معرفی بتن و انواع آن (Introduction of concrete and its types)
در این مقاله از وب سایت فروش مصالح ساختمانی در ارومیه به معرفی بتن و انواع آن (Introduction of concrete and its types) خواهیم پرداخت. مهندسان و پیمانکاران، از دیرباز تاکنون به دنبال بهترین متریال جهت استفاده در ساخت و ساز بوده‌اند. بتن از ۱۳۰۰ سال پیش از میلاد مسیح تاکنون توانسته سهم بزرگی از بازار ساخت و ساز را به خود اختصاص دهد و همچنین توانسته توجه مهندسان و سازندگان را به خود جلب کند. بتن به دلیل ویژگی‌ها و خصوصیات فیزکی و مکانیکی خوب به ماده‌ای پرکاربرد و منحصر به فرد تبدیل شده است.
بتن از مقاومت فشاری بالا، یکپارچگی عالی،رفتار و تغییرشکل‌هایی خوب که قابل کنترل نیز می‌باشد، برخوردار است. بتن هم در اعضای غیرسازه‌ای و هم در اعضای سازه‌ای کاربرد دارد. تنها ضعف پررنگ بتن، مقاومت کششی پایین آن است. بدین منظور برای ساخت اعضای سازه‌ای که هم باید در برابر فشار و هم در برار کشش مقاوم باشند، از بتن‌های مسلح شده با میلگرد فولادی (بتن‌آرمه) استفاده می‌شود.
شرایط محیطی، نحوه ساخت، جنس مواد و… می‌تواند رفتار بتن را تحت تاثیر قرار دهد. بنابراین محققان، روزانه با تغییر طرح اختلاط‌ها و یا اضافه کردن موادی به بتن، در پی بهبود رفتار آن در شرایط گوناگون هستند. بدین منظور بتن بنابر طرح‌اختلاط‌‌های گوناگون، در انواع مختلفی موجود است. در ادامه این مقاله به بررسی عمیق‌تر بتن پرداخته شده است.
بتن‌چیست؟
بتن از ترکیب سیمان، سنگدانه‌های ریز و درشت، آب با نسبت‌های تعیین شده در طرح اختلاط تشکیل می‌شود. سیمان در بتن نقش ماده چسباننده، سنگدانه‌ها به عنوان پرکننده و آب نیز به عنوان عنصری اصلی جهت خمیری کردن مخلوط سیمان و سنگدانه‌ها و سخت کننده بتن محسوب می‌شود.
درواقع ترکیب آب و سیمان، منجرب به ایجاد واکنشی گرمازا به نام هیدراتاسیون می‌شود. این واکنش در سخت شدن و گیرش نهایی بتن نقش بسزایی را ایفا می‌کند. به همین دلیل نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. جالب است بدانید گاهی افزودنی‌هایی برای بهبود رفتار بتن به آن اضافه می‌شود. این افزودنی‌ها در انواع مختلفی با کارایی‌های متفاوت در بازار ارائه می‌شوند.
تاریخچه بتن
دوره ساخت بتن به ۱۳۰۰ سال قبل از میلاد مسیح بر می‌گردد. درواقع بتن، در ابتدای اختراع به شکل‌های خاصی مورد استفاده قرار می‌گرفت. مصالح باستانی در ابتدا سیمان‌های خامی بودند که با خرد کردن و سوزاندن سنگ گچ یا سنگ آهک ساخته می‌شدند. رفته رفته با مخلوط کردن این مواد با ماسه و آب ملات‌هایی ساخته شد که از آن‌ها برای چسباندن سنگ‌ها به یکدیگر استفاده می‌شد.
با اینکه ملات‌های آن دوره به اندازه بتن امروزی مقاومت نداشته،اما این امر آغازگری برای ساخت بتن‌های امروزی بوده است. در واقع با گذشت زمان و پیشرفت علم، ترکیبات این مواد در چرخه‌های زمانی مختلف تغییر کرده و در نهایت منجرب به ساخت بتن مدرن شده است.
بررسی استفاده از ترکیب بتن در تاریخ جهان
همانطور که تاریخ جهانی نشان می‌دهد، سازندگان بتن بیشتر به دنبال تقویت ماده چسباننده بتن بوده‌اند تا بتوانند از ملات یا بتنی با مقاومت بالاتری برخوردار شوند. به همین دلیل زمانی که صحبت از تاریخ بتن می‌شود، قبل از هر چیز نوع ماده چسباننده (سیمان) مورد بررسی قرار می‌گیرد. جالب است بدانید تقریبا اولین کشوری که به طور گسترده‌ای از بتن در ساختمان سازی و ساخت آثار باستانی استفاده نمود، کشور روم بود. روم اولین مصرف کننده بتن در سراسر جهان نبود.
