بتن (Concrete) چیست و چه کاربردهایی دارد؟
به هر ماده، ترکیب و یا کامپوزیتی که از یک ماده چسبنده متشکل از مواد با خاصیت سیمانی شدن و سنگدانه به همراه افزودنی های مختلف تشکیل شده باشد بتن اتلاق می شود. یا به تعبیری دیگر بتن استخوان بندی است از دانه های سنگ، که دوغاب سیمان روی دانه های سنگ را می پوشاند. سپس با کسب مقاومت تبدیل به سنگ شده و آنها را به هم می چسباند. در ترکیبات متنوع بتن می توان از انواع مختلف سیمان و نیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره استفاده کرد. در روشهای ساخت بتن از حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلأ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم‌کننده‌های مختلف استفاده می گردد.
تفاوت بتن و سیمان:
- برخلاف باور عموم، بتن و سیمان مواد مشابهی نیستند.
- سیمان در واقع فقط یک جزء از بتن می باشد.
- بتن از سه جز پایه تشکیل شده است: آب، سنگ دانه ها (سنگ، ماسه، و یا شن) و سیمان پرتلند.
- سیمان، معمولا به صورت پودر، هنگامی که با آب و سنگدانه مخلوط می شوند به عنوان یک عامل اتصال عمل می کند. در نهایت این ترکیب و یا مخلوط بتن، به یک ماده سخت و با دوام تبدیل می شود که همه ما با آن آشنا هستیم.
- مخلوط بتن بلافاصله به یک ماده سفت و سنگ مانند تبدیل می شود.
- سیمان و آب ترکیباتی است که تمام واکنش های شیمیایی را انجام می دهد.
- شن و ماسه برای استحکام بتن الزامی است.
- سیمان پرتلند + آب + شن ماسه = بتن سفت شده + انرژی (گرما)
- بتن بعنوان پرمصرف‌ترین مصالح مهندسی، با تخمین سرانه مصرف یک تن به ازای هر نفر در جهان، چه از نظر مقاومت و چه از نظر طاقت، قابل مقایسه با فولاد نیست، اما بعضاً تا 10 برابر بیشتر نسبت به فولاد کاربرد دارد.
سیمان در بتن:
بیشترین سیمان در ساختن بتن باید به اندازه ای باشد که دوغاب آن رویه سنگ دانه ها را پوشانده و بیشترین جاهای خالی میان سنگ دانه ها را پر کند. اندازه سیمان در بتن به کیلوگرم در مترمکعب بتن ساخته شده (عیار بتن) گفته می شود.
بسته به اندازه سیمان بتن ، سه نوع سیمان ساخته می شود:
- بتن کم مایه: با 100 تا 150 کیلو گرم سیمان در یک متر مکعب بتن
- بتن میان مایه: با150 تا 350 کیلو گرم سیمان در یک متر مکعب بتن
- بتن پر مایه: با 350 تا 500 کیلو گرم سیمان در یک متر مکعب بتن
آب در بتن:
کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی‌های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود آورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه‌هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط‌ها، آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد.
∗ آب مصرفی بتن باید آب تمیز و قابل شرب باشد. آبی قابل آشامیدن می باشد که مزه یا بوی مشخصی ندارد، و تمیز و صاف است می توان در بتن به کار برد. مقدار pH آب مصرفی در بتن نباید کمتر از 5 یا بیشتر از 8.5 باشد.
سنگدانه در بتن:
فاز سنگدانه تعیین کننده وزن واحد حجم، مدول الاستیسیته و پایداری ابعادی بتن می باشد. این خواص بتن تا حدود زیادی بستگی به وزن مخصوص ظاهری و مقاومت سنگدانه ها دارد، که آن هم به نوبه خود به خواص فیزیکی سنگدانه بیشتر از خواص شیمیایی آن بستگی دارد.
مواد افزودنی در بتن:
مواد افزودنی بتن برای اصلاح خواص بتن در زمان مخلوط به بتن افزوده می‌شوند. افزودنی های بتن به دو دسته افزودنی‌های شیمیایی و افزودنی‌های معدنی تقسیم می‌شوند. این مواد را به منظور افزایش کیفیت مطلوب بتن، کاهش نارسایی یا تغییر بعضی از مشخصه‌های بتن به آن اضافه می‌نمایند. از مهمترین افزودنی‌های بتن، مواد روان کننده و فوق روان کننده هستند.
عملکرد اصلی مواد افزودنی روان کننده، افزایش کارایی بتن یا ملات یا به نوعی دیگر، کاهش آب لازم برای اختلاط بتن یا ملات و لذا افزایش مقاومت بتن است.
افزودنی‌های شیمیایی:
از فرآوری و ترکیب مواد آلی و معدنی در یک فرآیند شیمیایی به دست می‌آیند. در حالت‌های پودر یا مایع و در مقادیر کم تا حداکثر ۵ درصد وزن مواد سیمانی، در زمان ساخت و اختلاط یا پیش از ریختن بتن، به مخلوط اضافه می‌شوند.
افزودنی‌های معدنی:
این مواد به طور طبیعی یافت شده و به سه دسته مواد خنثی، پوزولان‌ها، و مواد شبه سیمانی تقسیم می‌شوند. برای بهبود و اصلاح خواص مخلوط‌های سیمانی (بیشتر از ۵ درصد وزن سیمان) در زمان اختلاط به بتن افزوده می‌شوند.
تاثیر عوامل بیرونی بر پایایی بتن:
ساخت بتن پایا در کشورهای گرمسیر در قیاس با شرایط گرمایی کشورهای اروپایی معمولاً دارای مسایل بیشتری است.
