مصالح ساختمانی
بتن چیست؟
تعریف بتن
بتن در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد، گفته میشود.
این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب است.
بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان و نیز 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، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کنندههای مختلف استفاده شود.
ساختار بتن
بتون دارای چهار رکن اصلی میباشد که به صورت مناسبی مخلوط شدهاند، این چهار رکن عبارتند از:
- شن
- ماسه
- سیمان
- آب
مقاومت بتن
مقاومت فشاری مشخصه بتون، مقاومتی است که حداکثر ۵ درصد تمامی مقاومتهای اندازهگیری شده در نمونههای استوانهای استاندارد بر اساس آزمایشهای ۲۸ روزه کمتر از آن باشد.
مقاومت بتون بستگی به نسبت سیمان، سنگدانههای ریز و درشت، آب و افزودنیها دارد.
با این حال نسبت آب به سیمان مهمترین عامل در مقاومت بتون است.
هر چه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، مقاومت فشاری بتون بیشتر خواهد بود.
افزایش آب مصرفی در بتن آماده به منظور روان نمودن بتون، باعث کاهش مقاومت فشاری آن میشود.
علاوه بر نسبت آب به سیمان مقاومت و دوامبتن ناشی از نوع و کیفیت مصالح متشکله از جمله سیمان، مصالح سنگی و آب نیز میباشد.
صرف نظر از مقاومت طراحی و تعیین شده بتن، دو عامل دیگر نیز ملاک و ممیزه بتون خوب میباشد:
- دوام
- وضع ظاهری بتون
که میبایست متراکم و صاف بوده و دارای کمترین خلل و فرج و حباب و ترک باشد.
مصرف بتن در ایران
بین سالهای 1390 تا 1391 با آغاز طرح مسکن مهر، مصرف بتون در کشور افزایش یافت و به 120 میلیون متر مکعب رسید.
هرچند که کیفیت بتون برخی طرحهای مسکن مهر کاهش یافت.
اکنون سالیانه از 60 میلیون تن سیمان تولید کشور، تا 45 میلیون تن به بتون و ملات تبدیل و حدود 15 میلیون تن سیمان صادر میشود.
سازههای بتنی معروف جهان
- كشتی Atlantus به وزن 3000 تن كه با بتن سبک دستی
- در سال 1919 كشتی Selma به وزن 7500 تن و طول 132 متر
- ساختمان هتل پارك پلازا در سنت لوئيز
- ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در كانزاس سيتی در سال 1929 در آمریکای شمالی
- ترمينال TWA در فرودگاه نيويورک در سال 1960
- فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962
- كليسايی در نروژ در سال 1965
- پلی در وايسبادن آلمان در سال 1966
- پل آب بر در روتردام هلند در سال 1968
مراحل ساخت سازههای بتنی
- انتخاب مقادیر مناسب از اجزای سازنده بر اساس طرح اختلاط داده شده
- مخلوط کردن
- کنترل کارایی
- انتقال
- آماده کردن قالببندی برای بتنریزی
- ویبره برای متراکم کردن
- حذف قالبها در زمان مناسب
- عملآوری عضو مورد نظر با روشهای مناسب در زمان کافی
درجه (گرید) بتن چیست؟
گرید بتون مشخص کننده مقاومت آن برای ساخت و ساز است.
به عنوان مثال، گرید M30 به معنی این است که مقاومت بتون مورد نیاز برای ساخت و ساز MPa 30 است.
بر اساس آزمایشهای مختلف، گرید براساس طرح اختلاط مشخص میگردد.
برای مثال، برای تولید محصولی با گرید M30، طرح اختلاط میتواند ۱:۱:۲ باشد.
۱ نسبت سیمان، ۱ نسبت ماسه و ۲ نسبت سنگدانه درشت براساس وزن یا حجم مواد است.
ویژگیهای آب مصرفی بتن
آبهای مناسب برای ساختن بتن:
- آب باران
- آب چاه
- آب برکه
- آب رودخانه در صورتی که به پسابهای شیمیایی کارخانجات آلوده نباشد و غیره …
نکته: بطور کلی آبی که برای نوشیدن مناسب باشد برای بتون نیز مناسب است باستثناﺀ مواردی که متعاقباً توضیح داده خواهد شد.
