بتن را میتوان بهعنوان یکی از مصالح اصلی و انکارناپذیر مورداستفاده در ساختوسازها نام برد که مصارف زیادی دارد. پیشینه استفاده از بتن بسیار طولانی بوده و اولین بار در حجم عظیم توسط رومیان باستان مورداستفاده قرار گرفت. بتن مادهای ترکیبی است که در حالت عادی بهصورت روان میباشد اما باگذشت زمان سخت شده و به جسمی مقاوم و محکم تبدیل میگردد. در این مقاله قصد داریم به انواع بتن و مواد تشکیلدهنده آن بپردازیم با ما همراه باشید.
بتن ازنظر نوع موادی که در ساخت آن بهکاررفته دارای انواع گوناگونی است و با توجه به مکان و استحکام موردنظر مورداستفاده قرار میگیرد. انتخاب نوع بتن بر اساس ویژگیهایی نظیر دوام، مقاومت گرمایی و شیمیایی، چگالی و کاربرد انجام میشود و برای سازههای مختلف نوع خاصی از بتن به کار میرود.
1- سنگدانه:
شامل قطعات بزرگ در ترکیب، معمولاً شن درشت یا سنگ خردشده مانند سنگآهک یا گرانیت همراه با مواد ریزتر از قبیل ماسه.
سنگدانههای ریز و درشت، بزرگترین قسمت ترکیب را تشکیل میدهند. معمولاً ماسه، شن طبیعی و سنگ خردشده بدین منظور بهکاربرده میشوند. سنگدانههای بازیافتی (از ساختوساز، تخریب و زبالههای حفاری) بهعنوان جایگزینی برای سنگدانههای طبیعی بیشازپیش مورداستفاده قرار میگیرند.
توزیع اندازهی سنگدانهها مشخصکنندهی میزان ملات موردنیاز است. اگر اندازهی سنگدانهها یکنواخت باشد، بیشترین فضای بین اجزا را دارند که با اضافه کردن سنگدانههای ریزتر این فضاها پر خواهند شد. ملات باید فضای بین سنگدانهها را پر کند، سطح سنگدانهها را به هم بچسباند و در عین حال گرانقیمتترین عضو ترکیب نیز هست؛ بنابراین استفاده از سنگدانههای با سایزهای مختلف باعث کاهش قیمت میشود. تقریباً همیشه سنگدانهها از مقاومت بالاتری نسبت به ملات برخوردارند، بنابراین بر مقاومت نیز تأثیر منفی نخواهد داشت.
2- آب:
برای تولید بتن با مخلوط انواع متنوعی از سیمانها (بهغیراز آسفالت)، از آب استفاده میشود که دوغابی تولید میکند که قابلیت شکلدهی دارد. بتن از طریق یک فرآیند شیمیایی به نام هیدراته شدن، سفت میشود که در آن آب با سیمان وارد واکنش شده و بقیه اجزا را به هم میچسباند و مادهای قدرتمندتر و مانند سنگ ایجاد میکند.
چسب سیمانی باعث چسبیدن سنگدانهها به یکدیگر شده، حفرات هوای داخلی را پر کرده و باعث جریان آسانتر مخلوط میشود. نسبت پایینتر آب به سیمان، بتن با مقاومت بالاتر و پایدارتری تولید میکند ولی آب بیشتر باعث میشود بتن بهراحتی جریان پیدا کرده و اسلامپ بالاتری داشته باشد. استفاده از آب ناخالص برای ساخت بتن، میتواند باعث ایجاد مشکل در هنگام تولید و ایجاد اشکال در سازه گردد.
3- سیمان:
معمولاً سیمان پُرتلند برای ساخت بتن کاربرد دارد. مواد دیگری نیز میتواند بهعنوان سیمان استفاده شود. مواد سیمانی دیگر مانند خاکستر بادی و یا سیمان سرباره نیز گاهی اوقات بهعنوان افزودنیهای معدنی مورداستفاده قرار میگیرند؛ که این استفاده میتواند از طریق پیش ترکیب با سیمان و یا استفاده مستقیم در بتن باشد.
سیمان پرتلند رایجترین نوع سیمان برای کاربردهای معمول است. این ماده، عضو پایهای بتن، ملات و خیلی از پلاسترها است. از بین تمامی اجزای تشکیلدهنده، تولید سیمان نسبت به بقیه موارد نیاز به انرژی بیشتری دارد.
