بررسی تخصصی انواع بتن و کاربردهای آن
بتن و انواع آن
همانطور که در مقاله قبل بطور کامل به تعریف بتن و اجزا تشکیل دهنده آن پرداختیم، در ادامه در این مقاله به انواع مختلف بتن و کاربردهای آن در زمینه های متفاوت خواهیم پرداخت.
کاربردهای وسیع بتن در سازه‌های مختلف و انعطاف‌پذیری آن از نظر نحوه ساخت و ترکیبات مورد استفاده، باعث به وجود آمدن انواع بسیار زیادی از بتن‌ها شده است. هر یک از انواع بتن دارای ویژگی‌های منحصر به فرد بوده و برای مقاصد خاص یا عام مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بتن معمولی
بتن‌های معمولی رایج‌ترین نوع بتن محسوب می‌شود. این بتن‌ها، از ترکیب ساده سه جزء اصلی آب، سیمان و سنگدانه به دست می‌آید. طرح اختلاط متداول برای بتن‌های معمولی، 1:2:4 است. کاربرد اصلی این نوع بتن‌ها در ساخت پیاده‌روها یا ساختمان‌هایی می باشد که به مقاومت کششی بالا نیازی ندارند. با این وجود، به دلیل نرخ پایداری بالای بتن‌های معمولی، از آن در ساخت سد نیز استفاده می‌شود. خواص مهم بتن‌های معمولی عبارتند از:
- چگالی: 2200 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب
- مقاومت فشاری: 2 تا 5 مگاپاسکال
- مقاومت کششی: 0.5 تا 1 مگاپاسکال
- دوام: بسیار مناسب
بتن سبک
هر بتنی که دارای چگالی پایین‌تر از 1920 کیلوگرم بر متر مکعب باشد، به عنوان بتن سبک در نظر گرفته می‌شود. سنگدانه‌هایی از جنس مواد طبیعی (سنگ پا و پوکه معدنی) یا مواد مصنوعی (رس یا شیل منبسط شده) و مواد فرآوری شده (پرلایت و ورمیکولیت) برای ساخت بتن‌های سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند. تنها ویژگی مهم بتن‌های سبک، رسانایی حرارتی بسیار پایین آن‌ها نسبت به دیگر انواع بتن‌ها (ضریب انتقال 0.3 نسبت به ضریب انتقال 10 تا 12) می باشد. بتن‌های هوادار، یکی از انواع بتن‌های سبک محسوب می‌شوند.
بتن سنگین
بتن‌های سنگین، با عنوان بتن با چگالی بالا نیز شناخته می‌شود. چگالی این نوع از بتن‌ها بین 3000 تا 4000 کیلوگرم بر متر مکعب تغییر می‌کند. ساخت بتن‌های سنگین با استفاده از خرده سنگ‌های دارای چگالی بالا به عنوان سنگدانه صورت می‌گیرد. یکی از متداول‌ترین مواد مورد استفاده در بتن‌های سنگین، باریت (با وزن مخصوص 4.5) می باشد. به دلیل مقاومت خوب بتن‌های سنگین در برابر تشعشعات رادیواکتیو، این نوع بتن‌ها اغلب در ساخت نیروگاه‌های اتمی به کار می‌روند.
بتن آرمه یا بتن مسلح
بتن آرمه یا بتن مسلح، از ترکیب بتن‌های معمولی با فولاد ساخته می‌شود. در بتن‌های مسلح با قرار دادن میله، سیم، کابل یا مش فولادی درون بتن‌های معمولی (پیش از اتمام عمل آوری)، مقاومت کششی افزایش می‌یابد. ساخت این نوع بتن‌ها، نیازمند نظارت کافی برای اطمینان از پیوند حداکثری بین بتن و تقویت‌کننده‌های فولادی در حین فرآیند گیرش و سخت شدن می باشد. بتن‌های مسلح کاربرد وسیعی در صنایع و ساختمان‌های مدرن دارند. اجزا فولادی در برابر بارهای کششی و بتن در برابر بارهای فشاری مقاومت می‌کنند. به این ترتیب، ترکیبی به وجود می‌آید که مقاومت خوبی در برابر انواع بارها دارد.