آبهای نامناسب برای ساختن بتن:
- آبهای دارای کلر (موجب زنگ زدگی آرماتور میشود)
- آبهایی که بیش از حد به روغن و چربی آلوده میباشند
- وجود باقیمانده نباتات در آب
- آب گل آلود (موجب پایین آوردن مقاومت بتن میشود)
- آب باتلاقها و مردابها
- آبهای دارای رنگ تیره و بدبو
- آبهای گازدار مانند۲ co و…
- آبهای دارای گچ و سولفات و یا کلرید موجب اثرگذاری نامطلوب روی آن میشوند.
مزایا و معایب ساختمان بتنی
علاوه بر اين موضوع ساختمانهای بتنی نسبت به ساختمانهای فولادی دارای مزايایی میباشد از قبيل:
- مقاومت بيشتر در مقابل آتشسوزی و عوامل جوی (خورندگی)
- آسان بودن امكان تهيه بتن به علت فراوانی مواد متشكله بتن
- عايق بودن در مقابل حرارت و صوت که توسعه روز افزون اين نوع ساختمانها را فراهم میسازد.
يكی از معايب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسيار زياد ساختمان میباشد كه با ميزان تخريب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقيم دارد.
تسریع کنندههای بتن
افزودنیهای بتن سختشدگی بتون را تسریع میکنند و مقاومت اولیه بتون را بالا میبرند.
چند نمونه از تسریعکنندهها عبارتند از:
- کربنات سدیم
- کلرور آلومینیوم
- کربنات پتاسیم
- فلوئورور سدیم
- آلومینات سدیم
- نمکهای آهن و کلرور کلسیم
کندگیر کنندههای بتن
افزودنیهایی هستند که زمان گیرش بتون را به تاخیر میاندازند.
این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتون کوتاه میشود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترکهای ناشی از گیرش در بتنریزیهای متوالی مفید میباشند.
چند نمونه از کندگیر کنندهها شامل:
- شکر
- مشتقات هیدروکربنی
- نمکهای محلول روی
- براتهای محلول، میباشند.
به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتون اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آن را به تاخیر میاندازد.
مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل میآورد.
انواع بتن
- بتن اسفنجی
- بتون هوادار
- بتن آسفالتی
- بتون با مقاومت بالا
- بتن غلتکی
- بتون ضد خوردگی
- بتن شاتکریت
- بتون هوشمند
- بتن سبک
- بتن سنگین
- بتون با عملکرد بالا
- بتن خود متراکم
- بتن الیافی
- بتن اسفنجی
- بتن پلیمری
- بتون هوادار اتوکلاو شده
- بتن گوگردی
- بتون شفاف
- بتن الیافی
- بتون رنگی
- بتن مگر
- بتن مسلح
- بتن اکسپوز
- بتن سبک نورگذر
- فوم بتن
بتن سبک
- ساختمان به طور مستقيم (به لحاظ سبكی ويژه اين نوع بتون)
- صرفهجويی در مصرف انرژی بطور غير مستقيم
(به لحاظ عايق بودن اين نوع بتون در مقابل سرما و گرما و در نتيجه كاهش ميزان مواد سوختی)
- از لحاظ اقتصادی
گامهای بلند و مهم امروزه مهندسين و معماران سازنده ساختمان در دنيا با استفاده از بتن سبک در قسمتهای مختلف بنا با سبک كردن وزنی برداشتهاند.
فوم بتن پوششی است جديد جهت مصارف مختلف در ساختمان كه به علت خواص فيزيكی منحصر به فرد خود بتنی سبک و عايق با مقاومت لازم و كيفيت مطلوب نسبت به نوع استفاده از آن ارائه میدهد.
اين پوشش از تركيب سیمان، ماسه بادی (ماسه نرم)، آب و فوم (ماده شيميائی توليد كننده كف) تشكيل میشود.
