بتن الیافی

تکنولوژی بتن الیافی نمونه دیگری از کاربرد کامپوزیت‌ها به عنوان یک فن آوری نوین در صنعت ساخت و ساز است. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می‌توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت.

‌مقاومت د‍ر مقابل تورق و سایش مقاومت در مقابل تنش‌های خستگی مقاومت عالی در مقابل ضربه ‌قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی ‌افزایش در میزان جذب انرژی

قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می‌شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می‌شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می‌نماید. بنابراین رشته‌های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترک‌های زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می‌دهند.

بتن اسفنجی

بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت (شن)، سیمان، آب و ماسه به میزان اندک (وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می‌شود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا” از آب تخلیه خواهد شد. مهمترین مواد اولیه این نوع بتن سیلیس است که همراه آب به صورت دوغاب درآورده می‌شود و همچنین آهک پخته شده و سیمان که در میکسرهای مخصوص در مدت زمان معلوم است و سپس در قالب‌های مورد نظر ریخته خواهند شد.

بتن رنگی

بتن رنگی به عنوان مصالحی مدرن، مقاوم، پردوام و سازگارترین مصالح نسبت به دیگر مصالح جایگزین (‌فولاد ، چوب و …‌) در عصر حاضر جایگاه ویژه و پر مصرفی را به خود اختصاص داده است.‌ ‌بتن‌ رنگی به عنوان مصالحی مدرن از نمایش آن در نما و تزئینات به عنوان طرحی نو احساس تمایز را به استفاده کنندگان القاء می‌کردند ( مثل سازه بتنی وزارت کشور در تهران‌).

رنگ‌های مورد مصرف در بتن بعضاً باعث کاهش شدید دوام و مقاومت بتن شد. حتی مزیت‌های مهم رقابتی بتن مثل سلامت و محیط زیست انسان‌ها هم گاهاً تهدید شد.

بتن خود متراکم

بتن خود تراکم ‌بتنی با کارایی زیاد و عدم جداشدگی است که می‌تواند در محل مورد نظر ریخته شده، فضای قالب را پر کند و اطراف آرماتورها را بدون نیاز به تراکم مکانیکی فرا بگیرد‌. بطور کلی بتن خود تراکم با مصالح بتن معمولی ساخته می‌شود و در برخی موارد برای ساخت آن علاوه بر مقادیر نسبتاً زیاد فوق روان‌کننده، از افزودنی لزجت دهنده نیز استفاده می‌شود.

یکی از کاربردهای بتن خود تراکم در شبکه بندی آرماتور‌های فشرده است. هم چنین عدم نیاز به لرزاننده در بتن خود تراکم‌، آلودگی صوتی محیط را به نحو قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد. علی رغم ویژگی‌های مطلوب بتن خود تراکم، طرح اختلاط و اجرای این نوع بتن به عوامل متعددی از قبیل دانه بندی مصالح سنگی، نوع مواد افزودنی و همچنین فیلرهای مورد استفاده بستگی دارد. در نظر گرفتن هر یک از معیارهای فوق، کیفیت بتن خود تراکم سخت شده و کار پذیری بتن تازه را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

بتن پاشیده

شات کریت را می‌توان وسیله‌ای بسیار مؤثر، پایا (Durable) و اقتصادی، برای کنترل زمین دانست.‌ در شاتکریت کارهایی نظیر مرمت و بازسازی سازه‌های بتنی و ساختمان‌های قدیمی، ساخت پوشش‌های بتنی‌، پایدارسازی شیب‌های سنگی و خاکی و پایدارسازی بسیاری از سازه‌های زیرزمینی انجام می‌شود. همچنین شات کریت را می‌توان به‌عنوان ملات یا بتنی که با سرعت‌ بالا توسط هوای فشرده روی یک سطح پاشیده می‌شود تعریف کرد.

شات کریت برای نگهداری زمین در تونل سازی و معدن‌کاری ایده‌آل است چرا که یک نگهداری سریع پس از آتشباری و حفاری و مقاومت زودرس‌ باعث می‌شود به زمین اجازه جابه‌جایی را بدهد‌. از جمله مزیت‌های شات کریت عدم نیاز به قالب‌بندی یا قالب‌بندی بسیار کم نسبت به سایر روش‌های نگهداری، مناسب برای سطوح نامنظم و امکان حمل مواد برای محل‌های با دسترسی مشکل است.

