بررسی انواع بتن و کاربرد های آن | پرمصرف ترین مصالح ساختمانی

انواع بتن به طور عجیبی در همه صنایع و به ویژه در ساختمان سازی مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده در واقع پر استفاده ترین مصالح ساختمانی در جهان به حساب می آید. علت این موضوع این است که آب و سنگ دانه که اصلی ترین مواد تشکیل دهنده آن به شمار می روند، در همه جا در دسترس است. سالانه حدود 20 میلیارد تن از این ماده استفاده می شود که نیمی از آن توسط کشور چین مصرف می شود.

برخی این ماده را با سیمان یکی می دانند اما باید گفت سیمان تنها یکی از مواد سازنده آن به حساب می آید که حدود 10 تا 15 درصد است. ماده اصلی این مصالح ساختمانی سنگ دانه است که حدود 60 تا 65 درصد آن را تشکیل می دهد و 15 تا 20 درصد آن هم آب است. سیمان پورتلند در سال 1824 توسط فردی به اسم آسپدین تولید شد که امروزه به طور گسترده ای در مخلوط این ماده به کار می رود.

منشا تاریخی بتن و ویژگی های آن

شکل ابتدایی این ماده حدود 12 میلیون سال پیش در اسرائیل شکل گرفت و سپس توسط مصریان در ساخت اهرام به کار گرفته شد. اما این رومیان باستان بودند که آن را به کمال رساندند و در استفاده از آن به مهارت زیادی دست پیدا کردند. به طوری که هنوز هم بزرگ ترین سازه بتنی در جهان، معبد پانتئون در رم است که 120 سال پس از میلاد ساخته شده است. همچنین در زمان جنگ جهانی دوم وسایلی با عنوان آینه های صوتی که جنس آن ها بتنی بود، ساخته شد. این وسایل برای تشخیص صدا و شناسایی هواپیما های دشمن مورد استفاده قرار می گرفت. میکروفون هایی که به آن ها وصل می شد، توانایی تشخیص صدا تا حدود 27 مایل را داشتند.

مقاومت فشاری که به معنای تحمل وزن سازه است، در این ماده به طور معمولی بین 3000 تا 7000 psi است که می تواند به 20000 هم برسد. اگر موادی چون فولاد به ترکیب آن اضافه شود مقاومتش حتی بالا تر هم می رود. بنابراین تعجبی ندارد که هنوز سازه های قدیمی مانند کلوسئوم و دیوار هادریان هنوز پا برجا مانده اند.

نکته جالب توجه در مورد انواع بتن، این است که می تواند در طول زمان تقویت شود. پس از چهار هفته بعد از استفاده این ماده به 90 درصد مقاومت خود می رسد. در طول زمان این مصالح ساختمانی دی اکسید کربن را به خود جذب می کند که باعث می شود هیدروکسید کلسیم به کربنات کلسیم تبدیل شود. این موضوع به آن کمک می کند تا مقاومتش افزایش یابد. برخی از باکتری ها نیز به استحکام آن کمک می کند.

از این ماده در موارد مختلفی استفاده می شود که یکی از آن ها ساخت پل است. تقریبا در همه پل های بزرگراه ها و ساخت عرشه آن ها استفاده می شود زیرا نسبت به فولاد ارزان تر است و نگهداری از آن راحت تر است. همچنین برای استفاده در ساختمان‌های بلند به کار می رود. شاید جالب باشد بدانید که بلند ترین سازه بتنی در جهان هتل و برج ترامپ است که 423 متر ارتفاع دارد.

انواع بتن بر اساس مواد تشکیل دهنده

همانطور که گفته شد این ماده بر اساس موادی که در ساخت آن به کار می رود به چند دسته تقسیم می شود که در ادامه به معرفی آن ها پرداخته شده است.

بتن آهکی

این مدل از انواع بتن قبل از این که استفاده از سیمان به عنوان ماده چسبنده رایج شود، کاربرد های گسترده ای در صنعت ساختمان داشت. برای ساخت آن از خاک رس سوخته، خاکستر و دیگر سنگدانه های درشت متخلخل استفاده می شود که قبل از استفاده به خوبی باید تمیز و مرطوب شوند. در ادامه با اضافه کردن ماسه آن را مخلوط می کنند. برای این کار از دست و یا همزن استفاده می کنند. اگر میزان این ماده ساختمانی زیاد باشد بهتر است از میکسر مکانیکی استفاده شود.

مزایا

•  از مدل سیمانی ارزان تر است.
• مقاومت بالایی در برابر سولفات و تغییرات آب و هوایی دارد.
•  در مقایسه با سیمان آسیب کمتری برای محیط زیست به همراه دارد چرا که میزان آزاد کردن کربن دی اکسید در آن پایین تر است.
•  این ماده با استفاده از منابع تجدید پذیر تولید می شود، بنابراین به عنوان مصالح پایدار شناخته می شود.
•  مدل آهکی در مدت زمان طولانی تری آلودگی را به خود جذب می کند.

