بتن مسلح شده یا بتن آرمه (reinforced concrete )یکی از پر کاربرد ترین مصالح ساختمانی در مهندسی عمران است. این نوع بتن از نظر مقاومت، مقاومت فشاری بالایی دارد، اما دربرابر کشش ضعیف است، درحالی که فولاد مقاومت کششی بسیار بالایی دارد. ساختار بتن مسلح در ( ساختمان ها، پل ها، سدها، تونل ها و… )کاربرد دارد.
تعریف بتن مسلح یا بتن آرمه
بتن مسلح را تعریف کنید: بتن مسلح یا بتن آرمه (Reinforced Concrete )نوعی ماده ساختمانی است که درصنعت ساختمان سازی از آن استفاده می شود. این ماده از ترکیب سیمان، آب، سنگدانه های ریز و درشت، میلگردهای فولادی ومواد تقویتی ساخته می شود. بتن به تنهایی مقاومت خوبی در برابر فشار دارد، اما دربرابر کشش ضعیف است. با اضافه کردن میلگرد به بتن مقاومت کششی آن افزایش پیدا میکند. با ترکیب این چند ماده ویژگی بتن از نظر مکانیکی وفولاد افزایش یافته وکاربرد گسترده ایی در صنعت ساخت و ساز دارد.
اجزای اصلی بتن مسلح
بتن مسلح شده (بتن آرمه) یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است، که درصنعت ساختمان سازی بطور گسترده ای مورد استفاده قرار میگیرد. اجزای اصلی آن به شرح زیر است :
مواد تشکیل دهنده بتن آرمه باید به نسبت مشخص مورد استفاده قرار بگیرند، درغیر این صورت ممکن است مقاومت وکارایی بتن بدست آمده ضعیف باشد، یا حتی برای پروژه بتن مسلح مناسب نباشد ومورد استفاده قرار نگیرد.
مراحل تولید بتن مسلح
در مراحل تولید بتن موارد مختلفی نقش دارند، که توجه به آنها مهم وضروری است و استفاده از آنها در وقت و هزینه صرفه جویی می کند.
| مراحل تولید بتن | توضیحات |
| تهیه مواد اولیه | سیمان، آب، سنگدانه ریز ودرشت، میلگرد |
| اختلاط بتن | مواد اولیه به ترتیب در میکسر قرار میگیرند ومخلوط یکسانی بدست می آید. |
| قالب بندی بتن | مخلوط بتن را در قالب بندی بتن (چوبی، پلاستیکی، فولادی) که به محل اجرای پروژه منتقل شده اند ریخته میشود ودر این مرحله میلگرد وشبکه های فولادی را درون بتن قرار میدهند. |
| خشک شدن وتقویت | درمدت 28 روز بتن خشک شده ومقاومت لازم را دربرابر بار های خارجی مانند زلزله پیدا می کند. |
| خروج از قالب | پس از تقویت و بدست آوردن استحکام کافی بتن را از قالب خارج میکنند. |
ساختار بتن مسلح شده به دلیل ترکیب مقاومت فشاری بتن ومقاومت کششی فولاد برای صنعت ساخت وساز ایده آل است. برای اطمینان ازکنترل کیفیت بتن آزمایش تست اسلامپ و آزمایش مقاومت فشاری انجام میگیرد. دما ورطوبت محیط بر کیفیت بتن تاثیر دارند، وباید مدیریت شوند.
مشخصات محاسباتی بتن آرمه
چگالی و عیار بتن مسلح دو ویژگی مهم هستند که در طراحی و اجرای سازه بتن مسلح نقش کلیدی دارند.
| چگالی بتن مسلح | بین 2400 تا 2600کیلو گرم بر متر مکعب |
| عیار بتن مسلح | بین 200 تا 400کیلو گرم بر متر مکعب |
با یک مثال محاسباتی ساده میتوان چگالی وعیار بتن را بهتر درک کرد
فرض کنید در یک متر مکعب بتن مسلح، چگالی بتن ساده 2400 کیلوگرم بر متر مکعب و وزن میلگرد 100 کیلو گرم بر متر مکعب باشد. چگالی کل 2500 کیلو گرم وعیار 350 کیلوگرم سیمان در هر متر مکعب میباشد.
