ملات
ملات ماده خمیری شکلی است که مصالح بنایی را به یکدیگر می‌چسباند و آن‌ها را به دیوار و سایر اجزای ساختمان بدل می‌سازد. عمل پنجگانه زیر را انجام می‌دهند: مجموعه‌ای از یک یا چند ماده چسبنده (سیمان، آهک، گچ و…) ماده پرکننده (ماسه شسته و دانه بندی شده) ماده روان‌کننده (آب) هستند و به میزان کافی به منظور ایجاد حالت خمیری و مخلوط کارایی دارند. این مصالح باید به دقت اندازه‌گیری و مخلوط شوند تا تعادل مطلوبی به برای برآوردن خصوصیات اساسی آن بدهند. مواد خمیری و چسبنده‌ای است که جهت اتصال رجها به یکدیگر و برای به وجود آوردن جسم واحدی از اسکلت و استخوان‌بندی ساختمان به کار می‌رود. وجود این ماده باعث می‌گردد که ساختمان به صورت یکپارچه در آید. از این ماده جهت کارهای گوناگون ساختمانی استفاده می‌شود؛ که انواع مختلفی دارد.
ساده‌ترین نوع ملات، ملات سیمان-آهک است که از سیمان پرتلند، آهک هیدراته، سنگدانه بی اثر و آب ساخته شده‌است. سیمان پرتلند عامل اتصال چسب مانند در ملات است. (فقط سیمان پرتلند نوع I و II و III برای استفاده در ملات‌های بنایی توصیه می‌شود) ملاتی که فقط با سیمان پرتلند ساخته شده، «خشن» است، به این معنی که به خوبی روی ماله یا زیر آجر جریان پیدا نمی‌کند، به همین دلیل آهک برای ایجاد صافی و افزایش کارایی به آن اضافه می‌شود. آهک از سوزاندن سنگ آهک یا صدف‌های دریایی (کربنات کلسیم) در کوره تولید می‌شود تا دی‌اکسید کربن را خارج کرده و آهک زنده (اکسید کلسیم) باقی بماند. سپس آهک زنده با افزودن آب واکنش شیمیایی می‌دهد و با آن ترکیب می‌شود تا هیدروکسید کلسیم ایجاد گردد که به آن "آهک مرده" یا "آهک هیدراته" گفته می‌شود. فرایند ترکیب، که مقادیر زیادی گرما آزاد می‌کند، معمولاً در کارخانه‌ها انجام می‌شود. آهک هیدراته متعاقباً خشک و آسیاب شده و برای حمل‌ونقل بسته‌بندی می‌شود. مشخصات فنیASTM C207 بر تولید آهک نظارت دارد. سنگدانه یا ماسه، باید تمیز باشد و باید برای از بین بردن ذرات خیلی درشت یا خیلی ریز غربال شود. مشخصات فنی ASTM C144 استانداردهایی را برای ماسه ملات تعیین می‌کند. آب همچنین یک عنصر مهم در ملات است زیرا از نظر شیمیایی در سفت شدن سیمان و آهک نقش دارد. آب مصرفی در ملات باید تمیز و عاری از اسید، قلیا و مواد آلی باشد. آبی که قابل شرب است به‌طور کلی برای استفاده در ملات مناسب در نظر گرفته می‌شود.
مخلوط ملات در استاندارد ASTM C270 مشخص شده‌است. در این استاندارد چهار نوع ملات اصلی، که عمده تفاوت آنها در استحکام است، تعریف شده‌است:
از آنجایی که کار کردن با ملات‌های با مقاومت کمتر نسبت به ملات‌های با مقاومت بالاتر، راحت‌تر است، به عنوان یک قاعده کلی، معمولاً ملات کم مقاومتی که الزامات پروژه را برآورده می‌کند انتخاب می‌شود.
