انواع بتن و کاربرد آن ها (Types of concrete)

امروزه بتن پرمصرف ترین مصالح عمرانی در ساخت انواع سازه های فلزی و بتنی در دنیا و ایران می باشد و روزانه شاهد افزایش سرانه تولید و مصرف انواع بتن و بتن آماده می باشیم. بتن بعد از آب پر مصرف ترین ماده مورد استفاده انسان است که از انواع بتن می توان به: بتن تزئینی (رنگی)، فوم بتن، بتن غلتکی، بتن خود متراکم، بتن توانمند، بتن سبک سازه ای و بتن سبک غیر سازه ای و… اشاره کرد.

مهم ترین مزایای استفاده از انواع بتن ها:

• تهیه راحت مصالح مصرفی در تولید و انتقال
• شکل پذیری
• سازگاری راحت و مناسب با محیط زیست
• عدم نیاز به تکنولوژی پیشرفته برای تولید آن

افزایش ساخت و ساز و افزایش مصرف بتن موجب ایجاد اولین شرکت های تولید بتن آماده درقرن ۲۰ میلادی گردید درکشور عزیز ما ایران اولین کارخانه تولید بتن آماده به دهه ۱۳۳۰ تا ۱۳۴۰ خورشیدی باز می گردد که با روند افزایش ساخت و ساز و نیاز روزافزون مصرف بتن تضمین زده می شود که حدودا ۸۰۰ شرکت تولید بتن آماده در کشور فعال می باشد و هر روز به تعداد آنها اضافه می گردد که نشان از رشد تولید بتن آماده و اقبال عمومی مصرف آن درکشور می باشد.

همچنین با سیر صعودی مصرف بتن و افزایش حجم بتن تولید شده شاهد پیشرفت های قابل ملاحظه در دیگر صنایع وابسته به بتن مانند صنایع تولیدکننده شن و ماسه و تجهیزات و ماشین های تولید حمل و انتقال و تخلیه و هم چنین تولید مواد گوناگون افزودنی و دیگر صنایع وابسته شده است. در کشورهای پیشرفته بخش عمده بتن مورد نیاز در ساخت و ساز انواع سازه های بتنی و فلزی از شرکت تولید کننده بتن آماده تهیه می گردد که نشان از اقبال عمومی به تولید و کیفیت بتن آماده می باشد.

درکشور ما نیز درسال های اخیر حجم تولید بتن آماده در مقیاس گسترده ای افزایش یافته و روزانه درحال گسترش می باشد که این نشانگر اشتیاق در تولید و مصرف بتن آماده می باشد.

بتن تزئینی (رنگی)

یکی از انواع بتن، بتن رنگی (تزئینی) می باشد که نوعی بتن در معرض دید می باشد كه با افزودن رنگ و بافت به نمای آن، برای كاربری های معماری مورد استفاده قرار می گیرد. بتن رنگی یکی از انواع بتن های تزئینی است. استفاده از انواع بتن رنگی مختلف، رنگ و بویی تازه به پروژه ها می دهد. تولیداتی که در ایران انجام می شود شامل جداول با بتن رنگی و سنگ فرش هایی با طراحی خاص جهت جلوگیری از شکست آنها و همچنین دوام رنگ بالاتر بوده است و همچنین بتن سازه ای رنگی با مقاومت بالا نیز قابل تولید می باشد.

فوم بتن

فوم بتن یکی از انواع بتن می باشد که معمولا در ساختمان ها بعد از اتمام اجرای اسکلت و ديوار چينی و تاسیسات، اجرای کف سازی با روش های مختلف انجام می شود. از جمله اهداف اصلی کف سازی می توان به ايجاد يک فضای مناسب برای عبور تأسيسات از کف، ايجاد سطح صاف و مناسب برای کفپوش، ايجاد يک لايه عايق صوت و حرارت و در نهايت به شیب بندی اشاره کرد.

معمولا در کف سازی ساختمان در بهترين حالت از پوکه های صنعتی يا معدني استفاده می شود که اين مصالح در برخی پروژه ها جای خود را به نخاله های ساختمانی، خاک و يا هر نوع ماده بی ارزش احتمالی می دهند. در اين مطلب به معرفی فوم بتن به عنوان یک ماده جايگزين پرداخته می شود.