عیار بالاتر معمولاً به معنای مقاومت فشاری بیشتر است، اما این به نسبت آب به سیمان و کیفیت مواد نیز بستگی دارد.
خواص بتن مسلح
این خواص به شما کمک میکند، که بتن را در جای مناسب خودش بکار ببرید وبر طبق محاسبات دقیق متوجه شوید که پروژه ساختمانی درحال اجرا به چه میزان از حجم و وزن بتن نیاز دارد.
| خواص بتن مسلح | نوع مقاومت | ویژگی بتن |
| مقاومت مکانیکی | مقاومت فشاری
مقاومت کششی مقاومت برشی |
تحمل دربرابر بارهای فشار سنگین
جبران ضعف سازه بتن مسلح در برابر نیروهای کششی افزایش مقاومت فشاری با ترکیب بتن وفولاد |
| دوام | شرایط محیطی
خوردگی بتن طول عمر بالا |
مقاومت دربرابر رطوبت، تغییر دما وعوامل جوی به شرط محافظت میلگرد توسط لایه بتنی
جلوگیری از زنگ زدگی فولاد به علت خاصیت قلیایی بتن دوام این بتن به ده ها سال یا حتی قرن ها میرسد |
| چسبندگی | پیوستگی بتن وفولاد | چسبندگی میلگرد وبتن به علت وجود سطح آجدار میلگرد وانتقال نیروها به صورت یکپارچه بینشان |
| شکل پذیری | انعطاف درشکل دهی | ریختن بتن در قالب قبل از سفت شدن وتبدیل به اشکال پیچیده |
| مقاومت در برابر آتش وصوت | عایق حرارتی
عایق صوتی |
انتقال حرارت به کندی
جذب امواج به دلیل جرم بالا |
| مقاومت در برابر بارهای دینامیکی ودر برابر خستگی | جذب انرژی و
تحمل بارهای متناوب |
تغییر شکل قبل ازشکست وجذب انرژی ومقاومت در برابر زلزله و باد
مقاومت دربرابر تردد وسیله نقلیه بر روی پل بتن مسلح به شرطی که از حد مجاز طراحی فراتر نرود |
| مقاومت دربرابر انقباض و خزش | انقباض
خزش |
انقباض وایجاد ترک به دلیل تبخیر آب بتن وکنترل ترکها توسط میل گرد ها
تغییر شکل برحسب بار های مداوم وطولانی مدت |
خواص بتن مسلح شده به عواملی مانند نسبت آب به سیمان، کیفیت مواد اولیه، نوع ومقدار آرماتور وشرایط عمل آوری بستگی دارد، که باافزودن مواد خاص میتوان برخی از این خواص را بهبود بخشید.
مزایا ومعایب بتن مسلح یا بتن آرمه
مزایا ومعایب بتن مسلح در مواردی مورد بررسی قرار میگیرد که در جدول زیر به آنها اشاره میکنیم :
مزایا:
- استحکام وظرفیت تحمل بار بالا
- انعطاف پذیری وشکل پذیری عالی
- مقاومت دربرابر ترک خوردگی تغییر شکل
- مناسب برای کاربرد های سازه ایی
- عمر طولانی ونیاز کم به تعمیر ونگهداری
معایب:
- هزینه بالا نسبت به بتن ساده
- فرآیند ساخت وساز پیچیده تر
- نیاز به نیروی کار ماهر و تخصصی جهت نصب آرماتور
- اثرات زیست محیطی بالا
بتن آرمه به دلیل ویژگیهای ترکیبیاش، انتخاب اول برای سازههای بزرگ و پایدار مثل پلها، ساختمانها و سدها است. بسیاری از معایب (مثل خوردگی یا ترک) با طراحی مناسب، استفاده از افزودنیها (مثل ضدخوردگی) یا پوششدهی میلگردها قابل کاهش هستند.
انواع بتن مسلح با بتن آرمه
بتن مسلح شده (بتن آرمه) بر اساس روش ساخت، نوع تقویتکننده، کاربرد یا ویژگی های خاص به انواع مختلفی تقسیم میشود.
