بتنهای ویژه
به طور کلی تعریف مشخصی برای بتنهای ویژه وجود ندارد. هر بتنی را که با بتن معمولی در یک یا چند عامل موثر بر کیفیت و مشخصات مانند کارایی، مقاومت و اجزای تشکیل دهنده، تفاوت اساسی داشته باشد بتن ویژه نامیده میشود. بتنهای ویژه تاکنون در موارد خاص و سازههای ویژه کاربرد داشته و به مرور در آینده این نوع بتنها جایگزین بتنهای معمولی خواهند شد.
طبقه بندی بتنهای ویژه
انواع گوناگونی از بتنها را میتوان در شمار بتنهای ویژه منظور نمود. از این رو طبقه بندیهای متعددی را نیز میتوان از دیدگاههای گوناگون به کار گرفت. بتنهای ویژه به گروه اصلی تسیم میشوند.
- بتن با کیفیت بالا (بتن با عملکرد برجسته)
- سایر بتنهای ویژه از قبیل بتن الیافی، بتن پلیمری و بتن سبک
بتن با کیفیت بالا (بتن با عملکرد برجسته)
به طور کلی منظور از بتن با کیفیت بالا، بتنی است که در طول عمر مفید خود به خوبی و بدون کاستی به لحاظ اجرا، دوام و مقاومت عمل نماید. نباید بتن با کیفیت بالا را با بتن با مقاومت زیاد اشتباه کرد. زیرا بتن با مقاومت زیاد خود یکی از انواع مهم بتنهای با کیفیت بالاست. باید توجه داشت که تهیه بتن با مقاومت زیاد معمولاً با افزایش میزان سیمان، قابل ساخت است. اما برای اینکه بتن حاصل، ویژگیهایی مانند سهولت اجرا، ترک نخوردن ناشی از افت در اثر استفاده سیمان زیاد و نفوذپذیری کمتر و دوام را در خود داشته باشد باید تدابیر ویژهای به کار گرفته شود.
در بتن با عملکرد برحسته تاکید بیشتر نه بر مقاومت زیاد بلکه بر ویژگیهایی نظیر مدول ارتجاعی زیادتر، تراکم بیشتر، نفوذپذیری کمتر و مقاومت در برابر انواع حملات است. کاربرد این نوع بتن تا امروز بیشتر در آسمانخراشها، پلها و سازههای واقع در شرایط محیطی آسیب رسان و سخت بوده است.
موارد مصرف در بتن با کیفیت بالا همانند مواد مصرفی در بتن معمولی است. ولی در بتن با کیفیت بالا همیشه از مواد افزودنی کاهنده آب یا روان کنندههای قوی استفاده میشود. در صورتی که در این نوع بتن ممکن است مواد دیگری از قبیل کندگیرکنندهها، خاکستر بادی، روباره و میکروسیلیس به کار نروند.
خصوصیات مهم بتن با کیفیت بالا
- استفاده از سیمان با گرمازایی کم
- استفاده از سنگدانههای با دوام زیاد
- استفاده از مواد جایگزین سیمان برای جلوگیری از ترک خوردگی
انواع بتنهای با کیفیت بالا
- بتن روان
- بتن با درصد زیاد خاکستر بادی
- بتن با درصد زیاد روباره
- بتن با مقاومت زیاد
- بتن پلیمری
- بتن بارور شده با پلیمر
بتن روان
بتن روان بیشتر در قسمتهایی که دارای آرماتور بندی فشرده و نزدیک به هم بوده و بتن ریزی، جا دادن و تراکم بتن مشکل یا تقریباً غیر ممکن است به کار برده میشود. در تیرها یا ستونهای با ابعاد نسبتاً کوچک و درصد آرماتور زیاد به علت فاصله کم میلگردها، مرتعش کردن بتن یا ممکن نبوده یا به راحتی امکانپذیر نیست. ضمن اینکه احتمال جداشدگی دانههای سنگی از دوغاب سیمان نیز وجود دارد که این دو عامل موجب بروز نواقصی در سطح و جسم بتن خواهد شد.
