همه چیز در مورد بتن مسلح (بتن آرمه)
بتن مسلح یعنی چه؟ بتن آرمه یا مسلح (RC) یک کامپوزیت همه کاره و یکی از پرکاربردترین مصالح در ساخت و سازهای مدرن است. بتن یک ماده نسبتا شکننده است که تحت فشار قوی است اما در کشش کمتر است. بتن ساده و غیر مسلح برای بسیاری از سازه ها نامناسب است زیرا در تحمل تنش های ناشی از ارتعاشات، بارگذاری باد و غیره نسبتا ضعیف است. برای افزایش استحکام کلی آن، میله های فولادی، صفحات یا الیاف را می توان قبل از گیرش در داخل بتن جاسازی کرد. این آرماتور که اغلب به عنوان میلگرد شناخته می شود، در برابر نیروهای کششی مقاومت می کند.
با تشکیل یک پیوند قوی با یکدیگر، این دو ماده قادر به مقاومت در برابر نیروهای وارده مختلف هستند و به طور موثر به عنوان یک عنصر ساختاری عمل می کنند. این محصول، کاربردهای فراوانی در مهندسی سازه دارد و به عنوان مهم‌ترین رقیب پروفیل‌های فولادی در ساخت اسکلت ساختمان‌های مسکونی و تجاری محسوب می شود.
بتن مسلح چیست؟
بتن آرمه اصطلاح رایجی است که به یک عضو (یا دال) بتنی که حاوی آرماتورهای فولادی برای افزایش مقاومت بتن و سازه است داده می شود. ماده ای که از ترکیب بتن و میلگردهای تقویت کننده حاصل می شود، بتن مسلح (RC) نامیده می شود. در این نوع از انواع بتن مقاومت کششی و شکل پذیری نسبتاً پایین بتن با گنجاندن آرماتورهایی با مقاومت کششی یا شکل پذیری بالاتر جبران می شود. قیمت هر متر مربع دیوار بتنی پیش ساخته و بتن مصلح به صورت روزانه مشخص می شود.
آرماتور معمولاً، البته نه لزوماً، میلگرد فولادی (میلگرد) است و معمولاً قبل از گیرش بتن به صورت غیرفعال در بتن تعبیه می شود. با این حال، کشش نیز به عنوان یک تکنیک برای تقویت بتن استفاده می شود. در واقع هدف مهم استفاده از بتن آرمه ، واگذاری نیروهای کششی بوجود آمده در بتن به میلگردها می باشد تا به این ترتیب نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک‌خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود.
نکته: در ترکیبات این نوع بتن، نه تنها از میلگردهای فولادی استفاده می‌شود بلکه می‌توان از شبکه‌های توری تقویتی، صفحات فلزی یا الیاف تقویتی نیز استفاده کرد.
تفاوت بتن مسلح و غیر مسلح
از بتن غیر مسلح بیشتر در ساخت و سازهایی که مقاومت کششی کمی نیاز دارند، مانند روسازی و پیاده رو استفاده می شود. این محصولات هیچ گونه مواد تقویت کننده ای در ساختار خود ندارند، به همین دلیل در منبع های تنشی دچار ترک و حتی شکستگی می شوند.
اما فونداسیون دکل خود ایستا و بتن مسلح که توسط المان های متنوع تقویت شده، به دلیل وجود فولاد در ساختار خود مقاومت بسیار بیشتری در منبع های تنشی دارد. افزایش مقاومت کششی بتن، ضریب یکسان انبساط حرارتی بتن و فولاد و هم پوشانی ضعف های بتن و فولاد از مهم ترین تفاوت های دو بتن مسلح و غیر مسلح هستند.