تعریف فوم بتن

به صورت کلی محصولات بتنی از سه نوع مصالح سنگدانه، آب و سيمان تشکيل شده است که ميزان استفاده از هر يک از اين مصالح با توجه به نوع بتن مورد نياز مشخص می شود. سيمان در بتن خیس نقش چسبانندگی را دارد و در بتن سخت حدود نيمی از مقاومت فشاری بتن را با در کنار هم نگهداشتن سنگدانه ها تأمين می کند. سنگدانه ها نيز در بتن خیس نقش حجم دهنده را دارند و در بتن سخت وظيفه تأمين نيمی از مقاومت فشاری را بر عهده دارند.

آب در مراحل ساخت انواع بتن وظيفه ايجاد روانی را بر عهده دارد و در طول فرآيند هيدراتاسيون بتن با يک واکنش شيميايی، سيمان را به ماده ای سخت تبديل کرده تا سنگدانه ها به وسيله ماتريس سيمانی در کنار هم قرار گيرند. فوم بتن نوعی از بتن است که در آن به جای سنگدانه ها از کف پایدار برای حجم دادن به بتن استفاده می شود. فوم بتن به دلیل خواص فیزیکی منحصر ‌به ‌فردی که دارد، دارای خواص زیر است:

• بتنی سبک
• با کیفیت
• عایقی با مقاومت ‌فشاری و کششی لازم

همانطور که گفته شد در فوم بتن کف پايدار به جای سنگدانه ها استفاده می شود. با توجه به ماهیت فوم بتن که فاقد هرگونه مقاومت برشی است، نمي تواند نقش مقاومتی سنگدانه را در بتن سخت ایفا کند. بنابراين مقاومت فشاری فوم بتن تنها توسط ماتريس سيمانی که در ميان حفرات کف ايجاد شده تأمين می شود؛ که البته اين مقدار بسيار کمتر از بتن عادی است. مقاومت فشاری فوم بتن تحت تأثیر عوامل زیر قرار دارد:

• چگالی بتن
• سن بتن
• رطوبت بتن
• مشخصات شیمیایی و مکانیکی اجزای تشکیل‌دهندۀ بتن
• نسبت‏های اختلاط آن‌ها

بنابراین فوم بتن را نمي توان به عنوان يک مصالح سازه ای (باربر) در نظر گرفت و از اين روست که بيشتر خاصيت پرکنندگی آن مورد توجه قرار گرفته است و در کف سازی و شیب بندی ساختمان کاربرد دارد.

نحوه تولید فوم بتن

همانطور که گفته شد در فوم بتن کف پايدار جایگزین سنگدانه ها شده است. با توجه به خاصيت کف، روانی اين نوع بتن بسيار بالا بوده و در حد مايع می باشد. به دلیل اینکه فوم بتن پمپاژ شده در طبقات، سیالی است بسیار روان، باید تمام سوراخ های موجود در کف طبقات با ملات گرفته شود تا از هدر رفتن بتن جلوگیری شود. برای توليد کف از ترکيب مواد کف زای مخصوص (فوم مایع) و آب استفاده می شود.

اين دو ماده در دستگاه فوم ژنراتور که از يک همزن و چند کپسول هوا تشکيل شده با يکديگر مخلوط شده و با دميده شدن هوا در اين مخلوط کف ايجاد مي شود. فوم به‌ واسطۀ هوای فشرده به حباب‌های ریز و پایدار تبدیل می‌شود. سپس در میکسر دستگاه فوم بتن مقدار ديگری آب و سيمان با يکديگر مخلوط شده اند و کف ايجاد شده به مخلوط آب و سيمان اضافه می شود و به صورت کامل مخلوط می شود.

در اين فرآيند ساده به راحتی مي توان تشخيص داد که مهمترين مسئله، پايدار بودن کف و عدم جداشدگی آن از مخلوط آب و سيمان است. اين تکنولوژی از سال ۲۰۰۰ ميلادی مورد توجه قرار گرفته است و همواره کيفيت ماده کف ساز رو به بهبودی رفته است. اکنون مواد کفزای موجود اين قابليت را دارند که کف توليده شده آنها، هم پايدار بوده و هم از مخلوط آب و سيمان جدا نشود. فوم مایع با کف فراوانی که در محیط آب و سیمان تولید می کند باعث استنباط و افزایش حجم ملات سیمان گردیده و محلولی به نام فوم بتن تولید می کند که خواص ویژه ای دارد و می توان از آن در کفسازی و شیب بندی استفاده کرد.