معایب

•  این مدل طول عمر بالایی ندارد بنابراین نمی توان در همه مکان ها و کاربرد ها از آن استفاده کرد.
•  مستعد یخ زدگی است.
•  پیاده سازی آن زمان بر است.
•  می تواند از سیمان گران تر باشد زیرا به طور گسترده در دسترس نیست.
•  برای استفاده در زیر آب مناسب نیست زیرا سفت نمی شود و نرم باقی می ماند.

بتن سیمانی

این مدل نوعی از مصالح ساختمانی است که برای کار های مختلفی از آن استفاده می شود. این مدل قادر است فشار را تحمل کند اما مقاومت کششی زیادی ندارد. از ترکیب سیمان، شن، ماسه و سنگ به دست می آید. با توجه به پایین بودن مقاومت کششی نوع سیمانی، از انواع مواد تقویت کننده مانند میلگرد و الیاف فولادی استفاده می کنند. کاربرد این مدل در ساخت، دیوار ها، ستون ها و … است.

مزایا

• دارای مقاومت بالایی است و به راحتی آتش نمی گیرد.
•  نگهداری از آن کار آسانی است و در صورت آسیب دیدن می توان آن را به راحتی تعمیر کرد.

معایب

•  نحوه اجرا و کار با آن می تواند دشوار باشد زیرا تقریبا ماده ای سنگین است.
• مستعد ترک خوردن است و تحت تاثیر شرایط آب و هوایی ممکن است آسیب ببیند.

بتن فوم دار (سبک)

در ترکیب این مدل علاوه بر آب و سیمان از یک ماده شیمیایی کف زا به همراه ماسه بادی استفاده می شود. این ترکیب سنگدانه درشت ندارد و انقبا در آن بیشتر از مدل معمولی است.

مزایا

• عایق مناسبی در برابر سر و صدا و حرارت است.
• امکان نفوذ آب در آن پایین است و در یخبندان مقاومت بالایی دارد.
• آتش سوزی در آن کمتر اتفاق می افتد.
• نسبت به انواع دیگر ارزان تر است.
• سبک وزن است که باعث می شود وزن کلی سازه کاهش یابد.

معایب

• به دلیل رخ دادن پدیده انقباض در آن امکان ترک خوردگی وجود دارد.
• به دلیل چسبندگی پایین آن، در صورت استفاده به ملات بیشتری احتیاج دارد.
• این مدل از انواع بتن به راحتی تحت تاثیر دما قرار می گیرد و مقاومت خود را از دست می دهد.

انواع بتن بر اساس نحوه اجرا

این ماده بر اساس نحوه اجرا و عمل آوری مدل های مختلفی دارد که در پایین معرفی شده اند.

بتن معمولی

متداول ترین مدلی که وزن و مقاومت معمولی دارد و به صورت خرده فروشی برای مصارف شخصی و مسکونی به فروش می رسد، مدل معمولی است که دستور العمل آن بر روی بسته بندی نوشته شده است. از شن و ماسه معمولی به عنوان سنگدانه می توان در این مدل از انواع بتن استفاده کرد.

بتن با مقاومت بالا (HSC)

این مدل دارای مقاومت فشاری بیش از شش هزار پوند در واحد سطح و یا چهل مگاپاسکال است. در این مدل نسبت مقدار آب به سیمان بسیار کم است و از مواد روان کننده استفاده می شود. از آن جا که مقاومت این مدل از سایر مدل های معمولی بیشتر است می توان ابعاد ستون های ساختمان های چند طبقه را به حداقل رساند. در حالی که اگر از ستون های فولادی در این ساختمان ها استفاده شود، ابعاد آن ها بسیار بیشتر می شود. همچنین میزان ترک خوردن این مدل کمتر از دیگر انواع بتن است.

بتن استامپی (دکوراتیو)

مدل استامپی که تحت عنوان چاپی هم شناخته می شود، می تواند در کفپوش داخلی، پاسیو ها و راهرو ها استفاده شود. این مدل، هم باعث بالا رفتن مقاومت کف و سنگ فرش ها می شود و هم زیبایی آن را دو چندان می کند. این مدل دارای تنوع زیاد است و نصب آسانی دارد و هزینه آن نسبت به سنگ و گرانیت بسیار پایین تر است.

بتن با کارآیی بالا (UHPC)

دارای ترکیبی ارتقا یافته نسبت به نوع معمولی است که انعطاف پذیری بیشتر و مقاومت بالاتری در برابر کشش دارد. نکته قابل توجه در خصوص این مدل استفاده از الیاف در ترکیب آن است و به راحتی در ساخت و ساز می توان از آن استفاده کرد.