انواع بتن مسلح
بتن مسلح به 6 دسته کلی تقسیم می شود، که علاوه بر ساختار و کاربرد در شکل ظاهری نیز با یکدیگر متفاوت هستند
بتن مسلح به میلگرد
اولین بار بتن ساده توسط میلگرد، تقویت و مسلح شد به همین دلیل قدیمی ترین روش آن به شمار می رود. میلگردهای به کار رفته در بتن از جنس فولاد، شیشه و پلیمر هستند، اما نوع فولادی آن باکیفیت تر و رایج است. بتن مسلح به میلگرد فولادی، به دلیل نزدیک بودن ضریب انبساطی بتن و فولاد موجب برطرف شدن ضعف های درونی آن می شود.
بتن مسلح پیش تنیده و پس تنیده
اعمال فرایندهای پیش تنیدگی و پس تنیدگی در کابل های فولادی، موجب تولید این ساختار می شود. مقاومت فشاری بسیار بالا، کاهش تنش فشاری و کاهش سطح مقطع از مزایای این نوع بتن مسلح است. این مشخصات موجب کاهش احتمال ترک خوردگی در بتن می شود. البته در کنار تمام فواید، معایبی همچون نیاز به نیروی کار بیشتر جهت کنترل کیفی و هزینه های بیشتر تجهیزات مصرفی نیز دارد.
بتن مسلح پیش ساخته
این بتن ها معلوما در محیط تخصصی و کنترل شده کارخانه تولید می شوند. سرعت ساخت این بتن بسیار بالاتر از سایر محصولات بتنی است. بتن پیش ساخته مسلح در ساخت اعضای سازه ای، دیوار و نمای ساختمان، پل، لاینینگ تونل مترو، مخزن آب، سپتیک تانک، لوله انتقال آب و… کاربرد دارد.
بتن مسلح با عایق ماندگار
این بتن که به اختصار ICF نامیده می شود، دارای یک دیوار پرشونده دائمی در نقش عایق صوتی و حرارتی است. مهم ترین مزیت این بتن نسب به سایر آرمه ها، عایق بودن و بهره وری بسیار بالای انرژی است.
بتن مسلح همراه با الیاف
اضافه کردن الیاف به ساختار بتن، موجب افزایش یکپارچی و در نتیجه کاهش نفوذ پذیری آب و رطوبت به آن می شود. بتن الیافی یکی از محبوب ترین محصولات ساختمانی است که توسط الیاف مصنوعی، طبیعی و فولادی مسلح می شود. افزایش یکپارچگی ملات بتن، کاهش احتمال کرم خوردگی و ایجاد ترک از مهم ترین مزایای این فراورده است.
بتن مسلح چه مشخصاتی دارد؟
- 1. چگالی
یکی از مشخصات بتن آرمه، چگالی 2400 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب این نوع بتن می باشد که تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد. البته ناگفته نماند که روش مسلح کردن بتن و جنس المان‌های تقویت‌کننده بر روی این عدد تاثیر می گذارد.
- 2. افزایش استحکام در برابر تنش‌های کششی
افزایش استحکام در برابر تنش‌های کششی و بهبود شکل‌پذیری سازه از دیگر مشخصات بتن مسلح می باشد. مقاومت کششی بتن آرمه با استفاده از المان‌های تقویت‌کننده در ترکیب بتن می‌تواند بیش از 50 درصد افزایش یابد. اگرچه مقاوت فشاری بتن آرمه تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد، ولی حضور المان‌های تقویتی، شکل‌پذیری این مصالح ساختمانی را افزایش می‌دهد.
- 3. کارایی بتن مسلح به الیاف
کارایی، یکی از مهم‌ترین مشخصات بتن است که میزان سهولت بتن‌ریزی، تراکم و پرداخت را کنترل می‌کند. این ویژگی در بتن تقویت شده با الیاف از اهمیت بیشتری برخوردار است.
