بتن چیست و چه کاربردهایی دارد؟

بتن یکی از مهمترین مصالح ساختمانی می باشد که برای مقاوم سازی و استحکام بخشی بدنه سازه استفاده می شود. بتن در انواع مختلفی وجود دارد. از مواد متفاوتی مانند پلیمرها، پوزولان ها، بتن نانو و برخی از موارد دیگر تشکیل شده است. از بتن در پی ریزی ساختمان استفاده می کنند. برای ایجاد استحکام در ساختار کل ساختمان قابل استفاده می باشد.

مصالح ساختمانی دارای یک تقسیم بندی کلی می باشد. معمولاً انواع بتن را بر مبنای مقاومت فشاری، ساختار و کارایی و برخی موارد دیگر تقسیم بندی می کنند. از جمله اصلی ترین دلایل استفاده از بتن گسترده بودن انواع آن می باشد که دارای کاربردهای مختلفی می باشد.

ترکیبات بتن

بتن از ترکیب آب، سیمان و سنگدانه (شن و ماسه) تولید می‌شود. این مواد که با نسبت معینی ترکیب می‌شوند. ذاتا خاصیت چسبندگی ندارند. اما با ترکیب آب و سیمان خمیری چسبنده به نام ملات به وجود می‌آید که قابلیت اتصال سنگ ها و اجزا را به یکدیگر  دارد. در واقع، با ترکیب آب و سیمان واکنش هیدراتاسیون یا یک واکنش شیمیایی وابسته به آب رخ می‌دهد. این واکنش قابلیت چسبندگی و سنگ شدگی را به اجزای ملات (آب، سیمان و سنگدانه) می‌دهد. مقاومت، استحکام و پایداری جز خصوصیات بتن است که او را به کاربردی‌ترین مصالح ساختمان سازی تبدیل کرده است. از بتن در ساخت پی ساختمان، پایه‌ها و ستون‌های ساختمانی، تونل‌ها، استخرها، برخی سازه‌های پانلی و …. استفاده می‌شود.

بتن چگونه عمل میکند؟

بتن در ابتدا به شکل یک خمیر است که به آن ملات می‌گویند. اما پس از مدتی آب اضافی داخل آن خارج می‌شود. به این اتفاق اصطلاحا می‌گویند بتن نفس کشیده است. اما با خروج آب از بین ذرات سیمان و سنگدانه‌ها، فضاهایی که توسط آب پر شده بود خالی شده و ملات سفت می‌شود. ملات سخت شده در واقع یک سنگ محکم ولی متخلخل و نفوذ پذیر است. از این رو عوامل بسیاری مثل رطوبت محیط می‌تواند با مرور زمان با این سنگ سخت شده واکنش داده و به مرور باعث سایش و خوردگی آن شود. و البته روش‌های متعددی برای حفاظت از آن وجود دارد که در مقاله آب بندی و آب بندی بتن به نحوه اجرای این روشها پرداخته ایم.

چرا داخل بتن میلگرد قرار می دهند؟

قرار دادن میلگرد یا برخی عناصر دیگر در داخل، به این علت است که میلگرد انعطاف پذیر می‌باشد. انرژی کششی مورد نظر به میلگردها منتقل می‌شود. همچنین نحوه قرارگیری میلگرد در داخل به گونه‌ای است که موجب سوراخ شدن یا شکستگی و ضعیف شدن ساختار آن نمی‌شود. در حالت کلی این نوع از مصالح ساختمانی در مقابل قدرت کششی، مقاومت خاصی ندارد. به همین دلیل آن را به شکل مسلح در می‌آورند. در ساخت یک سازه مستحکم باید به این نکته توجه کنید که از مواد و مصالح با کیفیت استفاده نمایید. از ویژگی‌های یک بتن با کیفیت می توانیم به مواردی از جمله کرنش کشش زیاد، سازگاری در دمای بالا، استحکام و مقاومت بالا، ماندگاری و پیوستگی و برخی از موارد دیگر اشاره کنیم.

انواع بتن ها بر اساس نوع ساخت و کارایی

بتن‌ها در حالت کلی بر اساس نوع ساخت و طرح مورد نظر و نوع کارایی به چند گروه تقسیم میشوند:

• معمولی
• مسلح
• پیش تنیده
• پیش ساخته
• سبک
• سنگین

هر یک از انواع آن، دارای ویژگی‌ها و خصوصیات منحصر به فردی است که در این مقاله به توضیح آنها می‌پردازیم.