ملات‌های بنایی مدرن با "سیمان‌های هیدرولیک" ساخته می‌شوند، یعنی سیمانی که با واکنش شیمیایی با آب سفت می‌شود، فرآیندی به نام «هیدراتاسیون» شناخته می‌شود. با این حال، تا اواخر قرن ۱۹ و اوایل قرن ۲۰، ملات، بدون سیمان پرتلند ساخته می‌شد و خود آهک عامل اتصال بود. چنین ملات‌های آهکی سنتی که از ترکیبی از آهک، ماسه و آب ساخته شده‌اند، همچنان در مرمت بناهای تاریخی کاربرد دارند. بر خلاف سیمان‌های هیدرولیک مدرن، آهک یک سیمان غیرهیدرولیک است و ملات‌های ساخته شده با آهک به عنوان تنها ماده سیمانی‌کننده، از طریق واکنش با دی‌اکسید کربن موجود در جو سفت می‌شوند. این فرایند که کربناته شدن نامیده می‌شود، به تدریج اتفاق می‌افتد و ممکن است تا سال‌های طولانی ادامه یابد. چنین ملات‌هایی حداقل تا حدی محلول در آب باقی می‌مانند و در صورت ترک‌خوردگی خط موی ناشی از حرکت در دیواره، تا حدی توانایی خود ترمیم را حفظ می‌کنند. با افزودن سایر مواد سیمانی می‌توان ملات‌های آهکی با درجات بیشتری از خواص هیدرولیکی ساخت.
ملات‌های سیمان هیدرولیک از طریق هیدراتاسیون سفت می‌شوند، و نه با خشک شدن آب آن: به این طریق که در مجموعه پیچیده‌ای از واکنش‌های شیمیایی، آب را می‌گیرند و آن را با اجزای تشکیل‌دهنده سیمان و آهک ترکیب می‌کنند تا یک ساختار بلوری متراکم و قوی ایجاد کنند که ذرات ماسه و مصالح بنایی را به هم متصل می‌کند. سیمان‌های هیدرولیک پس از سفت شدن، غیرقابل انحلال در آب می‌شوند.
ملاتی که مخلوط شده‌است اما هنوز استفاده نشده‌است می‌تواند برای استفاده بسیار سفت شود، چه با خشک شدن و چه با شروع هیدراتاسیون. اگر ملات کمتر از ۹۰ دقیقه قبل از سفت شدن مخلوط شده باشد، فقط خشک شده‌است و بنا می‌تواند با خیال راحت آن را با آب مجدداً مخلوط کند تا دوباره قابل کار شود. اگر ملات استفاده نشده بیش از ۲٫۵ ساعت قدمت داشته باشد، باید دور انداخته شود زیرا شروع به هیدراته شدن کرده‌است. در پروژه‌های بنایی بزرگ، گاهی اوقات یک ماده افزایش دهنده عمر به ملات افزوده می‌شود. این کار به بنا اجازه می‌دهد ملات زیادی را در یک مرحله آماده کند و تا ۷۲ ساعت قبل از دور ریختن آن قابل نگهداری باشد. هنگام کار با آجرهایی که بسیار جاذب آب هستند، ممکن است نیاز باشد ملات از خشک شدن زودرس توسط آجرها محافظت شود. در این شرایط، آجرها درست قبل از ملات‌ریزی کمی مرطوب می‌شوند.
مشخصات فنی ASTM C1384 "افزودنی‌های" (admixtures) شیمیایی دیگری را تعریف می‌کند که می‌توان برای تنظیم خواص مختلف ملات به آن اضافه کرد. "تسریع‌کننده‌های سفت شدن" (Set accelerators) به جلوگیری از یخ زدگی ملات تازه مخلوط شده در زمانی که کار بنایی در شرایط بسیار سرد انجام می‌شود، کمک می‌کند و "کندکننده‌های سفت شدن" (set retarders) به جلوگیری از هیدراته شدن سریع ملات در هوای بسیار گرم کمک می‌کنند. "مانع آب یکپارچه" (Integral water repellents) ملات تمام شده را ضدآب‌تر می‌کند و "شوره زنی" (efflorescence) را کاهش می‌دهد (لکه‌ای که روی سطح دیوار شکل می‌گیرد هنگامی که رطوبت اضافی مواد معدنی را به سطح دیوار می‌برد) ایجاد می‌شود. ممکن است از افزودنی‌های دیگر برای بهبود قابلیت کار کردن قبل از سفت شدن و استحکام چسبندگی در کار نهایی استفاده شود.