درجه حرارت و رطوبت در نواحی گرمسیر:
- در نواحی گرم و خشک تغییرات درجه حرارت شبانه روز، ممکن است به ۲۵ تا ۳۵ درجه سانتی گراد برسد. حال آنکه تغییرات درجه حرارت در شبانه روز در نواحی گرم و مرطوب به نسبت پایین است.
- در اقلیم‌های گرم و مرطوب، متوسط درصد رطوبت بسیار بالا بوده و در نواحی گرم و خشک درصد رطوبت متوسط خیل پایین است.
- در نواحی گرم و خشک اختلاف قابل ملاحظه‌ای بین رطوبت نسبی نواحی ساحلی و غیر ساحلی وجود دارد.
تاثیر آب وهوا بر ساخت بتن:
هنگامی که درجه حرارت بتن تازه بالا رود آثار زیر بروز می‌نماید.
- میزان آب مورد نیاز برای حصول قابلیت کاربرد مشخص افزایش می‌یابد. (به عبارت دیگر نسبت آب به سیمان یا سیمان بیشتری مورد نیاز خواهد بود.)
- قابلیت کاربرد بتن تازه خیلی سریع کاهش می‌یابد. (نتیجه این امر بروز اشکال در قابلیت کاربرد و تراکم بتن خواهد بود.)
- در نتیجه افزایش آب که همانا افزایش نسبت آب به سیمان است؛ هر دو عامل یعنی تراکم نامناسب یا نسبت آب به سیمان بالاتر، بر پایایی بتن اثر نامطلوب دارد.
- احتمال ترک در سطح بتن به لحاظ جمع شدن در اثر خشک شدن، در نواحی گرم و خشک افزایش می‌یابد.
دوام بتن:
بتن باید بتواند شرایط محیطی را که در آن در نظر گرفته شده بوده است تحمل نماید و در طول سالیان معین گسیخته نشود. به چنین بتنی به نام بتن بادوام اطلاق میشود.
کم دوامی ممکن است یا به علت اثرات محیطی که در بتن در معرض آن قرار می‌گیرد و یا در اثر عوامل داخلی در خود بتن باشد.
عوامل خارجی موثر در دوام بتن:
عوامل خارجی می‌توانند به صورت فیزیکی، شیمیائی، و یا مکانیکی باشند. این عوامل ممکن است در اثر هوازدگی، درجه حرارت های شدید، سائیدگی، کنش های الکترولیتی، و حملات مایعات و گازهای طبیعی یا صنعتی باشند. میزان خسارات ایجاد شده توسط این عوامل عمدتاً به کیفیت بتن موردنظر بستگی خواهد داشت.
عوامل داخلی موثر در دوام بتن عبارت اند از:
واکنش‌های قلیائی سنگدانه‌ها، تغییرات حجمی در اثر اختلاف بین خواص حرارتی سنگدانه‌ها و خمیر سیمان، و بیش از همه، نفوذپذیری بتن. عامل ذکر شده عمدتاً تعیین کننده خسارت‌پذیری بتن در برابر عوامل خارجی می‌باشد؛ به نحوی که برای بادوام بودن، بتن باید غیرقابل نفوذ باشد.
عمل آوری بتن:
عمل آوری بتن به مجموعه اقداماتی که گفته می شود که برای تکمیل و انجام کامل هیدراتاسیون سیمان به منظور رسیدن به مقاومت مورد نظر بتن اجرا میشود.
متداول‌ترین روشی که اینک درتمام دنیا استفاده میگردد، پوشاندن سطح بتن با یک لایه نازک جهت جلوگیری ازتبخیر آب بتن است. که اگر از نوع مناسبی استفاده شود، ضمن داشتن خواص یک عمل آوری خوب، اثر سوء نیز بر روی بتن نخواهد داشت و پس از یک ماه به تدریج بر اثر عوامل جوی از بین خواهد رفت.
- عمل آوردن بتن فرآیندی است که طی آن از افت رطوبت بتن جلوگیری شده و دمای بتن در وضعیت رضایت بخشی حفظ می شود.
- عمل آوردن بتن تأثیری زیادی روی ویژگی های بتن سخت شده از جمله کاهش نفوذپذیری و مقاومت در برابر یخ زدن و آب شدن دارد.
- عمل آوردن باید بلافاصله پس از تراکم بتن آغاز شود تا بتن را از گزند عوامل زیانبار محافظت نماید.
عمل آوردن بتن، از مفاهیم سه گانه زیر تشکیل شده است:
- مراقبت: به مجموعه تدابیری گفته می شود که سیمان موجود در بتن به مقدار کافی مرطوب نگهداشته شود. بطوری که حداکثر میزان آبگیری، چه در لایه های سطحی دانه ها و چه در حجم آنها صورت پذیرد.
- محافظت: به مجموعه تدابیری اطلاق می شود که مانع اثر نامطلوب عوامل بیرونی مانند شسته شدن به وسیله باران یا آب جاری، سرد شدن سریع یا یخبندان، لرزش، ضربه و مشابه آنها، بر روی بتن جوان می شوند.
- پروراندن: منظور از پروراندن بتن، تسریع در گرفتن و سخت شدن آن به کمک حرارت می باشد.
عبور و مرور کارگران بر روی قطعات بتنی تازه ریخته شده حداقل تا 24ساعت بعد از اتمام بتن ریزی به هیچ وجه مجاز نیست. پیمانکار باید تدابیر لازم را در این موارد برای عبور و مرور کارگران فراهم نماید.
مطالب مرتبط:
