عدم مدیریت صحیح اشیاء و وسایل داخل فضاهای مختلف سبب وارد آمدن صدمات جرحی و فوتی می گردند.
ضربه گیرها: به منظور کنترل لرزش های وارد آمده به ساختمان، امروزه استفاده از لاستیک های ضربه گیر با ساختار لایه ای در پایه های ساختمان بسیار متداول شده است. این لاستیکها ساده ترین ضربه گیرهایی هستند که می توان در اکثر ساختمانها نصب و تا حد بسیاری مانع از وارد آمدن ضربه، به سازه بالای آن گردد. در کنار ضربه گیرهای لاستیکی، بکار گیری نوعی سیستم هیدرولیکی دیگر که در طبقات فوقانی ساختمان کاربرد دارد نیز استفاده شده است. این سیستم که نوعی ضربه گیر هیدرولیکی است سبب می شود تا جابجائی های افقی طبقات بالای ساختمانها تا 50 درصد مستهلک شود. بکار گیری این دو نوع وسیله به جهت مقابله با زلزله کمک شایانی خواهد نمود. قانون ستون آزاد وسط برج بزرگ توکیو به نام "Tokyo Sky Tree"در حال ساخت بوده و به ارتفاعی حدود 600 متر خواهد رسید. در این برج از روشهای مختلفی برای ممانعت از آسیب دیدن توسط زلزله استفاده شده است.
سیستم مهندسی ضد زلزله ای که در این برج استفاده شده است برپایه روش سنتی بکار رفته در معابد بلند مرتبه ژاپنی استوار شده است. مطابق روشی که در ساخت معبد "Gojyu-no-tou" استفاده شده، معبد در میانه خود دارای ستونی است که تا سقف امتداد یافته و تنها به همان سقف متصل شده است. تحقیقات نشان داده است که وجود این ستون در سازه به هنگام وقوع زمین لرزه سبب اعمال نیروی مخالف جهت حرکت بقیه سازه خواهد شد. در این روش وجود ستون مرکزی سبب می شود که تکانهای افقی تا حدود 40درصد کاهش یابد. در حقیقت در زمان وقوع زمین لرزه جهت حرکت ستون میانی سازه خلاف جهت خود سازه بوده و به این ترتیب ستون میانی جلوی تشدید حرکتهای سازه را خواهد گرفت. در برج توکیو راه پله میانی برج نقش ستون وسط را باز می کند.
اتصالات آلوروی پلاستیکی: نوع دیگری از فناوری که در ساختمان سازی بکار گرفته شده است شامل استفاده از نوعی آلیاژ آلومینیم روی و پلاستیک است. ویژگی اصلی این آلیاژ قدرت تحمل کشش و فشار متناوب بسیار و در نتیجه جذب و خنثی نمودن ضربات می باشد. از این آلیاژ برای ساخت اتصالات سازه استفاده شده است. این اتصالات می توانند تا دو برابر اندازه اولیه خود کشیده یا فشرده شده، بدون آنکه شکسته شوند و به این ترتیب بخشهای سازه در طول زلزله در جای خود باقی مانده و سازه سرپا می ماند.
سطوح لغزنده: نوآوری دیگر استفاده از سطوح فلزی خاصی است که از جابجائی اشیاء و وسایل داخل ساختمان بر اثر نیروی وارد آمده از سطح و ناشی از زلزله ممانعت بعمل می آورد و به این ترتیب از آسیب رسیدن به ساکنین جلوگیری می شود. استفاده از این سطوح ساده فلزی در کف ساختمانهای اداری و مسکونی سبب می شود تا تجهیزات و مبلمان اداری بر اثر زمین لرزه های تا شدت 7 ریشتر کمترین مقدار جابجائی را داشته و تقریبا از واژگون شدن آنها ممانعت بعمل آورد. نوع برآمدگی های شکل داده شده در این سطوح به گونه ای است که قدرت زلزله باید بیش از 5 ریشتر باشد تا سبب وارد آمدن نیرو به اشیاء روی آن باشد. به این ترتیب در حالت عادی نیز اشیاء به سادگی جابجا نمی شوند.
تعلیق ساختمان: نوآوری دیگری که بصورت آزمایشی اجرا شده است سیستم تعلیق تمام خانه بر روی بستری از هوای فشرده است. در این فناوری خانه ای به وزن 80 تن در زمان زلزله بصورت شناور درمی آید. در این روش وجود یک سنسور، بروز زلزله را تشخصی داده و بلافاصله هوای فشرده در زیر ساختمان تزریق می شود و تمام ساختمان را به اندازه 2 تا 3 سانتی متر از زمین بلند می کند و از انتقال هر نوع نیروئی به ساختمان ممانعت بعمل می آورد. با توجه به آنکه حتی فاصله ای به اندازه یک میلیمتر نیز برای مقابله با زلزله کافی است، این سیستم می تواند در کمتر از نیم دقیقه فعال شده و جان ساکنین را نجات دهد.
