بتن چیست؟ بررسی انواع بتن+ اجزای تشکیل دهنده و کاربردهای بتن

concrete یا بتن یک مصالح ساختمانی بسیار سخت است، که از مخلوط کردن سیمان، ماسه، سنگ‌های کوچک و آب ساخته می‌شود. در این مقاله از ایرانیجو به بررسی انواع بتن، اجزای تشکیل دهنده و کاربردهای آن می‌پردازیم.

بتن چیست؟

بتن از ذرات جامد و از نظر شیمیایی بی اثر به نام سنگدانه (معمولاً شن و ماسه) تشکیل شده است، که توسط سیمان و آب به یکدیگر متصل شده اند. مقاومت بتن تحت تأثیر عوامل محیطی به ویژه دما و رطوبت قرار می گیرد.

بنابراین اگر زودتر خشک شود، ممکن است نتواند در برابر تنش های کششی نابرابر مقاومت کند. دمای پایین نیز می تواند تاثیر نامطلوبی داشته باشد.

زمانی که مواد تشکیل دهنده بتن مانند سیمان، سنگدانه و آب با نسبت های مورد نیاز مخلوط شوند، واکنشی میان سیمان و آب آغاز شده و این باعث سخت شدن توده سنگ مانند در بتن می شود.

بتن قدرتمند است، به راحتی ایجاد می شود و می تواند به شکل ها و اندازه های مختلف در بیاید. علاوه بر این، کم هزینه بوده و فوراً مخلوط می شود.

بتن طراحی شده است تا امکان ساخت سریع و قابل اعتماد و با کیفیت بالا را فراهم کند.

با تمام پیشرفت های علمی که در این دنیا وجود دارد، هنوز راهی برای جلوگیری از بلایای طبیعی وجود ندارد. سازه‌هایی که با واحد اندازه‌گیری بتن طراحی شده‌اند، بسیار بادوام هستند و باید برای مقابله با زلزله، طوفان و گردباد طراحی شوند.

اجزای تشکیل دهنده بتن

با ارزیابی ترکیب بتن، می توانیم ببینیم بتن از چه چیزی ساخته شده است. چهار عنصر اساسی در ترکیب مواد بتن وجود دارد که شامل موارد زیر است:

1. مواد اتصال دهنده مانند سیمان یا آهک
2. سنگدانه ها یا مواد بی اثر
3. آب
4. مواد افزودنی (مانند پوزولان)

مواد اتصال دهنده مانند سیمان یا آهک

ماده اتصال اصلی ترین عنصر تشکیل دهنده بتن است. سیمان رایج ترین ماده اتصال دهنده است، اما انواع مختلفی از مواد اتصال دهنده به غیر از آن وجود دارد. مانند آهک برای بتن آهکی و قیر برای بتن آسفالت که در راهسازی مورد استفاده قرار می گیرد. هنگام مخلوط شدن آب با سیمان خمیری ایجاد شده، که سبب پوشاندن سنگدانه های داخل مخلوط می شود. با سفت شدن خمیر، سنگدانه ها به یکدیگر چسبیده و ماده ای سنگ مانند را تشکیل می دهند.

سنگدانه ها یا مواد بی اثر

• سنگدانه ریز (ماسه)
• سنگدانه درشت (تراشه سنگ، تراشه آجر)

آب

آب برای واکنش با سیمان (هیدراتاسیون) ویتامین کارایی بتن مورد نیاز است. هر چه رابطه کمی آب/سیمان کمتر باشد، بتن قوی تر است و این به معنای استحکام بالاتر بتن و نفوذ پذیری کمتر آن است.

مواد افزودنی (مانند پوزولان)

انواع مختلفی از مواد افزودنی وجود دارد، که برای ارائه برخی از خواص استفاده می شود. افزودنی‌هایی مانند پوزولان‌ها یا فوق روان‌کننده‌ها در مخلوط گنجانده می‌شوند، تا خواص فیزیکی مخلوط یا مواد نهایی را بهبود ببخشند.

درجه بتن چیست؟

درجه بتن نشان دهنده مقاومت مورد نیاز برای ساخت و ساز است. به عنوان مثال، درجه M30  به معنای این است که قدرت مورد نیاز برای ساخت و ساز 30MPa  است.

بر اساس آزمایش های مختلف، عیار بتن در نسبت های مخلوط ارائه می شود. به عنوان مثال، برای گرید M30 ، نسبت مخلوط می تواند 1:1:2 باشد که 1 نسبت سیمان، 1 نسبت ماسه و 2 نسبت سنگدانه درشت بر اساس حجم یا وزن مواد است.

مقاومت با مکعب یا سیلندر بتنی توسط مهندسان عمران در محل ساخت و ساز اندازه گیری می شود. مکعب یا استوانه در هنگام ریخته‌گری سازه ساخته می‌شود و پس از سخت شدن به مدت 28 روز عمل آوری می‌شود. سپس تست مقاومت فشاری برای یافتن مقاومت انجام می شود.