بتن غلتکی

بتن غلتکی یا بتن متراکم شده با غلتک‌، بتنی با اسلامپ صفر‌ که با ارتعاش توسط غلتک‌ها محکم و سفت می‌شود. دو نوع بتن غلتکی در کارهای ساختمانی به کار می‌رود، بتن غلتکی حجیم با عیار سیمان کم، در ساخت سدها و سازه‌های حجیم مانند دیوارهای حایل، پایه‌های سنگین و خاکریزها که در آن‌ها مقاومت زیاد مورد نیاز نیست. و بتن غلتکی با عیار سیمان نسبتاً زیاد، در اجرای سریع لایه‌های روسازی بزرگراه‌ها و پوشش‌های مشابه که در آنها مقاومت مکانیکی و سایشی بالایی مورد نیاز است. مزیت اصلی این نوع بتن‌ها، هزینه پایین آن است.

بتن انعطاف پذیر

کامپوزیت سیمانی مهندسی‌ یا همان (ECC) که به آن بتن انعطاف پذیر نیز می‌گویند، کامپوزیتی‌‌ بر پایه سیمان بوده و به آسانی با قالب می‌توان آن را به هر شکل دلخواه در آورد. و به وسیله الیاف تصادفی مخصوص کوتاه، معمولاًً الیاف پلیمری، مسلح می‌شود.‌ بر خلاف بتن معمولی ECC (کامپوزیت سیمانی مهندسی) دارای ظرفیت کرنشی ۳ تا ۷ درصد است.‌

در مقایسه با‌ سیمان پرتلند معمولی که ۰/۱ درصد است. بنابراین ECC‌ بیشتر شبیه یک آهن شکل پذیر رفتار می‌کند تا یک شیشه ترد و شکننده (مانند OPCC)، که باعث بوجود آمدن کاربردهای فراوانی برای آن می‌شود. بتن جدید که ‌کامپوزیت سیمانی مهندسی‌‌، نامیده شده به دلیل عمر طولانی در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است.

بتن پلیمری

بتن پلیمری (‌PC‌) یا بتن رزینی شامل ‌چسباننده‌ی پلیمری‌ ترمو – پلاستیک‌ها یا پلیمر ترموست هستند. PC‌ها مقاومت بالاتر‌، مقاومت بیشتر در برابر مواد شیمیایی و خورنده‌ها‌، جذب آب کمتر و پایداری بالاتر در مقابل پدیده یخ زدگی – ذوب نسبت به بتن سیمان پرتلند رایجج دارند‌. ‌از جمله این محدودیت‌های بتن پلیمری می‌توان به پایین بودن مقاومت خمشی‌، کرنش شکست پایین‌، مقاومت کم در برابر یخ زدگی و به خصوص مقاومت کم در برابر عوامل شیمیایی اشاره کرد‌. از روش‌هایی که می‌توان تا حدودی این محدودیت‌ها را برطرف کرد‌، استفاده از مواد پلیمری در ساخت بتن است.

بتن دیرگداز

به مخلوطی از سیمان، انواع پر کننده و ذرات ریز و آب‌ که در درجه حرارت معمولی حالت گیرش دارد و تمام موادی که شامل سیمان نیستند می‌توان شبه بتن به حساب آورد. بتن‌های ویژه دیر گداز در درجه حرارت‌های معمولی دارای اتصالات هیدرولیکی هستند و وقتی پخته می‌شوند از مرحله‌ی اتصال هیدرولیکی به مرحله‌ی اتصال سرامیکی تبدیل می‌شوند بدون آنکه استحکام آن کاهشی پیدا کند. عامل‌هایی چسباننده‌ای که در چنین بتن‌هایی بکار می‌روند ممکن است چسب‌های هیدرولیکی ‌( معمولاً سیمان‌ها‌)‌ ‌یا چسب‌های غیر هیدرولیکی هستند.