بتن معمولی

بتن معمولی، ساده ترین نوع بتن است که از آب و سیمان و سنگ دانه و برخی مواد دیگر تشکیل میشود. میزان مقاومت این نوع بتن در حدود 10 تا 40 ام پی ای است. مدت زمانی شکل و تشکیل آن در حدود نیم تا یک و نیم ساعت طول می کشد. البته این مدت زمان بستگی به آب و هوا و نوع جنس سیمان و برخی عوامل دیگر نیز دارد.

بتن مسلح

نوع مسلح یکی از رایج ترین انواع بتن می باشد که بسیاری از افراد از آن استفاده می کنند. تفاوت این دو نوع مختلف، اضافه شدن برخی عناصر به ساختار آنها می باشد. در داخل بتن مسلح مقداری میلگرد قرار گرفته است.

پیش تنیده

بتن پیش تنیده به صورت آماده هستند و برای پروژه های بزرگ مانند ساختن بزرگراه ها، پل ها و موارد مشابه کاربرد دارند. نحوه اجرا و تهیه آن به این صورت است که میله های از قبل تنیده شده را در انتهای هر صفحه قرار می دهند. لازم به ذکر است که این عمل باعث می شود که قسمت پایینی سازه مورد نظر در برابر تنش و فشار مقاومت بالایی داشته باشد. قابل ذکر است که نصب و مونتاژ این نوع بتن نیز در محل ساختمان یا پروژه صورت می گیرد.

پیش ساخته

نوع پیش ساخته نیز به صورت آماده می باشد. این نوع مصالح ساختمانی پیش ساخته معمولاً برای دیوارهای آماده، بلوک های آماده، واحدهای راه پله و موارد مشابه استفاده می شود. مونتاژ و نصب آن نیز در محل ساختمان صورت می گیرد. نوع پیش ساخته یک مزیت خاص دارد و آن این است که بر اساس مشخصات ساختمان مورد نظر آماده می شود و درصد خطا در این حالت به کمترین میزان خود می رسد.

بتن سبک

در بتن سبک میزان جرم به وزن (چگالی) آن کمتر از 1920 کیلوگرم بر متر مکعب است. معمولاً از سنگ دانه‌های ریز در ساخت این نوع استفاده می‌کنند. نمونه‌های آن شامل پرلیت و پوکه سنگ می‌باشد. محل استفاده از این نوع مصالح ساختمانی شامل پله‌های مربوط به پل‌ها و برخی بلوک‌های ساختمانی است.

بتن سنگین

بتن سنگین نوعی مصالح ساختمانی محسوب میشود. در ساخت آن از موادی از جمله ریزدانه های فولاد و چدن استفاده شده و با سایر بتنها متفاوت است. وظیفه اصلی بتن سنگین مقاومت در برابر اشعه‌های متفاوت x وy است. در نتیجه بیشتر نیروگاه‌ها، مراکز و تاسیسات هسته‌ای از آن استفاده می‌کنند. لازم به ذکر است که ساخت این نوع از مصالح ساختمانی، هزینه بر بوده و نسبت به سایر انواع بتن‌، گران‌تر است. این بتن از خاصیت مقاومت سایشی نیز برخوردار است.

آسفالتی و پلیمری

بتن آسفالتی نیز ترکیبی از سنگ و آسفالت است. ساختاری پیوسته دارد. منظور از پیوستگی، نبودن فضای خالی در بین ذراتی است که توسط سنگ های ریزی پر میشود. از خواص مهم آن می‌توانیم به مقاومت در برابر تغییرات جوی و فشار اشاره کنیم. از این نوع بتن ها در جاده سازی استفاده می‌کنند. زیرا در مقابل سنگینی وسایل حمل و نقل مقاومت بالایی دارد. مصالح ساختمانی پلیمری به صورت جامد و غیر جامد وجود دارد. در مصالح ساختمانی پلیمری، به جای ترکیب سیمان و آب، از مواد پلیمری مانند پلاستیک‌ها، چسب‌ها، رنگ‌ها و فوم ها و برخی مواد دیگر استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از بتن

• پایین بودن مقدار هزینه
• عمل آوری در دمای محیط
• قابل تغییر از نظر شکل و ظاهر
• ضد آب بودن
• مقاومت در دمای بالا
• تجدیدپذیر بودن و مصرف مجدد با استفاده از شیوه های جدید

در حالت کلی بتن مزایای بسیاری دارد. یکی از اصلی‌ترین مزایای استفاده از این نوع مصالح ساختمانی، پایین بودن هزینه تهیه آن است. ترکیب سیمان و آب و سنگ ریزه مقرون به صرفه بوده و به راحتی در دسترس عموم می‌باشد. بسیاری از کارخانه‌ها و شرکت‌های تولیدی به این موضوع توجه می‌کنند.

