بتن چیست
شاید بتوان با قاطعیت ادعا کرد که پایهریزی جهان نوین و توسعۀ شهرسازی بدون بتن امکانپذیر نبود. این توده سخت که برای ساختمانسازی و مقاومت بسیاری از بخشهای شهرسازی به کار میرود، از ترکیب سیمان، آب، شن و ماسه به وجود میآید. برخی افراد گمان میکنند بتن و سیمان یکی هستند؛ اما بهتر است بدانید سیمان یک محصول پودری است که یکی از ترکیبات اصلی بتن محسوب میشود. در واقع بخش عمدۀ کیفیت بتن به درصد سیمان بهکاررفته در آن بستگی دارد که با توجه به کاربرد بتن با نسبت اختلاط به دست میآید.
بتن با توجه به محلی که قرار است مورد استفاده قرار بگیرد، باید ویژگیهای خاصی داشته باشد. ویژگیهایی مثل مقاومت کششی، مقاومت فشاری، ضریب انبساط حرارتی، انقباض بتن و ... درصد ترکیب آب، سیمان و شن و ماسه را تعیین میکند. اگر قصد دارید بدانید بتن چیست و چه کاربردی دارد، در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.
بتن چیست؟
بتن یک ماده ساختمانی است که از ترکیب سیمان، آب و سنگدانههای ریز و درشت تشکیل میشود. بتن پس از مخلوط شدن و قرار گرفتن در قالب، به یک فرآیند شیمیایی موسوم به هیدراتاسیون میپردازد که در آن سیمان با آب واکنش میدهد و بلورهای قوی ایجاد میکند. این بلورها سنگدانهها را به یکدیگر متصل کرده و بتن را به یک ماده سخت و مقاوم در برابر فشار تبدیل میکنند.
بتن همچنین مقاومت کششی کمی دارد و برای افزایش آن، معمولاً از آرماتور فولادی استفاده میشود. گفته میشود بتن پس از آب، پرمصرفترین ماده روی زمین است و در ساخت انواع سازههای مختلف نظیر سدها، پلها، خانهها، برجها و ... کاربرد دارد.
مواد اصلی تشکیل دهنده بتن چیست؟
برای آنکه دقیقتر متوجه شوید بتن چیست، باید بگوییم به طور کلی بتن از 3 ماده مختلف تشکیل میشود که هرکدام ویژگیهای خاصی را در بتن ایجاد خواهند کرد:
1. سنگدانه یا شن و ماسه: حدود دو سوم مخلوط بتن از سنگدانه تشکیل شده است. میزان سنگهای خردشده، ماسه، شن درشت و ... که در بتن به کار میرود، مقدار آب و سیمان مورد نیاز را مشخص میکند.
2. سیمان: سیمان محصولی فرآوری شده است که از آسیاب کردن سنگ آهک و خاک رس حاصل میشود.
3. آب: هیدراتاسیونی که از ترکیب آب با سیمان رخ میدهد باعث سفت شدن توده بتن میشود. بهعلاوه فاصلههای بین سنگریزهها باید با مخلوط آب و سیمان پر شود. در نظر داشته باشید مدت زمان خشک شدن بتن به موارد بسیاری بستگی دارد.
مواد تشکیلدهنده بتن
انواع بتن چیست؟
بتن را میتوان بر اساس مواد تشکیلدهنده، خواص مکانیکی، روش ساخت و کاربرد آن به انواع مختلفی تقسیمبندی کرد. اگر بخواهیم به صورت تخصصیتر بررسی کنیم که بتن چیست، باید با انواع آن نیز آشنا شویم. برخی از رایجترین انواع بتن عبارتاند از:
1. بتن معمولی: از ترکیب ساده سیمان، آب و سنگدانهها ساخته میشود و مقاومت فشاری آن بین 10 تا 40 مگاپاسکال است. بتن معمولی برای گیرش اولیه به 30 الی 90 دقیقه زمان نیاز دارد.
2. بتن غیرمسلح: برای ساخت پیادهروها و سازههای تحت فشار کمتر به کار میرود. برای مکانهایی که مقاومت کششی قابلتوجهی نیاز نداشته باشند میتوان از بتن غیرمسلح استفاده نمود.