بتن با سنگدانه بازیافتی

امروزه بر اساس تکنولوژی رایج بتن، ساخت بتن‌های ویژه با مقاومت‌های فشاری زیاد امکان‌پذیر است. اگر چه اغلب آیین‌نامه‌های بتن هنوز مقاومت بتن مورد استفاده در سازه‌ها را به MPa 60 محدود می‌کنند، اما آیین‌نامه‌های جدید اخیراً حدی بالاتر از MPa 105 را نیز در نظر گرفته‌‌اند. ساخت بتن‌های با مقاومت زیاد و در حد MPa 120 و کاربرد آن در ساختمان‌های بلند در کشورهای پیشرفته دنیا رواج یافته است.

این مقاومت با اضافه نمودن مواد ریز و فعال به سیمان تا حدی افزایش یافته که بتن‌هایی با مقاومت‌های فشاری بین MPa 200 و MPa 800 و مقاومت‌های کششی بین MPa 30 و MPa 150 در نمونه‌های آزمایشگاهی بدست آمده است. برای دستیابی به چنین مقاومت‌هایی لازم است تغییراتی در طرح اختلاط داده و از مواد و افزودنی‌های جدیدی استفاده نمود.

از عوامل مهم در رسیدن به چنین مقاومت‌هایی استفاده از سنگدانه‌های مقاوم و کاهش حداکثر اندازه سنگدانه در مخلوط بتنی برای همگنی بیشتر آن است. همچنین با استفاده از مواد بسیار ریزدانه و با اندازه‌های کمتر از دهم میکرون می‌توان مجموعه‌ای متراکم‌تر و با تخلخل بسیار کم که بالاترین وزن مخصوص را خواهد داشت، تهیه نمود.

بتن پیش تنیده و پس تنیده

از بتن پیش‌ تنیده می‌توان برای ساخت تیرها، کف طبقات یا پل‌هایی با طول دهنه‌های زیاد که در عمل با بتن مسلح معمولی قابل ساخت نیستند، بهره برد. از تاندون‌های پیش‌تنیده (عموما کابل‌های فولادی کششی)، برای ایجاد بارهای مقاوم استفاده می‌شود.

این بارهای مقاوم، با ایجاد تنش فشاری، سبب به وجود آمدن تعادل با تنش کششی شده که این تنش‌های کششی نیز در هنگامم وارد آمدن بار خمشی در یک عضو فشاری بتنی ظاهر می‌شوند. این فرایند به وسیله‌‌ی رشته‌های فولادی و غلاف ‌انجام شده و نیاز به ابزاریی خاص دارد. روش‌های پیش تنیدگی بتن شامل پیش تنیدگی به روش پیش کشیده و پیش تنیدگی به روش پس کشیده انجام می‌شوند. در‌ بتن‌های مسلح معمولی، از میل‌گردهای فولادی در داخل بتن استفاده می‌شود.

بتن با مقاومت بالا

امروز شاهد ساخت بتن‌هایی با دوام، با نفوذپذیری کم که در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات‌ها و گاز‌ کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می‌باشند، هستیم. به منظور افزایش دوام بتن‌های ویژه، حین افزایش مقاومت بتن ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون ‌خاکستر بادی، سرباره کوره‌های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان‌های طبیعی به صورت مواد‌ ریزدانه جایگزین آن شده است.

بتن با عملکرد بالا

این نوع از بتن‌ های ویژه مقاوم، از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده است. خواص‌، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی‌، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می‌آورد. ‌روش معمولی برای توسعه بتن باعملکرد بالا، اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف است.

در مورد بتن به طور خاص‌، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر‌، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارد، از جمله می‌توان به خاصیت الکترو مغناطیسی‌ و قابلیت به کار گیری در سازه‌های اتمی (محافظت از تشعشعات‌) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان‌ها‌ را نام برد‌.

بتن هوادار

بتن سبک هوادار نمونه‌ای دیگر از بتن‌های ویژه است که به موجب خاصیتی که دارد، موجب صرفه جویی بسیار در مصرف انرژی می‌شود. از این رو این نوع بتن هزینه کمی را نیز برای انرژی در بر خواهد داشت. بتن معمولی در اکثر مواقع دارای چگالی بالایی است این امر موجب می‌شود تا وزن سازه بالا رفته و مشکلات عدیده دیگری را نیز برای سازه‌های بتنی فراهم می‌کند.

