بتن چیست؟
بتن چیست؟
«بتن» (Concrete)، ترکیبی از شن، ماسه یا سنگ‌های خردشده با دانه‌بندی‌های مختلف (سنگدانه‌های ریز و درشت) است که توسط یک خمیر سیمانی به یکدیگر متصل شده‌اند. البته با توجه به خواص مورد نیاز، امکان استفاده از افزودنی‌های شیمیایی مانند کندگیر کننده، روان کننده و غیره یا افزودنی‌های معدنی مانند خاکستر بادی، سرباره و غیره نیز وجود دارد. سخت شدن مخلوط بتن، نتیجه یک فرآیند شیمیایی بین آب و سیمان است.
«بتن سخت شده» (Hardened Concrete) را می‌توان به عنوان یک سنگ مصنوعی در نظر گرفت که در آن، فضای بین ذرات بزرگ‌تر (سنگدانه‌های درشت) توسط ذرات کوچکتر (سنگدانه‌های ریز) و فضای بین سنگدانه‌های ریز توسط سیمان پر شده‌اند. در یک مخلوط بتنی، مواد سیمانی و آب باعث تشکیل خمیری با عنوان «خمیر سیمان» (Cement Paste) می‌شوند. وظیفه خمیر سیمان، پر کردن فضای خالی بین سنگدانه‌های ریز، پوشاندن سطح سنگدانه‌های ریز و درشت و پیوند بین تمام ذرات در حین فرآیند سخت شدن یا گیرش است.
بتن از چه موادی تشکیل می شود؟
بتن ترکیبی از شن، ماسه، سنگ‌های خرد شده یا دیگر سنگدانه‌ها است که توسط یک خمیر چسبنده در کنار یکدیگر نگه داشته می‌شوند. خواص این ماده به ترکیبات مورد استفاده در آن و نسبت مخلوط کردن این مواد بستگی دارد. به طور کلی، اجزا تشکیل دهنده بتن عبارت هستند از:
سیمان
سیمان یک بایندر هیدرولیک است که در ساخت بتن به کار می‌رود. بایندرهای هیدرولیک موادی هستند که در صورت ترکیب با آب شروع به سفت شدن می‌کنند. خمیر سیمان (ترکیب آب با سیمان) طی یک واکنش شیمیایی به نام «هیدراتاسیون» (Hydration) یا آبپوشی سفت می‌شود. واکنش هیدارتاسیون هم در هوای آزاد و هم در زیر آب رخ می‌دهد.
از بین مواد اصلی تشکیل دهنده بتن، سیمان تنها جزئی است که خود از ترکیبات دیگر تشکیل می‌شود. پرکابردترین نوع سیمان مورد استفاده برای ساخت بتن، «سیمان پرتلند» (Portland Cement) است. برای ساخت سیمان پرتلند، سنگ آهک، ماسه سنگ، شیل، آهن، رس و خاکستر بادی در یک کوره استوانه‌ای ریخته می شوند. سپس، مخلوط به دست آمده در معرض دمای بالای 1600 درجه سلسیوس قرار می‌گیرد. با خروج آب و کربن دی اکسید در طی این فرآیند، ترکیب جدیدی با عنوان «کلینکر» (Clinker) به وجود می‌آید. با سایش کلینکر (تبدیل آن به ذرات ریز) و مخلوط کردن آن با ژیپس، سیمان پرتلند به دست می‌آید. طبق استاندارد اروپا، سیمان به پنج گروه زیر تقسیم می‌شود:
- CEM I: سیمان پرتلند (تیپ 1)
- CEM II: سیمان کامپوزیتی (تیپ 2 عمدتا متشکل از سیمان پرتلند)
- CEM III: سیمان سرباره ای (تیپ 3)
- CEM IV: سیمان پوزولان (تیپ 4)
- CEM V: سیمان کامپوزیتی (تیپ 5)
سنگدانه
سنگدانه بتن، معمولا ترکیبی از شن (ذرات درشت) و ماسه (ذرات ریز) با دانه‌بندی مشخص است. سنگدانه‌ها به عنوان بافت دانه‌ای بتن، توسط خمیر سیمانی در کنار یکدیگر نگه داشته می‌شوند. این مواد، 70 تا 80 درصد وزن بتن را تشکیل می‌دهند. استفاده از سنگدانه‌هایی با اندازه و کیفیت بهینه، خواص نهایی بتن را بهبود می‌بخشد.