« بازگشت به لیست مقالات|شنبه 27 دی 1393|نظرات کاربران ( 0 )
تکنولوژی ضد زلزله سنتی ژاپن
ژاپن یکی از زلزله خیز تزین کشور های جهان است. ساختمان پاگودا که یکی از معابد سنتی ژاپن محسوب می شود، بار ها طی زلزله هایی به بزرگی 7 ریشتر لرزیده است و همچنان پابرحا مانده هست. این ساختمان 5 طبقه همراه با آیین بودایی از چین به ژاپن وارد گردید. در چین این ساختمان از سنگ ساخته میشد، اما در ژاپن به دلیل شدت زلزله، تغیراتی در روند ساخت این معابد به وجود آمد.
یکی از دلایل بروز ویرانی در ساختمان ها به هنگام زلزله، ورود آب به اطراف پی و فروریزش سازه در خاک می باشد. از آنجایی که ژاپن کشوری پر باران است، برای جلوگیری از بروز این مشکل، لبه های سقف این سازه را بلند در نظر گرفته اند. همچنین برای جلوگیری از اشتعال سقف ها در هنگام رعد و برق، روی سقف پاگودای چوبی از سفال های سنگین استفاده میکنند. این امر سبب می شود که از اصابت رعد و برق، اشتعلال صورت نگیرد.
از دیگر خواص این سقف های سفالی سنگین این است که باعث می شود در زمان زلزله سازه کمتر تکان بخورد و به عنوان یک میراگر عمل میکند. در زمان زلزله هر طبقه در جهت مخالف طبقه قبل و بعد از خود ، حرکت میکند. به همین دلیل طبقه های مختلف این ساختمان ها از هم جدا هستند و با اتصال های آزاد بر روی یکدیگر قرارگرفته اند و با جدا کردن آنها سازه در هنگام زلزله می تواند نرم تر حرکت کند.
از خاصیت های ویژه این معبد، ستون غیر باربری است که shinbsshira نام دارد که از زیر سقف بالایی تا پایین سازه در مرکز آن قرار می گیرد که گاهی آن را تا زیر زمین ادامه می دهند و باعث می شود که سازه زیاد جابجا نشود و لرزش زلزله را جبران میکند. این ستون با جلوگیری از جابحایی بیش از حد طبقه ها از تخریب آنها جلوگیری میکند.
نکات ساخت ساختمان های ضد زلزله
موتور:
موتورها دستگاههایی هستند که انرژی را برای بکار انداختن وسایل نقلیه، دستگاههای دیگر یا تولید الکتریسیته، به کار مکانیکی تبدیل میکنند.
انواع اصلی موتورها عبارتند از:موتور بخار، بنزینی، دیزل، الکتریکی، جت و موشک. در هر یک از این موتورها انرژی از سوختهایی چون زغال سنگ، بنزین و گازوئیل بدست میآید. همه موتورها، موتورهای درون سوز هستند. به این معنا که سوخت درون موتور میسوزد. موتور بخار، تنها موتور برون سوز است.
نخستین موتورهای بخار:
در قرن هجدهم میلادی، بیشتر نیروی صنایع مربوط به انقلاب صنعتی، از موتورهای بخار بدست میآمد. در سال ۱۷۱۲، یک انگلیسی بنام تامس نیو کامن، نخستین موتور بخار کار آمد را برای تلمبه زدن آب به بیرون از معادن زغال سنگ را اختراع کرد. در سال ۱۷۶۵، یک مهندس اسکاتلندی بنام جیمز وات، موتور بخار نیوکامن را کاملتر کرد و دستگاهی با کارایی بیشتر ساخت. چیزی نگذشت که موتورهای بخار را برای فراهم آوردن نیروی ماشین آلات کارخانهها بکار گرفتند. پس از آن نیز برای لوکوموتیوها، از جمله لوکوموتیو راکت، استفاده کردند. این لوکوموتیو را جورج استیونسون، مهندس انگلیسی، در سال ۱۸۲۹ میلادی ساخت.
موتور از دیدگاه علم برق
در دنیای برق موتور وسیلهای است که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی دورانی تبدیل میکند. با توجه به نوع انرژی الکتریکی مورد استفاده در موتور، موتورها به دستههای:
1- موتورهای AC یا جریان متناوب
2- موتورهای DC یا جریان مستقیم
تقسیم بندی میشوند که البته هر کدام از این دو نوع، خود به دستههای جزیی تری تقسیم بندی میشوند. تمام موتورهای الکتریکی از ۲ قسمت کلی استاتور و روتور تشکیل شدهاند.
