زمانی که یک طراح یا معمار از بتن در پروژه خود استفاده می‌کند، این بدین معنی است که آشنایی کاملی از خصوصیات بتن دارد و با توجه به نیاز خود به سمت آنها حرکت کرده است. در مورد بتن در حالت عمومی می‌توان آنرا یک ترکیب کلی از ماسه سنگ، سیمان و آب در نظر گرفت که در کنار یکدیگر تبدیل به یک ماده سیال می‌شوند که خصوصیات منحصر به فردی پیدا می‌کند و می‌توان به کمک آنها، تغییرات قابل توجهی در یک سازه به وجود آورد. بنابراین اگرچه ممکن است درصد بالایی از بتن‌های مختلف دارای ویژگی‌های مشابه باشند، اما این خصوصیات بتن است که در استفاده از آنها اهمیت دارد.
طبیعتاً نباید از مواد تشکیل دهنده بتن انتظار بالایی داشت و تنها زمانی که تبدیل به یک ماده جدید می‌شوند، نقش آن اهمیت پیدا می‌کند و تغییرات قابل توجهی را تجربه می‌کند. تفاوت بتن معمولی با بتن خود متراکم تنها به یک ماده افزودنی بستگی دارد و سوی دیگر بین بتن خود متراکم و بتن آب بندی نیز تفاوت‌هایی وجود دارد. بنابراین، با وجود اینکه مواد اولیه هر سه نوع بتن یکسان است، اما اضافه شدن مواد افزودنی به آنها باعث می‌شود که خصوصیات بتن تغییر کرده و از آنها در ساخت و طراحی یک پروژه استفاده کرد.
در این مطلب ما قصد داریم ۶ مورد از خصوصیات بتن که طراحان با پشتوانه آنها به تغییرات مختلف دست می‌زنند بررسی کنیم و در مورد هر کدام توضیح دهیم. پس با ما در کارخانه بتن آماده پاسارگاد همراه باشید!
1. مقاومت فشاری؛ یکی از مهمترین خصوصیات بتن
زمانی که در مورد خصوصیات بتن صحبت می‌شود، مقاومت فشاری به عنوان یکی از مهمترین و اصلی‌ترین ویژگی‌های آنها مطرح می‌شود که اطلاعات بسیاری در مورد آن نوع بتن ارائه می‌دهد. معمولاً مقاومت فشاری با توجه به نوع بتن و مواد اولیه‌ای که در ساخت آن به کار رفته است، تغییر می‌کند؛ اما در حالت ایده‌آل اگر این مقاومت در بالاترین سطح خود قرار داشته باشد، مهندسین می‌توانند به راحتی از آن در پروژه‌های مختلف استفاده کنند و انتظار بالایی از آن نوع بتن نداشته باشد.
پارامتر مقاومت فشاری به صورت مقاومت بتن در برابر فشارهایی تعریف می‌شود که در بیشتر از ۵ درصد نتایج عملکرد مناسبی داشته باشد و امکان و سقوط آن وجود نداشته باشد. برای تعریف این مورد از خصوصیات بتن یک روش استاندارد وجود دارد که مقدار هدف و بهینه آن را در شرایط مختلف نشان می‌دهد.
(Target strength: Characteristics strength + (1.65 x standard deviation
بنابراین باید انتظار داشت که در سازه‌هایی که مقاومت فشاری بالایی نشان می‌دهند، امکان طراحی و تغییر در ساختار آن بیشتر است و می‌توانند از این ویژگی بتن به شکل بهینه استفاده کنند.
2. مقاومت کششی
مقاومت کششی یکی دیگر از خصوصیات بتن است که در اثر افزودن مواد مختلف ممکن است بهبود یابد. در حالت استاندارد و در مورد بتن خالص، یکی از مواردی است که به عنوان ضعف بتن شناخته می‌شود، مقاومت کششی پایین آن است که مهندسین را مجبور می‌کند به سراغ افزودن مواد مختلف به آنها باشند. رایج‌ترین روشی که به افزایش مقاومت کششی بتن کمک می‌کند، استفاده از الیاف‌های مختلف مانند الیاف‌های فولادی، شیشه‌ای و سلولزی است که این ویژگی را به طرز چشمگیری افزایش می‌دهند و امکان کاربرد آن را در پروژه‌های بسیار بزرگ و سنگین فراهم می‌کنند.
استحکام کششی به مانند یک معیار از سنجش استحکام آن در شرایط منعطف و تغییرپذیر تعریف می‌شود که در جریان آن، وضعیت بتن از لحاظ مقاومت و تغییر حالت مورد بررسی قرار می‌گیرد. معمولاً در سازه‌های بتنی مجموعه‌ای از ترک‌های بزرگ و کوچک به وجود می‌آید که بیشتر ناشی از لرزش و کشش هستند و استحکام کششی را به عنوان یکی از خصوصیات بتن به رخ می‌کشند. با توجه به استاندارد IS: 456 استحکام کششی بتن می‌تواند از قدرت فشرده سازی با استفاده از رابطه تجربی داده شود:
Flexural strength: fcr=0.7√fck N/mm2
3. مدول های الاستیسیته
مدول های الاستیسیته به طور قابل توجهی تحت تأثیر عواملی مانند نوع ماسه سنگ استفاده شده، نوع سیمان استفاده شده و ترکیب هر کدام از این مواد قرار دارد. این مورد از خصوصیات بتن برای محاسبه انحراف بخش‌های مختلف بتن مورد نیاز است و تأثیر مهمی در طراحی یک سازه با استفاده از بتن دارد. الاستیسیته به طور کلی به خصوصیات بتن تحت شرایط مختلف و کشش بتن مربوط می‌شود که طراحان به پشتوانه آن می‌توانند وضعیت بتن رو تغییر داده از آن به شکلهای مختلفی استفاده کنند. هرچه میزان الاسیسیته در یک بتن بالاتر باشد، یعنی نسبت به شرایط تحمیلی بر آن انعطاف بیشتری انجام داده و کیفیت نهایی سازه نیز بهبود خواهد یافت.