• محاسبات آناليز قيمت نشان می دهد که هزینه های اجرای فوم بتن حدود ۳۰ درصد ازانتر از هزینه های اجرای پوکه ریزی است.
• تفاوت بارز ديگر اين دو روش در زمان و کيفيت اجرا مي باشد. برای اجرای ۷۰ متر مکعب فوم بتن تنها به يک روز زمان احتياج است. همين مقدار پوکه ریزی به حدود ۶ روز زمان احتياج دارد.
• فوم بتن به علت متخلخل بودن همچون سطح اسفنج عمل می‌کند. این نوع بتن یک عایق حرارتی عالی است که با کاهش چگالی بتن افزایش چشمگیری خواهد داشت.
• فوم بتن علاوه بر عدم انتقال صوت، صداهای ضربه‌ای و کوپه‌ای در کف طبقات را نیز می‌گیرد.
• همچنین فوم بتن آتش نمی گیرد و با افزودن ضخامت و یا کاهش چگالی می‌توان مقاومت آن در برابر آتش را تا حد زیادی افزایش داد. به‌طور مثال، قطعه‌ای از فوم بتن با وزن مخصوص ۷۰۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم در متر‌مکعب که حداقل ۸ سانتی‌متر ضخامت داشته باشد، می‌تواند ۱۲۷۰ درجۀ سانتی‌گراد گرما را تحمل کند.

بتن غلتکی

یکی دیگر از انواع بتن، بتن غلتکی می باشد. پس از استفاده موفقیت آمیز از بتن غلتکی در سدسازی، ويژگی ها و مزايای آن از جمله قابلیت کسب مقاومت های بالا در سنین کم و عدم نیاز به تسلیح، قالب بندی و پرداخت که سبب تقلیل، تسهیل و تسريع عملیات اجرايی می گردد، کارشناسان را به استفاده از اين نوع بتن در روسازی راه ها ترغیب نمود.

در کشور ما نیز با توجه به فزونی ظرفیت تولید انواع سیمان نسبت به مجموع نیاز پروژه های عمرانی داخلی و تقاضای بازارهای صادراتی، گسترش استفاده از رويه های بتنی در راه ها به عنوان راهکاری عملی جهت ايجاد بازار مصرف پايدار برای بخشی از سیمان تولید شده مطرح می باشد. پژوهش ها و تحقیقات مختلفی در زمینه طراحی مخلوط بتنی و مسائل مختلف اجرايی رويه های بتن غلتکی صورت پذيرفته و بسیاری نیز در دست انجام می باشد.

• یکی از مزایای بتن غلتکی در روسازی راه، تحمل بارهای سنگین تحت دمای بالا است و در حالت سفت شده، شباهت بسیاری با بتن معمولی دارد.‌ عناصر تاثیر گذار بر خواص بتن‌های معمولی مانند نسبت آب به سیمان و میزان تراکم، اثر مشابهی بر روی خواص بر روی بتن غلتکی در روسازی دارند. با توجه به افزایش قیمت قیر، تاثیر آلایندگی آن بر محیط زیست و همچنین عدم کارایی مناسب در روسازی مناطق گرمسیر ساحلی و باند فرودگاهی، استفاده از بتن غلطکی معقول به نظر می‌رسد.
• همچنین سرعت در انجام بتن ریزی و همگونی آن با تجهیزات و ماشین آلات روسازی از مزایای استفاده از این بتن به شمار می‌رود. با استفاده از بتن غلطکی در روسازی راه علاوه بر افزایش تحمل روسازی در برابر بارهای بسیار سنگین، هزینه آن نیمی از هزینه روسازی با استفاده از آسفالت است، که با استفاده از آن می‌توان بخش عمده‌ای از لایه‌های روسازی مانند لایه زیر اساس و بخشی از لایه اساس را حذف کرد.
• محاسن استفاده از بتن غلتکی (Rcc) به جای آسفالت با توجه به افزایش قیمت قیر طی سال‌های اخیر و احتمال افزایش قیمت آن در آینده، غیر قابل انکار است.
• در صورتی که‌ زیرسازی در لایه‌های سابگرید و ساب بیس از تراکم خوبی برخوردار باشد روسازی بتنی را می‌توان بر روی هر کدام از این لایه‌ها اجرا کرد‌ و ضرورتی بر اجرای اساس نیست.
• استفاده از مشتقات نفتی از جمله قیر باعث آلودگی محیط زیست می‌شود.
• نصب و جابجایی دستگاه بچینگ (بتن ساز) در مقایسه با کارخانه آسفالت آسان‌‌‌تر و کم هزینه‌تر است.
• حساسیت کم به روغن‌های ریخته شده مثل گازوییل و مواد خورنده در محوطه‌های صنعتی یکی از خواص روسازی بتنی است.
• بزرگترین حسن این روسازی هزینه پایین آن در نگهداری و راهداری بعد از اجرا است، که این هزینه تقریباً ده برابر کمتر از آسفالت است.
• در معابر عمومی شهری که احتمال ایجاد برش‌های متفاوت توسط سازمان‌های مختلف از جمله آب‌، برق‌، گاز‌، مخابرات‌، فاضلاب و … وجود دارد، در صورت استفاده از این روسازی بعد از اتمام عملیات اجرایی و حفاری آنان به سادگی قابل مرمت و بازسازی است و احتمال نشست کردن و خرابی آن بسیار پایین است.
• عمر مفید انواع بتن ها حداقل ۲ تا ۳ برابر آسفالت است.