اما به جرئت یکی از توسعه دهندگان بتن محسوب می‌شود. رومیان از حدود ۳۰۰ سال قبل از میلاد مسیح، شروع به استفاده از بتن کردند. بتن‌های رومی از مواد اولیه‌ای چون پزولان‌ها، آهک زنده و پوکه سنگ ساخته‌می‌شد. با گذشت زمان و پیشرفت علم یک فرد انگلیسی به نام جوزف آسپدین در سال ۱۸۲۴ سیمان پرتلند را اختراع نمود.
این سیمان به دلیل شباهت بسیار زیاد آن به سنگ‌هایی در منطقه پرتلند انگلستان به سیمان پرتلند معروف شد. استفاده از سیمان پرتلند در ترکیبات بتن منجرب به انقلابی بزرگ در صنعت ساخت بتن گردید. به نوعی می‌توان گفت که سیمان‌های پرتلند جای دیگر مواد چسباننده را گرفت و تا به امروز به عنوان ماده‌ای اثر بخش مورد استفاده قرار گرفت.
انواع بتن
۱ معرفی بتن معمولی
مواد اولیه بتن معمولی از سیمان،سنگدانه‌های ریز و درشت (شن و ماسه) و آب تشکیل شده‌است. این نوع از بتن دارای مقاومت فشاری ۲۰ الی ۵۰ مگاپاسکال بوده و نسبت به دیگر انواع بتن ساختمان، پرکاربردتر است.
۲ . معرفی بتن آرمه
این نوع از بتن در ساختارها و اعضای سازه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرد.بدین منظور باید هم دربرابر فشار و هم در برابر کشش از مقاومت کافی و مطلوب برخوردار باشد. همانطور که میدانید مقاومت بتن در کشش بسیار ناچیز است. بدین منظور با قراردادن فولاد در بتن، مقاومت کششی آن را افزایش می‌دهند. به بتن حاوی میلگردهای فولادی تقویتی، بتن مسلح‌شده یا بتن آرمه گفته‌می‌شود.
۳ . معرفی بتن الیافی
بتن‌های الیافی بتن‌هایی هستند که علاوه بر سیمان، سنگدانه‌های ریز و درشت و آب حاوی الیاف چاپد یا خرد شده کربن، شیشه، فولاد و یا پلی پروپلین و… هستند. این الیاف سبب کاهش ترک خوردگی، افزایش مقاومت در برابر ضربه، تقویت بتن در مقابل حملات شیمیایی، تقویت بتن در برابر حرارت و… می‌شوند. استفاده از این نوع بتن سبب کاهش هزینه‌های نگه‌داری و یا ترمیم می‌شود.
۴ . معرفی بتن پیش تنیده
بتن‌هایی هستند که علاوه بر میلگردهای تقویتی، دارای ناندون‌‌ها و تسمه‌های کششی نیز هستند. این کابل‌ها و تسمه‌ها به دو صورت پس‌کشیده و پیش‌کشیده مورد استفاده قرار می‌گیرند. مکانیزم رفتاری آن‌ها به گونه‌ای است که بعد از نصب و قرار گیری در جایگاه مناسب به بتن فشار وارد می‌کنند تا نیروها و بارهای مرده و زنده اعمال‌شده در بتن تا حدودی تقلیل یا خنثی گردد.
در فرآیند پس کشیدگی در هنگام آرماتورگذاری و قالب بندی عضو، کلاف‌هایی در آن تعبیه می‌کنند سپس کابل‌ها یا تاندون‌های کششی را از درون آن کلاف‌ها رد می‌کنند. و در نهایت بعد از سخت شدن بتن، به هر دو طرف کابل‌ها توسط جک، نیرویی از قبل تعیین شده‌ای به سمت بیرون اعمال می‌کنند. در نهایت اضافه کابل‌ها را قطع می‌کنند.
اما در فرآیند پیش‌تنیدگی، کابل‌ها و تاندون‌های کششی را در قالب‌قرار داده و قبل از بتن ریزی آن‌ها را از هر دو طرف توسط جک با نیرویی مشخص می‌کشند و بعد از بتن ریزی و سخت شده آن،کابلهای اضافی را قطع می‌کنند. در هر دو فرآیند یک تنش به بتن وارد می‌شود که سبب خنثی شدن نیروهای اعمالی به عضو بتنی می‌شود.
