بتن چيست؟

امروزه بتن به طور فراگيري در ساخت اجزاء مختلف سازه‌ها به كار ميرود. بتن ازدو جزء سنگدانه وخمير سيمان تشكيل شده است. خمير سيمان مخلوطي از سيمان و آب مي‌باشد كه در اثر واكنش شيميايي سيمان و آب، روند سخت شدن آن ادامه يافته و در نتيجه سنگدانه‌ها را به صورت توده سنگ مانندي به يكديگر مي‌چسباند.

سنگدانه‌ها معمولاً به دو گروه ريز ودرشت تقسيم ميشوند. سنگدانه‌هاي ريز ازماسه طبيعي ياكارخانه‌اي، كه اندازه ذرات آن ها تا 6 ميليمتر مي‌رسد تشكيل شده و دانه‌هاي درشت، دانه‌هايي است كه روي الك شماره 16 (18/1 ميلي متر) باقي مي‌مانند.البته محدوده مشتركي در اندازه سنگدانه‌ها وجود دارد. خمير سيمان متشكل از سيمان،‌آب وهواي محبوس يا حباب‌هاي هواي عمدي مي‌باشد.

خمير سيمان معمولاً حدود 25 تا 40 درصد كل حجم بتن را در بر ميگيرد. حجم سيمان بين 7 و 15 درصد و حجم آب از 14 تا 21 درصد كل بتن را به خود اختصاص ميدهد. مقدار هوا در بتن با حباب هوا، تا حدود 8 درصد حجم بتن تغيير مي‌كند كه اين مقدار به اندازه درشت‌ترين سنگدانه بستگي دارد.

از آنجا كه دانه‌ها حدود 60 تا 75 درصد بتن را شامل ميشود، انتخاب آن ها از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. سنگدانه‌ها بايد از موادي تشكيل يافته باشند كه داراي مقاومت كافي بوده و در مقابل شرايط محيطي، مقاوم باشند.همچنين نبايد حاوي مصالحي باشند كه منجر به خرابي بتن شود. براي استفاده مطلوب از خمير سيمان و آب، دانه‌هاي سنگي بايد دانه‌بندي پيوسته‌اي داشته باشند.كيفيت بتن تا حد زيادي به كيفيت خمير سيمان بستگي دارد. هر يك ازسنگدانه‌ها بايد كاملاً به خمير سيمان آغشته شده و تمامي فضاي موجود بين سنگدانه كاملاً با خمير سيمان پر شود. براي مصالح و شرايط عمل آوري معين، كيفيت بتن سخت شده، به مقدار آب در رابطه با مقدار سيمان بستگي دارد، كاهش مقدار آب در بتن مقاومت و كيفيت آن را بهبود ميبخشد . برخي از مزاياي ناشي از كاهش مقدار آب به شرح زير است:

افزايش مقاومت فشاري و مقاومت خمشي، افزايش قابليت آب بندي، كاهش جذب آب، افزايش مقاومت در مناطق خورنده همانند خليج فارس، پيوستگي بهتر بين لايه‌هاي متوالي، چسبندگي بهتر ميان ميلگرد و بتن، كاهش تغييرات حجمي در اثر تر و خشك شدن، درضمن هر اندازه آب كمتري استفاده شود كيفيت بتن بهتر ميشود به شرطي كه بتوان آن را به طور صحيح متراكم كرد. براي افزايش كارآيي مي‌توان از افزودني‌هاي شيميايي روان ساز استفاده كرد.

پس از ريختن بتن،‌بايد تمهيدات لازم جهت عمل آوري (انجام فرآيند هيدراسيون سيمان با آب) براي يك حداقل زمان به عمل آيد. عمل آوري مناسب، ضمن تغيير حالت بتن از تازه به سخت مقاومت و كيفيت آن را افزايش و بهبود ميدهد.

عمل آوري بايد در محيط مطلوب و دور از اشعه مستقيم خورشيد، باد و يخبندان انجام گيرد و براي مدت حداقل 3 روز (در شرايط معمول) ادامه يابد.دراين دوره بتن تازه همانند نوزادي است كه فقط درفرآيندعمل آوري صحيح ميتواند به بلوغ ورشد خود برسد و به عبارتي  ديگر به مقاومت مورد نظر و برخورداري از پايداري و دوام كافي برسد. براي بتن‌ريزي در هواي گرم و بتن‌ريزي در هواي سرد بايد تمهيدات ويژه‌اي را در برنامه ساخت و ريختن بتن فراهم آورد. مهمترين معيار براي ارزيابي بتن از نظركيفيت، مقاومت فشاري آن است كه در طراحي اعضا و سازه‌هاي بتني اين مقاومت به عنوان پارامتر اساسي در نظر گرفته مي‌شود. از نمونه‌هاي استوانه‌اي يا مكعبي جهت تعيين مقاومت فشاري و معمولاً 28 روز پس از بتن ريزي استفاده ميشود. استفاده از نمونه ‌هاي بتني براي ارزيابي مقاومت براي هر پروژه الزامي است. كاهش مقدار آب دربتن مهمترين عامل افزايش مقاومت بتن است.

