بتن چیست؟ + مواد تشکیل دهنده + انواع

بتن نوعی چسباننده ساخته دست بشر است که از یک بخش چسب (آب و سیمان) و یک بخش قطعات (سنگدانه ها) تشکیل شده است.

به علت ویژگی های بسیار مطلوب بتن، این ماده در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.

در این مقاله قصد داریم شما را با بتن، انواع بتن و کاربرد های آشنا کنیم.

مواد تشکیل دهنده بتن

از آنجا که بسیاری از کاربران این سوال را دارند که مواد تشکیل دهنده بتن چیست؟ در اولین بخش از این مقاله به معرفی مواد تشکیل دهنده بتن خواهیم پرداخت.

مواد تشکیل دهنده بتن، تابع نوع بتن است (انواع بتن را در ادامه همین مقاله معرفی خواهیم نمود) ولی به صورت کلی می توان مواد ذیل را به عنوان اصلی ترین مواد تشکیل دهنده بتن در نظر گرفت.

• سیمان
• سنگدانه
• آب
• افزودنی ها

در ادامه هر یک از 4 عنصر از اجزای تشکیل دهنده بتن را مورد بررسی قرار می دهیم.

 

1- سیمان

پایه ای ترین عنصر سازنده بتن، سیمان است؛ حال شاید برایتان سوال باشد که سیمان چیست؟

سیمان ماده ای چسبناک است که وظیفه برقراری اتصال بین مصالح مختلف سازه را بر عهده دارد.

سیمان نیز انواع مختلف، با ویژگی های مختلف دارد ولی پایه های تشکیل دهنده آن آهک و خاک رس می باشد؛ حال که با مفهوم سیمان آشنا شدیم، به بررسی نقش سیمان در بتن بپردازیم.

همان طور که اشاره شد، سیمان انواع مختلفی دارد ولی غالبا در تولید بتن از سیمان پرتلند (نوعی از سیمان) استفاده می شود؛ البته می توان از مواد دیگری نیز به جای سیمان در ترکیبات بتن استفاده نمود تا خواص بتن را تقویت نمود.

برای مثال می توان پوزولان ها را جایگزینی در ترکیبات بتن و به جای سیمان استفاده نمود؛ حال به معرفی پوزولان ها خواهیم پرداخت.

پوزولان ها موادی هستند که به خودی خود خاصیت چسبانندگی ندارند ولی در واکنش با کلسیم هیدروکسید، خاصیت چسبانندگی پیدا می کنند و می توانند مقاومت نهایی بتن را به طور قابل توجهی بیافزایند.

پوزولان ها خود به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می شوند :

• پوزولان های مصنوعی: میکرو سیلیس ، خاکستر بادی ، سرباره کوره آهن گدازی
• پوزولان های طبیعی : سیلیس های اتش فشانی

 

2- سنگدانه

بیش ترین سهم در مواد تشکیل دهنده بتن، سنگدانه ها می باشند.

سنگدانه ها به دو دسته ریزدانه و درشت دانه تقسیم می شوند (برای جداسازی بتن بایستی از الک شماره 200 استفاده نمود) و در بتن از هر دو نوع ریز دانه و درشت استفاده می شود.

البته وجه تمایز بتن و ملات هم استفاده از نوع سنگدانه مصرفی است؛ به این صورت می توان بیان کرد که در بتن از هر دو نوع ریزدانه و درشت دانه استفاده می شود ولی در ملات صرفا از ریزدانه ها استفاده می شود.

 

3- آب

شاید وجود این بخش در این مقاله برایتان تعجب آور باشد و به نظرتان وجود آب در بتن امری بدیهی به نظر برسد؛ پس سخن در مورد آب را با یک تذکر کوتاه به اتمام می رسانیم.

اگر قصد دارید سازه ای مقاوم اجرا نمایید، حتما و حتما نسبت آب به سیمان را به دقت کنترل نمایید؛ توجه شما مهندسین گرامی به مسائلی به ظاهر بدیهی آرامش ساکنان را رقم خواهد زد.

 

4- افزودنی ها

افزودنی ها جزو ترکیبات اصلی بتن ها نیستند ولی باعث تقویت برخی از خواص بتن خواهند شد.

در ادامه برخی از افزودنی های شیمیایی بتن را معرفی خواهیم نمود.