گریدهای معمولی بتن M15، M20، M25 و غیره هستند. برای کارهای سیمانی ساده، عموماً از M15 استفاده می شود و برای ساخت و ساز بتن مسلح حداقل بتن درجه M20 مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربرد بتن چیست؟

در دنیای کنونی که همیشه در حال تحول است به روش های ساخت و سازی نیاز است که دائما در حال توسعه باشد. دلایل زیادی وجود دارد که بتن را به یکی از مصالح پر کاربرد ساختمانی تبدیل می کند. از جمله آنها می توان به دوام و استحکام زیاد، مقرون به صرفه بودن و انعطاف پذیری اشاره کرد.

بتن به عنوان مصالح ساختمانی برای ساخت انواع سازه ها مانند ساختمان های بتنی مسکونی، سازه های صنعتی، سدها، جاده ها، تونل ها، ساختمان های چند طبقه، آسمان خراش ها، پل ها، پیاده روها و بزرگراه ها و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

از بتن همچنین برای توسعه پی ها، ستون ها، تیرها، دال ها و اجزای مختلف باربر استفاده می شود.

انواع بتن

بتن برای پروژه‌های مختلف از ساخت‌ و سازهای کوچک گرفته، تا ساختمان‌ها و سازه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال از آن برای پیاده روها، زیرزمین ها، کف، دیوارها و ستون ها استفاده می شود.

این روزها انواع بتن برای ساخت و ساز ساختمان ها و سازه ها تولید می شود. هر کدام از آن ها دارای خواص و ویژگی های خاصی هستند، که کیفیت ساخت و ساز را بهبود می بخشد.

می توان بتن را با توجه به اهداف و مواد تشکیل دهنده آن به سه دسته اصلی بتن سیمانی، بتن آهکی و بتن مسلح تقسیم کرد. با این حال انواع دیگری از بتن برای کاربردهای مختلف وجود دارد، که با تغییر نسبت اجزای اصلی ایجاد می شود.

از انواع مختلف بتن می توان به:

1. بتن سیمانی
2. بتن آهکی
3. بتن مسلح
4. بتن ساده
5. بتن پلیمری
6. بتن با مقاومت بالا
7. بتن با کارایی بالا
8. بتن شیشه ای
9. بتن آسفالت
10. بتن آماده

اشاره کرد، که در ادامه راجع به هر یک توضیح مختصری خواهیم داد.

بتن سیمانی

بتن سیمانی به عنوان مصالح اصلی در ساخت و سازهای مهندسی مورد استفاده قرار می گیرد. ماده اتصال دهنده که در این بتن مورد استفاده قرار می گیرد شامل سیمان، ماسه و یا تراشه های آجر و سنگ است. نسبت معمول 1:2:4 یا 1:3:6 است. پس از اختلاط مقادیر مورد نیاز مصالح بتن، مخلوط به مدت 28 روز با آب پخت می شود تا استحکام مناسبی ایجاد شود.

 بتن سیمانی یک مصالح ساختمانی همه کاره با کاربردهای گسترده است. می توان از آن در کاربردهای سازه ای مانند تیرها، ستون ها، دال ها و پی ها استفاده کرد. همچنین می توان از آن در کاربردهای غیر سازه ای مانند سنگفرش، حاشیه سازی و محوطه سازی استفاده کرد. بتن سیمانی همچنین یک انتخاب محبوب برای کاربردهای پیش ساخته مانند لوله ها، سنگ فرش ها و سیستم های فاضلاب است.

مزایای اصلی بتن سیمانی استحکام، دوام و مقاومت در برابر آتش است. همچنین تعمیر و نگهداری نسبتاً کمی دارد و در صورت آسیب به راحتی قابل تعمیر است. با این حال، بتن سیمانی یک ماده نسبتاً سنگین است و کار با آن دشوار است. همچنین مستعد ترک خوردن است و ممکن است در برخی شرایط آب و هوایی آسیب ببیند.

بتن آهکی

این نوع بتن، از آهک به عنوان ماده اتصال دهنده استفاده می کند، که به نسبت 1:2:5 مخلوط می شود. بتن آهکی عمدتا در فونداسیون و سقف تراس استفاده می شود. این نوع بتن ارزانتر از بتن سیمانی است، اما کارایی بیشتری نسبت به بتن سیمانی دارد.

این نوع بتن گرمای هیدراتاسیون کمتری دارد که آن را برای کارهای بتن انبوه مناسب می کند. بتن آهکی مقاومت خوبی در برابر آتش و حمله سولفات دارد. اما این نوع بتن نسبت به بتن سیمانی مقاومت کمتری داشته و به اندازه آن دوام ندارد. از طرفی بتن آهکی مستعد حمله یخ زدگی است.

