اس پی دی فایل | سیستم همکاری در فروش فایل سپیده

جهت احداث هر ساختمان مانند واحدهاي مسكوني ، ساختمانهاي اداري ، مراكز آموزشي، سدهاي خاكي و مخزني، راه‌هاي گوناگون، تأسيسات دريايي و … عوامل گوناگون مورد مطالعه قرار مي‌گيرند كه نتيجه هر مطالعه، انتخاب پرامتر ويژه‌اي در آن زمينه است. از جمله زمينه‌هايي كه در هر عمليات ساختماني بايد بررسي شود، مصالح مصرفي آن پروژه است. با عنايت به اهميت اين مطلب، هدف از فراگيري درس مصالح ساختماني ً آشنايي با روش توليد، خواص و كاربردهاي انواع گوناگون مصالح كسب توانايي جهت انتخاب مناسب آنها با توجه به مقتضيات هر پروژه ً مي‌باشد.

 1ـ1ـ مبناي انتخاب مصالح

پس از مطالعه مشخصات هر پروژه ساختماني و تعيين نوع و ويژگيهاي مصالح مورد نياز، بايد در بين مصالح موجود و توجه به خصوصيات هر يك از آنها، مواد مطلوب را انتخاب نمود. خواص مصالح گوناگون به دو روش زير بررسي و مطالعه مي‌شود و در اختيار مصرف كنندگان قرار مي‌گيرد كه عبارتند از : 1ـ بر اساس استاندارد 2ـ بر اساس گواهي نامه فني   در روش استاندارد ، خواص مصالح مورد نظر با آزمايشهاي گوناگون سنجيده مي‌شود و نتايج با ويژگيهاي داده شده در استاندارد مقايسه مي‌گردد. براي مثال استاندارد معين مي‌كند كه زمان گيرش اوليه سيمان نوع 1 بايد 60 دقيقه باشد . حال با روش مشخص شده در استاندارد ، زمان گيرش نمونه سيمان آزمايش و با عدد فوق مقايسه مي‌ گردد. همانطور كه ملاحظه مي‌ كنيد، خواص مورد نظر اينگونه مصالح به صورت اعداد مطلق ارائه شده است. در صورتيكه نتايج آزمايش بر روي نمونه تهيه شده با استاندارد مربوطه مطابقت نداشته باشد، استفاده از آن مصالح مجاز نخواهد بود. در ايران ، مبحث پنج از مجموعه مقررات ملي ساختماني ايران  تحت عنوان ًمصالح و فرآورده‌هاي ساختماني ً به تشريح اين استانداردها مي‌پردازد. گواهي نامه فني در مورد مصالحي صادر مي‌شود كه وضعيت مطلوب خواص آنها را نمي‌تواند به صورت اعداد مطلق بيان كرد. به اين مثال توجه كنيد: توليد كنندگان قفل و دستگيره در، نمونه‌اي از توليدات خود را جهت صدور گواهي‌ نامه فني در اختيار آزمايشگاه‌هاي تحقيقاتي قرار مي‌‌دهند. اين نمونه‌ها با نمونه‌هاي ساير توليدكنندگان به صورت تسريع شده آزمايش مي‌شوند و نتايج بدست آمده، عملكرد اين محصولات را به صورت مقايسه‌اي نشان مي‌دهد و آزمايشگاه اين نتايج را به صورت رسمي در قالب گواهي‌نامه فني ارائه مي‌نمايد. اين گواهي نامه‌ها به همراه كالا به مشتري عرضه مي‌شود و مصرف‌كننده با توجه به نياز خود و عنايت به محتواي گواهي‌نامه مصالح مورد نياز را انتخاب مي‌نمايد. به عبارت ديگر، در مورد گواهي‌نامه‌هاي فني، انتخاب بر مبناي مقايسه انواع كالا و نياز مشتري صورت مي‌پذيرد.

1ـ2ـ انواع مصالح ساختماني

در كلي ترين تقسيم بندي، مصالح ساختماني به سه دسته تقسيم مي‌شوند كه عبارتند از:

1ـ سراميكها

 2ـ فلزات

3ـ مواد آلي

1ـ2ـ1ـ سراميكها

مشخصات اين مصالح عبارت است از :

 1ـ به وفور يافت مي‌شوند.