موتورهای درونسوز:
موتورهای درونسوز یا موتورهای احتراق داخلی به موتورهایی گفته میشود که در آنها مخلوط سوخت و اکسید کننده (معمولاً هوا یا اکسیژن) در داخل محفظهٔ بستهای واکنش داده و محترق میشوند. بر اثر احتراق گازهای داغ با دما و فشار بالا حاصل میشوند و بر اثر انبساط این گازها قطعات متحرک موتور به حرکت درآمده و کار انجام میدهند. هرچند غالباً منظور از به کار بردن اصطلاح موتورهای درونسوز، موتورهای معمول در خودروها میباشند، با این حال موتورهای موشک و انواع موتورهای جت نیز مشمول تعریف موتورهای درونسوز میشوند.
موتور درونسوز، یک وسیلهٔ گردنده است که در خودروها، هواگردها، قایق موتوری، موتورسیکلتها و صنایع کاربرد دارد. بدون بهرهگیری از موتورهای درونسوز، اختراع و ساخت هواپیماها ممکن نبود. تا پیش از پرواز نخستین هواپیمای جت در سال ۱۹۳۹، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درونسوز تأمین میشد.
نخستین موتور درونسوز چهارزمانه توسط نیکلاس اوگوست اوتو[1] و مخترع آلمانی ویلیام وگنر در سال ۱۸۷۶ ساخته شد.
نیکلاس اوگوست اوتو
انواع موتورهای درونسوز:
این موتورها را به دو دسته کلی موتور چهارزمانه و موتورهای دو زمانه میتوان تقسیم کرد. اصول کاری این موتورها مشابه است. لیکن نحوه عمل آنها به علت تفاوتهای ساختاری اندکی متفاوت است. البته ازنوع امروزی تر باید به چهار زمانه اشاره کرد که حتی تاثیر کمتری بر روی الودگی هوا دارد.
موتور چهارزمانه:
این موتورها برای هر انفجار (مرحلهٔ تبدیل انرژی سوخت به انرژی مکانیکی) بایستی چهار مرحلهٔ مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را انجام دهند.
موتورهای دوزمانه:
این موتورها در هر دور چرخش دارای یک انفجار هستند. این کار با ترکیب کردن مراحل انفجار و دم و بازدم به عنوان یک مرحله و ترکیب تخلیه و تراکم بهعنوان مرحلهٔ بعدی صورت میگیرد. راندمان موتورهای دو زمانه به مراتب از موتورهای چهارزمانه بیشتر است.
موتور دیزل گونهای موتور درونسوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده میشود. فرق اصلی آن با موتور اتو ایجاد احتراق در اثر تراکم است. یعنی انفجار بر اثر تراکم سوخت و هوا بدون نیاز به جرقه زنی میباشد(سیستم احتراق داخلی دیزل(.
موتور درون سوزی که 2 فرایند اصلی دارد.
موتور درون سوزی با چهار فرایند اصلی 1-مکش سوخت 2- تراکم 3-احتراق و 4- خروج دود است.
موتور درون سوزی بر اساس موتور چهار زمانه با افزایش فرآیند و کارکرد نسبت به آن و با ۶ عمل در چرخه فرایند می باشد.
به موتورهایی که پیستون ندارند و بجای آن روتور دارند که بصورت دورانی حرکت می کند اطلاق می شود. مانند موتور وانکل و موتور شبه توربین. این نوع موتور ها در پهپاد هایی استفاده میشود که در منطقه ای وسیع به شعاع km 300 تا km 500 مورد نیاز باشد استفاده می شود.
موتور شبه توربین خیلی شبیه موتور دورانی است، یک روتور درون بدنه ی تقریباً بیضی شکل می چرخد. موتور شبه توربین روتور چهار جزیی دارد. گوشه های روتور با بدنه به خوبی آب بندی شده اند و نیز گوشه های روتور نسبت به بخش داخلی آب بندی اند. در نتیجه چهار محفظه ی مجزا تشکیل می شود.
موتور دورانی که مخترع آن دکتر فلیکس وانکل بود، گاهی موتور وانکل یا موتور دورانی وانکل نامیده می شود. اجزائ اصلی آن روتور، محفظه روتور، محور خروجی، شمع جرقه زنی، قطعات آبندی می باشد. در موتور وانکل مانند موتور های بنزینی چهار زمانه مخلوط هوا و بنزین وارد محفظه ی بزرگی از موتور می شود سپس با کوچک شدن حجم آن مخلوط هوا و بنزین تحت فشار قرار گرفته و با ایجاد جرقه به وسیله شمع انفجار حاصل می شود، مولکول های گاز دراثر احتراق منبسط می گردند و فشار محفظه ی تراکم به شدّت بالا می رود و نیروی حاصل از آن به روتور اعمال شده و به علّت اختلاف مرکز دوران بین روتورومیل لنگ نیروی چرخشی درروتور ایجاد می گردد.این نیروی چرخشی به بادامک محور لنگ که در داخل روتور قرار دارد، وارد شده و به فلایویل و سیستم انتقال قدرت می رسد.
به موتور هایی که عمل احتراق به صورت منظم و پیوسته انجام میشود مانند موتورهای راکت و انواع موتور جت و توربین گازی اطلاق می شود.