• تسریع کننده‌ و کندگیر کننده ها
• کاهنده آب و فوق روان کننده
• افزودنی های هوازا (هوا ساز)
• ضد خوردگی

تاریخچه بتن

از هزاران سال پیش تا به امروز، نیمی از جمعیت جهان از مخلوطی از آب و خاک برای ساختن ساختمان های مورد نیاز خود استفاده کرده اند؛ این مصالح را می توان اجداد روش های ساخت و پرداخت بتن امروزی دانست.

در سال 1756، دانشمندی انگلیسی به نام اسمیتم با استفاده از آهک آبی (خشک و سفت شده در زیر آب) و مخلوط کردن آن با خاکستر آتشفشانی (پوزولان)، مخلوطی را یافت که شباهت بالایی با سختی سنگ های ناحیه پرتلند داشت.

در سال 1817 فردی فرانسوی به نام ویکا اصول شیمیایی سیمان را به طور علمی مطالعه کرد و قوانین تهیه آن را تعیین کرد. این ابداعات علمی نشان می داد که با اختلاط سیمان، سنگدانه (ماسه) و آب، می توان موادی را به دست آورد که در قالب ها ریخته شود، سخت شود و تبدیل به سنگ واقعی مصنوعی شود.

این مخلوط سخت شده را بتن نامیدند. استفاده از بتن برای مدتی محدود بود، زیرا اگرچه مقاومت فشاری قابل توجهی داشت، اما مقاومت کششی آن فقط ده تا بیست درصد مقاومت فشاری آن می باشد و در نتیجه در مقابل کشش بسیار ضعیف بود.

انواع بتن

بتن ها را از جهت ویژگی هایشان به دسته های گوناگونی تقسیم می شوند؛ حال این ویژگی ها می تواند بر اساس مقاومت بتن، طرح اختلاط و یا محل استفاده انتخاب شود.

در ادامه با برخی از انواع بتن آشنا خواهیم شد.

1- بتن معمولی (بتن ساده)

بتن معمولی یا ساده، متداول ترین بتن محسوب می شود.

مواد تشکیل دهنده این بتن، سیمان، سنگدانه (ریزدانه و درشت دانه) و در نهایت آب می باشد؛ البته طرح اختلاط این نوع از بتن بسیار متنوع است.

مقاومت بتن به طرح اختلاط وابسته است ولی با تقریبی می توان مقاومت بتن را بین 10 تا 40 مگاپاسکال در نظر گرفت.

این بتن در کار های ساده ساختمانی و همچنین روسازی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

2- بتن غیرمسلح

بتن مقاومت فشاری بالا و در عین حال مقاومت کششی پایینی دارد؛ مهندسین در طول سال ها دریافته اند که با مسلح کردن بتن می توان مقاومت کششی بتن را ارتقا داد.

بنابر این بتن غیرمسلح مقاومت کششی ضعیفی دارد، چرا که مسلح نشده است؛ پس از این بتن در محل هایی مانند پیاده رو ها که نیاز به مقاومت کششی بالایی نیاز ندارد استفاده می شود.

 

3- بتن مسلح

این نوع از بتن، به علت مسلح بودن قابلیت پذیرش نیرو های کششی بیشتری نسبت به بتن غیرمسلح دارد.

جهت مسلح کردن بتن می توان از میلگرد های فولادی استفاده نمود؛ چرا که مصالح فولادی توان کششی بالایی دارند و استفاده از آن ها در بتن می تواند بسیار کمک کننده باشد.

نوع رایج بتن مسلح استفاده از میلگرد است؛ ولی با استفاده از الیاف هایی خاص می توان بتن های مسلحی ایجاد نمود؛ البته این نوع از بتن به علت برخی موارد مانند قیمت تمام شده چندان مرسوم نیست.

 

4- بتن پیش تنیده

همان طور که اشاره شد، بتن های معمولی قابلیت تحمل نیرو های کششی را ندارد و با ترک خوردگی مواجه می شوند و در قسمت قبل روش مسلح کردن بتن معرفی شد؛ حال اگر بخواهیم مقاومت کششی بتن مسلح را هم بیافزاییم بایستی از بتن های پیش تنیده بهره بگیریم.

بتن پیش تنیده به دو روش قابل ساخت است :

• بتن پیش کشیده
• بتن پس کشیده

الف) بتن پیش کشیده

روشی بسیار مرسوم جهت پیش تنیده کردن بتن، پیش کشیده کردن بتن است.