بتن خود متراکم

بتن خود متراکم (scc) بتنی با سیالیت بالا و همگن یکی دیگر از انواع بتن می باشد که در سال ۱۹۸۶ نخستین بار در ژاپن تولید شد و در پروژه بسیار با اهمیتی در سطح ایران و جهان مورد استفاده قرار گرفت. ویژگی بسیار مهم آن در محل هایی هویدا می شود که تراکم آرماتور درآنجا زیاد باشد و در آن محل ها با کارایی خوب خود می تواند همه فضا را پر نماید و نیازی به ویبره نیست.

نکته مهمی که می تواند در شهر تهران استفاده از این بتن را بیش از پیش با اهمیت سازد این است که اکثر بتن ریزی ها به هنگام شب انجام می گیرد و ویبره باعث مزاحمت برای همسایگان می شود و در شرایطی هم ممکن است که ویبره کردن به خوبی صورت نگیرد.

به همین جهت می توان از بتن خود متراکم استفاده نموده و این سبب می شود که این مشکل تا حد مطلوبی بر طرف شود. روش های آزمایش بتن خود متراکم (scc) با بتن های معمولی فرق می نماید و همچنین طراحی و دانش مهندسی در ساخت این بتن بسیار حائز اهمیت است.

بتن توانمند و بتن فوق توانمند

بتن به‌ عنوان پر مصرف ‌ترین مصالح ساختمانی مدت‌هاست جوابگوی نیازهای رو به گسترش جامعه بشری است. انواع بتن معمولی و بتن با عملکرد بالا، مدت ‌زمان زیادی است که تشکیل دهنده اصلی سازه‌های بتنی بوده اند، اما نیاز به ساخت سازه‌های مرتفع‌تر، مقاوم‌تر و دارای المان‌های سازه ای با ابعاد کوچک‌تر و عمرطولانی‌تر، محققان را وادار به جستجو و تحقیق برای ساخت بتن مقاوم‌تر و با دوام‌تر نموده است.

تحقیقات دانشمندان طی دو دهه اخیر منجر به پیدایش نوع جدیدی از بتن با خواص فوق‌العاده و مقاومت فشاری بسیار بالاشده است که این بتن تحت عنوان بتن فوق توانمند شناخته می‌شود این نوع بتن دارای مقاومت فشاری بیش از ۱۲۰ مگاپاسکال است و در برابر عوامل مهاجم همچون یون کلر و سیکل‌های یخبندان از دوام فوق‌العاده برخوردار است. بتن توانمند به بتنی گفته می شود که علاوه بر مقاومت بالا از دوام بالایی نیز برخوردار است

بتن توانمند و فوق توانمند یکی از جدیدترین و پیچیده ترین از انواع بتن های طراحی شده در مهندسی است که با بهره گیری از مواد افزودنی خاص از جمله مواد نانو تولید و تهیه می شود و از نظر دوام و مقاومت، مناسب پروژه هایی که نیازمند این نوع دوام و مقاومت هستند، می باشد. پروژه هایی از جمله آسمان خراش های بلند مرتبه و پل ها و سازه های خاص از جمله کاربرد های این نوع بتن می باشند. همچنین در این نوع بتن ها از الیاف استفاده می شود که این الیاف ها کمک به سزایی در بالا رفتن مقاومت کششی بتن ایفا می نمایند.

