بتن چیست و انواع آن

انواع بتن، بتن های خاص، ترکیبات بتن، طرح اختلاط بتن ۳۵۰ ، طرح اختلاط بتن، افزودنی های بتن، ترمیم بتن، آب بندی بتن، بتن اکسپوز، وزن مخصوص بتن، عیار بتن، وزن مخصوص بتن مسلح، مقاومت بتن ۳۵۰ ، اسلامپ بتن.

بتن چیست؟

بتن (به فرانسوی: Béton)، از ریشه لاتین (به لاتین: Bitume) در مفهوم وسیع به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می‌شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولان‌ها، سرباره کوره‌ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره تهیه شود. 

همچنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده‌های مختلف استفاده شود. با توجه به گسترش و پیشرفت علم و پیدایش تکنولوژی‌های فراوان در قرن اخیر، شناخت بتن و خواص آن نیز توسعه قابل ملاحظه‌ای 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 سیمان ها که شامل پوزولان ها، سولفورها، پلیمرها، الیاف های مختلف و افزودنی های متفاوتی هستند، تولید می‌شوند.

توضیحات دیگر در مورد بتن چیست؟

در واقع بتن به هر ماده یا ترکیبی گفته می شود که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده است. که برای ممقاوم سازی سازه های بتنی کاربرد دارد. انواع مختلف سیمان، مواد افزودنی، پلیمرها، الیاف و غیره می تواند در ساخت بتن به کار رود. انواع مختلف بتن با مصالح مختلف که هر کدام خواص مخصوص به خود را دارند امروزه کاربردهای متنوعی پیدا کرده اند. مواد اولیه بتن ارزان و در دسترس هستند که از مزایای اصلی بتن محسوب می شود.

سنگدانه‌ها (Aggregates) در بتن چیست؟

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند از اینرو کیفیت آن ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در حقیقت خواص فیزیکی، حرارتی و پاره‌ای از اوقات شیمیایی آن ها در عملکرد بتن تاثیر می‌گذارد. دانه‌های سنگی طبیعی معمولاً بوسیله هوازدگی و فرسایش و یا به طور مصنوعی باخرد کردن سنگ‌های مادر تشکیل می‌شوند. البته این مطلب نباید درمورد سنگدانه ها فراموش شود.

سطح سنگدانه های اگر آغشته به گل و لای باشد باید سطح آن تمیز شود حتی الامکان باید شسته شود در صورت لزوم.

اندازه دانه‌های سنگی در بتن چیست؟

بتن عموماً 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.

در حالت کلی بتن از مخلوط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مخنلف در اثر واکنش آب با سیمان حاصل می شود که دارای ویژگی های خاص است. در دسترس بودن مصالح بتن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی شامل ساختمان ها، سدها، پل ها، تونل ها، راه ها و غیره این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.

دوام بتن در محیط های مختلف مساله ای است که در چند سال اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بتن باید همگن، کارا، مقاوم، پایا و کم تراوا باشد. در بسیاری از موارد با انتخاب مصالح، نسبت های اختلاط مناسب، به کار بستن روش های درست، استفاده از تجهیزات مناسب و افراد کار آزموده می توان به این ویژگی ها دست یافت.بهره گیری از افزودنی های شیمیایی در کنار مزایای بیشماری که دارند، دستیابی به این ویژگی ها را امکان پذیرتر و آسان تر خواهد کرد.

پرکاربردترین مصالح ساختمانی کدام است ؟

بتن از پر کاربردترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. همچنین می‌توان خاطر نشان کرد که تولید انواع بتن با استفاده از حرارت، بخار، اتوکلاوم، تخلیه هوا، فشار هیدرولیکی ویبره و قالب انجام می‌گیرد. بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه‌های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به حاصل می‌شود و دارای ویژگی های خاص است.

بتن اینک با گذشت بیش از ۱۷۰ سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفت های شگرفی شده است. در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه‌های بتنی چون ساختمان‌ها، سازه‌ها، سدها، پل‌ها، تونل‌ها و راه‌ها ، 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 مقاوت به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیط های مختلف و کاربردهای مختلف نمی‌تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه‌های بتنی ایجاد می‌گردد. چند سالی است که مسأله دوام بتن در محیط‌های مختلف مورد توجه قرار گرفته است.

