انواع بتن و کاربردهای آن را در این مقاله برسی می کنیم. با ما همراه باشید
کاربرد بتن ساختمان برحسب نوعی که دارد به انواع بتن زیر تقسیم می گردد:
معمولی ترین نوع بتن مخلوط ست از سیمان پرتلند، ماسه، شن و آب، این بتن به همراه آرماتور و یا بدون آن در سازه ها، راه ها و پی به کار می رود. نسبت مخلوط شن، ماسه و سیمان این بتن از 1:1:2 (برای قوی ترین مخلوط) تا 1:3:6 (بتن مگر یا به عنوان بتن بستر) در تغییر می باشد. ساخته شده با سنگدانه ها و سیمان های معمولی تیپ یک تا پنج پرتلند و با وزن ویژه ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب.
بتن ساده به بتن بدون آرماتور گفته می شود. از این بتن در بتن ریزی های حجیم مانند ساخت پی سد، دیوار حایل وزنی و غیره استفاده می شود.
بتن بستر بتن ساده با درصد بالای شن نسبت به سیمان در مقایسه با بتن سازه ای است. از این بتن به عنوان پرکننده و در کارهای غی رسازه ای و یا به عنوان لایه محافظ بتن سازه ای در برابر نفوذ املاح و مواد موجود در خاک بستر که برای بتن مضر می باشد استفاده می شود. بتن مگر یا بتن نظافت یا همان بتن رگلاژ کف قالب بندی فونداسیون، در واقع یک بتن با عیار سیمان کم (بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ کیلوگرم سیمان بر متر مکعب) است که به منظور آماده سازی بستر خاک برداری شده برای آرماتوربندی و صفحه گذاری اجرا می گردد.
بتن سازه ای بتنی است که می تواند برای اعضای باربر سازه به کار برده شود. وزن این بتن در حالی که متراکم شده باشد حدود 2400 kg/m3 بوده و باید مقاومت بالایی داشته باشد. اگر این بتن از مصالح سنگی سبک وزن ساخته شده باشد با رعایت ضوابط ویژه در طراحی آن می تواند دارای مقاومت بالا باشد.
بتن مسلح یا بتن آرمه به بتن مسلح شده با میلگرد (آرماتور) گفته می شود. برای مسلح کردن بتن از میلگرد های تقویتی، شبکه های توری تقویتی، صفحات فلزی یا الیاف تقویتی استفاده می گردد هدف اصلی استفاده از بتن آرمه، واگذاری نیروهای کششی به وجود آمده در بتن به میلگردها است (به دلیل مقاومت کششی بالای میلگرد) تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود.
یکی دیگر از انواع بتن ؛بتن پیش تنیده بتن سازه ای است. که در آن قسمت هایی از عضو که به هنگام بهره برداری تحت تاثیر تنش کششی قرار می گیرد را از ابتدا تحت فشار قرار می دهند. لذا زیر بار وارده بتن هیچگاه به کشش نمی افتد. بیش تنیدگی عبارت است از ایجاد یک تنش ثابت و دائمی در یک عضو بتنی به نحو دلخواه و به اندازه لازم، به طوری که در اثر این تنش مقداری از تنش های ناشی از بارهای مرده و زنده در این عضو خنثی شده و در نتیجه مقاومت باربری آن افزایش پیدا می کند.
هدف اصلی، محدود کردن تنش های کششی و ترک های ناشی از لنگر خمشی، تحت تاثیر بارهای وارده در آن عضو می باشد. بتن جسمی است مقاوم در مقابل فشار، ولیکن مقاومت آن در مقابل کشش بسیار کم می باشد، بنابراین می توان با وارد کردن فشار به بتن، کشش ایجاد شده در اثر بار مرده و زنده را در عضو بتنی تقلیل و در نتیجه مقاومت آن را افزایش داد.