به موتور هایی گفته میشود که عمل احتراق در آنها به صورت متناوب انجام می شود مانند موتور های پیستونی و پالس جت و موتور وانکل.
چرخه اتکینسون:
در علم ترمودینامیک و در بحث چرخههای ترمودینامیکی، موتور چرخهٔ اتکینسون[2] یک نوع موتور درونسوز میباشد که توسط جیمز اتکینسون در سال ۱۸۸۲ میلادی ابداع شد. چرخهٔ اتکینسون برای فراهم کردن ماکزیمم چگالی توان به ازای هزینهٔ خرج شده، طراحی میشود و امروزه در برخی از خودروهای برقی دو گانه(همچون تویوتا پریوس) کاربرد دارد.
جیمز اتکینسون
چرخهٔ ایدهآل ترمودینامیکی:
منحنی فشار - حجم چرخهٔ ایدهآل اتکینسون
چرخهٔ اتکینسون ایدهآل شامل فرآیندهای زیر میباشد:
۱ به ۲ – فرآیند تراکم هم آنتروپی) بیدرو و برگشتپذیر(
۲ به ۳ – فرآیند گرمایش هم حجم
۳ به ۴ – فرآیند گرمایش هم فشار
۴ به ۵ – فرآیند انبساط هم آنتروپی
۵ به ۶ – فرآیند سرمایش هم حجم
۶ به ۱ - فرآیند سرمایش هم فشار
توربین گاز:Gas Turbine یک ماشین دوار است که بر اساس انرژی گازهای ناشی از احتراق کار میکند. هر توربین گاز شامل یک کمپرسور برای فشرده کردن هوا، یک محفظه احتراق برای مخلوط کردن هوا با سوخت و محترق کردن آن و یک توربین برای تبدیل کردن انرژی گازهای داغ و فشرده به انرژی مکانیکی است. بخشی از انرژی مکانیکی تولی شده در توربین، صرف چرخاندن کمپرسور خود توربین شده و باقی انرژی، بسته به کاربرد توربین گاز، ممکن است ژنراتور برق را بچرخاند (توربو ژنراتور)، به هوا سرعت دهد (توربوجت و توربوفن) و یا مستقیماً (یا بعد از تغییر سرعت چرخش توسط جعبه دنده) به همان صورت مصرف شود (توربوشفت، توربوپراپ و توربوفن). موتور جت شامل توربوجت، توربوفن، توربوشفت، توربوپراپ، رمجت، موشک می باشد.
در سال ۱۷۹۱، یک مخترع انگلیسی به نام جان باربر، یک ماشین طراحی کرد که از نظر ماهیت کارکرد شبیه به توربینهای گاز امروزی بود و حق امتیاز این طرح را به نام خود ثبت کرد .او این توربین را برای به حرکت درآوردن یک کالسکه بدون اسب طراحی کرده بود. در سال ۱۹۰۴، یک پروژه ساخت توربین گاز توسط فرانتس استولز در برلین انجام شد که اولین کمپرسور محوری جهان در ساخت آن مورد استفاده قرار گرفته بود، ولی این پروژه ناموفق بود. در طی سالهای بعد، افراد مختلف بر روی ایده توربین گاز فعالیت کردند، به طوری که شرکت جنرال الکتریک آمریکا که امروزه بزرگترین تولیدکنندهٔ توربین گاز در جهان است، در سال ۱۹۱۸ بخش توربین گاز خود را راهاندازی کرد. با این وجود، نخستین توربین گازی برای تولید انرژی برق، در سال ۱۹۳۹ میلادی و در شرکت براون باوریدر سوئیس ساخته شد که ظرفیت آن ۴ مگاوات بود.
مبنای کارکرد:
چرخهٔ برایتون، اساس کارکرد توربینهای گاز:
مبنای کار توربینهای گاز از نظر ترمودینامیکی، بر اساس چرخهٔ برایتون است که در آن، هوا به صورت بیدررو فشرده شده، احتراق در فشار ثابت رخ داده و انبساط هوای فشرده و داغ در توربین، به صورت بیدررو رخ میدهد و هوا به فشار اولیه میرسد. در عمل، اصطکاک و توربولانس باعث میشوند که:
با افزایش دمای هوای ورودی به توربین، راندمان توربینهای گاز افزایش مییابد؛ بنابراین، بهتر است که این دما هر چه بیشتر انتخاب شود. اما در این مورد از نظر تحمل مواد تشکیلدهندهٔ محفظهٔ احتراق و پرههای توربین، محدودیت وجود دارد؛ بنابراین، در این قسمتها که به آنها بخشهای داغ یا Hot Sections، گفته میشود، از مواد مقاوم به دماهای زیاد مانند سوپرآلیاژها استفاده میشود. همچنین این قسمتها با استفاده از تکنولوژیهای پیچیدهای خنککاری میشوند.