مشاهده خرابی‌هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن‌ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشورهای در حال توسعه، افکار و اذهان را به سمت طرح بتن‌هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است.

در این راستا در پاره‌ای از کشورها دستورالعمل‌ها 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 دستورالعمل‌ها گشته‌اند.

ارتباط بین مواد تشکیل دهنده مخلوط بتن چیست؟

 اولین سئوالاتی که در اینجا مطرح است این است که ارتباط بین مواد تشکیل دهنده مخلوط بتن چیست؟ سه امکان وجود دارد:

ابتدا ممکن است تصور شود که اصل ماده ساختمانی ماده چسبنده ای استکه از هیدراتاسیون سیمان و آب ناشی شده است و سنگدانه ها بعنوان مواد ارزان و پرکننده این ماده چسبنده می باشد.

امکان دوم این است که سنگدانه های درشت بعنوان سنگ های بنائی که توسط ملات بهم پیوسته اند درنظر گرفته شود و این ملات دوغاب سیمان و سنگدانه های ریزدانه می باشد.

امکان سوم آن است که بتن بعنوان ماده ای از دوفاز مختلف یعنی سیمان هیدراته و دانه های سنگی در نظر گرفته شود. بنابراین خواص بتن به خواص هر یک از فازها و فصل مشترک این دو فاز بستگی دارد.

هر یک از نظریات دوم و سوم محدودیت هایی داشته  و می توانند برای بیان رفتار بتن بکار روند. لیکن در نظریه اول این مسائل وجود ندارد. اگر تصور شد که می توان سیمانی ارزان تر از سنگدانه ها نیز تهیه کرد این سئوال پیش می آید که آیا می توان سیمان و آب را به تنهایی بعنوان یک ماده ساختمانی(بتن) بکاربرد؟

پاسخ قطعاً منفی خواهد بود و علت آن تغییرات حجمی بالای خمیر سیمان می باشد.جمع شدگی خمیر خالص سیمان تقریباً به ۱۰ برابر جمع شدگی بتنی با ۲۵۰ کیلوگرم سیمان در مترمکعب می رسد. همین مسائل برای خزش و وارفتگی نیز مطرح است.

علاوه بر این حرارت زیاد تولید شده ناشی از مصرف سیمان به مقدار زیاد، بخصوص در آب و هوای گرم سبب ایجاد ترک خواهد شد. همچنین باعث می شود که سنگدانه ها نسبت به خمیر سیمان در مقابل حملات مواد شیمیایی پایدارترند اگرچه خمیر سیمان نیز در این محیط های خورنده نسبتاً پایدار است. بنابراین صرف نظر از قیمت مواد سنگی در بتن بسیار مفید خواهند بود.

مواد تشکیل دهنده بتن چیست؟

سنگدانه‌ها در بتن تقریباً سه چهارم حجم آن را تشکیل می‌دهند و ملات سیمان و آب یک چهارم

سیمان (Cement)

سیمان پرتلند از مخلوط و آسیاب کردن سنگ آهگ و خاک رس به نسبت ۳به۱، و پختن گرد همگن و یکنواخت زیردمای ۱۰۰۰درجه، تا CO2 از سنگ آهک و آب شیمیایی از خاک رس جدا شوند. در گرمای زیر ۱۲۰۰ درجه سانتی گراد آهک با سیلیس و رس ترکیب می‌شود. در گرمای بالای ۱۲۰۰درجه، رویه دانه‌های گرد داغ شده و ضمن عرق گردن به هم می‌چسبند و به صورت کلوخ‌های کلینکر درمی آیند. از سرد کردن کلوخ‌ها و سپس آسیاب کردن آن ها با کمی سنگ گچ، سیمان تولید می‌شود.

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 اورند. 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 یون های 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 لزوماً 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 نتیجتاً 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 کارگاه های 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. این رطوبت اضافی (یا کمبود رطوبت) مقدار رطوبت مازاد (کمبود رطوبت) سنگدانه‌ها از حالت اشباع با سطح خشک SSD یا (Saturated Surface Dry) است.