مزایای استفاده از بتن روان
- سهولت جا دادن بتن به علت روانی زیاد
- تراکم راحت تر بدون جداشدگی دانهها از دوغاب با صرف انرژی کمتر
- زیاد بودن مقاومت و دوام بتن
بتن با درصد زیاد خاکستر بادی
این نوع بتن حاوی خاکستر بادی با مقدار کمی آهک زنده به میزان ۶۰٪ درصد وزن سیمان بوده و دارای نسبت آب به کل مواد چسباننده حدود ۰/۲۸ تا ۰/۳۲ است. در این نوع بتن مقاومت در مقابل یخ زدن و آب شدن، حملات شیمیایی و واکنشهای قلیایی دانههای سیلیسی افزایش یافته و بتن با دوام و پایایی زیاد به دست خواهد آمد.
مزایا بتن با خاکستر بادی
- مقاومت زیاد
- نفوذپذیری کم
- مدول الاستیسیته بالاتر از بتن معمولی
- اسلامپ زیاد در اثر مصرف روان کننده های قوی که نتیجه آن اجرای آسان و صرف انرژی کم تراکم است.
معایب بتن با خاکستر بادی
- نیاز به عمل آوردن دقیق به مدت حداقل ۷ روز با رطوبت کامل
- هزینه زیاد تهیه مصالح
- نیاز به کنترل کیفیت بالاتر نسبت به بتن معمولی در طرح اختلاط، جا دادن و عمل آوردن
بتن با درصد زیاد روباره
روباره، محصول فرعی کورههای بلند آهنگدازی است که وقتی آنرا توسط آب به سرعت سرد کنند به شکل شیشهای در آمده و پس از آسیاب شدن، قابل استفاده در بتن است. در بعضی موارد روباره را هنگام تولید سیمان در کارخانه با آن مخلوط کرده و به این ترتیب سیمان پرتلند روبارهای تولید میکنند. این نوع سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند، دارای امتیازهای بسیار زیاد به ویژه در محیطهای دریایی مناطق گرمسیر است. مهمترین خواص این نوع سیمان شامل موارد زیر است.
- نفوذپذیری کم بتن ساخته شده با این نوع سیمان در مقایسه با سیمان پرتلند
- مقاومت در مقابل نفوذ یون کلرید
- هدایت الکتریکی کم
- مقاومت زیاد در برابر انتشار اکسیژن
- کاهش انباسط در صورت وجود سنگدانههای واکنش زا
- پایین بودن گرمای حاصل از آبگیری سیمان
- مقاومت خوب در برابر شسته شدن و حملات بیولوژیکی در محیطهای دریایی
بتن با مقاومت زیاد
بتن با مقاومت زیاد باعث صرفه جویی قابل ملاحظهای در ابعاد قطعات سازهای، حجم مصالح مصرفی و کاهش بارهای دائمی (مرده) سازههای بتن آرمه شده است. به عنوان مثال در آسمان خراشهای بتن آرمه با مصرف این نوع بتن، ابعاد ستونها کاهش یافته و علاوه بر صرفه جویی در فضاهای مفید طبقات، سایر ابعاد قطعات سازهای نیز کاهش یافته است. با پیدایش بتنهایی از این نوع میتوان پلهای بتن آرمه با دهانه بزرگتر را اجرا نمود.
برای به وجود آوردن بتن با مقاومت زیاد باید نسبت آب به سیمان را کاهش داده و دانه بندی مجموعه مصالح سنگی و سیمان را اصلاح نمود. کاهش آب در صورتی قابل انجام است که از روان کنندههای قوی نظیر فرمالدئید و ملامین سولفانات به کار گرفته شود. در این مواد، دانههای سیمان معلق در آب، ابعاد اصلی خود را که بین ۵ تا ۵۰ میکرون است بازیافته و آب موجود در کلوخههای سیمان نیز خارج میشود. پس ضمن کاهش آب مورد نیاز، روانی بتن افزایش یافته و مقدار جمع شدگی و خزش آن نیز کاهش مییابد.