ملات با حالت خمیری به کار می‌رود و سپس سخت می‌شود؛ بنابراین بررسی ویژگی‌های آن در دو قسمت بررسی می‌شود: خصوصیات خمیری ملات از آن نظر اهمیت دارد که مشخص‌کننده مناسب ملات در هنگام بنایی است و همانند ملات سخت شده در خور توجه است. هر دو آن‌ها تعیین‌کننده ویژگی‌های دیوار یا عنصر تکمیل شده‌ای هستند که باید مقاوم و مستحکم باش… -خواص ملات‌ها در حالت خمیری عیبارتند از کارایی، قابلیت نگهداری آب، روانی اولیه و روانی پس از مکش -خواص ملات سخت شده عبارتند از :استحکام چسبندگی، دوام، مقاومت فشاری، تغییرات حجمی، عدم نفوذ آب، زمان سختی، شوره زدن و رنگ.
ماسه مصرفی در ملات ماسه آهک باید بیشتر خاکی باشد این نوع ماسه که به آن ماسه کفی می‌گویند از بستر رودخانه به دست می‌آید. آهک مورد نیاز در این نوع ملات در حدود ۳۰۰ الی ۴۰۰ کیلوگرم آهک در متر مکعب ماسه است این ملات بیشتر برای آجر چینی به کار می‌رود
ملات ماسه آهک به دو شکل تهیه می‌شود. به‌طور کلی از ورز دادن کامل آن ملاتی به صورت عسلی به دست می‌آید. بدیهی است مقدار آهک بایستی در حد متناسب باشد؛ زیرا آهک اضافی باعث پوک شدن ملات به مرور زمان خصوصاً در اقلیمهای خشک و گرم می‌شود. مقدار آهک برای هر متر مکعب ۲۵۰ کیلوگرم یا به نسبت یک بر چهار اصطلاحاً پرمایه گفته می‌شود، خواهد بود. این ملات با رعایت آجرهای آبخوره شده جهت رجهای کرسی چینی، دیوارهای آجری، مجاری آب، حوضچهها، حوضهای آب و آب‌انبارها در قسمتهایی که احتمال اثر رطوبت و نفوذ آب وجود داشته باشد، با رعایت دوغاب ریزی روی رجها و آب‌بندی کردن آن‌ها به شکل رج به رج به کار می‌رود. همچنین در سنگ کاری و فرش کفهای مرطوب به عنوان ملات و در پی سازی و مواد مشابه کاربرد فراوان داشته و دارد. فرق ملات گل آهک و ماسه آهک در این بوده که در ملات گل آهک به علت عدم وجود دانه‌های ریز و درشت احتمال خرد شدن ملات در زیر رجهای و نیروهای فشاری وجود داشته، در صورتی که در ملات ماسه آهک خطرترک و خرد شدن ملات وجود ندارد. از ویژگی‌های ملات ماسه آهک دانه بندی ریزدانه ماسه‌ها می‌باشد که با رعایت آن ملاتی با لز و مرغوب به وجود خواهد آمد. خودگیری مراحل اولیه این ملات پس از ۱۲ تا ۲۴ ساعت بوده و مرحله دوم تا ۲۸ روز و خودگیری نهایی در مقابل رطوبت بعد از سال‌ها و با فعل و انفعالات شیمیایی کربنات کلسیم و جذب گاز انیدریک کربنیک از هوا می‌باشد تا به حالت اول برگردد و جسم را به وجود آورد. Ca(OH)2 + CO2 = CaCo3 + H2O این ملات آبی بوده از این رو در روزهای اول ترکیب به‌طور مصنوعی به آن آب پاشیده می‌شود تا خودگیری خود را دنبال کرده و اصطلاحاً سوخته یا پوک نشود. چنانچه نوع دانه بندی مرغوب و مقدار آهک و آب کافی باشد، برای ملات ۲۸ روزه تاب فشاری در حدود 60 Kg/Cm2 خواهد بود.