انواع توربین گاز:
توربین گاز سری H شرکت جنرال الکتریک، این توربین ۴۸۰ مگاواتی در چیدمان سیکل ترکیبی، بازده حرارتی ۶۰٪ دارد.
توربینهای گاز صنعتی برای تولید توان الکتریکی، که توربوژنراتور گاز هم نامیده میشوند، توربینهای گازی هستند که توان تولیدشده به وسیلهٔ آنها، مستقیماً و یا پس از تغییر سرعت دوران در جعبهدنده، به ژنراتور منتقل شده و در آنجا به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. این نوع توربین گاز، میتواند به صورت سیکل ساده (به انگلیسی: Single Cycle) و یا سیکل ترکیبی (به انگلیسی: Combined Cycle) باشد. در حالت سیکل ساده، گازهای خروجی از اگزوز توربین که میتوانند تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد دما داشته باشند، مستقیماً وارد هوا شده و انرژی باقیمانده در آن هدر میرود؛ ولی در حالت سیکل ترکیبی، یک یا دو توربین گاز با یک توربین بخار کوپل میشوند و گازهای خروجی از توربین گاز در بخشی به نام بویلر بازیاب، آب بازگشتی از کندانسور توربین بخار را که توسط پمپ فشرده شده، به بخار تبدیل میکنند. در نتیجه در حالت سیکل ترکیبی، از انرژی موجود در گازهای خروجی از اگزوز توربین گاز استفاده شده و بویلر توربین بخار بدون نیاز به سوخت، بخار آب تولید میکند؛ بنابراین، با استفاده از این روش، راندمان سیکل افزایش مییابد. توربوژنراتورها همچنین میتوانند به صورت تولید همزمان برق و گرما (به انگلیسی: Cogeneration) استفاده شوند که در این ترکیب، گاز خروجی از آنها برای تولید آب گرم و یا هوای گرم ساختمانها و کارخانجات استفاده میشود.
این نوع از توربینهای گاز که شامل توربوکمپرسورها و توربوپمپها میشوند، توربینهای گازی هستند که در آنها انرژی تولید شده توسط توربین، صرف به گردش درآوردن یک کمپرسور (جهت فشردهکردن یک مادهٔ گازی) یا پمپ (جهت بالابردن فشار یک مایع) میشود.
موتورهای جت[ویرایش]
اصول کار توربوجت
موتورهای جت، نوعی موتور هستند که از شتاب دادن و تخلیه سیال برای ایجاد پیشرانش بر پایه قانون سوم نیوتن استفاده میکنند. دو نوع از موتورهای جت یعنی توربوجتها و توربوفنها شامل توربین گاز بوده و در واقع یک نوع توربین گاز هستند.
توربوجتها، نوعی توربین گاز هستند که در آنها همهٔ انرژی تولید شده در توربین صرف چرخاندن کمپرسور میشود و هوای داغ خروجی از توربین پس از عبور از یک نازل، سرعت گرفته و به صورت یک جت سیال با سرعت زیاد از انتهای آن خارج میشود.
اصول کار مو
[1] نیکلاس اوگوست اوتو، مخترع آلمانی بود که در سال 1876 اولین موتور درونسوز چهارزمانه را ساخت که الگو و مدلی شد برای صدها میلیون موتور مشابه که از آن زمان تا کنون ساخته شده است. موتور درونسوز یک وسیله گردنده است که در قایق موتوری و موتورسیکلتها کاربرد دارد. علاوه بر موارد استعمال فراوان آن در صنعت، اختراع هواپیما بدون استفاده از آن غیر ممکن بود. تا قبل از پرواز اولین هواپیمای جت در سال 1939، نیروی محرکه تمام هواپیماها در واقع توسط موتورهای درونسوز که چرخهکار آنها بر مدار اوتو بودف تأمین میشد. امّا مهمترین مورد کاربرد موتورهای درونسوز استفاده ازآنان در اتومبیلها است. قبل از آنکه اوتو موتور خود را اختراع کند برای ساخت اتومبیل تلاشهای فراوان و عدیدهای شده بود. برخی مخترعین نظیر زیگفرید مارکوس (در سال 1875) اتین لنور (در سال 1862) و نیکلاژوزف کنوت (در سال 1769) موفق به ساخت مدلهایی شدند که حرکت میکرد. اما به علت نبودن موتور مناسب، موتوری که هر دو مزیت وزن کم و قدرت زیاد را با هم داشته باشد هیچ کدام از آن مدلها در عمل قابل استفاده نبود. ولی در خلال پانزده سال پس از اختراع موتور چهار زمانه اوتو، دو مخترع آلمانی دیگر، کارل بنز و گوتلمب دایملر، هر یک اتومبیلهایی قابل استفاده و قابل فروش ساختند...
[2] جیمز اتکینسون : James Atkinson (physicist ۱۷ فوریه ۱۹۱۶ – ۹ مه ۲۰۰۸) یک فیزیک آزمایشگاهی اهل بریتانیا بود.