سنگدانه‌ها به صورت طبیعی (در بستر رودخانه‌ها) و صنعتی (سبک و بازیافت شده) قابل دسترسی هستند. به منظور دستیابی به کیفیت بالای بتن، این مواد شسته می‌شوند و توسط فرآیندهای مکانیکی (سنگ شکنی، سرند کردن و مخلوط کردن) به دانه‌بندی‌های مختلف درمی‌آیند. از ویژگی‌های سنگدانه‌های خوب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- سنگدانه‌ها باید پیوند محکمی با خمیر سیمانی سفت شده برقرار کنند.
- سنگدانه‌ها نباید در فرآیند سفت شدن سیمان خللی ایجاد کنند.
- سنگدانه‌ها نباید بر روی دوام بتن، تاثیر منفی داشته باشند.
آب
کیفیت آب مورد استفاده در ساخت بتن‌ها به منبع آن بستگی دارد. طبق استاندارد EN1008، انواع آب به موارد زیر تقسیم می‌شوند:
- آب آشامیدنی: این آب برای ساخت بتن مناسب است.
- آب بازیافتی: آبی که در طی فرآیندهای ساخت بتن‌ها بازیافت می‌شود نیز عموما برای استفاده مجدد مناسب است. البته میزان مواد جامد درون آن نباید بیشتر از یک درصد وزن کل سنگدانه‌ها باشد.
- آب زیرزمینی: این آب نیز می‌تواند برای ساخت بتن‌ها مناسب باشد اما محتوای آن باید مورد بررسی قرار گیرد.
- آب دریا (آب شور): استفاده از آب دریا در ساخت بتن‌های معمولی ایرادی ندارد اما نباید از این نوع آب در ساخت بتن‌های مسلح یا پیش تنیده استفاده کرد. دلیل این موضوع، احتمال واکنش شیمیایی کلراید با میله‌های تقویت‌کننده است.
- آب فاضلاب: به کار بردن این آب در ترکیب بتن‌ها مناسب نیست.
افزودنی
افزودنی‌ها، مواد مایع یا پودرهایی هستند که قبل یا در حین مخلوط کردن به ترکیب بتن اضافه می‌شوند. میزان افزودنی مورد استفاده به مقدار سیمان بستگی دارد. افزودنی‌های بتن، تاثیر قابل توجهی بر روی خواص مخلوط تازه یا سخت شده می‌گذارند. تاثیر این مواد به صورت شیمیایی یا فیزیکی است. افزودنی‌ها به دو دسته شیمیایی و معدنی تقسیم می‌شوند. در بخش مربوط به افزودنی‌های بتن، به معرفی انواع افزودنی‌های شیمیایی و معدنی خواهیم پرداخت.
بتن چه کاربردی دارد؟
بتن، یکی از بادوام‌ترین مصالح ساختمانی است که در ساخت سازه‌های مختلفی مانند سد، ساختمان‌های مسکونی، ساختمان‌های تجاری، جاده، سازه‌های دریایی، سازه‌های زیرآبی، ترمیم سطوح، مسیرهای انتقال آب، فاضلاب، فونداسیون، دیواره، پل و غیره کاربرد دارد. خواص برجسته‌ای نظیر استحکام بالا، دوام بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری پایین، صرفه جویی در مصرف انرژی و توسعه پایدار در سازه‌های ساخته شده با بتن را می‌توان به عنوان مهمترین عوامل موثر بر کاربرد گسترده این مصالح ساختمانی دانست. در ادامه به معرفی کاربردهای بتن می‌پردازیم.
- ساخت سد
- ساخت اسکلت ساختمان های مسکونی، تجاری و صنعتی مانند برج ها و آپارتمان ها و یا حتی ویلاها و کارخانه
- ساخت جاده و راه
- ساخت سازه های دریایی مانند سکوهای نفتی
- ساخت لوله ها و غلاف های آب و فاضلاب و تاسیسات شهرسازی
- ساخت فونداسیون سازه زیرین ساختمان
- ساخت انواع پل و استادیوم
- ترمیم سطوح و ساخت حصار