نکات کلیدی مربوط به بتن

این نکات کلیدی و مهم شامل موارد ذیل می باشند:

• در هنگام خرید و تهیه انواع آن، به هزینه ها و جنس آن توجه کافی داشته باشید.
• استفاده از آن مزایای متفاوتی دارد.
• در برابر تغییرات محیطی و جوی مقاوم می باشد.
• در دسترس بوده و اجرای آن نیز ساده می باشد.
• حتماً به نکات ایمنی هنگام تهیه و ساختن آنها توجه کنید.

هزینه تولید بتن و خواص آن

هزینه تولید بتن سیمانی نسبت به فولاد و سایر مواد بسیار پایین می باشد. دومین خاصیت عمل آوری در دمای محیط می باشد. بسیاری از مصالح ساختمانی متفاوتی که مشاهده می کنید، باید در شرایط خاصی به عمل بیایند و آماده مصرف شوند. در حالی که بتن در دمای محیط به عمل آمده و مقاوم تر نیز می شود. تغییر شکل و قالب بندی آن نیز یکی از خواص مهم می باشد که برای مکان های متفاوت قابل استفاده می باشد. همچنین بتن دارای خاصیت ضد آب می باشد و نسبت به دما و شرایط جوی مقاومت خوبی را از خود نشان می دهد.

انواع مختلف این نوع مصالح ساختمانی، از مواد مختلفی تشکیل می‌شوند. در ساخت و تهیه آنها از موادی مانند زباله‌های صنعتی، خاکستر، گدازه و در برخی موارد از لاستیک اتومبیل نیز استفاده می‌کنند. پس بتن در بازیافت زباله‌های صنعتی به ما کمک می‌کند و از آلودگی‌های محیطی نیز می‌کاهد.

اجرای بتن

برخورداری از ساختار یکدست و پیوسته با مقاومت بالا در برابر تغییرات محیطی یکی از عوامل اصلی مصرف این نوع ماده است. این نوع مصالح ساختمانی قابل حمل و جابه جاییاست. در نتیجه به راحتی قابل مورد استفاده عموم قرار باشد. مصالح ساختمانی آماده نیز فواید زیادی دارند.

معمولاً از مزایای مربوط به بتن آماده می توانیم به سرعت عمل بالا در تولید، کاهش هزینه های جاری، طول عمر بالا به علت مواد باکیفیت استفاده شده در ساختار آنها و برخی از موارد دیگر اشاره کرد.

البته گفتنی است که چون این نوع بتن در بیشتر موارد به صورت اتوماتیک و با دستگاه های پیشرفته ساخته می شوند، میزان خطای موجود در آنها پایین می باشد، زیرا از نیروی انسانی کمتری در ساخت این نوع بتن ها استفاده شده است.

نفوذپذیری و تخلخل در بتن

پیش از هر توضیحی لازم است بدانیم که مفهوم نفوذ پذیری با تخلخل بسیار متفاوت است. تخلخل به فضاهای خالی بین ذرات و اجزای جسم گویند. اما نفوذ پذیری یعنی یک مایع بتواند در بین آن فضای خالی حرکت کند. میزان نفوذ پذیری را با ضریب دارسی می سنجند. اما تخلخل بخشی از حجم جسم است.

با خروج آب اضافی از بافت ملات، میان ذرات سیمان و سنگدانه فضاهای خالی باقی می ماند که به آن تخلخل گویند. بتن با همه محکم بودن و پایداری اش، یک جسم نفوذ پذیر است است. تخلخل بخش وسیعی از حجم آن را تشکیل می دهد. همین امر بتن را در مقابل آب و مواد شیمیایی خارجی آسیب پذیر می کند.

اگر آب یا مواد شیمیایی و یا هر عامل خارجی در بتن نفوذ کند، می‌تواند در بین فضاهای متخلخل حرکت کرده و عامل فرسایش آن را ایجاد کند. هر چه ضریب نفوذ پذیری بتن کمتر باشد، ورود عناصر مخرب به داخل فضاهای متخلخل کمتر است. در نتیجه دوام و پایداری آن بیشتر خواهد بود. از این رو آب بندی بتن یک راهکار مهم و ضرورت محسوب می‌شود.

سخن پایانی

به طور کلی از بتن‌ها در صنعت ساختمان سازی و صنایع مختلف استفاده می‌کنند. خواصی که این نوع مصالح ساختمانی دارند، باعث میشود به صورت گسترده و برای پروژه‌های کلان مهندسی قابل استفاده باشند.

در تهیه این نوع مواد باید به تمامی جوانب کار اعم از کیفیت و زمان و نتیجه آن دقت نمود. بهتر است در هنگام اجرای پروژه و استفاده از این مصالح ساختمانی، به نکات ایمنی مربوط به کار توجه کرده و اصول کلی را رعایت کنید.