الاستیسیته به عنوان یکی از خصوصیات بتن اطلاعاتی در مورد خاصیت ارتجاعی آن ارائه می‌دهد که طراح از آن برای حرکت دادن و تغییر وضعیت بتن در بخش‌های مختلف کمک می‌گیرد. تعریف کلی الاستیسیته بتن به کمک معادله زیر مشخص می‌شود:
Ec=5000√fck
که Ec نشان دهنده مدول الاستیسیته بر حسب نیوتون بر میلی متر مربع است.
4. افت یا انقباض بتن
افت یا انقباض بتن یکی دیگر از خصوصیات بتن است که درجریان گیرش و سخت شدن آن رخ می‌دهد و روند طراحی را به شکل کلی تحت تأثیر قرار می‌دهند. در مورد انقباض بتن یک اصول کلی وجود دارد که تقریباً در مورد همه آنها کاربرد دارد. افت یا انقباض بتن از لحظه شروع گیرش بتن تا زمان سفت شدن کامل آن ادامه دارد و در جریان آن، آب موجود در بتن به طور کامل از بین می‌رود. در حقیقت انقباض بتن ناشی از از دست رفتن آب بخش‌های داخلی آن است که منجر به جمع شدن آن و نوعی چروکیدگی در ساختار بتن می‌شود.
فاکتورهای مختلفی از جمله مواد تشکیل دهنده بتن، شرایط محیطی آن، درجه حرارت، و رطوبت بر میزان انقباض بطن تأثیر مستقیم دارند، زیرا از دست رفتن آب بتن در جریان خشک شدن آن تحت تأثیر این عوامل است. در حقیقت، زمانی که بتن خشک می‌شود، بخشی از آب آن از طریق فرآیند مویینگی به سطح بتن آمده و تبخیر می‌شود، اما بخش اصلی آن در قسمت‌های داخلی و در جریان واکنش‌هایی مانند هیدراتاسیون مصرف شده و بتن برای جبران این آب، مجبور است که حالت چروکیدگی به خود بگیرد. بنابراین طبیعی است که انتظار داشته باشیم این مورد از خصوصیات بتن در فرآیند طراحی اهمیت ویژه‌ای داشته باشد.
5. خزش بتن
در غیاب داده‌های تجربی قابل اعتماد، ضریب خزش بتن به عنوان یک نسبت مناسب برای خزش طبیعی بتن تحت یک بار مداوم در نظر گرفته می‌شود. در حقیقت خزش بتن به صورت تغییر وضعیت و حالت بتن تحت یک بار مشخص و مداوم تعریف می‌شود که ممکن است تغییرات مختلفی در سازه بتنی به وجود بیاورد. این پدیده لزوماً باعث شکستن یا از بین رفتن سازه بتنی نمی‌شود، اما اگر مقدار آن بسیار بالا باشد، ممکن است باعث شکستن بخش بتنی شود.
به طور کلی خزش بتن در بین خصوصیات بتن اهمیت ویژه‌ای دارد و می‌توان آن را به فاکتورهای مختلفی مانند:
- محتویات سیمان
- نسبت آب به سیمان در بتن؛
- درجه حرارت و رطوبت
- اندازه عناصر ساختاری
- نوع بار امار شده و دوره بارگیری ربط داد.
ممکن است بخش‌های مختلفی از یک سازه بتنی با پدیده خزش بتن مواجه شود و عکس العمل آنها نسبت به این پدیده متفاوت باشد. به طور کلی با تغییر خصوصیات بتن ممکن است طراح یا سازنده به فکر استفاده از شیوه‌ها و سبک‌های دیگری باشد که از لحاظ فنی نیز مورد تأیید باشند.
6. ضریب انبساط حرارتی
ضریب انبساط حرارتی بتن عمدتاً تحت تأثیر نوع ماسه سنگ استفاده شده در آن برای طراحی سازه‌هایی مانند دودکش‌ها، مخازن آب، سیلوها و غیره مورد نیاز است. این مورد از خصوصیات بتن به این دلیل اهمیت دارد که میزان تغییر حجم آن تحت شرایط مختلف و حرارتی را نشان می‌دهد. اگر یک سازه در جریان بالا رفتن دما انبساط بالایی را تجربه کند و حجم آن تغییر چشمگیری داشته باشد، در نهایت باعث ایجاد تنش داخلی بالایی در آن خواهد شد که ممکن است منجر به شکستن سازه بتنی شود. بنابراین، یک طراح باید بداند که وضعیت بتن و سازه آن در شرایط مختلف حرارتی به چه شکلی تغییر می‌کند و چه تأثیری بر حالت نهایی بتن خواهد داشت.
معمولاً مهندسین سازه توجه بالای به این شش مورد دارند سعی می‌کنند که در تمامی پروژه‌های بتنی به این خصوصیات بتن پایبند باشند. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه به سایر مطالب وب سایت ما مراجعه کنید و برای سفارش خرید بتن آماده و بلوک با ما در کارخانه بتن آماده پاسارگاد در تماس باشید.
