«بتن» یکی از محبوب‌ترین مصالح ساختمانی در جهان به حساب می‌‍آید. به اطراف خود نگاه کنید. اگر در محل کار خود هستید، به احتمال زیاد کف زمین یا حتی دیوارها از بتن ساخته شده است. در خانه، احتمالاً شالوده ساختمان را بتن تشکیل داده است و اگر در خیابان باشید، این امکان وجود دارد که بتوانید بتن به کار رفته در پیاده‌روها و جاده‌ها را مشاهده کنید.
این ماده در برابر آتش و رطوبت مقاوم است، با گذشت زمان مستحکم‌تر می‌شود و در ساخت انواع سازه‌های زیرساختی، مسکونی و صنعتی از آن استفاده می‌شود. با وجود اینکه تقریباً هر روز آن را در محیط زندگی خود مشاهده می‌کنید، اما بسیاری از مردم چیزهای زیادی در مورد بتن نمی‌دانند. تیم شرکت ابنیه سازان مقاوم قربانی، در این مطلب به معرفی بتن پرداخته و توضیح می‌دهد که تاریخچه آن به چه زمانی بر می‌گردد؟ از چه چیزی ساخته شده است؟ استحکام آن چقدر است؟ تفاوتش با سیمان چیست؟ و در حوزه ساختمان سازی چه نقشی دارد؟
تاریخچه استفاده از بتن
بتن امروزی از حدود ۲۰۰ سال پیش در جوامع مختلف کارکردهای متنوعی داشته است. در آن زمان بود که سیمان پرتلند، نوع سیمانی که برای ساخت بتن امروزی استفاده می‌شود، برای اولین بار ساخته شد. با این حال، انواع دیگر بتن هزاران سال پیش توسط مردمان باستان استفاده می‌شد.
۶۵۰۰ سال قبل از میلاد
اولین ثبت سازه‌های بتنی به ۶۵۰۰ سال قبل از میلاد توسط بازرگانان ناباتائی در مناطق سوریه و اردن باز می‌گردد. آنها کف‌های بتنی، سازه‌های مسکن و آب انبارهای زیرزمینی را با کمک بتن ایجاد کردند.
۳۰۰۰ سال قبل از میلاد
مصریان از گل مخلوط با کاه برای بستن آجرهای خشک استفاده می‌کردند. آنها همچنین از ملات گچ و ملات آهک در ساخت اهرام استفاده می‌کردند. اهرام بزرگ در جیزه حدود هزار تن بتن مصرف کردند. در همین بازه زمانی، از نوعی سیمان برای ساختن دیوار بزرگ چین استفاده شد.
۶۰۰ سال قبل از میلاد
اگرچه رومیان باستان اولین کسانی نبودند که بتن را ساختند، اما اولین کسانی بودند که از این ماده به طور گسترده استفاده کردند. تا ۲۰۰ سال قبل از میلاد، رومی‌ها با موفقیت استفاده از بتن را در اکثر ساخت و سازهای خود به اجرا گذاشتند. آنها از مخلوطی از خاکستر آتشفشانی، آهک و آب دریا برای تشکیل این مخلوط استفاده کردند. سپس مخلوط را در قالب‌های چوبی بسته بندی کردند و پس از سفت شدن، بلوک‌ها را مانند آجر روی هم چیدند.
دوران معاصر
در قرن نوزدهم بتن عمدتاً برای ساختمان‌های صنعتی استفاده می‌شد. اولین استفاده گسترده از سیمان پرتلند در ساخت و ساز خانه در انگلستان و فرانسه بین سالهای ۱۸۵۰ و ۱۸۸۰ بود. در نهایت می‌توان نتیجه گرفت که بتن از دوران باستان در حوزه ساخت و ساز وجود داشته اما در حال حاضر کارکردهای آن در حال تغییر است!
بتن چیست؟
بتن در نگاه اول فقط یک توده خاکستری و یکنواخت است. اما در واقع، بتن یکی از پیچیده‌ترین مصالح ساختمانی است که در صنعت ساخت و ساز بسیار پر کاربرد است. بتن موجب ترکیب بهینه مصالح ساختمانی شده تا به استحکام بالاتر و طول عمر بیشتر دست یابد.