3. بتن مسلح: در صنعت ساختوساز، آستانۀ تحمل بتن معمولی را به کمک مصالح فولادی افزایش میدهند و برای مکانهایی که تنشهای کششی بیشتری جریان دارد مورداستفاده قرار میگیرد.
4. بتن پیش تنیده: در بتن پیشتنیده المانهای تسلیح پیش از اعمال بار با حداکثر کشش قرار داده میشوند و برای ساخت پلها، سقفها و سازههای با دهانه بزرگ به کار میرود.
5. بتن پیش ساخته: این بتن در کارخانه با شرایط کنترلشده ساخته و در محل نصب فقط مونتاژ میشود. تیرهای بتنی، پلهها، دیوارهای بتنی و ... از جمله قطعههای پیشساخته هستند.
6. بتن پلیمری: نوع دیگری از بتن است که در آن مواد پلیمری را جایگزین سیمان کردهاند.
7. بتن سنگین: چگالی بالایی دارد از سنگدانهای به نام باریوت ساخته میشود. در ساخت مکانهایی چون نیروگاههای اتمی از این بتن کمک میگیرند.
8. بتن سبک: بتن سبک با استفاده از سنگدانههای سبک همچون پوکه معدنی و پرلیت تولید میشود و چگالی پایینتر از بتن عادی را دارد.
9. بتن شيشهای: بتن شیشهای با استفاده از شيشه بازيافت میشود و بهعنوان سنگدانه، محصول ساختمانی جدیدی را با قابلیت عبور نور در اختیار شما قرار میدهد.
فرآیند عمل آوری بتن چگونه است؟
عملآوری بتن یا کیورینگ بتن، یعنی حفظ رطوبت و دمای مناسب بتن تازه تا زمانی که مقاومت و دوام مورد نظر حاصل شود. این فرآیند در هوای سرد و گرم نیز الزامات خاص خود را میطلبد تا کیفیت بتن از استاندارد مدنظر کمتر نباشد. اگر این فرآیند بهدرستی انجام نشود، استحکام، دوام و مقاومت سایشی بتن بهراحتی تأثیر قرار میگیرد؛ ازاینرو فرآیند عملآوری بتن طی سه مرحله انجام میشود:
1. مراقبت
در این بخش متخصصان تلاش میکنند رطوبت سیمان را به سه روش برای زمان قابلتوجهی حفظ کنند:
1. قرار دادن پوششهای خیس اشباعشده یا آبپاشیشده
2. به ارگیری قالبهای گرم یا بخار برای حفظ مقاومت بتن
3. اندود کردن یا پوشاندن سطح بتن از طریق کاغذهای ضدآب یا نایلون
2. محافظت
برای به حداقل رساندن تأثیرات، عوامل محیطی مثل باد و باران یا کاهش و افزایش دما و ضربات و لرزشهای احتمالی از عملآوری فونداسیون بهره میبرند؛ مثلاً استفاده از یونولیت در بخشهای مختلف ساختمان یکی از روشهای محافظت است.
3. پروراندن
برای سرعت دادن به فرایند خشک شدن بتن جوان توسط حرارت از روشهایی همچون پوششهای عایق، گرم نگه داشتن اطراف بتن و ... کمک گرفته میشود تا با استفاده از افزایش گرما، گیرایی اولیه بتن زودتر رخ دهد.
انواع افزودنی های بتن
افزودنیهای بتن موادی هستند که به مخلوط بتن اضافه میشوند تا خواص بتن تازه یا سختشده را تغییر دهند. افزودنیهای بتن را میتوان بر اساس کاربرد و عملکرد آنها به چند دسته تقسیم کرد:
1. روانکنندهها یا کاهندههای آب با کاهش نسبت آب به سیمان، مقاومت و دوام بتن را افزایش میدهند. این دسته شامل روانکنندههای معمولی، فوق روانکنندهها و ابرروانکنندهها میشود.
2. دیرگیرکنندهها یا کندگیرکنندهها با کند کردن سرعت گیرش سیمان، زمان قالبگیری و پردازش بتن را طولانیتر میکنند. این دسته شامل دیرگیرکنندههای معمولی، فوق دیرگیرکنندهها و ابردرگیرکنندهها است.