بتن پیش ساخته
بتن پیش ساخته، به شکل‌های بسیار متنوع بتن گفته می‌شود که ساخت آن‌ها با استفاده از قالب‌های مخصوص در کارخانه صورت می‌گیرد. به منظور استفاده از این بتن‌ها، ابتدا باید گیرش و سفت شدن کامل آن‌ها تحت شرایط کنترل شده انجام شود. میله، دیوار، راه پله، ستون، بلوک، حصار و بسیاری از المان‌های سازهای دیگر به صورت پیش ساخته به کار می‌روند. سازندگان بتن‌های پیش ساخته، مشخصات سازه مورد نیاز مشتری را دریافت می‌کنند؛ آن را با ابعاد دقیق در کارخانه می‌سازند؛ و به محل پروژه انتقال می‌دهند. مزیت اصلی استفاده از این بتن‌ها، سرعت کار و کیفیت بالای آن‌ها می باشد.
بتن‌های پیش ساخته برای شرایطی مورد استفاده قرار می‌گیرند که نیاز به موارد زیر باشد:
- نسبت‌بندی بی عیب و نقص ترکیبات
- مخلوط کردن دقیق سیمان، سنگدانه و آب به منظور دستیابی به طرح اختلاط دلخواه
- احتیاط در حین انتقال و بتن‌ریزی در قالب‌های از پیش طراحی شده
- عمل آمدن کامل تحت شرایط کنترل شده از نظر دما و رطوبت
بتن پیش تنیده
بتن پیش تنیده، نوع ویژه‌ای از بتن می باشد که با یک روش خاص ساخته می‌شود و معمولا در پروژه‌های بزرگ بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن‌های پیش تنیده نیز مانند بتن‌های مسلح توسط میله‌های فولادی تقویت می‌شوند. با این تفاوت که میله‌های مورد استفاده، پیش از قرارگیری در بتن، تحت تنش قرار می‌گیرند. این میله‌ها پس از عمل آوری و قرار دادن بتن در محل مورد نیاز در سازه به بتن اضافه می‌شوند. سپس، با اعمال بار فشاری، مقاومت کششی بخش پایینی المان افزایش می‌یابد. فرآیند مذکور نیاز به تجهیزات سنگین و تخصص بالای اپراتور دارد.
از مزیت‌های بتن‌های پیش تنیده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاومت فشاری قابل تحمل به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.
- احتمال گسترش ترک‌های کششی در بخش پایین مقطع تیر به میزان زیادی کاهش می‌یابد.
- وزن اجزا مورد استفاده از کمتر می‌شود.
در مجموع، بتن‌های پیش تنیده برای ساخت پل، سقف‌هایی با دهانه بلند و اکثر سازهای سنگین تحت بارهای مرده زیاد مناسب هستند.
بتن هوادار
بتن هوادار، با اضافه کردن چندین هزار ذره هوا درون بتن‌های معمولی توسط روش‌های مخصوص ساخته می‌شود. حجم هوای وارد شده حدود سه تا شش درصد از حجم کل را تشکیل می‌دهد. فرآیند محصور کردن ذرات هوا در فضای داخلی با اضافه کردن مقدار کمی ماده واسط (اسید چرب، الکل چرب یا رزین) صورت می‌گیرد. بتن‌های هوادار مقاومت زیادی در برابر پوسته پوسته شدن، فرسودگی و سایش دارند. از انواع بتن گازی یا هوادار می‌توان به فوم و اتوکلاو اشاره کرد.
بتن شیشه ای
با استفاده از شیشه بازیافت شده به عنوان سنگدانه، بتن‌های شیشه‌ای به دست می‌آید. این نوع بتن‌ها، از نظر عایق حرارتی و ظاهر بهتر از بتن‌های دیگر هستند.