این ماده به عنوان یک مصالح ساختمانی مستقل وجود ندارد، زیرا مخلوطی از چندین ماده دیگر مانند سیمان، سنگ‌های خرد شده، سنگدانه‌های ریز و آب است. به همین دلیل است که بتن آماده در سالهای اخیر برای سرعت بخشیدن به روند ساخت و ساز و قابل اعتمادتر کردن آن بسیار محبوب شده است. از بتن برای ایجاد استحکام، دوام و تطبیق پذیری در طول ساخت سازه استفاده می‌شود. این ویژگی‌های عالی، بتن را به انتخابی مطمئن و طولانی مدت برای شرکت‌های ساختمانی برای انواع ساختمان‌های تجاری و خانگی تبدیل کرده است.
در فرآیند ساخت بتن، آن را در قالب ریخته تا به شکل مورد نظر تبدیل شود. اما جدیدترین فناوری‌ها از بازوهای رباتیک با نازل‌های چاپی برای چاپ سه بعدی قطعات بتنی، یعنی بدون قالب، استفاده می‌شود.
تفاوت بتن و سیمان چیست؟
بسیاری از مردم فکر می‌کنند که بتن همان سیمان است، اما این درست نیست. سیمان عنصری است که برای ساخت بتن از آن استفاده می‌شود. سیمان از سنگ آهک و خاک رس ساخته می‌شود. این ماده خمیری با سایر مواد اولیه دیگر به هم چسبیده و بتن را در کنار هم نگه می‌دارد.
برای ساخت بتن به هوا، آب، سیمان و سنگدانه نیاز دارید. بتن حاوی سنگدانه‌های ریز همچون ماسه و سنگدانه‌های درشت همچون سنگ است. سازندگان بتن این مواد را به مقدار مناسب با هم مخلوط می‌کنند تا یکی از قوی‌ترین مصالح ساختمانی در جهان را تولید کنند.
اجزای یک مخلوط بتن پایه
سه ماده اصلی در مخلوط بتن وجود دارد:
-
سیمان پورتلند
سیمان پرتلند خمیری است که از ترکیب سیمان و آب تشکیل می‌شود و سنگدانه و ماسه را در خود هضم میکند. این خمیر سنگدانه‌ها و ماسه را سفت میکند و به هم می‌چسباند.
-
آب
برای واکنش شیمیایی با سیمان (هیدراتاسیون) و همچنین ایجاد کارایی در بتن به آب نیاز است. مقدار آب موجود در مخلوط بر حسب پوند در مقایسه با مقدار سیمان، نسبت آب به سیمان نامیده می‌شود. هر چه میزان این نسبت کمتر باشد، بتن قوی‌تر است. (استحکام بیشتر=نفوذپذیری کمتر)
-
سنگدانه‌ها (سنگ و ماسه)
شن و ماسه سنگدانه‌های ریز محسوب می‌شوند. شن یا سنگ‌های خرد شده در بیشتر مخلوطهای بتنی مورد استفاد ه قرار می‌گیرد.
به طور کلی به زبان ساده می‌توان گفت:
سیمان + آب = خمیر سیمان(سیمان پرتلند)
خمیر سیمان + ماسه = ملات
ملات + سنگ = بتن
برای کنترل خواص بتن نیز می‌توان مواد افزودنی دیگری را به این ترکیب اضافه کرد.
علت استفاده از بتن در حوزه ساختمان‌سازی
بتن در ساختمان سازی بسیار پر اهمیت است، زیرا ماده‌ای است که استحکام و ساختار را فراهم میکند. این ماده ترکیبی از سنگدانه‌ها و سیمان است که در صورت خشک شدن باعث ایجاد یک ماده فوق العاده قوی می‌شود. در حالی که مواد دیگری مانند چوب پوسیده می‌شوند و با گذشت زمان تخریب می‌شوند، بتن میتواند در طول سال‌ها قوی‌تر شود. این ماده همچنین نسبتا ارزان است و به شما این امکان را می‌دهد که حجم زیادی از آن را در ساخت پروژه استفاده کنید.