بتن سبک سازه ای و بتن سبک غیر سازه ای

بتن سبک یکی دیگر از انواع بتن می باشد که در سبک سازی سازه های بتنی و فلزی کاربرد دارد. سبک سازی سازه ها می تواند از عوامل مهمی باشد که نیروی حاصل از زلزله را بسیار کاهش دهد. امر سبک سازی می تواند برای اجزای سازه ای و غیرسازه ای انجام پذیرد. یکی از روش های توسعه یافته در کشورهای پیشرفته سبک سازی سقف است.

سقف عرشه فولادی کامپوزیت یکی از بهترین سقف های صنعتی حاضر در بازار می باشد که اگر از بتن سبک سازه ای به عنوان جایگزین این بتن ها استفاده شود گام بزرگی در جهت ایمن کردن ساختمان ها برداشته می شود. بتن به كار رفته در سقف فلزی بايد مطابق با الزامات ذكر شده در ACI 318 و مبحث نهم مقررات ملی ساختمان باشد. همچنين در ساخت انواع بتن بايد دقت شود كه از افزودنی های حاوی نمك های كلريدی نباید استفاده كرد. زيرا وجود اين گونه افزودنی ها باعث خوردگی عرشه فولادی می شود.

به علت مزايای عملی استفاده از بتن سبک در سالهای اخير، بتن سبک به عنوان يكی از مصالح سازه ای شناخته شده و تقاضا برای استفاده از آن در حال افزايش است. از بتن سبک در ابعاد مختلف به منظور ساخت: عرشه با پل دهانه بلند، سقف های ساختمان بلند مرتبه، شناور فراساحل و قطعات پیش ساخته استفاده می شود. همچنین برای مصارف غیر سازه ای نیز استفاده از بتن سبک بسیار مناسب است زیرا بار مرده را کم تر می نماید.

در زمینه ابنیه و ساختمان بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت و ساز ابنیه و ساختمان (Building & Structure)
• قرارداد مشارکت در ساخت (Construction participation contract)
• نظارت بر اجرای پروژه های عمرانی (Construction Supervision)
• مشاوره ساختمانی (Construction consulting)
• مدیریت پیمان (Management Contracting)
• مدیریت طرح (Construction Management)
• انواع سیستم های سازه ای (Structural System)
• مدیریت پروژه های عمرانی (Project Management)
• آیین نامه ی ۲۸۰۰ ، طراحی ساختمان ها در برابر زلزله
• سازه فولادی یا اسکلت فلزی (Steel Structure)
• سازه بتنی یا اسکلت بتنی (Concrete Structures)

در زمینه پایدارسازی گود بیشتر مطالعه کنید : 

• ساخت از بالا به پایین یا تاپ دان چیست؟ (Top-Down Construction)
• نیلینگ یا میخ کوبی دیواره چیست؟ (Soil Nailing)
• انکراژ یا مهارگذاری خاک چیست؟ (Soil Anchorage)
• مهارمتقابل یا استرات چیست؟ (Braced Excavations – Struts)
• سازه نگهبان خرپایی چیست؟ (Truss Retaining Structure)

در زمینه بهسازی خاک بیشتر مطالعه کنید : 

• تزریق پر فشار یا جت گروتینگ چیست؟ (Jet Grouting)
• اختلاط عمیق خاک یا DSM چیست؟ (Deep Soil Mixing)

در زمینه مطالعات ژئوتکنیک بیشتر مطالعه کنید :

• مطالعات خاک یا مطالعات ژئوتکنیک چیست؟ (Site Investigation)
• مطالعات لرزه خیزی چیست؟ (Seismicity studies)

در زمینه طراحی و مشاوره بیشتر مطالعه کنید : 

• معرفی نرم‌ افزار ETABS
• معرفی نرم افزار SAFE
• معرفی نرم افزار SAP2000
• معرفی نرم افزار AutoCAD
• معرفی نرم افزار Plaxis
• معرفی نرم افزار ABAQUS

در زمینه تخریب و خاکبرداری بیشتر مطالعه کنید : 

• مهندسی تخریب ساختمان (Destruction Engineering)
• خاکبرداری چیست؟ (Excavation)

مطالب مرتبط :

?civiltoday , What is Concrete
britannica , concrete