2ـ از پوسته خارجي زمين بدست مي‌آيند.

 3ـ نسبتاً ارزان قيمت هستند.

4ـ پس از استخراج يا مستقيماً مصرف مي‌شوند يا با فرايندهايي ساده قابل مصرف خواهند بود.

 5ـ معمولاً وزن مخصوص زيادي دارند (سنگين هستند).

 6ـ شكننده و تغيير شكل ناپذيرند.

7ـ داراي مقاومت فشاري زياد و مقاومت كششي اندك هستند. شكنندگي و تغيير شكل ناپذيري اين نوع مصالح بدين معناست كه در صورت اعمال نيرويي بيشتر از مقاومت آنها ، بدون آنكه تغيير شكل قابل ملاحظه‌اي بدهند، گسيخته مي‌شوند. به عنوان مثال يك ماده سراميكي مانند گچ يا بتن در اثر نيروي خمشي تنها چند درجه خم مي‌شود و سپس مي‌شكند. يكي ديگر از خصوصيات مهم مصالح سراميكي مقاومت فشاري نسبتاً زياد و مقاومت كششي كم آنهاست. مقاومت كششي اين مصالح تقريباً 10/1 مقاومت فشاري آنها مي‌ باشد. لذا از اين مصالح عمدتاً در ساخت اعضايي كه تحت فشار قرار مي‌ گيرند مي‌توان استفاده كرد. مثلاً در يك تير ساده بارگذاري شده ، قسمتهاي فوقاني تير تحت فشار و بخشهاي تحتاني آن تحت كششند. در صورتيكه اين تير به صورت بتن آرمه طراحي و ساخته شود، بتن در قسمت فوقاني تير جوابگوي بارهاي فشاري وارده مي‌باشد؛ ولي در قسمت تحتاني تير نمي‌تواند نيروي كششي وارده را تحمل نمايد. لذا در اين قسمت از مقاومت كششي فولاد بهره مي‌گيرند.

؟

1ـ2ـ2ـ مصالح فلزي

مشخصات اين مصالح عبارت است از:

 1ـ معمولاً به صورت اكسيد و گاهي سولفيد در زمين وجود دارند.

 2ـ طي فرايندهاي پيچيده‌ تر و معمولاً تحت عمل ذوب قابل مصرف مي‌شوند.

 3ـ از مصالح سراميكي گرانترند.

 4ـ از مقاومت كششي و فشاري تقريباً يكساني برخوردارند.

 5ـ انعطاف پذيرند.

6ـ وزن مخصوص آنها دامنه گسترده‌تري را در بر گرفته، به نوع فلز بستگي دارد. مواد اوليه اين فلزات پس از استخراج از زمين به كارخانه ذوب فلزات منتقل شده، طي فرايندهاي نسبتاً پيچيده، فلز مورد نظر از آنها استخراج مي‌شود.

انعطاف پذيري فلزات به معني آن است كه اين مصالح در اثر اعمال نيرو پيش از گسيخته شدن ، تغيير شكل زيادي از خود نشان مي‌دهند. به عبارت ديگر شكل پذيرند.

1ـ2ـ3ـ مواد آلي

در حاليكه اولين ماده آلي كه بشر آن را در ساختمان سازي به كار گرفته چوب بود، امروزه مصرف اين مصالح مخصوصاً در ايران به طور چشمگيري كاهش پيدا كرده است. از نيمه دوم قرن بيستم، پليمرها و پلاستيكها وارد صنعت ساختمان شدند و با سرعت شگرفي پيشرفت كردند. پلاستيكها ـ كه از واحدهايي به نام مونومر ساخته مي‌شوند ـ داراي مواد اوليه بسيار ارزان هستند و در كارخانه‌هاي پتروشيمي توليد مي‌شوند. امتياز عمده پلاستيكها ، پوشش طيف گسترده‌اي از خواص است. مثلاً دامنه وزن مخصوص پلاستيكها، از حدود 01, 0 وزن مخصوص آب تا حدود 5, 2 برابر وزن مخصوص آب را مي‌پوشاند. مقاومت آنها از حدود بسيار اندك شروع مي‌شود و تا مقادير فوق‌العاده زياد ادامه دارد و …  .