یکی دیگر از انواع بتن، بتنی است که در محل مصرف دائمی خود ریخته و سفت می شود. این روش متداول ترین روش اجرایی در سازه های بتنی می باشد.
بتنی است که در کارخانه بتن در قالب های جداگانه ریخته می شود و به شکل کنترل شده ای به عمل آمده و سفت می گردد و به هنگام لزوم برای نصب نهایی به محل کارگاه منتقل می شود. در این فرآیند می توان بتن با کیفیت بالای قالب بندی و مقاومت و قیمت نسبی پایین ساخت. این روش برای تولید دال های کف، بلوک ها ، جداول راه سازی، پی نرده های حصار، تیرهای پل ها و دیوارها و غیره به کار می رود. قطعات پیش ساخته می توانند دارای آرماتور بوده و قطعات فولادی مهندسی نیز در آن جاسازی و نصب شوند.
بتنی است که دارای درصد آب بالایی است تا کارایی لازم را فراهم کند و به توان بتن را در قالب های پیچیده یا در اطراف آرماتور گذاری فشرده ریخت. سپس بتن تحت اثر خلاء قرار می گیرد و قسمت اعظم آب آن برداشته می شود و بدین ترتیب بتن به هنگام سخت شدن مقاومت بیشتری بدست می آورد.
بتن پمپی بتنی است که از میکسر به محل تخلیه توسط لوله منتقل می شود. بتن از میکسر به یک قیف تخلیه می شود و از آنجا وارد پمپ شده که با اعمال نیرو بر آن سبب حرکت به جلوی بتن در لوله می شود. قطر لوله 100-150 mm می باشد و با این روش بتن را می توان تا فاصله افقی حدود 650 m یا فاصله عمودی حدود 50 m یا ترکیبی از این دو اندازه پمپاژ کرد.
بتنی که پمپاژ می شود لازم است درصد آب بالاتری داشته باشد تا خاصیت روانی بتن را بهبود بخشد. اگر بتن با مقاومت بالایی مورد نیاز باشد باید مواد افزودنی خاصی به جای آب اضافی به کار برده شود.
از این روش در تولید منابع و لوله های بتنی استفاده می شود. فرآیند تولید شامل ریختن بتن نسبتا خشک به داخل یک قالب استوانه ای دورانیست. بتن تحت اثر عمل سانتریفوژ به جداره قالب پرتاب شده و یک دیواره سخت متراکم نفوذ ناپذیر را بوجود می آورد.
بتنی است که در کارخانه بتن ساخته و توسط تراک میکسر به کارگاه حمل می شود. در این انتقال منبع استوانه ای که بتن تازه در آن ریخته شده به صورت مداوم از زمان بارگیری تا تخلیه بتن در حال چرخش می باشد. مشخصات مخلوط بتن بین تولید کننده و مصرف کننده قبل از ساخت به توافق رسیده و معمولا تولید حاصل با کیفیت بالا می باشد.
بتن مقاوم در برابر آب می تواند ضد آب یا آب بند باشد.
بتن ضد آب از یک سطح رویی با لایه مقاوم در مقابل آب تشکیل شده در حالی که حجم داخلی بتن از بتن معمولی می باشد. لایه ضد آب را می توان با بکار بردن اسپری لاک الکل به وجود آورد یا با اجرای یک لایه پوشش قیر یا آسفالت روی سطح بتن و یا به کار بردن کربنات سدیم (جوش شیرین) یا سیلیکات سدیم محلول فراهم کرد.
بتن آب بند را می توان از طریق ساخت بتن متراکم با روش کنترل کیفیت دقیق برای ممانعت از دخول آب یا هوا تولید نمود. بتنی که به این روش ساخته می شود به حدی کافی آب بند خواهد بود و قابل استفاده برای مخازن آب می باشد.
بتن خیلی متراکم در ساخت دیوارهای حفاظتی نیروگاه های اتمی و وزنه های تعادل و دیوارهای دریایی با استفاده از مصالح سنگی متفاوت به کار می رود. مصالح مصرفی شامل باریت ها (سولفات باریم)، همتایت (کریستال اکسید آهن)، ساچمه های آهنی و ساچمه سربی و فولادی می باشند.