انواع بتن و کاربرد هر کدام در حوزه ساخت و ساز
بتن ساده
با پرکاربردترین نوع بتن شروع می‌کنیم: بتن ساده. بتن ساده با مخلوط ساده سیمان پرتلند با سنگدانه‌ها و آب ساخته می‌شود. این ماده ساده‌ترین نوع بتن است که نیازی به تقویت‌کننده ندارد. نسبت سیمان به سنگدانه‌ها و آب در بتن معمولی ۱:۲:۴ است. این نسبت ممکن است متفاوت نیز باشد، اما بیشتر بتن‌های ساده ویژگی‌های مشابهی دارند. این نوع بتن را می‌توانید در پیاده‌روها، مسیرهای پیاده روی و کف زمین پیدا کنید.
بتن آرمه
همانطور که ممکن است از نام آن حدس بزنید، بتن مسلح آرمه با میلگرد، برخلاف بتن معمولی دارای آرماتورهایی است. آرماتورها معمولاً به شکل میله‌های فولادی، میله‌ها یا مش‌های تعبیه‌شده در بتن به کار گرفته می‌شوند. کاری که این میله‌ها انجام می‌دهد این است که استحکام مواد حاصل را افزایش می‌دهد. در مقایسه با بتن ساده، بتن مسلح مقاومت فشاری و کششی بیشتری دارد. این نوع بتن بیشتر در ساخت ساختمان و سازه‌های دیگر کاربرد دارد.
بتن آسفالت
آسفالت بتن یا به طور ساده آسفالت، یک ماده کامپوزیتی است که در باند فرودگاه‌ها، جاده‌ها و روسازی‌ها استفاده می‌شود. آسفالت در دهه ۱۸۰۰ به دلیل افزایش خودروها محبوبیت زیادی پیدا کرد. از آن زمان تاکنون روش‌ها و فناوری های جدیدی در روسازی آسفالت پدیدار شده است. آسفالت دارای تعدادی خواص مطلوب است که آن را برای جاده‌ها مناسب می کند. دوام، مقاومت در برابر لغزش، مقاومت در برابر خستگی و انعطاف پذیری از ویژگی‌های آن است. با این حال، مخلوط این ماده باید به درستی مهندسی شود.
بتن آهکی
بتن آهکی، نوعی بتن است که در ترکیب آن به جای سیمان پرتلند از آهک استفاده می‌شود. بتن تولید شده با سیمان آهکی یکی از قدیمی‌ترین انواع آن است که بیش از ۵۰۰۰ سال قدمت دارد. در مقایسه با سیمان پرتلند، آهک گزینه زیست محیطی و سالم‌تری است. آهک ماده‌ای غیر سمی است که به راحتی رطوبت را جذب کرده و از تشکیل کپک جلوگیری میکند. آهک نسبت به بتن ساده انعطاف پذیرتر و کارآمدتر است، اما آنقدر محکم نیست و مدتی طول می‌کشد تا سفت شود. علیرغم نقاط ضعفی که دارد، می‌توان از آن در طاق‌ها، گنبدها و طبقات ساختمان استفاده کرد.
بتن پیش تنیده
بسیاری از پروژه‌های بزرگ مقیاس از واحدهای بتن پیش تنیده استفاده می‌کنند. این بتن شبیه بتن مسلح است زیرا آرماتورهای فولادی نیز در آن تعبیه شده است. ایجاد بتن پیش تنیده نیازمند یک فرآیند گسترده است که مقاومت آن را افزایش می‌دهد. روند پیش تنیدگی به تجهیزات سنگین و مهارت کار (جک و تجهیزات برای کشش) نیاز دارد. این واحدهای پیش تنیده در کارخانه ساخته شده و مونتاژ می‌شوند. این نوع بتن در ساخت پل‌ها، سازه‌های سنگین و سقف با دهانه‌های بزرگتر استفاده می‌شود.