بتن خود تراکم (SCC)

این مدل که به دلیل کارآیی بالا به آن، عنوان روان هم داده اند در پروژه هایی که برای به عمل آوردن ملات، استفاده از ویبراتور سخت و دشوار است و آرماتور های ضخیم وجود دارد، بیشتر به کار می رود زیرا برای تحت فشار قرار گرفتن به هیچ لرزشی نیاز ندارد. این مدل از انواع بتن پس از قرار گرفتن و پر کردن فضای بین آرماتور ها می تواند با وزن خود جریان پیدا کند و متراکم شود.

بتن وکیوم (اعمال خلاء)

در تولید این مدل، این ماده با مقدار مطلوبی آب در قالب ریخته می شود. سپس آب اضافی با کمک یک پمپ هوا خارج می شود. نحوه ساخت آن به گونه ای است که سازه بتنی در مقایسه با تکنیک های سنتی زودتر قابل استفاده خواهد بود. این مدل ها می توانند در مدت 10 روز به مقاومت فشاری 28 روزه خود دست یابند. مقاومت فشاری این نوع در برابر انواع استاندارد آن 25 برابر بیشتر است.

بتن شاتکریت یا پاششی

شاتکریت به روشی گفته می شود که در آن نیرو هوای فشرده، ملات را از طریق یک لوله و با سرعت زیاد به روی سطح مورد نظر می پاشد. آب مورد استفاده در این مدل کم است در نتیجه مقاومت فشاری آن بالا می رود. از این روش در تونل سازی، سد سازی و … استفاده می شود و برای تولید آن هزینه زیادی لازم نیست در نتیجه مقرون به صرفه تر به حساب می آید.

بتن غلتکی (RCC)

متداول ترین کاربرد این سبک در روسازی و ساخت تقاطع ها، بزرگراه ها و مسیر عبور دوچرخه و ماشین آلات است. در ترکیب نوع غلتکی از سنگدانه به مقدار بیشتری استفاده شده که این موضوع بر روی مقاومت فشاری و حرارتی و دیگر مشخصات آن تاثیر گذار بوده است. این مدل در سه نوع معمولی، رنگی و الیافی ساخته می شود که نوع معمولی بیشترین کاربرد را دارد.

بتن شیشه ای

شیشه های بازیافتی می توانند به عنوان سنگدانه در ترکیب مدل مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین اخیرا استفاده از این مدل رو به افزایش است. این مدل می تواند زیبایی کفپوش ها را افزایش داده و درخشندگی ایجاد کند. از آن مهم تر استحکام طولانی تر و عایق حرارتی بهتری ارائه می دهد. شیشه نسبت به سایر سنگدانه ها وزن کمتری دارد در نتیجه وزن کلی ملات را کاهش می دهد. با توجه به این ویژگی ها طبیعی است که قیمت آن بیشتر است. علاوه بر این به دست آوردن یک رنگ ثابت در بتن کار دشواری است.

بتن آسفالتی

مخلوطی از سنگدانه ها و آسفالت ها است که معمولا در جاده ها، پارکینگ ها، فرودگاه ها و … استفاده می شود. این مدل نسبت به آسفالت هزینه کمتری لازم دارد و مقرون به صرفه تر است. همچنین در برابر یخ زدگی و تغییر شکل در اثر گرما بسیار مقاوم است.

بتن پلیمری

در این مدل، سنگدانه ها به جای سیمان با پلیمر مخلوط می شوند. استفاده از پلیمر می تواند باعث کاهش حجم فضا های خالی در مخلوط شود. این نوع، دارای انواع مختلفی مانند آغشته به پلیمر، مدل سیمانی پلیمری و نیمه آغشته است. کاربرد نوع پلیمری محدودیت خاصی ندارد. از آن می توان در بازسازی سازه ها و یا ساخت جاده ها و پل ها استفاده کرد. از آن جا که در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد، می توان در فاضلاب های صنعتی هم به کار رود.

بتن عبور دهنده نور (LTC)

نما ساختمان های بلند مناطق تاریکی ایجاد می کنند و مانع رسیدن نور طبیعی به ساختمان مجاور می شوند. در نتیجه استفاده از نور مصنوعی و به دنبال آن مصرف انرژی افزایش می یابد. به این ترتیب برای کاهش مصرف انرژی و ترویج توسعه پایدار در ساخت و ساز، مواد بتنی پیشرفته مانند مدل عبور دهنده نور یا نوع نیمه شفاف تولید و به صنعت ساختمان معرفی شده است. این مدل شامل شیشه و فیبر نوری است که باعث کاهش مصرف انرژی، بهبود ایمنی و ارزش زیبایی شناختی سازه می شود.

از آن جا که انواع بتن بسیار پر کاربرد است، آشنایی با آن ها می تواند به سازندگان کمک کند تا بر اساس نیاز خود و میزان مقاومتی که مدنظر شان است آن را خریداری کنند. مانند هر ماده ی دیگری هر چه کیفیت و استحکام آن افزایش یابد، هزینه بیشتری هم باید پرداخت شود. بنابراین در صورت آگاهی از ویژگی های هر یک می توان انتخابی مقرون به صرفه داشت.