در حال حاضر هر ساله حدود 2500 ميليون مترمكعب بتن به عنوان مهمترين مصالح ساختماني در جهان درسازه‌هاي مختلف ازقبيل سدها، پل‌ها، پياده‌روها،‌كف سالن‌هاي صنعتي، پي‌سازها، ساختمان‌هاي مسكوني و اداري، سكوهاي دريايي، برج‌هاي خنك كننده ومخابراتي، لاينينگ تونل‌ها، پايداري شيب‌هاو صخره‌ها، جاده‌ها، نيروگاه‌ها، اسكله‌ها و.. قطعات پيش ساخته براي موارد مختلف مورد استفاده قرار ميگيرد.

بتن با مقاومت بالا را مي‌توان به صورت بتني با مقاومت فشاري بالاتر از 450 كيلوگرم بر سانتي متر مربع تعريف نمود. با وجود اين تعريف واژه مقاومت بالا نسبي بوده و نسبت به شرايط جغرافيايي وتكنولوژي تغيير ميكند يعني بتني كه در يك منطقه به عنوان بتن با مقاومت بالا مورد بررسي قرار مي‌گيرد شايد در منطقه ديگر به عنوان بتن معمولي مطرح شود. با استفاده از سنگدانه‌هاي با دانه‌بندي خوب مي‌توان مقاومت بتن معمولي را تا 1000 كيلوگرم برسانتي متر مربع افزايش داد. عامل اساسي در اين رابطه تخلخل ميباشد كه با مصرف بيش از 500 كيلوگرم سيمان در مترمكعب، نسبت آب به سيمان پايين (كمتر از 35%) و تراكم و مراقبت‌هاي ويژه حاصل خواهدشد. براي رسيدن به مخلوطي با كارآيي معمولي، استفاده از يك افزودني روان كننده قوي ضروري ميباشد. امروزه بتن با مقاومتي بين 600 تا 800 كيلوگرم بر سانتي متر مربع با استفاده از مصالح با كيفيت بالا،  اختلاط دقيق، ريختن و عمل آوردن خوب براي كارهاي بزرگ توليد مي‌شود.

مقاومت بتن معمولي كه براي ساختمان سازي به كار ميرود بين 100تاkg/cm² 300 (حدود10 تا 30مگاپاسكال) ميباشد. توسعه وپيشرفت در تكنولوژي بتن در دهه‌هاي اخير، اين امكان را فراهم ساخته است كه بتوان با استفاده از سيمان‌هاي جديد، سنگدانه‌هاي طبيعي ومواد افزودني به مقاومت‌هاي زياد كه به طور اختصار، بتن HSC (High Strength concrte)‌ ناميده مي‌شود،دست يافت.

بنابر تعريف كميته 363ACI انجمن بتن آمريكا در جديدترين بازبيني گزارش اين كميته، بتن‌هايي كه داراي مقاومت فشاري طراحي Mpa41 وبالاتر هستند، به عنوان بتن با مقاومت زياد شناخته مي‌شوند، مشروط برآنكه در ساخت آنها از مصالح و يا تكنيكهاي مصنوعي و ناشناخته استفاده نشده باشد.

ضمن اينكه براساس تعريف CEB-FIP بتن با مقاومت زياد به بتني گفته ميشود كه داراي حداقل فشاري 28 روزه Mpa 60 باشد.

اگرچه بتن با مقاومت زياد، اغلب به عنوان يك ماده نسبتاً جديد به حساب مي‌آيد ليكن پيشرفت در تكنولوژي ساخت آن به صورت تدريجي و طي ساليان متمادي حاصل شده و همگام باتوسعه و پيشرفت در ساخت و توليد بتن با مقاومت زياد،‌تعريف آن نيز دستخوش تغييرات بوده است.

چنانكه در دهه 1950 بتن‌هاي با مقاومت فشاري Mpa34، بتن با مقاومت زياد محسوب مي‌شده و در دهه 1960،بتن با مقاومت‌ فشاري Mpa41 و Mpa52 به صورت تجاري مورد استفاده قرار ميگرفته است . در اوايل دهه 1970، مقاومت فشار بتن به Mpa 62 رسيده و حتي درسالهاي اخير بتن‌هايي با مقاومت‌هاي فشاري نزديك به Mpa138 نيز به صورت بتن درجا در ساختمانها به كار گرفته شده است.