بتن زودگیر
در اغلب مواقع برای ساخت سازه‌ها در زیر آب یا ترمیم جاده‌ها از بتن زودگیر استفاده می‌شود. سخت شدن این بتن‌ها فقط چند ساخت طول می‌کشد. به همین دلیل، در پروژه‌هایی که نیاز به ساخت سریع سازه باشد، بتن‌های زودگیر گزینه مناسبی خواهند بود.
بتن آسفالتی
بتن‌های آسفالتی از ترکیب سنگدانه با آسفالت تهیه می‌شود. این نوع بتن‌ها کاربرد بسیار گسترده‌ای در ساخت بزرگراه‌ها، فرودگاه‌ها و خاکریزها دارند. سخت شدن بتن‌های آسفالتی در حدود یک ساعت به طول می‌انجامد. کاربرد گسترده آن‌ها در راه‌سازی نیز به همین علت می باشد.
بتن آهکی
از آهک به عنوان بایندر (ماده چسبنده) برای ساخت بتن‌های آهکی استفاده می‌شود. پیش از اختراع سیمان، بتن‌های آهکی پرکاربردترین نوع بتن بودند. امروزه این نوع بتن‌ها در کف، طاق و دیگر سطوح سازه مورد استفاده قرار می‌گیرند.
بتن غلتکی
بتن غلتکی، اغلب به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود. این نوع بتن‌ها مقاومت بیشتری نسبت به انواع دیگر ندارند. بتن‌های غلتکی نوعی بتن مگر هستند که تراکم آن توسط غلطک‌های سنگین صورت می‌گیرد. میزان سیمان به کار رفته در این بتن‌ها بسیار کم می باشد.
بتن استامپی
بتن استامپی، نوعی بتن معمولی با تفاوت‌های جزئی می باشد که اغلب برای اهداف ظاهری و معماری مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که بتن‌های معمولی در حالت پلاستیک قرار دارند، یک قالب با شکل و طراحی متفاوت بر روی آن‌ها قرار می‌گیرد. این کار باعث ایجاد طرح‌های جذاب بر روی سازه می‌شود.
بتن قابل پمپاژ
بتن‌های قابل پمپاژ در ساختمان‌های بلندی که انتقال بتن با استفاده از روش‌های دیگر دشوار باشد مورد استفاده قرار می‌گیرد. این بتن‌ها به نحوی ساخته می‌شوند که انتقال آن‌ها در لوله به راحتی انجام گیرد. هر چه از مواد ریزتری استفاده شده باشد، فرآیند انتقال ساده‌تر خواهد بود.
بتن مکیده
در هنگام ساخت بتن‌های مکیده، آب زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از بتن‌ریزی در قالب، آب اضافی توسط مکش به بیرون منتقل می‌شود. هدف از این روش، دستیابی به مقاومت زیاد در اوایل گیرش می باشد. مقاومت فشاری 10 روزه بتن‌های مکیده با مقاومت فشاری 28 روزه بتن‌های معمولی برابری می‌کند.
بتن اسفنجی
بتن‌های اسفنجی طوری ساخته می‌شوند که امکان عبور آب از درون آن‌ها وجود دارد. این بتن‌ها دارای 15 تا 20 درصد فضای خالی برای عبور هستند. بتن‌های اسفنجی برای مناطقی با احتمال رخ دادن سیل مورد استفاده قرار می‌گیرند.
شاتکریت
شاتکریت یا بتن پاشیده مانند بتن‌های معمولی ساخته می‌شود. تفاوت اصلی این دو در نحوه استفاده می باشد. شاتکریت توسط نازل و با کمک فشار هوا به سطح مورد نظر پاشیده می‌شود. تراکم و بتن‌ریزی همزمان از مزیت‌های استفاده از شاتکریت است.
بتن آماده
بتن‌های آماده در کارخانه ساخته شده و توسط کامیون‌های میکسر به محل مورد نظر انتقال داده می‌شوند. هنگام رسیدن بتن‌های آماده به محل پروژه، هیچ نیازی به انجام فعالیت‌های اضافی نخواهد بود.