خصوصیات فنی بتن سبک هوادار

بتن هوادار در برابر رطوبت‌، عایق است. این نوع بتن در برابر سرما و گرما نیز عایق است. از دیگر ویژگی‌های بتن سبک هوادار‌، عایق بودن آن در برابر سرو صدا و صوت است. این نوع بتن سبک‌، در برابر آتش سوزی و حریق‌، مقاوم‌تر از سایر انواع بتن است. در این بتن بین وزن و مقاومت فشاری آن‌، تناسب وجود دارد.

به دلیل وزن کم در این بتن‌، بار مرده کاهش پیدا کرده است. جذب و دفع مناسب آب فرآیند بریدن و کوبیدن میخ در این نوع بتن به راحتی انجام می‌شود. در هنگام خشک شدن‌، این نمونه بتن سبک دارای انقباض مطلوبی است. از دیگر خصوصیات بتن سبک هوادار می‌توان به مقاومت آن در برابر یخ زدگی اشاره کرد.

بتن گازی

بتن سبک گازی و بتن گازی به انواع بتن سبک متخلخل گفته می‌شود که در ساختمان سازی به کار می‌روند. بتن سبک گازی و بتن گازی ‌در دو شکل متفاوت بلوک AAC و بلوک NAAC ساخته می‌شوند که ویژگی‌های مشابهی دارند. هر دو نوع بتن سبک گازی‌، وزن مخصوص پایینی دارند، عایق صدا و حرارت هستند. جلوی انتشار آتش و حریق را می‌گیرند و پایه یکسانی دارند. اما تفاوتی اندک در تولید انواع بتن سبک گازی و بتن گازی وجود دارد.

بتن گازی در واقع شامل ۵۰% هواسـت که این روزنه‌ها بطور منظم بر اسـاس حجم خود توزیع شـده‌اند. این بتـن از مـواد چسـبانـنـده، خرده سنـگریزه‌ها، آب و افزود‌نـی‌های مخصوص تهیه می‌شـود‌. به علت پایه سیلیس در بتن متخلخل، بتن سبک گازی و بتن گازی‌ مقاوم در برابر‌ حریق و آتش سوزی است. هر چه قدر ضخامت بتن سبک گازی و بتن گازی بیشتر باشد، مقاومت آن در برابر آتش بیشتر خواهد بود. مقاومت بتن سبک گازی و بتن گازی به نسبت بلوک بتنی معمولی بیشتر است.

بتن کفی (فوم بتن)

‌بتن سبک به عنوان مصالحی که چگالی آن بطور قابل ملاحظه‌ای از بتن معمولی پایین‌تر است می‌تواند نقش مؤثری در کاهش وزن ساختمان‌ها، به‌ویژه در قسمت غیره سازه‌ای داشته باشد.

بتن همراه با ماده کف‌ساز با پایه پروتئین حیوانی را بتن فوم می‌نامند. این نوع بتن علاوه بر داشتن مزایای بتن معمولی خواص دیگری مانند وزن مخصوص کم و مقاومت فشاری بالا را نیز دارا می‌باشد. سبکی این بتن در سازه‌های ساختمانی باعث کاهش بار مرده ساختمان، صرفه جویی در حجم خاک برداری و بتن مصرف شده در فونداسیون‌هاو همچنین کاهش بارهای زلزله می‌شود

عمده‌ترین و اصلی‌ترین کاربردهای بتن سبک شامل بلوک‌هایی سبک سقفی و دیواری و هم‌چنین بتن کفسازی و شیب‌بندی است. در تولید این بتن‌ها عمدتاً از پوکه و مواد صنعتی یا معدنی با چگالی پایین به‌ عنوان سنگ‌دانه یا پرکننده سبک استفاده می‌شود‌.

بعلت طبیعت متخلخل داخل بتن، این نوع بتن یک عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسب است. از لحاظ صوتی عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب آکوستیک به شمار می‌رود که در نتیجه به عنوان یک فاکتور رفاهی در جهت جلوگیری از ورود صداهایی اضافی اخیراً مورد توجه طراحان قرار گرفته است.