در این روش میلگرد ها را درون قالب بدون قرار می دهیم و با دستگاه هایی دو سر میلگرد را می کشیم؛ سپس بتن را درون قالب میریزیم و تا زمان گیرش بتن، دستگاه را از دو سر میلگرد جدا نمی کنیم.

پس از گیرش بتن، دستگاه را از دو سر میلگرد جدا می کنیم؛ حال میلگردی که توسط نیرو خارجی تحت کشش بوده است به بتن نیروی فشاری وارد می کند.

از آنجا که مقاومت فشاری بتن بسیار مطلوب می باشد این فشار اثر مخربی بر روی بتن نخواهد داشت ولی در صورت اعمال بار کششی حین بهره برداری از بتن مذکور، نیروی کششی در ابتدا بایستی نیرو فشاری موجود در بتن را خنثی کند؛ بنابر این فشار خود ساخته ایجاد شده در این بتن باعث افزایش مقاومت کششی بتن می شود.

ب) بتن پس کشیده

اساس این روش نیز مانند روش پیش کشیده، اعمال نیروی فشاری خود ساخته بر بتن است.

در این روش میلگرد را به همراه قلافی در قالب بتن قرار داده و بتن را به محل نصب منتقل می کنیم و پس از گیرش قلاف کابل را که از یک طرف کشیده می شود را از بتن خارج می کنیم.

این روش معمولا برای بتن های منحنی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

خزش در بتن چیست؟

ویبره بتن

ویبره بتن و یا ویبره کردن بتن یک گام مهم در بسیاری از پروژه های بتونی ساختمانی است. هنگام ریختن بتن ، ممکن است صدها یا حتی هزاران حباب هوا وجود داشته باشد که می تواند ساختار بتن را به میزان قابل توجهی تضعیف کند. ارتعاشات بتونی با تکان دادن شدید بتن تازه ریخته شده ، حباب هوا را از بین می برد. استفاده از ویبراتور بتنی در هنگام ریختن نه تنها توصیه می شود بلکه در بسیاری از موارد ، این نیز یک امر اجبرای برای ساخت است.

ویبراتور بتنی چگونه کار میکند؟

ویبراتورهای بتنی به اشکال مختلفی تولید می شوند و می توانند برقی یا هوا محور باشند. برنامه های کاربردی برای ویبره بتن را می توان به سه دسته اصلی طبقه بندی کرد:

الف) ویبره قالب : لرزش سازه معمولاً در ساخت بتن از پیش ساخته استفاده می شود و شامل نصب ویبراتورها به سمت خارج از فرم های بتونی است. برای ریختن های بزرگتر ، ویبراتورهای فرم خارجی معمولاً 6 فوت از یکدیگر فاصله دارند.

ب ) ویبره سطح : با لرزش سطح ، ارتعاشات بزرگ (که بعضاً به آن «پرش» گفته می شود) بصورت دستی روی سطح بتن ریخته شده هدایت می شوند. این روش به عمق دال در حدود 6 اینچ یا کمتر محدود شده است ، اما سطح صافی را فراهم می کند که مخصوصاً در هنگام اهمیت ظاهر مطلوب است.

پ ) ویبره داخلی : ویبراتورهای بتونی داخلی رایج ترین نوع مورد استفاده است. بسیاری از آنها را می توان با یک اپراتور واحد اداره کرد. روند کار نسبتاً ساده است: کارگر به سرعت یک لرزش داخلی مانند کاوشگر را داخل بتن مرطوب متصل می کند ، سپس به آرامی آن را خارج می کند.

 

مدت زمان لازم برای ویبره ی بتن چقدر است؟

بیشتر بتن ها در زیر ویبره نادرست قرار دارند. بهترین تکنیک با استفاده از ویبراتور داخلی ، برداشتن ویبراتور بسیار آهسته و با سرعت حدود 1 اینچ در ثانیه است.

تا زمانی که حباب ها از بیرون کشیدن لرزش بتن ظاهر شوند ، لرزش بیشتری لازم است.

پیمانکاران گاهی اوقات کارگران را ترغیب می کنند که این کار وقت گیر را “سریع” انجام دهند ، اما نتیجه می تواند یک شکست ساختاری پس از ویبره بتن باشد. در عین حال ، اگر ویبراتور را خیلی طولانی در بتن نگه دارید ، آب و سنگدانه ها از هم جدا می شوند و در استحکام و زیبایی شناسی بتن مشکل ایجاد می کنند.