دست یابی سفالگران چینی به تکنولوژی ساخت کوره هایی با دمای 1200 درجه سانتی گراد سبب شد تا ظروف پخته شده در این دما تخلخل بسیار کمی داشته باشند. در حدود سال 600 میلادی، سفالگران چینی ترکیب خاک چینی ((petuntse را کشف کردند که در هنگام پخت با کائولن واکنش داده و ماده ای شیشه ای ایجاد می کرد. مارکوپولو در سال 1292 نام این سرامیک را alla porcella نهاد و امروزه این سرامیک ها با نام پرسلان شناخته می شوند. تلاش اروپایی ها برای ساخت بدنه هایی مشابه با این سرامیک ها سرانجام در سال 1710 در آلمان به نتیجه رسید و اولین خط تولید انبوه پرسلان در سال 1800 در انگلستان راه اندازی شد. تغییرات مهم در صنعت سرامیک در سال 1800 اتفاق افتاد و منجر به تولید مواد جدیدی گردید که خواصی متفاوت با سرامیک های سنتی داشتند.
سفال، سنگینه، پرسلان، آجر، شیشه و سیمان همگی سرامیک های سنتی هستند که امروزه نیز تقریبا در تمام عرصه های زندگی مورد استفاده قرار می گیرند. آن ها هنوز از مواد طبیعی استخراج شده از زمین تشکیل می شوند. اما تغییرات مهمی در دهه 1800 رخ داد که منجر به ظهور سرامیک های جدید ساخته از مواد تخلیص شده و حتی مصنوعی شد که دارای خواصی بودند که سرامیک های سنتی فاقد آن بودند. این سرامیک های جدید که به آن ها سرامیک های مدرن، ظریف یا پیشرفته می گویند راه را برای تمدن جدید هموار ساختند. تاریخ سرامیک های نوین تا حدی شبیه یک معما است که باید قطعات گوناگون آن را یافت تا بتوان تصویر کلی آن را مشخص کرد. کشف الکتریسیته، پیشرفت های اولیه در شیمی و اختراع خودرو همگی به حل این معمای سرامیکی کمک می کنند. حتی تلاش های مردم قدیم برای جادوی ساخت سنگ های قیمتی مانند یاقوت و الماس نقش مهمی در توسعه سرامیک های نوین بازی می کند.
توسعه سرامیک ها تاثیر بسیار زیادی بر تمدن گذاشته است. فقط در یک قرن گذشته، دانش ما نسبت به سرامیک ها به حد انفجار رسیده است. اینک ما برخی از رفتار سرامیک ها که قرن ها ذهن انسان را به خود مشغول کرده بود، شناخته ایم. حال می توانیم سرامیک ها را طراحی و مهندسی و با مواد دیگر مخلوط کنیم تا تقریبا هر مشکلی را برطرف کنیم. برای داشتن بسیاری از محصولات فوق العاده مانند رادیو، تلویزیون، الیاف شیشه ای، لیزر، فراصوت، اسباب مایکروویو و مخابرات، هواپیمای جت، رایانه خانگی و تلفن همراه مرهون سرامیک های نوین هستیم.
به علت گستردگی ترکیبات سرامیکی دسته بندی های متفاوتی برای آن ها صورت گرفته است.
از نقطه نظر تاریخی می توان سرامیک ها را به دو دسته سنتی و مدرن تقسیم بندی نمود:
- سرامیک های سنتی عمدتا سرامیک های سیلیکیاتی هستند که از جمله آن ها می توان به محصولات رسی،سیمان و شیشه های سیلیکاتی اشاره نمود.
- سرامیک های مدرن دارای خواص حرارتی، مکانیکی و شیمیایی ویژه ای هستند. سرامیک های اکسیدی بسیار خالص مانند آلومینا و زیرکونیا، سوخت های هسته ای بر پایه اکسید اورانیم، کاربید ها و نیتریدهای سرامیکی و شیشه سرامیک ها در دسته سرامیک های مدرن جای می گیرند.
سرامیک های مدرن بر اساس ترکیب شیمیایی به دو دسته سرامیک های اکسیدی و غیر اکسیدی تقسیم بندی می شوند.
از میان سرامیک های اکسیدی می توان از آلومینا (Al2O3)، زیرکونیا (ZrO2)، توریا (ThO2)، برلیا (BeO)،منیزیا (MgO) نام برد.
از میان سرامیک های غیر اکسیدی می توان به نیترید سیلیسیوم (Si3N4)، نیترید بور (BN)، کاربید سیلیسیم (SiC) و کاربید تنگستن (WC) اشاره کرد.