3. زودگیرکنندهها یا تندگیرکنندهها با تسریع در گیرش سیمان، زمان قالبگیری و پردازش بتن را کوتاه میکنند. این دسته نیز شامل زودگیرکنندههای معمولی، فوق زودگیرکنندهها و ابرزودگیرکنندهها است.
4. حبابزایان یا هواسازان با تولید حبابهای هوای ریز در بتن، چگالی و وزن مخصوص بتن را کم میکنند. حبابسازهای معمولی، فوقحبابسازها و ابرحبابسازها در این دسته قرار دارند.
5. دوامبخشها که با جلوگیری از نفوذپذیری و خوردگی بتن، عمر مفید و پایداری سازه را زیاد میکنند.
مشکلات بتن ریزی چیست؟
بتن ریزی یکی از مهمترین و حساسترین فرآیندهای ساخت سازههای بتنی در مقاوم سازی سازه ها است که باید بادقت و طبق استانداردهای موجود انجام شود؛ در غیر این صورت ممکن است مشکلات مختلفی برای کیفیت و دوام بتن به وجود آید. در این بین رخ دادن برخی مشکلات اجرایی در طول پروژه قابلپیشبینی است که با تمهیدات خاصی میتوان از آن پیشگیری یا آن را رفع کرد:
1. تغییر رنگ زمانی رخ میدهد که نسبت یا کیفیت مواد تشکیلدهندۀ بتن تغییر کند، عملیات پایانی نامناسب یا کلسیم کلرید به مخلوط اضافه شده باشد.
2. پوسته شدن در صورتی مشاهده میشود که سطح بتن شکسته شده باشد و لایههای خارجی آن برداشته شود. این مشکل معمولاً به خاطر استفاده از اسلامپ یا هوای زیاد، نمک یا مواد شیمیایی در فصل زمستان یا فشرده نشدن خوب بستر اتفاق میافتد.
3. کریزینگ یا ترکخوردگی سطحی نیز زمانی رخ میدهد که ترکهای ریز و بههمپیوسته روی سطح بتن ظاهر شوند. این مشکل به خاطر تبخیر سریع آب، عملآوری نامناسب و ... اتفاق میافتد.
4. پیچش بتن ممکن است به دلیل اختلاف دما بین سطح بالایی و پایینی بتن رخ دهد. در این صورت ممکن است سطح ایجادشده جدا از پایۀ اصلی به نظر برسد.
عکسی از بتنریزی
کاربرد بتن چیست؟
مجموعه پایون بهعنوان یکی از شرکتهای معتبر در ساختوساز، طراحی و اجرای انواع سازه ها را با موفقیت به پایان رسانده است. استفاده از مصالح مرغوب و با قیمت مناسب برای هر ساختمان یکی از مزیتهای پایون شناخته میشود که رضایت کارفرمایان را از هر لحاظ به ارمغان میآورد. بتن خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مناسبی دارد و باعث میشود محصولات ارائهشده در انواع سازههای مختلف مورد استفاده قرار دهد. از جمله کاربردهایی که برای بتن میتوان نام برد، ساخت پلها، سدها، تونلها، خانهها، جادهها و ... است. بتن همچنین در دکوراسیون داخلی و خارجی نیز کاربرد دارد.
طرح اختلاط بتن چیست؟
طرح اختلاط بتن به فرآیندی گفته میشود که در آن نسبت مواد تشکیل دهنده بتن (سیمان، آب، سنگدانهها و مواد افزودنی) را به گونهای تعیین میکنیم که بتن با خواص مورد نظر و با کمترین هزینه به دست آید.
هدف از طرح اختلاط بتن این است که بتن دارای مقاومت، دوام، کارایی و روانی مناسب باشد. برای این طرح روشهای مختلفی وجود دارد که بر اساس استانداردها، آییننامهها و تجربیات عملی تعیین میشوند. برخی از روشهای شناختهشده طرح اختلاط بتن عبارتاند از:
- روشACI : این روش توسط آمریکاییها توسعه یافته است و بر اساس استاندارد ACI 211-09 عمل میکند.