بتن پیش ساخته
این نوع بتن معمولاً در یک کارخانه جداگانه، شبیه بتن آماده ریخته گری و قالب گیری می‌شود. بتن پیش ساخته برای ایجاد مشخصات اختصاصی در بتن قبل از انتقال به محل مونتاژ ایجاد می‌شود. در انبوه سازی غالبا از این نوع بتن استفاده می‌شود. بتن پیش ساخته معمولاً برای موارد زیر استفاده می‌شود:
- بلوک‌های بتنی
- دیوارهای پیش ساخته
- واحدهای راه پله
بتن سبک
چیزی که این بتن را منحصر به فرد میکند استفاده از سنگ پوکه به جای سایر سنگدانه‌های سنگی در این ماده است. بتن سبک دارای چگالی کمتر از ۱۹۲۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. از آنجایی که چگالی کمتری دارد، بیشتر برای محفاظت از سازه‌های فلزی، عرشه‌های پل طولانی و حتی به عنوان بلوک‌های ساختمانی استفاده می‌شود. بتن سبک وزن به عنوان عایق برای لوله‌های آب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
بتن با چگالی بالا
بتن متراکم به دلیل قابلیت محافظت در برابر تشعشع، اغلب در ساخت نیروگاه استفاده می‌شود. چگالی آن بین ۳۰۰۰ تا ۴۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است و از سنگ‌ها یا سنگدانه‌های با چگالی بالا و مواد ساخت بشر مانند آهن و فولاد در ایجاد آن استفاده می‌شود.
بتن شیشهای
یکی دیگر از شکل‌های مدرن‌تر بتن، بتن شیشهای است که از شیشه‌های بازیافتی به جای سنگدانه در آن استفاده می‌شود. این فرم از بتن زمانی استفاده می‌شود که جذابیت و زیبایی یک عنصر مهم در طراحی بتن باشد. از ویژگی‌های این نوع بتن می‌توان به دوام طولانی مدت، ظاهر زیبا و شیک و عایق حرارت بودن اشاره کرد.
علل محبوبیت بتن
هر اینچ مربع از بتن امروزی میتواند ۳۰۰۰ پوند فشار را تحمل کند. جای تعجب نیست که این ماده برای ساخت پل‌ها و تونل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. اغلب، بتن تا سال‌ها پس از ریخته شدن قوی‌تر می‌شود. این شرایط به دلیل واکنش بین آب و سیمان هنگام خشک شدن بتن است. خواص مختلف بتن آن را به مناسب‌ترین و محبوب‌ترین مصالح ساختمانی تبدیل کرده است. انواع کیفیت‌‍های مختلف بتن نیز در بازار موجود است. برخی از خواص بتن که آن را به اصلی‌ترین عنصر ساخت و ساز بسیار تبدیل میکند عبارتند از:
-
مقاومت
مقاومت دلیل اصلی استفاده از بتن توسط سازندگان مسکن و شرکت‌های ساختمانی برای چندین دهه است. بتن ماده جامدی است که به راحتی میتواند تنش‌های کششی و فشاری را بدون اینکه تحت تأثیر قرار گیرد تحمل کند. امروزه، روند استفاده از بتن آماده در بخش ساخت و ساز رایج شده است، زیرا شرکت‌های ساختمانی اکنون می‌توانند به تامین کنندگان بتن برای دسترسی به بهترین مخلوطهای بتن، تکیه کنند.
مقاومت بتن، کاربرد آن را در ساخت ساختمان‌ها، فونداسیون‌ها، تاسیسات تصفیه آب، بخش‌های بزرگ صنعتی و بسیاری از انواع دیگر سازه‌ها، بیش از گذشته کرده است.به طوری که می‌توان گفت که مقاومت بتن با نیازهای خاص پروژه‌های ساختمانی سازگار است.
مقاومت بتن با ایجاد تغییرات در مخلوط آن، به عنوان مثال با افزایش یا کاهش مقدار آب، سیمان و نسبت سنگ خرد شده، اصلاح می‌شود. علاوه بر این، بتن میتواند در طول زمان مقاومت خود را افزایش دهد.