به علت وجود ترکیب های زیاد بین اتم های فلزی و غیر فلزی که اجزای سرامیکی را تشکیل می دهند، امکان وجود سرامیک های گوناگون وجود دارد. افزون بر این، برای هر ترکیبی از اتم ها، امکان ایجاد آرایش های ساختاری متعدد وجود دارد. سرامیک ها می توانند چند عنصری و چند فازی باشند و از طرفی معمولا دارای اتم های مختلفی هستند که به صورت ناخالصی وارد ساختار آن ها شده اند. از این رو امکان ایجاد مواد جدید، نامحدود خواد بود. با وجود این، در عمل، ساخت حتی یک سرامیک ساده وقت و منابع زیادی را می گیرد. بنابراین، فقط برخی از مواد برای توسعه مد نظر قرار گرفته می شوند. تعیین اینکه کدام ماده منتخب، منابع قابل دسترس دارد یا از نظر اقتصادی قیمت مناسب دارد را دوباره باید بررسی کرد.
از بین تمامی کشورهای صنعتی، ژاپن دور اندیش ترین کشور بوده و در این راه همت زیادی داشته و برای توسعه سرامیک های جدید برنامه ریزی کرده است. شکل روبرو نموداری است که کاربردهای مختلف سرامیک ها را نشان می دهد و توسط ژاپنی ها تهیه شده است. ژاپنی ها سیاست خود را به خرید فناوری و اسناد انحصاری از تمام کسانی که ایده های نوین دارند، معطوف کردند و اعتقاد دارند که طرح ویژه شان، جهان کاربردهای سرامیک پیشرفته را، هدایت خواهد کرد. سپس روی تکمیل مواد و فرآیندها، جت کاربردهای ویژه تمرکز خواهد کرد.
این شکل کاربردها، خواص و عملکرد سرامیک ها را شرح می دهد. ژاپن در مورد سرامیک های عملگر، بزرگترین صنایع را به طور موفقیت آمیزی بعد از جنگ جهانی دوم توسعه داده است. برای مثال، در عرصه انرژی هسته ای، ژاپن مقدار زیادی از نیروی الکتریکی مورد نیاز خود را توسط تجهیزات هسته ای (12 درصد در سال 1982) تولید کرد و در این راستا آن را توسعه می دهد.
هدف آن ها تولیدی معادل 51 میلیون کیلو وات الکتریسیته (تا 1990) توسط تجهیزات هسته ای بود. بیشتر تجهیزات هسته ای مورد نیاز را، خودشان ساختند.
عملکرد الکتریکی، مغناطیسی مواد، صنعت بزرگ الکترونیک ژاپن را تشکیل می دهد و در ژاپن تمام کاربردها در تجهیزات الکترونیکی به طور موفقیت آمیزی به کار گرفته شدند. عملکرد مکانیکی به طور وسیعی در صنعت خودرو مورد توجه قرار گرفته و در ژاپن برتری داشته است. یکی از بخش های مهم در قسمت کاربردها، ابزار قالب ها است. با ابزارهای برش سرامیکی می توان فلزات را با سرعت خیلی بالایی برش داد و در نتیجه قیمت محصول نهایی کاهش خواهد یافت. ژاپن ابزارهای صنعتی جدید و پر حجمی را نیز توسعه داده است که در این ابزارها،استفاده از تراشه های سرامیکی پیشرفته مورد نیاز بوده است. دیگر کشور ها، به خصوص آمریکا، می کوشند تا موقعیت از دست داده خود را در رقابت با صنعت خودرو دوباره کسب کنند. در کل نمودار، طرح کلی ژاپن جهت توسعه سرامیک های جدید به منظور رهبری بیشتر در دوره فراصنعتی نمایان می شود.
در شکل جدول زیر تفاوت های بین سرامیک های سنتی با سرامیک های جدید یا ظریف نشان داده شده است. فرآیند های پیچیده در سمت راست جایگزین فرآیند های نسبتا ساده ی تولید در سمت چپ شده اند. در نتیجه کاربرد های متفاوتی حاصل شده است. نظیر کاربردهایی در زمینه موشک، راکتور های هسته ای، توربین و خودرو. این تغییر به سبب کنترل ریزساختار سرامیک صورت گرفته است که این ریزساختار فقط توسط تجهیزات پیشرفته ای نظیر میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است.
یک ویژگی مهم سرامیک ها که برای هر فردی آشنا است تردی و شکست آن ها با کمی تغییر فرم و یا بدون تغییر است. این رفتار با رفتار فلزات که تسلیم شده و تغییر فرم می دهند، متفاوت است. در نتیجه سرامیک ها را نمی توان با روش مورد استفاده برای فلزات شکل داد. دو روش عمده برای شکل دادن سرامیک ها توسعه یافته است. یکی از آن ها استفاده از مخلوطی از ذرات سرامیکی ریز با یک مایع، چسب یا ماده روغن کاری کننده است (مانند مخلوط پلاستیک رس – آب) که دارای خواص رئولوژیکی مناسب و قابلیت شکل دادن است. آنگاه با یک عملیات حرارتی، این مخلوط ذرات ریز به یک محصول یکپارچه و مستحکم تبدیل می شود. در این روش باید ابتدا ذرات ریز را تهیه کرد و شکل داد و سپس با حرارت دادن آن ها را به یکدیگر چسباند. روش دوم ذوب کردن ماده و شکل دادن مذاب حاصل در حین سرد کردن و انجماد آن است. این روش بیشتر برای شکل دادن شیشه ها به کار می رود. برای تکمیل، باید به روش های شکل دهی توسط قالب یا با غوطه ور کردن یک الگو در دوغاب حاوی چسب سرامیکی مانند سیمان پرتلند یا اتیل سیلیکات نیز اشاره کرد.