ويژگیهای عمده فوم بتن:
- سهولت در حمل و نقل و نصب قطعات پيش ساخته
- خواص فوقالعاده عايق بودن در مقابل گرما، سرما و صدا
- خصوصيات عالی در مقابل يخزدگی و فرسايش ناشی از آن و مقاومت در برابر نفوذ رطوبت و آب
- مقاومت فوقالعاده در مقابل آتش
- قابل برش بودن
تاريخچه ساخت و کاربرد بتن سبک در جهان
اولین گزارشهای تاریخی در مورد کاربرد بتون سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر میگردد.
رومیان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزیوم از پومیس که نوعی مصالح سبک است استفاده کردهاند.
کاربرد بتون سبکدانه پس از تولید سبکدانههای مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی شد.
در سال 1918، S. J. Hayde با استفاده از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شیل کرد.
بدین وسلیه سبکدانهای مصنوعی تولید کرد که از آنها در ساخت بتون استفاده شد.
تولید تجاری روبارههای منبسط شده نیز از سال 1928 آغاز گردید.
روشهای کلی تولید بتن سبک
روش اول:
از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم بجای سنگدانه معمولی که تقریبا دارای چگالی ۶/۲ میباشد استفاده میکنند.
روش دوم:
بتون سبک تولید شده در این روش بر اساس ایجاد منافذ متعدد در داخل بتون یا ملات میباشد.
این منافذ باید به وضوح از منافذ بسیار ریز بتون با حباب هوا متمایز باشد که بنام بتن اسفنجی، بتون منفذدار و یا بتون گازی یا بتون هوادار میشناسند.
روش سوم:
در این روش تولید، سنگدانههای ریز از مخلوط بتون حذف میشوند.
بطوریکه منافذ متعددی بین ذرات بوجود میآید و عموما از سنگدانههای درشت با وزن معمولی استفاده میشود.
این نوع بتون را بتون بدون سنگدانه ریز مینامند.
بتن آماده چیست؟
ترکیب شن و ماسه، سیمان و آب با نسبتهای مختلف مخلوطی به نام بتون آماده تولید میکند که پس از سخت شدن به راحتی تخریب نمیشود.
در واقع سیمان باعث چسبندگی توده بتون میشود.
بتون ترکیبی قوی و تطبیق پذیر است که در برابر آب، آتش و تغییرات جوی مقاوم میباشد.
بتن آماده در مقایسه با سایر اجزای ساختمان از جمله چوب، فلزات، آسفالت و غیره دارای طول عمر بیشتری است.
ویژگیهای بتن آماده با کیفیت:
یک بتون خوب و مناسب باید کارایی لازم برای جای دادن مناسب در قالبها، مقاومت کافی به منظور تحمل بارهای طراحی، دوام کافی برای بهرهبرداری رضایت بخش در شرایط محیطی قابل انتظار در دوره بهرهبرداری و از همه مهمتر از نظر قیمت تمام شده تولید و نگهداری، اقتصادی و به صرفه باشد.
بتن آماده باید پایداری مناسبی داشته باشد تا حمل و جا به جایی را آسان نماید و نیز دوام و مقاومت مناسبی جهت تحمل بارهای وارده در شرایط محیطی پیشبینی شده و شرایط بهرهبرداری را داشته باشد.
قیمت بتن آماده
قیمت بتون آماده بعلت اینکه به عنوان یک کالا خریداری میشود کمی بیش از بتن معمولی ساخته شده در کارگاه میباشد.
لیکن این افزایش قیمت با صرفهجویی که در سازماندهی کارگاه در بتنریزی، هزینه ناظر بتون و مقدار سیمان میشود، جبران میگردد.
همچنین کنترل کیفیت بهتر بتنی به مراتب مرغوبتر و با تغییرات کم تحویل میدهد.
حمل بتن آماده
بتون آماده توسط تراک میکسر تحویل داده میشود.
دستگاهی که وظیفهاش مخلوط نگه داشتن بتون تا زمان تخلیه در محل مورد نظر است.
بتن در بچینگ تولید و توسط تراک میکسر به کارگاه ساختمانی حمل و با استفاده از پمپ دکل تزریق میشود.