نسبت آب به سیمان بسیار مهم است و درصورتیکه نسبت آن نامناسب باشد در دوام بتن، مقاومت فشاری و سایر مشخصات بتن تأثیر منفی میگذارد.
– افزایش نسبت آب به سیمان باعث کاهش دوام بتن میشود.
– افزایش نسبت آب به سیمان باعث کاهش مقاومت فشاری بتن میشود.
4- افزودنی:
اگرچه افزودنی جزء اجزای اصلی ترکیب نیستند و میتوان از آنها استفاده نکرد؛ اما برای بهبود بخشیدن برخی خواص مختلف از آنها استفاده میشود. این افزودنیها میتوانند سرعتگیرش را افزایش یا کاهش دهند و یا خواص مفید دیگری ایجاد کنند ازجمله: افزایش مقاومت کششی، افزایش کارایی، ایجاد حباب هوا و مقاومت در برابر آب و یخزدگی بتن.
همانطور که بیان شد، افزودنیهای شیمیایی موادی به شکل پودر یا مایع هستند که جهت بخشیدن ویژگیهای خاصی افزوده میشوند. در کاربردهای معمولی، غلظت افزودنیها کمتر از ۵% حجم سیمان مورداستفاده بوده و در زمان اختلاط افزوده میشوند. نمونههای رایج افزودنیها عبارتاند از:
– زودگیرکنندهها: باعث افزایش سرعت هیدراته شدن میشوند. با توجه به ترکیبات موجود در آنها و حضور کلر، استفاده از آنها در برخی کشورها ممنوع است. زودگیرکنندهها خصوصاً برای بهبود خواص در شرایط آب و هوایی سرد کاربرد دارند.
– دیرگیرکنندهها: سرعت هیدراتاسیون را کاهش میدهد و برای بتنریزیهای عظیم و دشوار که گیرش موضعی تا پایان بتنریزی مدنظر نیست، کاربرد دارد. چند نمونه دیرگیر کننده در دسترس عبارتاند از: شکر، ساکارز، سدیم گلوکونات، گلوکز، اسیدسیتریک و تارتاریک اسید.
– هوازاها: حبابهای هوای ریز تولید میکنند که باعث کاهش آسیب در چرخههای یخزدگی شده و پایداری را افزایش میدهد. اگرچه، هوای محبوس باعث کاهش مقاومت میشود و به ازای هر ۱% هوای موجود، مقاومت فشاری ۵% کاهش مییابد. اگر درنتیجهی اختلاط، هوای زیادی محبوس گردد؛ میتوان از افزودنیهایی برای آوردن این حبابها به سطوح بتن استفاده نمود.
– روان کنندهها: باعث افزایش کارایی بتن تازه میشوند و به آن اجازه میدهند آسانتر و با تلاش کمتر در محل قرار بگیرد. از روان کنندهها میتوان برای کاهش آب موجود در بتن همزمان با حفظ کارایی آن استفاده نمود. با استفاده از آنها مقاومت و پایداری افزایش مییابد.
– رنگدانه: برای نماسازی و جهت تغییر رنگ بتن میتوان از آنها استفاده نمود.
– ضدزنگ: برای کاهش زنگزدگی فولاد و میلگردهای موجود در بتن به کار میروند.
– عامل اتصال: برای ایجاد اتصال بین بتن قدیمی و جدید، با تلورانس دمایی بالا و مقاومت در برابر زنگزدگی از آنها استفاده میشود.
– آسان کننده پمپاژ: باعث بهبود قابلیت پمپاژ، ضخیم شدن چسب، کاهش جدا شدن ذرات در هنگام پاشش و کاهش آب انداختن میشوند.
– فوق روان کنندهها: نیز نوعی روان کننده هستند که خواص زیانآور کمتری دارند و در صورت استفاده میتوانند باعث شوند که کارایی در مقایسه باحالتی که از روان کنندهها استفادهشده بیشتر شود.
5- شعور:
مرحوم دکتر مهدی قالیبافیان پدر بتن ایران و استاد برجسته مهندسی راه و ساختمان جمله بسیار معروفی داشتند که گفتن آن خالی از لطف نیست.
بتن ترکیبی از سنگدانه، سیمان، آب و اندکی شعور است.
بهعبارتدیگر، صِرف وجود مصالح برای تشکیل بتن کافی نیست و پشت آن باید دانش مهندسی و علم باشد تا منجر به تولید بتن شود. درنتیجه نقش مهندسین عمران بادانش در تهیه بتنهای باکیفیت در اینجا برجسته میشود.