در ادامه در مورد هرکدام ازانواع بتن مسلح توضیح می دهیم:
- بتن مسلح به میلگرد
- بتن پیش تنیده ( پیش کشیده، پس کشیده )
- بتن مسلح با الیاف (فولادی، شیشه ای، کربنی، آزبست یا پنبه نسوز، پلی پروپلین)
- بتن مسلح گچی
- بتن مسلح با عایق ماندگار
- بتن مسلح پیش ساخته
- بتن مسلح پلیمری
بتن مسلح به میلگرد
از ترکیب بتن با میلگرد بتن مسلح به میلگرد بدست می آید. وبیشتر میلگرد هایی که برای این بتن مورد استفاده قرار میگیرد از جنس فولاد ونوع رزوه دار هستند.
بتن مسلح پیش تنیده وپس تنیده
پیش تنیده: در این عملیات کشش فولاد پیش از بتن ریزی انجام می شود. یعنی کابل هایی که درون غلاف محافظتی قرا دارند، در قطعه مورد نظرقرار گرفته وبتن ریزی انجام می شود، وبعد از کسب مقا ومت فشاری لازم کابل های فولادی کشیده می شوند.
پس تنیده: دراین بتن عملیات کشش فولاد پس از بتن ریزی انجام می گیرد. یعنی ابتدا فولاد را روی یک بستر ازپیش ساخته قرار میدهند، سپس این فولاد ها رادر حد فاصل دو انتها تا حد جاری شدن میکشند، بعد عملیات بتن ریزی اجرا می شود، ودر آخر زمانی که چسبندگی بین فولاد و بتن ایجاد شد، ومقاومت لازم را بدست آورد، کابل ها بریده می شوند، تا نیروی کششی فولاد به صورت فشاری به سازه انتقال یابد.
این نوع از بتن برای ساخت پل ها، کف طبقات، تیر بتن مسلح ، سقف بتن مسلح، منابع آب وبزرگراه ها و همینطور برای دیوارهای حائل یا بار بر، دال بتن مسلح و ستون ها کاربرد دارد.
بتن مسلح با الیاف
برخلاف بتن مسلح معمولی برای مسلح کردن این بتن از الیاف استفاده میکنند. این بتن از نظر تحمل نیروی کششی بسیار عالی میباشد، الیاف باعث افزایش بسیار زیاد مقاومت کششی وخمشی بتن می شود. در ادامه انواع مختلف بتن مسلح با الیاف را شرح می دهیم:
- بتن مسلح با الیاف فولادی
- بتن مسلح به الیاف شیشه ایی
- بتن مسلح به الیاف کربن
- بتن مسلح به الیاف آزبست یا پنبه نسوز
- بتن مسلح به الیاف پلی پروپلین
- بتن مسلح با الیاف فولادی
بتن با الیاف فولادی نوعی بتن است که غیر از مواد تشکیل دهنده بتن معمولی از الیاف فولادی نیز برای تولید این بتن استفاده شده است. این الیاف خیلی کوچک هستند، تا بتوانند به طور تصادفی درمخلوط بتن پراکنده شوند. میزان الیاف استفاده شده 0.3 تا 2.5 درصد از حجم بتن معمولی بوده وقطر آنها 0.75تا 0.25 میلیمتر می باشد. الیاف فولادی در دال های بتن مورد استفاده می باشد، و لازم است بدانید افزودن تنها 2% الیاف فولادی ضخامت دال بتنی معمولی را به نصف کاهش می دهد.
بتن با الیاف فولادی در ساخت سقف بتن مسلح در عرشه فولادی، کفسازی انبارها، سالنهای صنعتی، باندهای فرودگاه، پارکینگ ها، زمین های بازی، تاکسی رو ها، آشیانه های تعمیر و نگهداری، جاده ها و کارگاه ها کاربرد دارد، ومورد استفاده قرار می گیرد.
- بتن مسلح با الیاف شیشه ای یا شفاف
بتن شیشه ای برخلاف اسمش که خیلی شکننده است ولی مقاومت بسیار بالایی دارد، وهمچنین عایق حرارتی بسیار خوبی میباشد، و در عین حال ظاهر زیبایی هم دارد. در بتن شفاف فیبر نوری به عنوان یک راه برای انتقال نور ازیک طرف به طرف دیگر عمل می کند.