بتن با مقاومت زیاد، علاوه بر ایجاد مقاومت فشاری قابل توجه ویژگیهای مطلوب دیگری را نیز در پی خواهد داشت. قالب برداری سریعتر، سختی، دوام، آب بندی و نفوذناپذیری بیشتر از جمله این ویژگیهای مطلوب به شمار میآیند.
معایب بتن با مقاومت زیاد
کاربرد بتن با مقاومت زیاد معایبی را نیز به دنبال دارد که به شرح زیر است.
- شکل پذیری کمتر نسبت به بتن معمولی
- مقاومت کمتر در مقابل آتش سوزی که ناشی از پایین بودن نسبت آب به سیمان است، زیرا پوشش روی میلگردها در این نوع بتن آسانتر جدا شده فرو میریزند.
بتن سبک با مقاومت زیاد
اصولاً برای تولید بتن سبک سه روش کلی وجود دارد. در روش اول از مصالح متخلخل با وزن ظاهری کم، به جای سنگدانههای معمولی استفاده میشود. این نوع بتن را عموماً بتن سبک مینامند. در روش دوم با ایجاد حفرههای متعدد در داخل بتن یا ملات، وزن مخصوص را پایین میآورند. این نوع بتن را به نامهای مختلف از قبیل بتن اسفنجی، بتن با حباب هوا، بتن کفی، بتن هوا داده، بتن متخلخل یا بتن گازی میشناسند. روش سوم تولید بتن سبک، حذف سنگدانههای ریز از مخلوط بتن است. در این روش عموماً از سنگدانههای درشت با وزن معمولی استفاده میشود. نوع بتن را بتن بدون ریزدانه با بتن بدون ماسه مینامند.
بتن سبک با مقاومت زیاد، با استفاده از روش اول تهیه میشود. بتنهای سبک در جهت افزایش مقاومت فشاری آنها برای استفاده بیشتر در سازههای مختلف از قبیل پلها، سازههای شناور، ساختمانهای پارکینگ و سقفهای سبک قوسی، کوشش و در نتیجه بتنهای سبک با مقاومت فشاری تا ۹۰ مگاپاسکال تهیه شده است.
بتن پلیمری
در این نوع بتن یا ملات، سنگدانهها با پلیمر یا صمغ مصنوعی به جای سیمان به یکدیگر چسبانده میشوند. به این ترتیب برای تهیه این بتن پلیمری به آب نیاز نیست. رزینهای اپوکسی از متداولترین چسبانندهها هستند. رزینهای پلی استریا فنولی نیز برای این منظور به کار میروند. ماده چسباننده از دو بخش رزین و سخت کننده تشکیل میشود که پس از مخلوط کردن با هم ترکیب شده و سرعت سخت میشوند. حرارت باعث گیرش سریعتر این نوع بتن شده ولی بتن سخت شده در مقابل شعله و گرمای زیاد مقاومت خوبی ندارد. امتیازات عمده این نوع بتن که به بتن اپوکسی معروف است، شامل رشد سریع مقاومت، ثبات حجمی (افت حجمی)، سختی خوب، چسبندگی عالی به بساری از مصالح مقاومت در مقابل حملات شیمیایی بسیاری از اسیدها، قلیاییها، عوامل جوی، سایش و نیز خواص بسیار مناسب به عنوان عایق حرارت و جریان الکتریسته است.