این ملات از پیه مذاب همراه با گرد آهک شکفته تشکیل می‌شود و معمولاً مقدار و نسبت این دو جسم یکی بوده و از برای گرفتن درز و نفوذ آبرفتها، منبع و حوضچه آب‌انبارها یا کناره شیر آب سنگی و سفالهای آب منگولها و مواردی مشابه به کار می‌رفته‌است. نحوه استفاده از این ملات بدین صورت است که بیشتر پیه بز را به وسیله حرارت باز کرده و در حالت روانی کامل گرد آهک شکفته نرم و الک شده بدان پاشیده می‌شود و ورز می‌گیرد تا در حالت خمیری ملایم درآید. بلافاصله در حالی که گرم است، در محلی که قبلاً به صورت شکافی باز شده‌است قرار می‌گیرد و با پشت قاشق به طرفین پخ یا ماهیچه و پس از سرد شدن، ملات جامد و به مرور خودگیری خود را انجام می‌دهد. به علت چرب بودن این ملات در مقابل آب نفوذ ناپذیر می‌باشد. در مواردی به این ملات خاک رس و تار پنبه آن هم به اندازه کم اضافه می‌شود تا ملات بدون پیوند نباشد. در بعضی موارد به این ملات، سفیده تخم مرغ نیز اضافه می‌شده‌است. وجود سفیده تخم مرغ باعث چسبندگی بیشتر مواد می‌شود. همچنین اضافه کردن مقداری موی بز یا پشم شتر به جای تار پنبه سبب پیوند بیشتر دانه‌ها و مواد ملات به یکدیگر می‌گردد. خودگیری این ملات نیز در زیر آب و در دسته ملاتهای آبی می‌باشد.
در ملات ماسه سیمان از ماسه شکسته یا ماسه رودخانه‌ای کاملاً شسته استفاده می‌شود مقدار سیمان در این ملات بین ۳۰۰ تا ۶۰۰ کیلوگرم در متر مکعب می‌باشد نظر به این که سطح مخصوص ماسه به علت ریزی دانه از سطح مخصوص شن و ماسه بیشتر است و از طرفی سیمان باید مانند فیبر نازکی دور تمام دانه ماسه قرار گیرد و باعث چسبندگی آن‌ها به یکدیگر شود مقدار سیمان مصرفی در ملات بیشتر از سیمان مصرفی در بتن است از این ملات در تمام قسمت‌های ساختمان می‌توان استفاده کرد مانند آجر کاری، سیمان‌کاری، کاشی کاری و غیره
به این ملات باتارد یا حرام‌زاده می‌گویند از ملات محکم و ارزان در ساختمان است ماسه این ملات ماسهٔ رودخانه است و چند درصد هم خاک دارد برای ساختن این ملات حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم سیمان و ۱۵۰ تا ۲۰۰ گرم آهک در متر مکعب ماسه لازم است این ملات بیشتر در اجر چینی و دیوار سازی استفاده می‌شود
این ملات و سایر ملات‌هایی که آهک دارند را نمی‌توان در مکان‌هایی که در تماس با قیراست استفاده کرد زیرا آهک قیر را فاسد می‌کند
بعد استفاده از ملات‌هایی که در آن‌ها سیمان به کار رفته باید حداقل تا ۳–۴ روز آن آبپاشی کنند تا سختی لازم را به دست آورد
ملات دارای سیمان نباید در دمای زیر صفر استفاده شود زیرا در این صورت آب داخل ملات یخ بسته سیمان سخت نمی‌شود
این ملات‌ها بیشتر موقع ساختن طاق ضربی و دیوارهای تیغه‌ای ۵ سانتی‌متری به کار می‌رود درصد خاک و گچ بستگی به سرعت گیرایی گچ دارد و معمولاً حدود ۵۰ در صد گچ و ۵۰ درصد خاک رس است (ترکیب یک به یک) علت اضافه نمودن خاک رس به گچ این است که اولاً گچ وخاک ملاتی دیر گیر تر نسبت به ملات گچ خالص هست در ثانی وجود خاک در گچ آن را پلاستیک تر (خاص شکل‌پذیری ملات را بیشتر می‌کند) می‌کندملات گچ و گچ و خاک از ملات‌های زود گیر هستند