در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب می‌باشد. حتی امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی بتن، پلیمرهای بتن، الیاف بتن و غیره تهیه شود. همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلاء ، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده‌های مختلف استفاده شود.با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه شاهد کاربرد انواع مختلف بتن با مصالح مختلف هستیم که هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در حال حاضر انواع مختلفی از سیمانها که شامل پوزولانها ، سولفورها ، پلیمرها ، الیافهای مختلف و افزودنیهای متفاوتی هستند ، تولید می شوند . همچنین می توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت ، بخار، اتوکلاو ، تخلیه هوا ، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می گیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی حاصل می شود و دارای ویژگیهای خاص است. بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای اهل لیدز ، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن ، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها ، سازه ها ، سد ها ، پل ها، تونل ها و راه ها ، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است. اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده در شرایط خاص مورد استقبال کاربران آن قرار گرفته است. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی مشخص شده است که صرف توجه به مقاومت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربردهای مختلف نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله دوام بتن در محیط های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها دستورالعمل ها و استانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند .

 

مواد تشکیل دهنده بتن:

* سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند .

* سیمان (Cement)

* آب (Water)

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. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm می‌باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰٫۵ معادل ۰٫۰۵ وزن سیمان می‌باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه‌های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph.(درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد ، می‌تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی‌رساند.

مقدار آب مصرفی

مقدار آب مصرفی در داخل بتن بسیار با اهمیت است. به منظور تکمیل فرایند واکنش سیمان با آب مقدار مشخصی آب مورد نیاز است. در صورتی که این مقدار کمتر از آن حد باشد ، قسمتی از سیمان برای واکنش آب کافی دریافت نمی‌کند و واکنش نداده باقی می‌ماند. در صورتی که بیش از مقدار مورد نیاز آب به مخلوط بتن اضافه شود پس از تکمیل واکنش، مقداری آب به صورت آزاد در داخل بتن باقی می‌ماند که پس از سخت شدن بتن باعث پوکی آن و نتیجتا کاهش مقاومت خواهد شد. به همین دلیل دقت در مصرف نکردن آب زیاد در داخل بتن به منظور حصول مقاومت بالا ضروری است.

مقدار آب لازم برای تکمیل واکنش به صورت پارامتر نسبت آب به سیمان تعریف می‌شود. این نسبت برای سیمان پرتلند معمولی حدود ۲۵ درصد است. با این مقدار آب بتن فاقد کارایی لازم خواهد بود و معمولاً نسبت آب به سیمان مورد استفاده در کارگاههای ساختمانی بیش از این مقدار است. در تعیین نسبت اختلاط بتن پارامتری لحاظ می‌شود که مقدار رطوبت سنگدانه‌ها را نیز قبل از افزودن آب به بتن لحاظ می‌کند که در تعیین مقدار آب مورد نیاز حائز اهمیت است.

عمل آوری بتن (کیورینگ بتن) :

با ادامه یافتن Hydration مقاومت بتن افزایش می‌یابد و این واکنش عامل افزایش مقاومت بتن یا همان گیرش سیمان است. برای عمل آوری یا ادامه یافتن فرآیندHydration باید رطوبت نسبی حداقل ۸۰ درصد باشد. در صورتی که رطوبت کمتر از این مقدار شود، عمل آوری متوقف شده و درصورتی که رطوبت نسبی به بالای ۸۰ درصد بازگردد ، فرآیند هیدراسیون یا Hydration دوباره شروع خواهد شد. به دلیل تبخیر قسمتی از آب مورد نیاز قبل از تکمیل واکنش بین آب و سیمان (که چندین روز طول می‌کشد) قسمتی از سیمان موجود در مخلوط بتن واکنش نداده باقی می‌ماند. پس از بتن ریزی باید بلافاصله توجه لازم به فرایند عمل آوری معطوف گردد. عمل آوری عبارت است از حفظ رطوبت بتن تا زمانی که واکنش بین سیمان و آب تکمیل شود. این عمل می‌تواند به وسیله عایقکاری موقت، پاشش آب یا تولید بخار صورت گیرد. از دیدگاه عملی، حفظ رطوبت بتن برای ۷ روز توصیه می‌شود. در شرایطی که این کار ممکن نباشد حداقل زمان عمل آوری بتن نباید کمتر از ۲ روز باشد.

سنگدانه‌ها (Aggregates)

سنگدانه‌ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آنها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از خواص شیمیایی آنها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند.