این فیبر های نوری به طور یکسانی در بتن پخش میشوند، بطوری که در دو طرف بلوک های بتنی قابل مشاهده هستند.و الگو ها در یک سمت سطح نقش میگیرند وبه شکل خطوط سایه دار ظاهر میشوند.مشاهده نور وسایه در این بتن ها یکدست ویک رنگ است. بتن لیتراکن (بتن شیشه ای ) در ساخت دکوراسین داخلی، دیوارهای داخلی وخارجی ساختمان ، به عنوان کف پوش، تابلو راهنما، لامپ مکعبی، خلق آثار هنری، مورد استفاده قرار می گیرد.
- بتن مسلح با الیاف کربن
منظور از بتن مسلح به الیاف کربنی، استفاده از الیاف کربن در بتن است. بتن مسلح به الیاف کربن یک فناوری نوین در مهندسی عمران محسوب میشود که با وجود هزینه اولیه بالا، به دلیل خواص برجستهاش در پروژه بتن مسلح بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این نوع بتن از الیاف کربن به منظور بهبود خواص مکانیکی وافزایش مقاومت در برابر تنش ها استفاده می شود.
این بتن در برابر ترک خوردگی، نیروهای کششی،شرایط محیطی مرطوب وشیمیایی مقاوم است. از این بتن میتوان در طراحی اشکال پیچیده و نازک به خاطر انعطاف پذیری بالا استفاده کرد.
- بتن مسلح با الیاف آزبست یا پنبه نسوز
آزبست یک نوع ماده معدنی طبیعی است، به دلیل خواص فیزیکی این نوع بتن از نظر مقاومت مانند: مقاومت بالا دربرابر حرارت، آتش، مواد شیمیایی واستحکام کششی خوبش در گذشته بطور گسترده ایی مورد استفاده قرار می گرفت. استفاده از بتن آز بست به علت خطرات جدی سلامتی امروزه در خیلی از کشورها ممنوع شده است.
تنفس گرد وغبار آزبست مضر میباشد وباعث بروز بیماری سرطان میشود. امروزه به جای آزبست، از مواد جایگزین ایمنتر مانند الیاف پلیپروپیلن، الیاف شیشه، الیاف کربن یا الیاف بازالت در بتن مسلح شده استفاده میشود. این مواد هم خواص مکانیکی مناسبی دارند و هم خطرات سلامتی مشابه آزبست را ایجاد نمیکنند.
در ایران استفاده از آزبست در گذشته رایج بود (مثلا در ورقهای ایرانیت)، اما با افزایش آگاهی از خطرات آزبست از الیاف بی خطری بجای آن استفاده می کنند. با این حال، ممکن است در برخی مناطق یا محصولات قدیمی هنوز آثاری از آن دیده شود.
کاربرد های الیاف آزبست درگذشته: استفاده در لوله های بتنی برای انتقال آب وفاضلاب، ورق های سقف ودیوار، عایق کاری در ساختمان ها وتاسیسات صنعتی برای محافظت دربرابر آتش، کف پوش ها ومصالح ساختمانی در ترکیب با سیمان
- بتن مسلح با الیاف پلیپروپیلن
این الیاف که از مشتقات نفتی تولید می شوند به بتن اضافه می شوند تا خواص مکانیکی، دوام و رفتار آن را دربرابر تنش ها بهبود ببخشند. این نوع از بتن به دلیل هزینه پایین وایمنی بالا در سال های اخیر محبوبیت زیادی پیدا کرده است. الیاف پلیپروپیلن معمولا به میزان 0.1 تا 2 درصد حجم بتن (یا حدود 0.6 تا 2 کیلوگرم در متر مکعب) به مخلوط اضافه میشوند.
این مقدار بسته به هدف پروژه بتن مسلح(کنترل ترک، افزایش مقاومت یا دوام) متغیر است. بتن مسلح کف سازی در کف سازی صنعتی ( انبارها، پارکینگها و کارخانهها ) در تونل ها وپایدار سازی شیب ها، روسازی بتنی (در جادهها و پیادهروها ) ، قطعات پیشساخته (بلوکها و پانلها ) لایههای نازک بتنی (تعمیرات و پوششها ) کاربرد دارد. اما برای سازه های با باربری بالا، ممکن است به تنهایی کافی نباشد و با آرماتور یا الیاف دیگر ترکیب شود.