-
دوام
بتن میتواند در طول سالیان متوالی دوام بیاورد زیرا از شرایط آب و هوایی سخت و بلایای طبیعی نیز جان سالم به در می‌برد. این ماده در برابر آب و هوای نامساعد، زنگ زدگی، واکنش‌های شیمیایی، آتش سوزی، فرسایش، تنش فشاری و کششی و سایش مقاوم است. در نتیجه، یکپارچگی ساختاری بتن برای مدت طولانی تضعیف نخواهد شد و همین عامل آن را برای استفاده در هر نقطه‌ای از جهان مناسب میکند.
قدمت اولین بتن به حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد برمی‌گردد که همین مورد بر دوام بالای بتن تاکید میکند. در واقع، ما هنوز هم می‌توانیم بتن استفاده شده در سازه‌های مربوط به دوران باستان را مشاهده کنیم. عمر طولانی این ماده محبوب، آن را برای ساخت ساختمان‌هایی با عمر طولانی و سازه‌های مستحکم مانند پل‌ها و سدها مهم کرده است.
-
تطبیق پذیری
بتن دارای خاصیت تطابق با نیازهای مختلف در حوزه ساخت و ساز است . تطبیق پذیری آن باعث می‌شود که شرکت‌های ساختمانی بتوانند از آن برای ساخت انواع مختلفی از سازه‌ها استفاده کنند، چرا که استحکام آن را می‌توان با توجه به الزامات ساخت و ساز تغییر داد. همچنین می‌توان آن را به اشکال و اندازه‌های مختلف برش داد تا طرح‌های منحصر به فردی ایجاد کند.
-
اهمیت زیست محیطی بتن
بتن دارای مزایای زیست محیطی متعددی مانند موارد زیر است:
- از بلایای طبیعی مانند سیل جان سالم به در می‌برد
- قابل بازیافت و قابل استفاده مجدد است
- نیاز خاصی به حمل و نقل مواد خام مخلوط آن وجود ندارد، زیرا معمولاً از منابع محلی یافت می‌شود
مزایای استفاده از بتن
- مواد تشکیل دهنده بتن در بیشتر مکان‌ها به راحتی در دسترس هستند
- بر خلاف سنگ‌های طبیعی، بتن عاری از عیب و نقص است
- بتن را می‌توان به مقاومت مطلوب تولید کرد
- دوام بتن بسیار بالاست
- می‌توان آن را به هر شکل دلخواه ایجاد کرد
- ریخته گری بتن را می‌توان در محل کار انجام داد که آن را مقرون به صرفه میکند
- هزینه نگهداری بتن تقریبا ناچیز است
- فرسودگی بتن با افزایش سن قابل ملاحظه نیست
- بتن به دلیل غیر قابل احتراق بودن، ساختمان را ایمن میکند
- بتن میتواند دمای بالا را تحمل کند
- بتن در برابر باد و آب مقاوم بوده و برای ساخت پناهگاه‌های طوفان بسیار مفید است
- به عنوان یک ماده عایق صدا می‌توان از بتن خاکستر استفاده کرد
معایب استفاده از بتن
- در مقایسه با سایر مواد اتصال دهنده، مقاومت کششی بتن نسبتاً کم است
- بتن شکل پذیری کمتری دارد.
- وزن بتن نسبت به مقاومت آن زیاد است
- بتن ممکن است حاوی نمک‌های محلول باشد و نمک‌های محلول باعث ایجاد حباب می‌شوند
نتیجه گیری
دنیا همواره در حال تحول است و روش‌های ساخت و ساز نیز دائما توسعه پیدا میکند. در دنیای کنونی، بتن یکی از پرمصرف‌ترین مصالح ساختمانی است. این ماده به دلیل استحکام، مقرون به صرفه بودن، دوام و انعطاف‌پذیری نقش حیاتی در حوزه ساخت و ساز و انبوه سازی دارد. با توجه به روش‌های جدید ساخت و ساز، نحوه استفاده از بتن نیز پیشرفت کرده و انواع مدل‌های پیش ساخته در حال حاضر برای ساخت سازه‌ها استفاده می‌شود. به احتمال زیاد در آینده نیز شاهد تحولاتی در نحوه استفاده از این ماده خواهیم بود.