در ساخت این نوع بتن از کامپوزیت ها به عنوان یک فناوری نوین در صنعت ساخت و ساز استفاده می شود. از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، افزودنی های بتن و الیاف تقویت کننده می باشد. این مواد باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن می گردد. و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین بنا قرار می دهد.
از سال ۱۹۶۰ میلادی به بعد نوع جدیدی از این بتن وارد عرصه صنعتی شد. در این راه این نوع بتن جدا از هم با توزیع تصادفی به عنوان فاز جدیدی علاوه بر فازهای بتن معمولی به کار گرفته شده است. مقاومت کششی و برشی بتن الیاقی نسبت به بتن معمولی بیشتر می باشد.
ضخامت نهایی بتن الیاقی علاوه بر کفایت در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی ضریب اطمینان بسیار بالایی در اجرا ایجاد می کند. در سازه های زیرزمینی که در معرض آب و رطوبت و خوردگی بیشتر قرار دارند اهمیت بالاتری دارد. علاوه بر این موارد بتن های الیافی در برابر بارهای دینامیکی مانند: زلزله، و ضربه به دلیل خصوصیات جذب انرژی، مناسب عملکرد بسیار مناسب تری از خودشان نشان می دهند.
بکارگیری بتن غیر مسلح به علت تردی آن بغیر از سازه های وزنی عملا کاربرد چندانی ندارد. این عیب عمده بتن در عمل با مسلح کردن آن بوسیله میلگردهای فولادی یا آرماتور برطرف می گردد. اما از آنجا که آرماتور منحصرا بخش کوچکی از مقطع را تشکیل می دهد. تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع ایزوتروپ و هموژن است چندان صحیح نخواهد بود.
به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردی جسم بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر از رشته های نازک و نسبتا دراز که در تمام حجم بتن بطور همگن و درهم پراکنده می گردد، استفاده می شود. کاربرد اینگونه رشته ها یا الیاف در بتن و بطور کلی در ملات های سیمانی که مورد استفاده است، می تواند الیاف شیشه ای، پلی اتیلنی، فولادی، آزبست و یا نایلونی باشد.
بتن الیافی بتنی با مقاومت و عملکرد بالاست، که در مصالح مخلوط آن مقداری تارهای کوتاه به کار رفته باشد. روش های متعددی برای تقویت بتن وجود دارد. که شامل استفاده از شیشه، نایلون، پلی پروپیلن، کربن و فولاد در مخلوط بتن می باشد. بتنی که به این روش تولید می شود علاوه بر مقاومت بالا، در برابر ضربه نیز مقاوم می باشد. امروزه استفاده از این نوع بتن به جهت کاهش ترک در روسازی رو به گسترش می باشد.
استاندارد ACI بتن با مقاومت بالا را بتنی تعریف می کند، که مقاومت فشاری آن بزرگتر از 400 kg/cm2 باشد. امروزه با به کارگیری تکنولوژی بالا در ساخت بتن با کیفیت، مقاومت فشاری بتن تا مرز 1300 kg/cm2 نیز رسیده است. برای تولید بتن اعلا بهینه سازی اجزای اصلی تشکیل دهنده بتن بسیار مهم میباشد. برای این منظور، علاوه بر انتخاب سیمان پرتلند با کیفیت بالا، نسبت آب به سیمان را تغییر و نسبت مصالح سنگی مخلوط به سیمان بهینه میگردد.
یوزولانها، مانند خاکستر بادی و دوده سیلیکا، متداول ترین افزودنی های معدنی می باشند. که در بتن اعلا به کار می روند. علاوه بر این، تولید بتن اعلا بدون استفاده از مواد مضاف شیمیایی دشوار می باشد. برای این منظور معمولا از فوق روان کننده ها به صورت ترکیب با کندگیر کننده ها و مواد کاهش دهنده آب در مخلوط بتن استفاده می شود.