- 4. پیوستگی بتن مسلح
با گیرش مخلوط سیمان، شکل سطح داخلی آن با شکل سطح خارجی عناصر تقویت کننده مطابقت دارد. به عبارت دیگر، این دو ماده به هم قفل شده اند. میزان قفل شدن یا اتصال عناصر تقویت کننده با بتن بر انتقال موثر تنش تأثیر می گذارد. هر چه انسجام بیشتر باشد، انتقال تنش بهتر است. به همین دلیل سطح عناصر تقویت کننده معمولاً ناصاف و آجدار ساخته می شود.
- 5. مقاومت در برابر خوردگی
از دیگر ویژگی‌های بتون آرمه، مقاومت عناصر تقویت‌کننده آن در برابر خوردگی است. فولاد در مواجهه با هوا و مواد شیمیایی دچار خوردگی می‌شود. به همین دلیل، استفاده از پوشش‌های اپوکسی، میلگردهای گالوانیزه، فولاد ضد زنگ و المان‌های تقویت‌کننده غیر فولادی در شرایط مستعد خوردگی باید در اولویت قرار بگیرد. عدم توجه و نادیده گرفتن این نکات می‌تواند هزینه‌های ناشی از ترمیم و جایگزینی بتن را افزایش دهد.
کاربرد بتن مسلح شده با الیافی فولادی
- روسازی باند فرودگاه‌ها و بزرگراه‌ها
- بتن نسوز با استفاده از سیمان پرآلومین
- شمع‌ها
- کف‌های صنعتی به خاطر مقاومت در برابر ضربه و تغییرات حرارتی
- عرشه پل‌ها به عنوان پوشش و روکش رویی در محل‌هایی که زیر اساس اجرا شده و یک عرشه بتن مسلح روی آن اجرا می‌شود.
- سازه‌های واقع در نواحی زلزله خیز
- بتن پاشی لایه داخلی تونل‌ها و معادن
- بتن پوششی پایدار کردن شیب‌های سنگی و خاکی واقع در برش‌های بزرگراه‌ها و راه آهن و خاکریزها
- سازه‌های پوسته‌ای نازک و گنبدها
- سازه‌های هیدرولیکی – سدها، سرریزها و حوضچه آرامش به خاطر مقاوم بودن در برابر پدیده کاویتاسیون
- تعمیرات از بتن مسلح به الیاف در تعمیرات اعضای مختلف سازهای و سازه‌ها استفاده می‌شود.
معایب بتن مسلح یا ارمه
بتن مسلح و فونداسیون پیش ساخته تهران در کنار تمام مزایایی که دارد، دارای محدودیت ها و معایبی است که گاها مهندسان ترجیح می دهند از آن استفاده نکنند. این معایب عبارتند از:
- مقاومت کششی آن برخلاف مقاومت فشاری، بسیار پایین و شکننده است. می توان این مشکل را از طریق میلگردهای کششی برطرف کرد.
- وزن زیاد و درنتیجه افزایش وزن سازه که این مشکل نیز از طریق بتن پیش تنیده، دیوارهای نازک و بتن دارای دانه های سبک قابل جبران است.
- ترک خوردن بتن به علت انقباض و انبساط در حین تغییر حرارت
- عدم مقاومت در برابر قلیا و سولفات در بتن هایی با سیمان پرتلند پر می شوند.
- احتمال خزش بتن تحت تاثیر بارهای سنگین
- نیاز به مهارت تخصصی، کنترل کیفیت و نیروی انسانی ماهر
در این مقاله به بررسی و توضیح بتن مسلح، انواع، خصوصیات و کاربرد آن پرداختیم. بتن مسلح محصولی است که توسط المان های مختلفی مانند میلگرد تقویت می شود. افزایش مقاومت و استحکام، افزایش کارایی و عایق شدن از جمله ویژگی هایی است که در این فرایند به بتن افزوده می شود. ساخت پل، تونل، جاده، کانال، لوله، سازه های دریایی و… از جمله کاربردهای این کامپوزیت هستند که در مورد هر کدام توضیحات کامل ارائه شد.