زمان حمل بتن آماده در حالت معمول حدود ۳۰ دقیقه در هوای گرم و ۲ ساعت در هوای سرد است و بعد از آن از کیفیت بتن آماده کم میشود.
بتن پیش تنیده
استفاده از بتون پیش تنیده در ایجاد پلها و ساختمانها و تمام سازهها از حدود ۵۰ سال پیش تاکنون در سطح وسیع متداول شده است.
با توجه به عیوب مختلف فولاد (ناپایداری الاستیک نیمرخهای فلزی، خوردگی و زنگ زدگی، فزونیهای تولید…) امروزه اغلب پلهای بزرگ از بتن پیش تنیده ساخته میشوند.
اما برخلاف حالت بتن مسلح مصالح مصرفی جهت این پلها باید از کیفیت بسیار خوبی برخوردار باشند.
در بتن پیش تنیده نیز مانند بتن مسلح از بتن که دارای مقاومت بسیار خوب فشاری است و فولاد استفاده میشود.
اما بتن مسلح ترکیبی از بتون و فولاد است که در آن بتون در مقابل فشار و فولاد در مقابل کشش مقاومت میکند.
در حالی که در بتن پیش تنیده با انجام یک عمل مکانیکی بتون به تنهایی تنشهای کششی و فشاری ایجاد شده را تحمل مینماید.
بتن مگر چیست؟
این بتون نیز مانند تمام بتنها مخلوطی از سیمان، شن، ماسه و آب است.
تنها وجه تمایز آن با سایر بتونها در نسبت مواد تشکیلدهنده آن است.
معمولا نسبت مواد تشکیلدهنده بتن مگر ۱:۳:۶، ۱:۴:۸ و ۱:۵:۱۰ است.
بتون لاغر نسبت به بتن سنگین از استحکام کمتری برخوردار است که این امر هم به دلیل حجم کمتر سیمان و حجم بیشتر آب آن است.
کاربرد اصلی این بتون در ایجاد یک سطح صاف و تراز برای اجرای انواع فونداسیون یک سازه و جلوگیری از تماس فونداسیون سازه با خاک است.
مهمترین کاربرد یا به طور بهتر مهمترین وظیفه بتن مگر در جلوگیری از تماس فونداسیون با خاک است.
خاک رطوبت فونداسیون را به خود جذب میکند و در ثانی سولفات موجود در خاک میتواند فونداسیون را ضعیف کند یا خسارت به آن وارد کند.
سرطان بتن چیست؟
سرطان بتن واکنش بسیار مخربی است که باعث انبساطهای شدید در سطح بتون میگردد.
این واکنش در بتونهایی که در معرض شرایط محیطی مرطوب قرار داشته و سنگدانههایی که حاوی میزان معینی از مواد باشد شامل:
- کانی اپال
- تری دسییت
- کریستو بالیت
- ریولیت
- آندزیت
- کلسدونی یا داسیتها
با مقدار قلیایی سیمان که مجموع Na2O و K2O آن از ۰٫۶ درصد تجاوز کند صورت میگیرد، که باعث انبساطهای شدیدی در سطح بتون میگردد.
این انبساط مخرب زمانی اتفاق میافتد که سیمان دارای قلیایی بالا باشد.
این واکنش علاوه بر انبساط زیاد باعث افت مقاومت فشاری و فروپاشی بتون نیز میشود.
ازدیاد حجم فولاد درون سازهی بتنی بر اثر واکنشههای شیمیایی – الکتروشیمیایی، سبب افزایش فشار درون بتون گردیده که در نهایت فرایند تخریب بتون را به همراه دارد.
کاری از گروه آموزشی استوارسازان
مقالهی پارسا مهاجری مخترع بتن هوشمند مقالهی مسعود شفقی مخترع تکنولوژی بتون و فناوری نانو
سایتتون بی نظیره
ممنون از توجهتون، عزیزید.
پینگ بک: سیستم بتنی قالب تونلی (روش قالب تونلی) – استوار پلاس
پینگ بک: سازه های پوسته ای پیش ساخته – استوار پلاس
پینگ بک: سیستم ساختمانی ترونکو – استوار پلاس