- روشBS : این روش را انگلستان توسعه داده است و بر اساس استاندارد BS 8500-2 عمل میکند.
در هریک از این روشها با استفاده از جداول و نمودارهای مخصوص، نسبت آب به سیمان، حجم سیمان، حجم سنگدانهها و مقدار مواد افزودنی را طی مراحل زیر میتوان محاسبه کرد:
1. در مرحلۀ اول باید مقدمات طراحی اسلامپ را برحسب نوع مصرف، حجم بتنریزی، مدت مصرف و ... بهدرستی انجام داد.
2. در مرحلۀ دوم باید ذرهای را که اندازه بزرگتری از بقیه دارد مشخص کرد.
3. برحسب اندازۀ ذره بزرگ و اسلامپ طراحیشده باید میزان مصرف آب را تخمین زد.
4. برای تأمین مقاومت استاندارد نسبت اختلاط آب به سیمان باید مشخص شود.
5. مقدار سیمان مصرفی نسبت به واحد حجم باید تعیین شود.
6. در مرحلۀ آخر نیز میزان ماسه و سنگریزه باید به دست آید.
مشخصات بتن
تا اینجا سعی کردیم به سادگی توضیح دهیم که بتن چیست و چه کاربردی دارد. در ادامه نیز تصمیم داریم جزییات بیشتری از بتن را بررسی کنیم.
عیار بتن: عیار بتن نشانگر مقدار سیمان در یک واحد حجمی بتن است و رابطۀ مستقیمی با مقاومت فشاری بتن دارد.
مقاومت فشاری بتن: توانایی بتن در تحمل فشار را مقاومت فشاری میگویند. مقاومت فشاری بتن به عوامل مختلفی مانند نسبت آب به سیمان، نوع و خلوص سیمان، نوع و خصوصیات سنگدانهها، عمر و شرایط درمان بتن بستگی دارد.
روانی بتن: میزان پخش شدن و قالبگیری بتن نشاندهندۀ روان بودن آن است. رواني بتن به عواملي همچون نسبت آب به سيمان، نسبت حجمي سيمان به سنگدانهها، شكل و ابعاد سنگدانهها، نحوۀ حمل و قالبگیری و ميزان استفاده از مواد افزودني وابسته است.
چگالي بتن: جرم موجود در واحد حجم بتن را چگالی بتن گویند. چگالي بتن به عواملي همچون نسبت آب به سيمان، نسبت حجمي سيمان به سنگدانهها، نوع و خصوصيات سيمان و سنگدانهها بستگی دارد.
پایداري در برابر منجمد شدن و ذوب شدن: پایداري در برابر منجمد شدن و ذوب شدن تحت تأثیر عواملي همچون نسبت آب به سيمان، كيفيت سيمان، كيفيت سنگدانهها، ميزان هوادهي، نوع و مقدار مواد افزودني و شرايط درمان بتن قرار دارد.
مقاومت بتن چیست؟
مقاومت بتن یکی از مهمترین خواص و مشخصات بتن است که توانایی بتن در تحمل بارگذاریهای فشاری، کششی، خمشی، برشی و ... را نشان میدهد و معمولاً به واحد مگاپاسکالMPa یا پوند بر اینچ مربعpsi اندازهگیری میشود. این مقاومت به عوامل مختلفی مانند نسبت آب به سیمان، نوع و خلوص سیمان، نوع و خصوصیات سنگدانهها، عمر و شرایط بتن، ضخامت بتن و ... وابسته است و اغلب بر اساس طراحی سازه، نوع استفاده، نوع بارگذاری و تحلیلهای مربوطه در نظر گرفته میشود.
به طور عمومی بتن در ساختمانهایی با مقاومت مختلف مورد استفاده قرار میگیرد؛ مثلاً بتن معمولی با مقاومت 20-25 MPa برای ساختمانهای معمولی و بتن با مقاومت بالاتر برای پلها استفاده میشود.