اندازه دانه‌های سنگی

بتن عموما از سنگدانه‌هایی به اندازه‌های مختلف که حداکثر قطرآن بین ۱۰ میلیمتر و۵۰ میلیمتر می‌باشد ، ساخته می‌شود. به طور متوسط از سنگدانه‌هایی با قطر ۲۰ میلیمتر استفاده می‌شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است. به طور کلی دانه‌های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلیمتر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده‌اند که این حد فاصل توسط الک ۴٫۷۵ میلیمتری یا نمره چهار مشخص می‌گردد. حد پایین ماسه عموما ۰٫۰۷ میلیمتر یا کمی کمتر می‌باشد. مواد با قطر بین ۰٫۰۶ میلیمتر و ۰٫۰۲ میلیمتر به نام لای(سیلت)و مواد ریزتر رس نامگذاری شده‌اند. گل ماده نرمی است که شامل مقادیر نسبتا مساوی ماسه و لای و رس می‌باشد.

افزودنی‌ها (Admixtures)

معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن آن با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات “مواد ترکیبی” و “مواد افزودنی” با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساسا عبارتند از:تقلیل دهنده‌های آب، کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های گیرش که در ایین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A طبقه بندی شده‌اند. دسته بندی افزودنی‌ها در استاندارد BS نیز مشابه می‌باشد. در ضمن افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است.

این افزودنی‌ها به سه منظور به کار می‌روند:

۱-رسیدن به مقاومتی بالاتر به وسیله کاهش نسبت آب به سیمان

۲–رسیدن به کارایی مشخص با کاهش مقدار سیمان مصرفی و نتیجتا کاهش حرارت هیدراتاسیون در توده بتن.

۳-سادگی بتن ریزی به وسیله افزایش کارایی در قالبهایی با آرماتور انبوه و موقعیت‌های غیرقابل دسترسی

 

مزایا استفاده از بتن:

۱- بتن در مقایسه با مصالح دیگر مقاومت فشاری قابل قبولی دارد .

۲- شکل پذیری خوبی دارد و با ساختن قالب مناسب تقریبا هر نوع مقطعی را می توان تولید نمود .

۳- تمامی اجزای تشکیل دهنده بتن به جز سیمان ارزان قیمت محسوب می شوند و  در اکثر نقاط یافت می شوند .

۴- مقاومت بسیار خوب در مقابل آتش

۵- مقاومت بسیار خوب در مقابل آب و رطوبت، همچنین محافظ  آرماتور

۶- صلبیت بالای بتن آرمه

۷- بتن نسبت به فولاد نیاز به محافظت کمتری دارد .

۸- عمر بتن در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی بیشتر می باشد و یک ساختمان بتن آرمه می تواند برای همیشه بدون کاهش ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد .

۹- اجرای سازه بتن آرمه در مقایسه با سایر مصالح نیاز به نیروی اجرایی با مهارت بالا ندارد .

۱۰- در بعضی از موارد مثل پی، شمع و … به عنوان تنها گزینه ی اقتصادی مخسوب می شود .

معایب استفاده از بتن :

۱- مقاومت کششی بتن بسیار پایین بوده، حدوده ۱۰% مقاومت فشاری

۲- یکی از معایب مهم ساختمانهای بتنی وزن بسیار زیاد ساختمان می باشد که با میزان تخریب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقیم دارد . اگر بتوانیم تیغه های جدا کننده و پانل ها را از بتن سبک بسازیم وزن ساختمان و در نتیجه آن تخریب ساختمان توسط زلزله مقدار زیادی کاهش می یابد . ولی کم بودن مقاومت بتن سبک عامل مهمی در محدود نمودن دامنه کاربرد این نوع بتن و بهره گیری از امتیازات آن بوده است .

۳- “کرمو  یا شن نما شدن بتن” ظاهری کاملاً متفاوت با “عدم تراکم کافی بتن” دارد. متاسفانه اغلب مهندسین ، تکنیسین ها و دست اندرکاران اجرای سازه های بتنی این دو عیب را یکسان می شمارند. این در حالی است که :

– در بتن کرمو یا شن نما شده، ذرات درشت دانه (شن) در کنار هم دیده می شود که فضای بین آنها فاقد ملات و شیره کافی می باشد.

– در یک بتن غیر متراکم ممکن است فضاها و حفرات کوچک و بزرگ قابل رؤیت (از چند دهم میلیمتر تا چندین میلیمتر) مشاهده گردد اما در بخش جامد، ذرات درشت و ریز و شیره بتن در کنارهم بصورت همگن دیده می شود.

از عمده علل کرمو شدن بتن می توان به موارد زیر اشاره نمود:

– عدم ویبره صحیح

– پایین بودن کیفیت اختلاط بتن

– کرمو یا شن نما شدن بتن، عواقبی را به دنبال دارد که عبارتند از:

۱:‌ کاهش شدید مقاومت فشاری، کششی و خمشی و برشی بتن به حدی که ممکن است نتوان مقاومت بتن این بخش را اندازه گیری کرد و حتی گاه امکان تهیه مغزه نیز در این قسمت ها وجود ندارد.

۲: کاهش شدید مدول ارتجاعی بتن که عملاً در طراحی سازه از اهمیت برخوردار می باشد.