بتن خود متراکم
بتن‌های خودمتراکم توسط وزن خود تحت تراکم قرار می‌گیرند. در این حالت، نیازی به استفاده از ویبراتور یا تحکیم دستی نخواهد بود. کارایی بتن‌های خودمتراکم از انواع دیگر بالاتر می باشد. به همین دلیل، این بتن‌ها با عنوان بتن روان نیز شناخته می‌شوند.
بتن الیافی
بتن‌های الیافی از الیاف فولاد با قطر 10 تا 20 میکرون و طول 10 تا 50 میلی‌متر ساخته می‌شوند. وجود این الیاف، خاصیت کشسانی، مقاومت کششی، انعطاف‌پذیری و خواص دیگر را بهبود می‌بخشد. علاوه بر فولاد، مواد دیگری نظیر پلیمر، شیشه، کربن و حتی الیاف طبیعی (الیاف پوسته نارگیل) نیز در ساخت بتن‌های الیافی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به دلیل واکنش برخی از الیاف با سیمان، باید در هنگام استفاده از این مواد احتیاط کرد. کاربرد اصلی بتن‌های الیافی در پیاده‌رو پل‌ها، فرودگاه‌ها و کف سازه‌های صنعتی می باشد. به علاوه، این بتن‌ها برای افزایش مقاومت سازه در برابر ترک خوردگی نیز کاربرد دارند.
بتن با مقاومت بالا
بتن‌های با مقاومت بالا دارای مقاومت فشاری 40 تا 60 مگاپاسکال هستند. این بتن‌ها با عنوان بتن با عملکرد بالا نیز شناخته می‌شوند. بتن‌های با عملکرد بالا به منظور دستیابی به استحکام بالا، جمع شدگی پایین، خودمتراکمی، مقاومت در برابر آتش و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرند. ترکیب این بتن‌ها عبارت است از:
- سیمان
- سنگدانه‌های ریز و درشت
- آب
- افزودنی‌هایی نظیر سیلیکا فوم، خاکستر بادی، سرباره و غیره
- روان کننده
- حباب ساز
بتن پلیمری
با اشباع ریز حفره‌های بتن توسط مونومر و انجام فرآیند پلیمریزاسیون، تخلخل کاهش یافته و مقاومت بهبود می‌یابد. این فرآیند برای ساخت بتن‌های پلیمری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
واش بتن
واش بتن یا بتن با سنگدانه نمایان، یکی از روش‌های پرداخت بتن برای ساخت سازه‌های مختلف با نمای تزئینی می باشد. در این روش، سطح بالایی خمیر سیمانی شسته می‌شود تا سنگدانه‌های درون آن در معرض دید قرار گیرند. واش بتن یکی از انواع بتن نما یا اصطلاحا بتن اکسپوز به حساب می‌آید.
مزایا و معایب بتن کدامند؟
اصلی‌ترین مزایای بتن شامل موارد زیر می‌شوند:
- صرفه اقتصادی در طولانی مدت؛ به غیر از سیمان، باقی مواد را می‌توان از آب و سنگدانه‌های ریز و درشت در دسترس در منطقه تهیه کرد.
- مقاومت فشاری بالا و مقاومت در برابر خوردگی و هوازدگی؛ در صورت ساخت اصولی بتن، مقاومت فشاری آن می‌تواند به اندازه یک سنگ سخت طبیعی باشد.
- کارایی بالا برای استفاده در شکل و اندازه‌های مختلف؛ امکان استفاده چندباره از قالب‌ها در کارهای مشابه دیگر، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد.
- امکان ترکیب با تقویت‌کننده‌های فولادی؛ به دلیل مشابه بودن ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد، ترکیب آن‌ها (محصولی با مقاومت فشاری و کششی بالا) را می‌توان در بسیاری از سازه‌ها بکار برد.