مقاومت بتن یکی از خصوصیات مهم آن است و برای استفاده مؤثر و ایمن از بتن باید عواملی مانند تراکم، اندازهگیری صحیح نمونه جامدات، شرایط نگهداری و استانداردهای مناسب رعایت شوند. توصیه میشود از مهندسان مشاور و خبره پایون در طراحی و ساخت سازههای بتنی استفاده کنید تا از مقاومت بتن در برابر نیروها و رفتارهای مختلف مطمئن شوید و نیازی به برش بتن نداشته باشید.
عیار بتن چیست؟
عیار بتن به مقدار سیمان مصرفشده در یک واحد حجمی بتن که اغلب مترمکعب است گفته میشود. علاوهبراین، عیار بتن تأثیر قابلتوجهی روی هزینه، چگالی، نفوذپذیری، خشک شدن، انقباض و ترک خوردگی بتن دارد. عیار بتن بر اساس الزامات طراحی سازه مورد نظر انتخاب میشود. اگر بگوییم عیار بتن به صورت ۱: ۲: ۴ است، یعنی در هر متر مکعب بتن، وزن سیمان به ترتیب یک بخش، وزن ماسه دو بخش و وزن شن چهار بخش است.
به طور معمول عیار بتن را در مقادیر مختلفی بر اساس نوع سازه و نیازهای ساختمانی تعیین میکنند. برای ساخت سازههای بلندمرتبه یا کارکردهای خاصی که نیاز به مقاومت بیشتر دارند، عیار بتن با نسبت سیمان بیشتر انتخاب میشود. در مقابل، برای ساخت بتنهای معمولی که به مقاومت بالا نیاز ندارند، عیار بتن با نسبت سیمان کمتر مناسب است.
انتخاب درست عیار بتن از اهمیت بالایی برخوردار است؛ چراکه این موضوع بر تحمل سازه و عمر مفید آن تأثیر میگذارد و از همین رو توصیه میشود برای هر عملیات ساختمانی با مشاوره افراد متخصص و پیروی از استانداردها و روشهای طراحی بتن، عیار مناسب برای هر کاربرد را تعیین کنید تا نیازی به ترمیم بتن نداشته باشید.
مزایا و معایب بتن چیست؟
بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که از ترکیب آب، سیمان و سنگدانههای ریز و درشت ساخته میشود و خواص مکانیکی، شیمیایی و حرارتی مناسبی دارد که باعث شده است در انواع سازههای مختلف مانند پلها، سدها، تونلها، خانهها، جادهها و ... به کار برود.
مزایای بتن عبارتاند از:
- کاربرد گسترده: بتن را میتوان در انواع پروژههای ساختمانی و عمرانی به صورت قالبگیری، پاشش، پمپاژ و ... به کار برد.
- مقاومت فشاری بالا: بتن توانایی تحمل فشار فراوان را دارد و کمتر تحتتأثیر هوازدگی و فرسایش قرار میگیرد.
- شکلپذیری: بتن قبل از سخت شدن یک مادۀ قابلانعطاف است که میتوان آن را به شکل دلخواه در قالب مناسب ریخت.
- عایق حرارتی و صوتی: بتن پوک یا پوشالی را میتوان بهعنوان مصالح ضدصوت یا عایق حرارتی استفاده کرد.
- سازگار با فولاد: ضریب انبساط حرارتی فولاد و بتن به یکدیگر نزدیک هستند و بهندرت مسئلهای در رابطه با اختلاف انبساط بین این دو عنصر در تغییر درجه حرارتهای عادی برای چسبندگی به وجود میآید.
- قابل بازیافت: بقایای بتن را میتوان بازیافت و بهعنوان سنگ شکسته یا پودر سیمان در صنعت استفاده کرد.
معایب بتن عبارتاند از:
- مقاومت کششی پایین: بتن توانایی تحمل کشش بالا را ندارد و نسبت به ترکخوردگی حساس است. برای جبران این نقص، معمولاً از فولاد مسلح در داخل بتن استفاده میشود که به این محصول، بتن مسلح نیز گفته میشود.
- انعطافپذیر نبودن: بعضي از سیستمهای سيالاتي كه نياز به قابلیت انعطافپذیری دارند نمیتوانند از بتن استفاده كنند.
- قدرت نسبی کم: بتن نسبت به وزن خود قدرت کمی دارد و برای ساخت سازههای بلند و سبک مناسب نیست.