کاربرد های بتن اعلا در ساختمان های بلند می باشد. که نیاز به کاهش وزن سازه می باشد. و یا محدودیت های معماری طراح را ملزم به استفاده از اعضای سازه ای کوچک می کند. یک نمونه از این سازه ها، ساختمان شیکاگو به ارتفاع 295 m است که با بتن با مقاومت فشاری 800 kg/cm2 ساخته شده و بلند ترین ساختمان بتنی آمریکا محسوب می گردد.
که در ساخت آن یا به جای شن و ماسه سیلیسی، از دانه های متخلخل مانند: پومیس (سنگ پا) یا پوکه به کار رفته است. یا با روش هایی (مانند افزودن ژل، آلومینیوم) شرایطی را فراهم می آورند. تا حجم بتن افزایش یابد. وزن ویژه اینگونه بتن ۳۳ ٪تا ۵۰ ٪ وزن ویژه بتن معمولی است. یعنی می توان بتن با وزن ویژه ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب نیز ساخت، که بر آب شناور بماند این بتن بیشتر برای نماسازی، دیوارهای جدا کننده، سقف کاذب و جاهایی که مقاومت مطرح نباشد به کار می رود.
از جمله بتن هایی است که کاربرد ویژه دارد. این بتن جهت کاربری در ساخت نیروگاه های هسته ای (و برای پیشگیری از بروز نشت های اتمی و آلایندگی محیط زیست) طراحی می گردد.
و نامیدن اینگونه مصالح به بتن سنگین به دلیل کاربرد دانه های ریز فولاد، به شکل شن و ماسه در آن می باشد. که وزن ویژه بیش از ۲۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب این بتن، بیش از بتن معمولی ساخته شده با شن و ماسه سیلیسی است در ساخت اینگونه بتن به جای شن و ماسه خرده های فولاد، چدن و یا سولفات باریم به کار می رود تا از نشت هرگونه پرتوهای آسیب زا مانند ایکس، گاما و دیگر پرتوها پیشگیری گردد. وزن ویژه بتن سنگین ۵/۱ تا ۵/۲ برابر بتن معمولی (۳۵۰۰ تا ۶۰۰۰ کیلوگرم بر هر متر مکعب) است.
از جمله مصالح مدرن است. که بخشی از پرتوهای نور را از خود می گذراند. و تا اندازه ای مانند شیشه می باشد. استفاده از تکنولوژی نانو امکان تولید بتن شفاف را فراهم نموده است. که تحولی عظیم در زمینه طراحی ساختمان ها و سازه های شهری از قبیل پل ها. ایجاد می نماید. این نوع بتن با افزودن فیبرهای شیشه به مخلوط خرده سنگ، سیمان و آب به شیوه ای متفاوت با شیوه سنتی ساخت بتن، برای تولید محصولی خارق العاده تهیه می شود.
بتن پاشیده یا بتن پاشی یا شاتکریت پای کار فرایندی است که در آن بتن یا ملات با فشار و سرعت بالا بر روی یک سطح پاشیده می شود تا لایه ای متراکم، خود نگهدار و باربر ایجاد گردد. بتن پاشیده شامل دو نوع خشک و تر است شاتکریت را می توان وسیله ای بسیار موثر، پایا و اقتصادی برای کنترل زمین، کارهایی نظیر مرمت و بازسازی سازه های بتنی و ساختمان های قدیمی، ساخت پوشش های بتنی نگهداری اولیه در تونل سازی، پایدارسازی شیب های سنگی و خاکی و پایدارسازی بسیاری از سازه های زیرزمینی دانست.