کاربر این بتن پلیمری
- تعمیرات بتن معمولی، اضافه نمودن طول شمعها، چسباندن اعضا و قطعات سازه بتنی به یکدیگر و روکشهای محافظ
معایب عمده
عیب عمده این نوع بتن هزینه خیلی زیاد آن است و جز در شرایط خاص مانند خورندگی و حملات شیمیایی شدید به کار نمیرود. در این نوع بتنها ویژگیها اپوکسی باید مطابق استاندارد ASTM – C881 باشد.نوع، درجه و طبقه اپوکسی باید بر پایه شرایط کار و نیازها انتخاب شوند.
بتنهای مذکور نباید با بتن اصلاح شده یا بتن اصلاح شده لاتکس اشتباه نمود. در بتنهای لاتکسی از سیمان و آب همراه با لاتکس (پلیمر) استفاده میشود. لاتکسهایی که بیشتر به کار برده میشوند شامل استایرین بوتادینرایر، آکریلیک و پلی وینیل استات است.
این نوع بتن یا ملات که از بتن پلیمری ارزانتر است در تعمیرات بتن و برای حصول بتن با نفوذپذیری کم به کار برده میشود. در واقع وجود لاتکس در این نوع بتن، باعث کاهش نفوذپذیری و در نتیجه مقاومت بهتر در مقابل سولفاتها و کلرورهای محلول میشود. این نوع بتن گرانتر از بتن با میکروسیلیس، روباره و خاکستر بادی تمام میشود.
مزایای بتن پلیمری
- سهولت اختلاط
- کارایی زیاد با وجود نسبت اب به سیمان کم
- عمل آوری سریع و نیاز به مدت مراقبت کمتر
- چسبندگی خوب
- مقاومت خوب در مقابل نفوذ آب و گاز و مدول ارتجاعی کمتر از بتن معمولی در حدود ۱۵ درصد، که شکل پذیری بیشتری را موجب شده و برای تعمیرات بتن مناسبتر است.
بتن با میکروسیلیس
در این نوع بتن به دلیل ریز بودن فوق العاده ذرات میکروسیلیس، نیاز به آب افزایش مییابد. این اثر را میتوان با افزودن مواد کاهنده آب خنثی نمود. در این نوع بتن گرایش به جمع شدگی پلاستیک زیاد است. بنابراین برای جلوگیری از کاهش سریع آب و ترک خوردگی، باید احتیاطهای لازم صورت گیرد. در دالها باید بلافاصله بعد از جا دادن و صاف کردن سطح بتن، عمل آوردن با ترکیبات عمل آورنده شروع یا سطح بتن با نایلون پوشانده و در مقابل وزش باد محاظت شود.
بتن ساخته شده با میکروسیلیس موارد استفاده زیادی دارد و به طور کلی برای سازههایی که در معرض حملات توام کلرورها و سولفاتها قرار دارند و همچنین برای استفاده با سنگدانههای سیلیسی فعال و موثر است. استفاده از میکروسیلیس در روکشهای نازک پلها در مقایسه با روکشهای پلیمری اصلاح شده اقتصادیتر بوده و برای بتن با مقاومت زیاد همراه با روان کنندههای قوی به کار میرود.
خواص بتنهای ویژه
مصرف روز افزون و متنوع بتن در سازههای مختلف، و ضعفهای بتن معمولی مانند مقاومت کششی و خمشی کم، جمع شدگی، مقاومت فشاری متوسط، دوام و پایایی کم در برابر املاح خورنده و اسیدها، قیمتهای نسبتاً زیاد تولید سیمان پرتلند و کاربردهای ویژه و جدید بتن موجبات هدایت تحقیقات و کوششها را در تهیه بتنهای ویژه فراهم نموده است.
در اکثر بتنهای ویژه به نوعی از مواد افزودنی، مکمل یا مواد و مصالح جانشین سیمان استفاده میشود. و بتن حاصل دارای خواص مکانیکی مطلوبتر، کاربری آسانتر و در بعضی موارد قیمت تمام شده کمتر از بتنهای معمولی است.
