بتن

بتن جسم بسیار سخت و سنگ مانندی است که از ترکیب مقدار معین و حساب شده‌ای سیمان، شن‌، ماسه و آب به دست می‌آید. در بعضی موارد از اجزای دیگری به نام مواد افزودنی نیز در ساخت بتن استفاده می‌شود و پس از این که به مخلوط مصالح سنگی و سیمان افزوده شد‌، سمیان و آب با هم وارد فعل و انفعالات شیمیایی حرارت زا می‌شوند. در اثر این فعل و انفعالات، ماده‌ی ژله مانند و چسبنده‌ای به وجود می‌آید که مصالح مختلف داخل مخلوط را به هم پیوند می‌دهد و آن را به صورت جسم سختی در می‌آورد.

تاریخچه بتن

استفاده از مواد شیمیایی در ساختمان از زمان‌های بسیار قدیم متداول بوده است. مصریان قدیم گچ تکلیس شده‌ی ناخالص را در ساختمان به کار می‌بردند. یونانیان و رومی‌ها سنگ آهک تگلیس شده را مصرف می‌کردند. بعدها آموختند که به مخلوط آهک و آب، سنگ خرد شده یا آجر و سفال‌های شکسته شده اضافه کنند و این اولین نوع بتن در تاریخ بود. به دلیل این که ملات آهک در زیر آب سخت نمی‌شوند‌. گذشتگان برای ساختمان‌های زیر آب، سنگ آهک و خاکستر آتش فشانی یا پودر بسیار نرم سفال‌های سوخته شده را با هم آسیاب می‌کردند و به کار می‌بردند و سرانجام توانستند آن چه را بعدها به نام سیمان پوزولانی شناخته شد تولید کنند.

بتن مسلح حاصل کشف و اختراع ناگهانی یک نفر نیست بلکه نتیجه کار، تلاش‌، آزمایش و تجربه تعدادی از مهندسان و معماران قرن نوزدهم است. اولین سازه بتن مسلح را به صورتی که ما امورزه می‌شناسیم به وجود آورد. تا اوایل قرن ۲۰ هیج روش تئوریک معتبری که مورد قبول همگان برای طرح قطعات بتن مسلح باشد وجود نداشت اما در همان قرن با پیشرفت تحقیقات تحولی اساسی در شناخت و بررسی رفتار بتن مسلح به وجود آمد.

امروزه استفاده از روز افزون از بتن مسلح سبب شده که در اغلب کشورها موسساتی برای تحقیق در مورد بتن مسلح و فرمول بندی روش‌ها و طراحی و تدوین آیین نامه‌‌ها ایجاد شود.

محاسن و معایب بتن

محاسن بتن

فراوانی و در دسترس بودن مصالح

شن و ماسه و آب در اکثر مناطق به آسانی و وفور یافت می‌شود به همین دلیل اغلب می‌توان بتن را با قیمت ارزان تهیه کرد و به کار برد.

فرم پذیری

بتن قبل از سخت شدن فرم پذیر است، از این رو می‌توان آن را در هر قالبی و به هر شکلی ریخت.

مقاومت فشاری بالا

اگر در ساختن بتن از مصالح خوب و مناسب استفاده شود، همچنین آب به مقدار لازم (با ملاحظه‌ی نسبت آب به سیمان) به کار رود و در طرح اختلاط و روش‌های اجرا دقت کافی به عمل آید، بتن ، مقاومت فشاری بالایی خواهد داشت.

عمر طولانی

در وضعیت بهره برداری مناسب، سازه‌ی بتنی می‌تواند بدون آن که مقاومت و باربری‌اش کاهش یابد مدتی نامحدود دوام داشته باشد (این امر ناشی از ازفایش مقاومت بتن در طی گذشت زمان است)

مقاومت در مقابل آتش سوزی

در برابر آتش سوزی با درجه حرارتی معادل با ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد حدود یک ساعت طول خواهد کشید تا فولادی که دارای پوشش بتنی برابر ۲/۵ سانتیمتر است‌، به دمای ۵۰۰ درجه ی سانتیگراد برسد. به تجربه اثبات شده که ساختمان‌هایی که از بتن مسلح با پوشش محافظ کافی ساخته شده‌اند در آتش سوزی‌هایی که چندین ساعت ادامه داشته و دارای شت متوسطی بوده است، متحمل صدمات سطحی شده‌اند ولی فرو نریخته‌اند.

معایب بتن

مقاومت کششی بسیار کم

مقاومت کششی بتن حدود یک دهم مقاومت فشاری آن است. این نقیصه با به کارگیری میلگردهای فولادی در سازه‌های بتنی مرتفع می‌شود.

سنگین بودن

به علت بزرگی ابعاد و جرم مخصصو بالای بتن، وزن سازه‌های بتنی در مقایسه با سازه‌های فولادی بسیار سنگین تر است. این عیب را می‌توان با استفاده از دیوارهای نازک‌، اعضای توخالی، بتن پیش تنیده‌، بتن حاوی دانه‌های سبک و یا بتن با مقاومت بالا برطرف کرد.

قدرت انتقال صوت و قابلیت انتقال حرارت

این نقایص را می‌توان با استفاده از عایق‌های صوتی و حرارتی تا حد زیادی کاهش داد.

خواص بتن

در لحظات اولیه‌ی اختلاط بتن حالت خمیری دارد و پس از انجام عملیاتی از قبیل ریختن آن در قالب‌، متراکم کردن و نگهداری از آن، با گذشت زمان خود را می‌گیرد و سخت می‌شود و در نتیجه به شکل قالب خود در می‌آید. بنابراین بتن دو دوره‌ی عمر، شامل حالت تازه و حالت سخت شده‌، دارد که باید در هر دو دوره انتظاراتی را که طراح سازه از آن دارد برآورده سازد. خلاصه‌ای از این انتظارات به شرح زیر است.

‌ویژگی‌های مطلوب بتن تازه

قابلیت حمل: بتن تازه باید در عین روانی به صورت خمیری نسبتاً سفت باشد تا ضمن حمل و نقل‌، اجزای تشکیل دهنده آن از هم جدا نشده و در یک گوشه جمع نشوند.

قابلیت ریختن: بتن را باید بتوان به سهولت بدون اینکه انسجام آن به هم بخورد در محل مورد نظر تخلیه کرد.

قابلیت جا دادن: بتن را باید بتوان به راختی در قالب جا داد و به طوری که تمام گوشه‌ها و زوایای قالب‌ها و دور میلگردها را پر کند.

قابلیت تراکم: باید بتوان تا حد امکان هوای محبوس در بتن را خارج کرد و آن را متراکم نمود.

قابلیت پرداخت: سطح بتن تازه را باید بتوان به راحتی صاف نمود یا روی آن نقش مورد نظر را ایجاد کرد.