۳: کاهش شدید پیوستگی بین بتن و میلگرد که به کاهش شدید ظرفیت باربری قطعه می انجامد و عملاً انتقال نیروها بدرستی صورت نمی گیرد و روابط شناخته شده در طراحی سازه های بتن آرمه از اعتبار ساقط می شود.

۴: افزایش شدید نفوذپذیری بتن در منطقه کرمو یا شن نما شده و نشت شدید آب به درون بتن و از بین رفتن آب بندی در سازه های نگهدارنده مایعات.

۵: عدم امکان اندازه گیری جذب آب کوتاه مدت و بلند مدت بدلیل حفرات بزرگ.

۶ : نفوذ مواد زیان آور به درون بتن و آسیب رسانی به بتن (حمله سولفاتها و مواد اسیدی و …).

۷: عدم دوام بتن در محیط های دارای چرخه های یخ بندان و آبشدگی.

۸: شروع زود هنگام خوردگی میلگردها در اثر نفوذ سریع یون کلرید یا کربناته شدن بتن یا خمیر سیمان ناچیز ‌مجاور میلگردها و از بین رفتن لایه انفعالی (درصورت تشکیل شدن آن).

۹: عدم تشکیل لایه انفعالی در میلگرد واقع در بخش شن نما شده و شروع خوردگی از ابتدای بتن ریزی یا ادامه دادن خوردگی میلگردهای زنگ زده.

۱۰: افزایش آهنگ (شدت) خوردگی میلگردها در اثر کاهش شدید مقاومت الکتریکی بتن اطراف آن در منطقه پوشش میلگردها.

۱۱: ایجاد منظره بد و نمای نامطلوب در سطح بتن.

Oscar Neimeyer و بتن

اگرچه شما می توانید معمارانی بسیاری را نام ببرید که به طور نمادین از بتن استفاده می کنند، اما کار آقای Oscar Neimeyer در استفاده از پتانسیل و زیبایی بتن برای شکل پذیری سازه(به عنوان مثال، کلیسای جامع بریزیلیا یا مقر سازمان ملل در نیویورک) مسلما بی نظیر است. آقای Niemeyer و Lúcio Costa اولین بار در سال ۱۹۵۶ بتن را به عنوان یک نماد قدرتمند مدرنیته و امروزی در پایتخت جدید برزیل یعنی برزیلیا به کار بردند. بتن در نما به عنوان یک مصالح انتخاب شد، و در زمان های مختلف به صورت سطوح بتنی صاف و سفید و به عنوان قلب برزیل مدرنیسم مطرح شد. آقای Niemeyer مانند بسیاری دیگر از معماران نسل خود با بکارگیری بتن، نماهای سنتی را کنار گذاشت.

منابع:

Dir [dot] wikipg [dot] com

مقالات بتن

بتن هوادار

۱۱ مه ۲۰۱۲ … در بتن هوادار حبابهای بسیار ریز هوا وجود دارد (حبابهای ریزتر از۰٫۰۵ میلیمتر که با چشم قابل رویت نیست) که با مواد مضاف هوازا ایجاد می شود، بتن هوا …

معرفی کتاب بتن غلتکی در سدسازی

معرفی کتاب بتن غلتکی در سدسازی. کد مطلب :۶۳۳۶٫ فهرست مطالب. معرفی کتاب بتن غلتکی در سدسازی. ۱٫ کتاب بتن غلتکی در سدسازی …

مدول الاستیسیته بتن-مدول الاستیسیته

نایلون. ۲–۴٫ ۲۹۰۰۰۰–۵۸۰۰۰۰٫ تخته فیبر (متوسط ​​چگالی). ۴٫ ۵۸۰۰۰۰٫ چوب کاج . ۹٫ ۱۳۰۰۰۰۰٫ چوب بلوط. ۱۱٫ قشر استخوان انسان. ۱۴٫ ۲۰۳۰۰۰۰٫ بتن مقاومت بالا …

بتن با مقاومت اولیه ی بالا

بررسی اثر آب مغناطیسی بر دوام بتن نیمه سبک

۶ مه ۲۰۱۲ … در سالهای اخیر تحقیقات بسیار بر روی بهسازی تولید بتن با کارآیی و مقاومت بالا متمرکز شده است که برای رسیدن به این هدف راههای مختلف از جمله …

کتاب مهندسی بتن پیشرفته (۲۷۵۵)

۷ مارس ۲۰۱۲ … نام کتاب: مهندسی بتن پیشرفته. نام نویسنده: مسعود امیدی. توضیحات: چاپ اول ۱۳۸۶٫ ناشر: طنین قلم (انتشارات). موضوع: بتن. شابک: ۹۶۴۹۶۸۹۰۲۸

معرفی کتاب آیین نامه بتن ایران (آبا)

Pishrobakhtar [dot ] loxblog [ dot ] com