۵ . معرفی بتن پیش ساخته
این نوع از بتن‌ها در کارخانه‌ها ساخته‌شده و در نهایت قطعات ساخته‌شده برای مونتاژ به محل پروژه ارسال‌می‌شوند. بتن‌های پیش‌ساخته درحال حاضر به طور گسترده‌ای در پل‌سازی، تونل‌سازی، دیوار صوتی و… مورد استفاده قرار می‌گیرد. قطعات ساخته شده از بتن پیش‌ساخته دارای وزنی کمتر نسبت به بتن‌های معمولی هستند.
۶ . معرفی بتن سبک
بتن‌های سبک به دو صورت فوم بتن و بتن سبک پوکه معدنی تشکیل می‌شوند. بتن‌های فوم از ترکیب ماسه بادی یا خاکستربادی، سیمان، آب، فوم (ماده کف‌زا) و… تشکیل می‌شود. اما بتن‌های پوکه معدنی، نوعی دیگر از بتن‌های سبک هستند که از ترکیب سیمان، ماسه، آب و پوکه‌‌های معدنی تشکیل می‌شوند. در کل هردو نوع بتن سبک دارای وزن مخصوص کمتر از ۱۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب هستند. همچنین به دلیل تخلخل‌های موجود در این نوع از بتن‌ها، می‌توانند به عنوان عایق‌های صوتی مورد استفاده قرار بگیرند. از بتن‌های سبک بیشتر در کف سازی طبقات، شیب بندی سقف طبقه بام، عایق حرارتی، عایق صوتی و… مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۷ . معرفی بتن سنگین
وزن مخصوص این نوع بتن از دیگر بتن‌ها بالاتر است. از این نوع بتن بیشتر در مکان‌هایی که امکان تشعشع امواج وجود دارد، استفاده می‌شود. برای ساخت بتن سنگین با چگالی ۳۲ تا ۴۰ کیلونیوتن بر متر مکعب باید از سنگدانه‌های سنگین استفاده نمود. همچنین برای ساخت بتنی با وزن مخصوص بالاتر از ۴۰ کیلو نیوتن، به جای سنگدانه، باید از ساچمه‌های فولادی استفاده نمود.
۸ . معرفی بتن مگر
این نوع از بتن حاوی سیمان، آب، شن و ماسه است. با این تفاوت که میزان سیمان مصرفی در هر متر مکعب از بتن باید بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم باشد. از این نوع بتن برای زیرسازی سطح فنداسیون استفاده می‌شود
۹ . معرفی بتن پر مقاومت
مقاومت فشاری مشخصه این نوع از بتن‌ها بیشتر از ۵۰ مگاپاسکال است. بتن‌های پرمقاومت دارای رفتاری ترد هستند. اما این رفتار با رعایت برخی قوانین ارائه‌شده از استانداردهای بین‌المللی قابل تغییر به رفتاری شکل پذیر است. این نوع از بتن در ۲۸ روز تنها به ۷۰% از مقاومت نهایی خود می‌رسد. مقاومت فشاری این نوع از بتن در سن ۵۶ روز اندازه گیری می‌شود. مگر اینکه بتن پرمقاومت زودرس موردنظر باشد که در چنین شرایطی می‌توان مقاومت فشاری آن را در سن ۲۸ روزه اندازه گیری نمود. از بتن‌های پرمقاومت بیشتر در ستون‌ها، دیوار برشی و هر قسمت از سازه که نیاز به مقاومت بیشتری باشد قابل استفاده است. استفاده از این نوع بتن برای ساختمان‌های متعارف چندان مرسون نیست.
۱۰ . معرفی بتن هوادار
وزن بتن هوادار اتوکلاو‌شده نسبت به وزن بتن معمولی کمتر بوده و چگالی آن معمولا کمتر از ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است . به همین دلیل استفاده از این نوع بتن، می‌تواند منجرب به کاهش وزن سازه شود که این موضوع در رفتار لرزه‌ای سازه تاثیر خوبی می‌گذارد. این نوع از بتن‌ها دارای ساختاری سلولی (یعنی در آن تخلخل وجود دارد) است. بتن‌های هوادار می‌توانند با انتقال گاز به ترکیبات بتن و یا با اعمال افزودنی‌های حباب‌زا تولید شوند. بتن‌های هوادار عایق حرارتی و صوتی خوبی محسوب می‌شوند. کارایی و روانی بالای این نوع بتن، سبب جای گیری سریع آن در قالب‌ها و یا جایگاه مورد نظر می‌شود. بتن‌های هوادار اتوکلاو می‌تواند در ساخت بلوک‌های سبک ، قطعات بتنی پیش‌ساخته و… مورد استفاده قرار بگیرد.