این بتن یک بتنی است که به خودی خود و بدون صرف هیچ گونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن اتفاق می افتد. یا جمع میشود. این بتن با روانی و کارایی بسیار بالا به راحتی در لابه لای سازه قرار می گیرد. در واقع نیازی به ویبره کردن ندارد. از دیگر مزایای این بتن حداقل تفاوت بین بتن آزمایشگاهی در آزمایشگاه بتن و کارگاهی را می توان ذکر کرد. لازم به ذکر است، بتن خود متراکم با بتن هایی که در گذشته با روانی بالا کاربرد داشتند؛ تفاوت اساسی دارد.
چرا که در گذشته با بالا بردن نسبت آب به سیمان این امر میسر می شده که مضرات زیادی برای بتن دارد لیکن در طرح مخلوط بتن خود متراکم میزان آب به سیمان حذف گردیده و با استفاده از مواد افزودنی دیگر به بتن با روانی بالا رسیده ایم.
بتن سبک کف دار یا بتن سبک فومی به نام دیگر بتن سلولی، یکی از انواع دیگر بتن سبک می باشد. که بیش از 20 درصد آن را هوا تشکیل داده است. این امر با استفاده از ترکیب ماده کف از پیش شکل یافته و مخلوط پایه سیمانی ایجاد می شود.
بتن غلتکی یا بتن متراکم شده با غلتک یا بتن غلطکی، بتنی با اسلامپ صفر می باشد؛ که با ارتعاش توسط غلتک ها محکم و سفت می شود. دو نوع بتن غلتکی در کارهای ساختمانی به کار می رود. بتن غلتکی حجیم با عیار سیمان کم، در ساخت سدها و سازه های حجیم مانند: دیوارهای جای پایه های سنگین و خاکریزها که در آن ها مقاومت زیاد مورد نیاز نیست. ولی بتن غلتکی با عیار سیمان نسبتا زیاد، در اجرای سریع لایه های روسازی بزرگراه ها و پوشش های مشابه که در آنها مقاومت مکانیکی و سایشی بالایی مورد نیاز است. مزیت اصلی این نوع بتن ها، هزینه پایین آن است.
دوام و کارایی ساختار بتن را فناوری کریستالی بهبود بخشیده. و هزینه های نگهداری آن را پایین آورده است. و با محافظت کردن بتن در مقابل تاثیرات مواد شیمیایی، طول عمر آن را افزایش می دهد. این کیفیت کارایی بالا از راه کار با فناوری کریستالی منتج می گردد.
زمانی که فناوری کریستالی در بتن استفاده می گردد، ضد آب کردن و دوام بتن را با پر کردن و مسدود ساختن منافذ، شیارهای موئین، شکاف های بسیار ریز و دیگر سوراخ ها به وسیله یک فرم کریستالی بسیار مقاوم حل نشدنی، اصلاح میکند.
یکی دیگر از انواع بتن، بتن اسفنجی است. که به صورت فنی ترکیبی از آب، سیمان، ماسه به مقدار خیلی کم و از همه مهم تر سنگدانه های درشت دانه می باشد. نکته جالب در این بتن، وجود فضای خالی در حدود ۱۵ تا ۲۵ درصد فضای بتن می باشد.
در این نوع بتن هم از آب به مقدار کمتری نسبت به سایر مواد استفاده شده و در نتیجه نسبت آب به سیمان هم دستکاری شده است وجود مقدار کمتر آب و ساختار خاص بتن اسفنجی باعث شده که در این بتن آب سریعا تبخیر شده و مقدار کمتری آب در این بتن باقی بماند.
1.بتن سبک: بتن گازی، نوعی بتن اسفنجی است. که با کمک روش اتوکلاو شده تهیه می شود. نوع گازی بیشتر برای بلوک های سبک ساختمانی استفاده می شود.
2.بتن کفی: بتن کفی هم نوع بتن اسنجی است. که با اضافه کردن حباب های هوا، از قبل آماده شده است.به بتن اضافه می شود. ساخته می شوند. و در حفاری ها و عایق های حرارتی استفاده میشود.