- قابلیت ترمیم؛ شاتکریت، امکان پر کردن ترک‌های سطحی بتن و تقویت آن را فراهم کرده است.
- قابلیت پمپاژ؛ این قابلیت، انتقال بتن به محل‌های دشوار را نیز آسان می‌کند.
- دوام بالا، مقاومت در برابر آتش؛ نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمتر از دیگر مصالح ساختمانی می باشد.
معایب بتن، شامل موارد زیر می‌شوند:
- مقاومت کششی پایین و ایجاد ترک؛ برای رفع این مشکل از تقویت‌کننده‌های فولادی، مش یا الیاف دیگر استفاده می‌شود.
- کاهش حجم بتن تازه در هنگام خشک شدن و افزایش حجم بتن سخت شده در هنگام مواجه با رطوبت؛ باید برای پیشگیری از گسترش ترک ناشی از این مشکلات، تدابیر لازم در مورد اتصالات سازه اتخاذ شوند.
- انبساط و انقباض ناشی از تغییرات دما؛ استفاده از اتصالات حرکتی می‌تواند تا حدی تبعات ناشی از این مسئله را برطرف کند.
- خزش ناشی از تحمل بارگذاری مداوم؛ این مسئله باعث کاهش پیش تنش در سازه‌های پیش‌تنیده می‌شود.
- شوره زدن؛ وجود رطوبت می‌تواند باعث حل نمک‌های محلول و ایجاد یک سطح شوره بر روی بتن شود.
- حساسیت به مواد قلیایی و سولفات؛ امکان تجزیه و فروپاشی در مواجه با این مواد وجود دارد.
انواع کاربرد های بتن کدامند؟
بتن، یکی از بادوام‌ترین مصالح ساختمانی می باشد که در ساخت و سازه‌های مختلفی مانند سد، ساختمان‌های مسکونی، ساختمان‌های تجاری، جاده، سازه‌های دریایی، سازه‌های زیرآبی، ترمیم سطوح، مسیرهای انتقال آب، فاضلاب، فونداسیون، دیواره، پل و غیره کاربرد دارد. خواص برجسته‌ای نظیر استحکام و دوام بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری پایین، صرفه جویی در مصرف انرژی و توسعه پایدار در سازه‌های ساخته شده با بتن را می‌توان به عنوان مهمترین عوامل موثر بر کاربرد گسترده این مصالح ساختمانی دانست. در ادامه به معرفی کاربردهای بتن خواهیم پرداخت.
استفاده از بتن در ساخت سد
استحکام بالا و چگالی بتن، این ماده را به عنوان یک گزینه مناسب در ساخت سد مطرح کرده است. سد، سازهای می باشد که برای ذخیره آب و تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرد. میزان بار ناشی از فشار آب بر روی سد بسیار زیاد می باشد. به همین دلیل، استحکام بالای بتن برای این شرایط بسیار مناسب خواهد بود.
استفاده از بتن در ساخت ساختمان های مسکونی
تعداد زیادی از ساختمان‌های کوچک، خانه‌های ویلایی یا حتی برج‌های مسکونی با استفاده از روش‌های سنتی یا مدرن قالب‌بندی بتن ساخته می‌شوند. در این سازه‌ها معمولا ساخت اسکلت سازه مانند فونداسیون، دال، ستون و تیرها توسط بتن صورت می‌گیرد.
استفاده از بتن در ساخت ساختمان های تجاری و صنعتی
استفاده از بتن در ساخت ساختمان های مسکونی به جای مصالح ساختمانی دیگر باعث افزایش ایمنی این سازه‌ها می‌شود. بتن، هزینه و نیاز به نگهداری کمتری نسبت به فولاد دارد. به علاوه، کنترل و مدیریت جریان هوای گرم در ساختمان‌های بتنی از بیرون به داخل و برعکس ساده‌تر است. این مسئله باعث صرفه جویی در مصرف انرژی می‌شود.