- انقباض و انبساط: بتن در اثر خشک شدن و تغییر دما منقبض و منبسط میشود که باعث تغییر شکل و ترکخوردگی سازه خواهد شد.
- نفوذپذیری: بتن ممکن است به علت نقص در ترکیب یا درمان، منافذی داشته باشد که موجب نفوذ آب، هوا، گازها و مواد شیمیایی به داخل آن شود. این عامل باعث کاهش مقاومت، خوردگی فولاد مسلح و تخریب بتن میشود.
مراحل اجرای بتن ریزی
بتن ریزی فرآیندی است که طی آن مخلوط بتنی را در محل مورد نظر مثل فونداسیون، کف، ستون، دیوار و ... میریزند. برای این کار در بیشتر مواقع از قالبهای مخصوصی از جنس چوب یا فلز استفاده میشود که بعد از گیرش مخلوط آن را از قالب جدا و تا زمانی که به گیرش نهایی برسد از آن نگهداری میکنند. در ادامه، مراحل بتن ریزی را بررسی میکنیم.
1. قالب بندی بتن
در این مرحله، قالبهای مناسب برای شکل و ابعاد عضو سازهای که قرار است بتن ریخته شود طراحی و نصب میشوند. قالبها باید استحکام کافی داشته باشند تا بهخوبی وزن مخلوط و میلگردهای آن را تحمل کنند. همچنین قبل از بتنریزی باید از روغنکاری همۀ قسمتهای قالب بتن مطمئن شوید تا هنگام باز شدن و جدا کردن، مخلوط از قالب به آسانی انجام شود.
تصویری از قالببندی بتن
2. اختلاط بتن
در این مرحله، تمامی اجزای استفادهشده در ساخت بتن مانند سیمان، سنگدانه، آب و مواد افزودنی با نسبت مشخص با هم مخلوط میشوند و دوغاب سیمانی یا همان بتن تولید خواهد شد. این کار را میتوان به صورت دستی یا با استفاده از دستگاههای اختلاط (مثل مخلوطکن چرخشی یا پمپ) انجام داد.
عکسی از اختلاط بتن
3. حمل و جا به جایی بتن
در این مرحله، بتن تولیدشده را به صورت مناسب و با حفظ خصوصیات آن به محل قالب میبرند و در آن میریزند. روشهای حمل و جابهجایی بستگی به حجم، فاصله و شکل عضو سازهای دارد. بعضی از روشهای رایج عبارتاند از: پمپ، لوله، شوت، جرثقیل، دستکار و خودرو.
4. تراکم بتن
در این مرحله، با استفاده از وسایل مناسب (مثل ویراتور) هوای بهوجودآمده در فرآیند حمل و جابهجایی را خارج میکنند و باعث تثبيت حجمي سيمان در سطح سیستمی میشوند. این کار باعث افزایش مقاومت، کاهش نفوذپذیری و بهبود ظاهر بتن خواهد شد.
5. پرداخت بتن
در این مرحله، با استفاده از ابزارهای مناسب (مثل ماله و شمشه) سطح بتن را صاف و هموار و آن را برای عملآوری آماده میکنند. پرداخت بتن باعث بهبود خواص فیزیکی و زیبایی بتن میشود.
6. عمل آوری بتن
در این مرحله، با استفاده از روشهای مناسب (مثل تر و خشک نگه داشتن، پوشاندن، تزریق و ...) از خشک شدن سریع بتن جلوگیری و به گیرش نهایی آن کمک میشود. عملآوری بتن باعث افزایش مقاومت، کاهش ترک خوردگی و نفوذپذیری بتن میشود.
بررسی قیمت بتن
قیمت بتن به عوامل مختلفی مانند رده مقاومتی، نوع اسلامپ، نوع سنگدانه، نوع ماده افزودنی، هزینه حملونقل، هزینه پمپ و ... بستگی دارد. قیمتها ممکن است با تغییر شرایط بازار و عرضه و تقاضا دستخوش تغییر شوند. توصیه میکنیم برای کسب اطلاعات بیشتر در این حوزه و اطلاع از قیمت روز بتن، حتما قیمتهای روز را استعلام بگیرید.