بتن مسلح گچی
بتن مسلح شده گچی نوعی بتن است که در آن به جای سیمان معمولی، از گچ به عنوان ماده چسباننده استفاده میشود. و برای افزایش مقاومت آن معمولاً به آن میلگرد یا دیگر مصالح مسلح کننده مانند فایبرهای فلزی یا پلیمری اضافه میشود.
این بتن در ساخت پانلهای پیشساخته (پانلهای دیواری و سقفی سبک برای ساختمانهای مسکونی و تجاری )، عایقبندی صوتی و حرارتی (دیوار ها وسقف ها)، ساخت دالها و کفهای سبک و همچنین بنا های کم ارتفاع کاربرد دارد. گچ خواص مقاومتی در برابر آتش دارد، پس در ساخت سازه هایی که نیاز به محافظت در برابر آتش دارند استفاده می شود.
بتن مسلح با عایق ماندگار
بتن مسلح با عایق ماندگار یک نوع بتن نو آورانه است که با بلوک های فومی (معمولا از جنس پلی استایرن یا پلی اورتان) به عنوان عایق برای بتن مسلح استفاده میکنند. این قالب ها به طور دایمی در سازه باقی می مانند. ودرآنها بتن ریخته میشود. این سیستم ترکیبی از بتن مسلح و عایق حرارتی است که باعث افزایش دوام و عملکرد وکارایی انرژی ساختمان می شود. در ساخت خانهها و ساختمانهای مسکونی، تجاری، ساخت انبارها و سازههای صنعتی کاربرد دارد.
بتن مسلح پیش ساخته
بتن مسلح پیش ساخته بتنی است که در کارخانه یا کارگاه های صنعتی با استفاده از قالب بندی بتن ساخته وپس از تکمیل فرآیند ساخت به محل پروژه منتقل ونصب می شود. در این بتن میلگرد یا سایر مصالح تقویتکننده برای افزایش مقاومت و استحکام بهکار میرود.
این نوع از بتن در ساخت دیوار بتن مسلح، سقف بتن مسلح، فونداسیون، شالوده بتن مسلح، پی بتن مسلح و ستونها در ساختمانهای مسکونی، تجاری و اداری، در پروژههای زیرساختی همچون پل بتن مسلح، تقاطعها و سازههای بزرگ مانند تونلها و ایستگاههای مترو، سازههای پارکینگ طبقاتی، انبارها، سالنهای تولید، دیوارهای جداکننده و محوطهسازی، دالهای بتنی پیشساخته برای ساخت سقفها و بتن مسلح کف سازی بهویژه در ساختمانهای بلندمرتبه کاربرد دارد.
بتن مسلح با الیاف پلیمری
نوعی بتن است که بجای استفاده از سیمان معمولی، از مواد پلیمری (مثل لاتکس، رزینهای اپوکسی یا پلیمرهای دیگر) برای بهبود ویژگی بتن استفاده میشود. در این نوع بتن، علاوه بر استفاده از میلگرد یا دیگر مصالح تقویتی برای افزایش مقاومت کششی، پلیمرها نیز برای بهبود چسبندگی، انعطافپذیری و مقاومت بتن در برابر عوامل محیطی به آن افزوده میشوند.
ساختار بتن مسلح با الیاف پلیمری در سازههای ساحلی، مخازن شیمیایی و تأسیسات صنعتی، لولهها، کانالها و سیستمهای آبیاری و فاضلاب، سازه بتن مسلح که نیاز به محافظت در برابر حریق دارند، سازههایی که در معرض خوردگی بتن یا آسیبهای شیمیایی قرار دارند،این بتن از نظر مقاومت درکفپوشها، دیوارهای صنعتی و مناطقی که باید در برابر سایش و فشار مقاومت بالایی داشته باشند کاربرد دارد.
نتیجه گیری
این سوال برای ما پیش می آید که بتن مسلح یعنی چه؟ بتن مسلح ومسلح تکمیلی ( بتن آرمه) یکی از پر مصرف ترین نوع بتن است، که در آن بغیر از تمامی اجزای بتن ساده از میلگرد های فولادی و انواع الیاف برای مقاومت بیشتر بتن استفاده شده است. کاربرد بتن مسلح از پل بتن مسلح و ساختمان ها گرفته تا سد ها وتونل ها، این ماده نشاندهنده هم افزایی بینظیر مقاومت و پایداری در مهندسی عمران است.
نظرات کاربران