بتن آرمه سیمانی یا بتن مسلح

برای افزایش مقاومت کششی بتن، به آن آرماتورهای فولادی اضافه می شود. آرماتور برای حذف یا کاهش تنش های کششی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین بتن سیمانی مسلح یک ماده مرکب متشکل از آرماتورهای بتن و فولاد است.

آرماتورهای فولادی مورد استفاده در این نوع بتن می تواند به صورت میله، سیم یا مش باشد. بتن دور این میلگردها یا میله های آرماتور فولادی ریخته می شود، تا شکل مورد نظر را ایجاد کند. میلگردهای تقویت کننده فولادی به گونه ای قرار می گیرند، که به اندازه کافی از بتن در برابر بارهای مورد انتظار حمایت کنند.

بتن ساده

متداول ترین نوع بتن، بتن ساده است که در بازار خرده فروشی برای استفاده شخصی و مسکونی وجود دارد. این نوع بتن از شن و ماسه و مواد مختلف به عنوان سنگدانه استفاده می کند و در ظروف موقت ادغام می شود.

بتن پلیمری

در بتن پلیمری، سنگدانه ها به جای سیمان با پلیمر مهار می شوند. مونتاژ بتن پلیمری می تواند کاهش حجم فضاهای خالی در مخلوط را تسهیل کند. این ممکن است مقدار پلیمری را که برای اتصال سنگدانه های مورد استفاده لازم است کاهش دهد.

از این رو، سنگدانه ها درجه بندی می شوند و در نتیجه برای دستیابی به حداقل خلا، مخلوط می شوند. این نوع بتن به دسته های متفاوتی تقسیم می شود، که شامل موارد زیر است:

• بتن آغشته به پلیمر
• بتن سیمانی پلیمری
• بتن نیمه آغشته به پلیمر

بتن با مقاومت بالا

بتن با مقاومت بالا ترکیبی دارای مقاومت بالاتر از 40 مگاپاسکال است. این نوع بتن را می توان با کاهش رابطه کمی آب – سیمان به حداقل 0.35 تولید کرد.

بتن با کارایی بالا

بتن با کارایی بالا به نوعی از بتن توسعه یافته ای اطلاق می شود، که دارای خواصی شامل افزایش استحکام، دوام و کارایی، استفاده آسان، فشردگی، خواص مکانیکی طولانی مدت، تخلخل، چگالی و ثبات حجمی است. ممکن است برای سفارشی کردن این ترکیب بتنی برای محیط‌های سخت، از عوامل هوادهی استفاده شود.

بتن شیشه‌ای

می توان شیشه بازیافتی را به عنوان سنگدانه در بتن بکار برد، که سبب افزایش جذابیت و زیبایی آن می شود. آنها همچنین می توانند استحکام طولانی و عایق حرارتی بالاتری را ارائه دهند.

در سالهای اخیر استفاده از شیشه های بازیافتی در بتن رواج بیشتری یافته است و به عنوان سنگدانه تزئینی برای ایجاد جلوه درخشندگی در میزهای بتنی و کفپوش استفاده شده است. همچنین از شیشه به عنوان جایگزینی برای سنگدانه های سنتی در بتن استفاده می شود.

استفاده از شیشه بازیافتی در بتن مزایای زیادی دارد. این ماده ای پایدار است که می تواند، به کاهش تقاضا برای سنگدانه های سنتی کمک کند. همچنین سبک تر از سنگدانه های سنتی است و وزن کلی بتن را کاهش می دهد. علاوه بر این، سبب منحصر به فرد شدن ظاهر بتن می شود.

با این حال، شیشه بازیافتی گران تر از سنگدانه های سنتی است و استفاده از آن در بتن و به دست آوردن یک رنگ ثابت دشوار است.

بتن آسفالت

بتن آسفالت ماده‌ای است که از مخلوط سنگ‌دانه‌ها و آسفالت‌ تشکیل می شود. از این نوع بتن برای جاده ها، پارکینگ‌ها و فرودگاه‌ها استفاده می شود.

بتن آماده

نوعی خاص از بتن که به آن بتن آماده گفته میشود، در کارخانه های سیمان یا کارگاههای بتن سازی تولید میشود؛ و به وسیله میکسر یا کامیون به محل مورد نظر برای استفاده ارسال میگردد. در واقع بتن آماده بصورت کامل مخلوط شده است و ترکیبی یکنواخت و مناسب به سازندگان یا پیمانکار تحویل داده میشود.

کلام آخر

در این مقاله به تعریف بتن و کاربردهای آن پرداختیم، همچنین اجزای تشکیل دهنده این ماده سخت را معرفی کردیم و کاربردهای آن را تشریح نمودیم.