2ـ سيمان

 به طور كلي به هر ماده‌اي كه خاصيت چسبانندگي داشته باشد و بتواند مواد را به يكديگر بچسباند، سيمان گفته مي‌شود.چسباننده‌ها در صنعت ساختمان بيشتر جهت چسباندن سنگدانه‌ها، قطعات بزرگتر سنگي، آجرها و … به يكديگر به كار مي‌روند. طبيعتاً اولين ماده سيماني كه به استخدام بشر درآمد ، گل بود كه هنوز هم بقاياي ساختمانهاي گلي در مناطق كويري قابل مشاهده است. در طول ساليان مختلف ، مواد گوناگوني به عنوان سيمان به كار رفت و امروزه چسباننده‌هاي بسيار متنوعي شامل انواع ملاتهاي سيماني، ملاتهاي گچي ، چسبهاي پليمري و… در دست است. امروزه عمده ‌ترين سيماني كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد، سيمان پرتلند مي‌باشد كه به طور مشروح در ادامه مورد بحث قرار مي‌گيرد.

2ـ1ـ تاريخچه سيمان پرتلند 

يكي از مهمترين مشكلات سيمان گلي، عدم مقاومت در برابر آب بود. اين مهم بشر را بر آن داشت تا تحقيقات گوناگوني جهت دسترسي به سيمان ضد آب انجام دهد و نتيجه اين تحقيقات ، كشف سيماني به نام ساروج بود. ساروج تركيبي است از آهك، خاكستر، ماسه، خاك رس و لويي  كه در مقايسه با گل در برابر رطوبت مقاوم است. در ايران باستان از ساروج براي ساختن آب انبارها، آبگيرها و ساير سازه‌هايي كه مي‌بايست خاصيت آب‌بندي مي‌داشتند استفاده مي‌شد. امروزه با ابداع سيمان پرتلند، مصرف ساروج تقريباً متوقف شده است. در قرن 18 به سال 1756 ميلادي هنگامي كه جان اسميتون مأمور بازسازي برج چراغ دريايي اديستون  گرديد، مطالعاتي را جهت دستيابي به يك سيمان مناسب انجام داد و به اين نتيجه رسيد كه بهترين سيمان وقتي بدست مي‌آيد كه در مخلوط آن از سنگ آهك و خاك رس استفاده شود. در سال 1824، ژوزف آسپدين  به اين نتيجه رسيد كه جهت بدست آوردن سيماني مناسب، مخلوط سنگ آهك و خاك رس بايد حرارت داده شود و بالاخره در سال 1845، آيزاك جانسون  سيمان پرتلند را به صورتي كه امروزه شناخته مي‌شود ، به نام خود ثبت كرد. امروره شيوه كلي توليد سيمان پرتلند بدين صورت است كه پس از استخراج مواد اوليه (سنگ آهك و خاك رس) و آماده كردن آنها، مخلوط را تا دماي بيش از   حرارت مي‌دهند. حاصل اين فرايند كلينكر   است كه آن را پس از سرد شدن با 3 الي 4 درصد وزني سنگ گچ   آسياب مي‌كنند تا پودر سيمان پرتلند بدست آيد. لازم به ذكر است نام پرتلند به جهت تشابه رنگ و كيفيت سيمان سخت شده با سنگ آهكي كه در اطراف شهر پرتلند در ناحيه دُرست  انگلستان وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفته است.

2ـ2ـ توليد سيمان پرتلند

به طور كلي توليد سيمان پرتلند مراحل مختلفي دارد كه در ادامه به آن اشاره خواهند شد. لكن پيش از ذكر آنها بيان اين مطلب ضروري است كه صنعت سيمان داراي دو عيب عمده زير است:

 1ـ مصرف انرژي بسيار بالا

 2ـ ايجاد آلودگي محيط زيست

و محققين و صنعتگران همواره در تلاش جهت تغيير خط توليد به گونه‌اي هستند كه اين معايب تا حد امكان مرتفع گردد.

