بتن پرمصرف ترین مصالح ساختمانی ساخت بشر است. این ماده بعد از آب پرمصرف ترین ماده روی کره زمین است. بتن معمولی از اختلاط آب، سیمان و سنگدانه به نسبت های مشخص ساخته می شود. در واقع در برخی موارد برای تغییر خواص بتن از مواد افزودنی مختلفی نیز در ترکیب آن استفاده می شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد اجرای آرماتوربندی سقف اینجا کلیک کنید. تنوع کاربرد، پایداری، استحکام و قیمت مناسب بتن، آن را به یکی از پرمصرف ترین مصالح ساختمانی در جهان تبدیل کرده است. در این مقاله به بتن، تاریخچه آن، اجزاء، مواد افزودنی، موارد استفاده، انواع، طرح اختلاط، انواع، خواص، مزایا و معایب می پردازیم.
استفاده از بتن چه زمانی آغاز شد؟
قدیمی ترین سازه بتنی شناخته شده مربوط به حدود 7000 سال قبل از میلاد مسیح است که در طی عملیات جاده سازی در فلسطین در سال 1985 کشف شد. این سازه یک کف سنگ آهکی است که
می رود از گرم کردن سنگ آهک و مخلوط کردن آن با آب و سنگدانه ساخته شده است. تحقیقات نشان می دهد که در ساخت هرم بزرگ جیزه (2500 قبل از میلاد)، بلوک های سنگی با مصالح سیمانی به هم متصل شده اند.
در حدود 500 سال قبل از میلاد، هنر ساخت ملات آهک در یونان باستان توسعه یافت. از این نوع ملات در ساخت کاخ ها و معابد یونانی بسیار استفاده می شد. در حدود 200 سال قبل از میلاد، رومی ها نوع خاصی از خاکستر آتشفشانی را که در منطقه پوزوولی ایتالیا یافت می شد با آهک مخلوط کردند و متوجه شدند که این ترکیب از مواد قبلی مقاوم تر است. بعدها این ماده را «پوزولان» نامیدند. بسیاری از سازه های پوزولانی رومی ها، یونانی ها، هندی ها و مصری ها که هزاران سال پیش ساخته شده اند، اکنون قابل مشاهده هستند. این نسخه پایداری عالی چدن و دلیل استفاده مداوم از آن را در طول هزاران سال گذشته تا به امروز نشان می دهد.
بتن چیست؟
"بتن" مخلوطی از شن، ماسه یا سنگ خرد شده با درجه های مختلف (دانه های ریز و درشت) همراه با خمیر سیمان است. البته بسته به خواص مورد نیاز می توان از افزودنی های شیمیایی مانند کندکننده ها، روان کننده ها و ... و یا افزودنی های معدنی مانند خاکستر بادی، سرباره و ... استفاده کرد. سخت شدن مخلوط بتن نتیجه یک فرآیند شیمیایی بین آب و سیمان است.
«بتن سخت» را می توان سنگ مصنوعی دانست که در آن فضای بین ذرات بزرگتر (انقباض) با ذرات کوچکتر (غلظت ریز) و فضای بین ذرات ریز با سیمان پر می شود. در مخلوط های بتن سیمان و آب خمیری به نام «خمیر سیمان» تشکیل می دهند. عملکرد خمیر سیمان پر کردن شکاف بین سنگدانه های ریز که سطح ترکیب ریز و قابل جمع شدن را می پوشاند و پیوند بین تمام ذرات در طول فرآیند سخت شدن یا گیرش است.
بتن از چه ماده ای ساخته شده است؟
بتن مخلوطی از شن، ماسه، سنگ خرد شده یا مواد دیگر است. خواص این ماده به مواد به کار رفته در آن و نسبت اختلاط این مواد بستگی دارد. به طور کلی اجزای بتن عبارتند از:
سیمان
سیمان یک ماده هیدرولیکی است که برای ساخت بتن استفاده می شود. بایندر هیدرولیک ماده ای است که با ترکیب شدن با آب شروع به سخت شدن می کند. خمیر سیمان (ترکیبی از آب و سیمان) با یک واکنش شیمیایی به نام "هیدراتاسیون" سخت می شود. واکنش های هیدراتاسیون در هوای آزاد و در آب رخ می دهد.
در بین اجزای اصلی بتن، سیمان تنها جزئی است که اجزای دیگری را در خود دارد. سیمانی که معمولا برای ساخت بتن استفاده می شود، سیمان پرتلند است. برای ساخت سیمان پرتلند، سنگ آهک، ماسه سنگ، شیل، آهن، خاک رس و خاک رس را در یک کوره استوانه ای می ریزند. پس از آن، مخلوط حاصل در دمای 1600 درجه سانتیگراد پخته می شود. در این فرآیند با آزاد شدن آب و دی اکسید کربن، ترکیب جدیدی به نام «کلینکر» ایجاد می شود. سیمان پرتلند از آسیاب کردن کلینکر (تبدیل آن به قطعات کوچک) و مخلوط کردن آن با گچ به دست می آید. سیمان بر اساس استانداردهای اروپایی به پنج گروه زیر تقسیم می شود:
- سیمان پرتلند (نوع 1)
- سیمان کامپوزیت (نوع 2 عمدتاً از سیمان پرتلند تشکیل شده است)
- سیمان سرباره (نوع 3)
- سیمان پوزولان (نوع 4)
- مخلوط بتن (نوع 5)
تجمیع
سنگدانه بتن معمولاً ترکیبی از شن (ذرات درشت) و ماسه (ذرات ریز) با ذرات خاص است. سنگدانه ها توسط خمیر سیمان مانند بافت دانه ای بتن به هم متصل می شوند. این مواد 70 تا 80 درصد وزن بتن را تشکیل می دهند. استفاده از سنگدانه ها با اندازه و کیفیت مطلوب باعث بهبود خواص نهایی بتن می شود.