علاوه بر فرآیند های متداولی که در مورد آن ها توضیح داده شد، فرآیند های دیگری وجود دارد که روش های شکل دهی را تقویت، اصلاح و گسترش می دهند و یا جایگزین آن ها می شوند. این روش ها عبارتند از اعمال لعاب، مینا و پوشش ها، پرس گرم، روش های اتصال فلز به سرامیک، تبلور شیشه، پرداخت و ماشین کاری، ساخت بلورها و فرآیندهای بخار – رسوب.
به طور کلی علم سرامیک را می توان به دو شاخه سرامیک فیزیکی و سرامیک صنعتی تقسیم کرد. سرامیک فیزیکی درباره ساختمان مواد سرامیکی و خواص آنها بحث می کند. در این شاخه ساختمان اتم، اتصالات بین اتم ها، ساختمان های بلوری، ساختمان شیشه، معایب ساختمانی، استحالههای فازی، رشد دانهها، تبلور مجدد و مباحثی نظیر آنها مورد بحث قرار می گیرد. علاوه بر این خواص الکتریکی، مغناطیسی، نوری، حرارتی و مکانیکی سرامیک ها هم مورد بحث قرار می گیرند. اصولا مراحل ساخت هر جسم سرامیکی به صورت زیر است: انتخاب مواد اولیه و تغلیظ و تخلیص آن، آمادهسازی مواد اولیه (خردکردن - دانهبندی - مخلوط کردن )، شکل دادن، خشک کردن، پختن (زینتر کردن) ...
سرامیک مشتق از کلمه keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است. در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینههای ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند. در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها و همچنین شکلگیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده میکرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب میآیند، از عناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته میشوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85 درصد پوسته جامد کره زمین را تشکیل میدهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین هستند.
صنعت ساخت سفالینهها در 4000 سال قبل از میلاد مسیح پیشرفت زیادی کرده بود. اکنون، سرامیک را به طور کلی به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشیاء جامدی که اجزاء تشکیلدهنده اصلی و عمده آنها مواد غیرآلی و غیرفلزی میباشند، تعریف میکنیم و بررسی ساختمان و خواص اینگونه مواد نیز جزء این علم است.
فرآوردههای سرامیکی :
این فرآوردهها را میتوان به دو گروه عمده تقسیم کرد:
1- سرامیکهای سنتی: اساساً مواد تشکیلدهنده صنایع سیلیکاتی یعنی محصولات رسی، سیمان و شیشههای سیلیکاتی و چینیها هستند.
فرآوردههای شیشهای بزرگترین بخش صنعت سرامیک محسوب میشوند. سایر بخشها به ترتیب اولویت عبارتند از :
محصولات سیمانی داخلی ( مانند سیمانهای هیدورلیکی که در صنایع ساختمانی به مصرف میرسند .)
سفیدآلات، ( Whiteware ): شامل سفالینهها، چینیها و ترکیبات چینی مانند هستند .
لعابهای چینی
محصولات رسی ساختمانی: که بهطور عمده از آجرها و کاشیها تشکیل میشوند .
دیرگدازها
صنعت سازنده مواد ساینده: عمدتاً سایندههای سیلسیم کاربیدی و آلومینائی
2- سرامیکهای نوین: این دسته برای جوابگوئی به نیازهای مخصوص مانند مقاومت حرارتی بیشتر، خواص مکانیکی بهتر و خواص الکتریکی ویژه و مقاومت شیمیایی افزونتر به وجود آوردهاند.
گروهی از انواع این نوع سرامیکها عبارتنداز :
سرامیکهای اکسیدی خالص با ساختمانی یکنواخت: به عنوان اجزاء الکتریکی با دیرگداز بکار میروند . اکسیدهایی مانند آلومینا ( Al 2 O 3 ) ، زیرکونیا ( ZrO 2 ) ، توریا ( ThO 2 ) ، بریلیا ( BeO ) و منیزیا ( MgO ) بیشتر مورد استفاده قرار میگیرند .
سرامیکهای الکترواپتیکی (الکترونیکی – نوری): مانند نایوبیت لیتیم ( LiNbO 3 ) و تیتانات که اینها محیطی را فراهم میآورند که بوسیله آن علائم الکتریکی به نوری تبدیل میشوند .
سرامیکهای مغناطیسی: این مواد اساس واحدهای حافظه مغناطیسی را در کامپیوترهای بزرگ تشکیل میدهند .
تک بلورها