2ـ2ـ1ـ انتخاب محل براي احداث كارخانه

انتخاب محل مناسب جهت احداث كارخانه توليد سيمان با عوامل چندي در ارتباط است كه عبارتند از :

1ـ كارخانه به معادن مواد اوليه (سنگ آهك و خاك رس) نزديك باشد.

 2ـ ظرفيت معادن مواد اوليه پاسخگوي نياز دراز مدت كارخانه باشند.

 3ـ كيفيت مواد اوليه در حد قابل قبولي باشد.

4ـ كارخانه به قطبهاي مصرف نزديك باشد.

همانطور كه مشاهده مي‌شود، عوامل يك و چهار مربوط به هزينه حمل و نقل در صنعت سيمان است. از آنجا كه مواد اوليه به كارخانه و سيمان توليدي به قطبهاي مصرف بسيار بالاست، محل كارخانه بايد در جايي باشد كه اين هر دو مسافت حتي‌المقدور كمينه باشند. عوامل دو و سه نيز در  ارتباط با انتخاب معادن مناسب جهت قرضه كارخانه است. يك معدن مناسب بايد اولاً از نظر كيفيت داراي مواد قابل قبولي باشد. ثانياً از نظر كميت بتواند حداقل بين 100 تا 150 سال مواد اوليه كارخانه را تأمين نمايد. در غير اين صورت ممكن است ساخت كارخانه از نظر اقتصادي به صرفه نباشد. از آنجا كه در ايران بيشتر سنگها آهكي به صورت رسوبي در قالب كوه هستند و در دشتهاي مجاور اين كوه‌ها معادن خاك رس موجود است. معمولاً حد فاصل اين كوه‌ها و دشتها محل مناسبي جهت احداث كارخانه است.

2ـ2ـ2ـ استخراج و انتقال مواد اوليه

جهت استخراج سنگ آهك معمولاً از عمليات آتش باري  استفاده مي‌شود. بدين صورت كه با استفاده از مواد منفجره قسمتهاي مورد نظر از كوه را منفجر مي‌كنند و سنگ آهك را به صورت قطعات سنگي درشت بدست مي‌آورند. همچنين در استخراج خاك رس نيز، به دليل سختي نسبتاً پايين معادن آن ، معمولاً از لودر(بيل مكانيكي )، بيلهاي مكانيكي پرقدرت  و بيلهاي كششي   استفاده مي‌شود. پس از استخراج مواد اوليه آنها را با استفاده از واگن، تسمه نقاله يا كاميونهاي ويژه حمل مواد اوليه به كارخانه منتقل مي‌‌كنند.

2ـ2ـ3ـ سنگ شكن 

سنگ آهكي كه از معدن بدست مي‌آيد، در بدو ورود به كارخانه ، به قسمت سنگ شكن منتقل مي‌شود. سنگ شكنها كه وظيفه خرد كردن قطعات بزرگ سنگ و ايجاد قطعات كوچكتر را بر عهده دارند، داراي انواع گوناگون همچون سنگ شكنهاي فكي ، چكشي  و دوراني  مي‌باشند. در زير سنگ شكنها ، سرند  اوليه وجود دارد كه خرده سنگهاي شكسته در سنگ شكن ، روي آن مي‌ريزند. قطعات مناسب خرده سنگها كه از سرند اوليه عبور كنند، به قسمت دپوي مصالح منتقل مي شوند و قطعات درشتي كه روي سرند باقي مي‌مانند، مجدداً به سنگ شكن باز مي‌ گردند .