استفاده از بتن در راه سازی
پیاده رو و آزادراه‌های بتنی دوام و مقاومت بیشتری نسبت به جاده‌های آسفالتی دارند. بازه طولانی برای سرویس و نیاز کم به تعمیر و نگهداری باعث اولویت بتن در راه سازی شده است.
استفاده از بتن در سازه های دریایی
بتن کابرد گسترده ای در ساخت سازه‌های دریایی نظیر دیوار دریایی، اسکله، آب شکن، موج شکن و دیگر سازهای در معرض آب دارد. بررسی عملکرد این ماده سازه‌های دریایی، نتایج خوبی را نمایش داده است.
استفاده از بتن در ساخت مسیرهای انتقال آب و فاضلاب
از آنجایی که به منظور ساخت فاصلاب و سازه‌های زیرزمینی باید از مصالح بادام و مقاوم استفاده کرد. از این‌رو، بتن مطلوب‌ترین گزینه برای ساخت این نوع سازه‌ها به شمار می‌رود. کانال‌های انتقال آب، فونداسیون، پایه ها و تکیه‌گاه‌ها با استفاده از بتن هایی با طرح اختلاط مخصوص ساخته می‌شوند.
استفاده از بتن در ساخت فونداسیون
فونداسیون و زیرسازه ساختمان‌های بلند یا کوتاه با استفاده از بتن‌های مسلح ساخته می‌شوند. این بتن‌ها دارای دوام و ظرفیت باربری بسیار بالا هستند.
استفاده از بتن در ساخت حصار
پیشرفت و توسعه صنعت تولید بتن‌های پیش ساخته باعث گسترش استفاده از بتن به عنوان ماده اصلی سازنده حصارها شده است. تولید و نصب اجزا حصارهای بتنی پیش ساخته ساده‌تر از روش‌های سنتی می باشد. به علاوه، این نوع حصارها ظاهر جذاب تر و زیباتری دارند.
استفاده از بتن در ساخت پل
بتن‌های مسلح به دلیل بهره‌مندی از ویژگی‌هایی نظیر استحکام، دوام، شکل‌پذیری، مقاومت در برابر هوازدگی، مقاومت در برابر آتش و طول عمر بالا، کابرد گسترده‌ای در ساخت پل دارند. بتن‌های پیش تنیده، بتن‌های پس تنیده و بتن‌های خود متراکم از جمله بتن‌های مورد استفاده در ساخت پل هستند.
استفاده از بتن در ترمیم سطوح
در برخی از موارد، سطوح سازه‌های بتنی با حفره همراه می‌شوند. این حفره‌ها علاوه بر افزاش احتمال ترک خوردگی بتن، ظاهر سازه را نیز خراب می‌کنند. در این موارد، سطوح آسیب‌دیده یا متخلخل با استفاده از بتن‌های مخصوص ترمیم می‌شوند.
کابردهای دیگر بتن
کاربردهای بتن به موارد بالا محدود نمی‌شود. این ماده در ساخت سازه‌های زیرآبی، سازه‌های عظیم، سازه‌های مقاوم در برابر زلزله، سازه‌هایی با مصرف انرژی پایین و حتی وسایل تزئینی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای کاربردهای متفاوت، خواص این ماده باید در محدوده بخصوصی قرار داشته باشد. با درک صحیح از طبیعت و ویژگی‌های اصلی بتن می‌توان ویژگی‌های آن را به خوبی کنترل کرد و هر یک را با توجه به نیاز پروژه تغییر داد. استحکام بالا، عمر مناسب، مقاومت در برابر آتش، مقاومت نسبی در برابر تشعشعات رادیواکتیو، کاربری آسان و قابلیت آماده‌سازی در هر شکل و ابعادی از ویژگی‌هایی هستند که محدوده کاربرد بتن را گسترده‌تر از مصالح ساختمانی دیگر کرده‌اند. با وجود تمام این مزیت‌ها، مهمترین ویژگی بتن، ارزان بودن آن در مقایسه با سایر مصالح می باشد.
بدون دیدگاه