2ـ2ـ4ـ دپوي مصالح

مواد اوليه تا زمان مصرف در قسمتي از كارخانه انبار مي‌شوند . از آنجا كه مواد اوليه نسبتاً ناهمگن و غير يكنواخت است و سيمان توليدي بايد كاملاً يكنواخت باشد، شيوه انباشتن و برداشت مصالح به گونه‌اي است كه تا حدودي اين هدف را تامين كند. بدين منظور از روش ًباند همگن سازً استفاده مي‌شود. در اين روش ماشين مخصوصي كه داراي يك بازوي متحرك در بالاست، در طول قسمت دپو بر روي ريل حركت مي‌كند و مواد آماده شده را توسط تسمه نقاله به بالا منتقل كرده ، با استفاده از بازوي متحرك، در كنار مسير حركت خود تخليه مي‌كند. نتيجه اين عمل در طول حركت رفت و برگشتي ماشين، ايجاد يك خاكريز از مصالح مورد نظر در امتداد مسير حركت است. هر ماشين مي‌ تواند دو خاكريز در طرفين خود ايجاد كند و هر كارخانه بسته به حجم توليد، به تعدادي از اين ماشينها مجهز است.

در هر صورت مواد اوليه در لايه‌هاي افقي بر روي هم ذخيره مي‌شوند. در صورت برداشت با مقاطع عمودي، قسمت برداشتي تقريباً شامل كليه لايه‌ها خواهد بود.

؟

2ـ2ـ5ـ آسياب گلوله‌اي

در فرايند آماده سازي مواد اوليه جهت تهيه سيمان، بايد اين مواد كاملاً به شكل پودر درآيند. بدين منظور از آسياب گلوله‌اي (ساچمه‌اي) استفاده مي‌شود. آسياب گلوله‌اي استوانه‌اي است كه محور آن با افق زاويه كوچكي مي‌سازد وداراي ابعاد گوناگون همچون 10×4 متر است. داخل اين آسياب ، گلوله‌هايي است كه در قسمتهاي اوليه آن بزرگترند و هرچه به انتهاي آسياب نزديك شود، كوچكتر مي‌گردند. شيوه كار چنين است كه در حاليكه استوانه مي‌چرخد، اين مواد با گلوله‌ها بالا مي‌روند و از بالاترين نقطه سقوط مي‌كنند. توالي اين صعود و سقوط ، منجر به آسياب شدن مواد مي‌شود. مواد اوليه از قسمت ورودي آسياب داخل مي‌شوند و در اثر حركت چرخشي و شيب استوانه به سمت خروجي پيش مي‌روند و به صورت پودر از انتهاي آن خارج مي‌شوند. سنگ آهك و خاك رس هر يك در آسيابهاي جداگانه‌اي آسياب مي‌شوند و پودر آنها در سيلوهاي مخصوص نگهداري مي‌شود. تفاوت آسياب خاك رس با سنگ آهك آنست كه به دليل مرطوب بودن نسبي خاك رس، آسياب كردن آن با حرارت همراه است تا پودر خاك رس به صورت كاملاً خشك بدست آيد.

2ـ2ـ6ـ تهيه خوراك كوره

پس از آماده شدن پودر سنگ آهك وخاك رس ، نوبت به تهيه خوراك كوره مي‌رسد. اين عمل روشهاي گوناگوني دارد و بر همين اساس ، روشهاي مختلف توليد سيمان را دسته‌بندي مي‌كنند. بدين منظور چهار شيوه وجود دارد كه در ادامه به آنها اشاره مي‌گردد.

2ـ2ـ6ـ1ـ روش تر

داخل حوضچه‌هايي را از آب پر مي‌كنند و سنگ آهك ، خاك رس و ديگر تركيبات لازم را به نسبت معين به آن مي‌افزايند . يك بازوي مكانيكي هم‌زن وظيفه اختلاط مواد و جلوگيري از ته نشين شدن آنها را بر عهده دارد. البته ممكن است از دميدن هواي فشرده از زير حوضچه به داخل آن هم استفاده شود. از دوغاب بدست آمده نمونه برداي كرده ، در آزمايشگاه تجزيه مي‌كنند تا نسبت مواد در آن را تشخيص دهند. بدين ترتيب كمبود مواد و تركيبات در دوغاب را تعيين و با استفاده از سيلوهاي كمكي ، مواد لازم را به ميزان كافي اضافه مي‌ كنند تا دوغاب (لجن) با تركيبات مناسب بدست آيد.

دوغاب آماده شده را به كوره پخت سيمان مي‌برند.

2ـ2ـ6ـ2ـ روش نيمه تر