تعاريف فوق از بتن با مقاومت زياد، به وضوح بيانگر وابسته بودن به دوره زماني و موقعيت مكاني مطرح شدن تعريف آن مي‌باشد.

سالها بتن با مقاومت فشاري بيش از Mpa41 تنها براي استفاده در موارد خاص و محدودي در دسترس بود. حال آنكه در سالهاي اخير كاربرد بتن با مقاومت زياد در نقاط مختلف دنيا، افزايش چشمگيري يافته است و بي ترديد اين پيشرفت موهون توسعه و بهبود تكنولوژي مواد و افزايش تقاضا براي بتن با مقاومت زيادتر ميباشد.

1- اجزاي تشكيل دهنده بتن با مقاومت زياد

بتن با مقاومت زياد به طور معمولي علاوه بر سيمان، مصالح سنگ و آب شامل موارد فوق روان كننده و تركيبات سيماني تكميلي نيز مي‌باشد كه مجموعاً افزودني‌هاي بتن با مقاومت بالا را تشكيل مي‌دهد. از آنجا كه مقاومت فشاري و كارايي مورد انتظار از بتن با مقاومت زياد در سطح بالاتري نسبت به بتن‌هاي با مقاومت پايين‌تر قرار دارد، در تهيه وانتخاب مصالح مورد نياز در توليد بتن،‌بايستي توجه دقيقتري مبذول داشت و با بررسي آنها به طور جداگانه، حداكثر بازدهي و عملكرد آنها را در بتن با مقاومت زياد مورد ارزيابي قرار داد:

1-1 سيمان پرتلند: به طور كلي سيمان بايستي داراي دو ويژگي متفاوت زير باشد:

1- پيشرفت مقاومتي مناسب داشته باشد.

2- رفتار رواني مناسب از خود نشان دهد.

و از آنجا كه اين دو خصوصيت سيمان (حتي در صورت هم تيپ بودن) به ويژه هنگامي كه در تركيب با مواد سيماني تكميلي استفاده شود بسيار متفاوت خواهد بود. بايستي در انتخاب سيمان پرتلند براي بتن با مقاومت زياد به ريزدانگي ذرات سيمان و خصوصيات شيميايي آن توجه نمود. لازم به ذكر است كه افزايش ريزدانگي سيمان پرتلند از يك سو با تسريع عمل هيدراسيون، مقاومت اوليه بتن را افزايش مي‌دهد و از سوي ديگر منجر به افزايش افت بتن مي‌گردد.

1-2 مصالح سنگي: در بتن با مقاومت زياد، مصالح سنگي مي‌تواند يك عامل محدود كننده مقاومت باشد. لذا بايستي خصوصيات ظاهري و مكانيكي ذرات سنگدانه و واكنش‌هاي شيميايي ممكن بين مصالح سنگي و خمير سيمان كه برچسبندگي مخلوط تاثير گذار است، مورد توجه قرار گرفته و به دقت كنترل شود.

براي بتن با مقاومت زياد، مصالح سنگي درشت دانه خود به تنهايي بايد مقاوم وسخت باشد. ضمن اينكه مقاومت مصالح سنگي معمولاً تنها عامل موثر در مقاومت اينگونه بتنها نمي‌باشد، بلكه چسبندگي سيمان با سنگدانه نيز موثر است.

مطالعات نشان مي‌دهد كه براي رسيدن به مقاومت فشاري بهينه با مقدار سيمان بالا و نسبت‌هاي آب به سيمان پايين، بايستي بزرگترين اندازه مصالح درشت دانه،‌ كمترين اندازه آن در دانه بندي باشد. علاوه بر آن بايد تا حد امكان داراي ابعاد يكساني در جهات مختلف بوده وصاف، باريك و كشيده و سوزني نباشند، زيرا در اين حالت داراي چسبندگي ضعيفي بوده و منجر به توليد مخلوط نامطلوبي مي‌گردد. به طور كلي، سنگدانه شكسته مقاومت هاي زيادتري را نسبت به سنگدانه گرد گوشه و صيقلي توليد مي‌كند، زيرا مصالح سنگي گردگوشه مقاومت چسبندگي بين سيمان و مصالح سنگي را به شدت كاهش ميدهد. البته زاويه دار بودن سنگدانه‌ها باعث افزايش آب مورد نياز وكاهش كارايي بتن مي‌شود. يك ديگر از عوامل مهم، اطمينان از تميزي مصالح سنگي است زيرا وجود لايه‌اي از سيلت يا خاك رس، علاوه بر افزايش آب مورد نياز باعث كاهش مقاومت چسبندگي بين سيمان و مصالح سنگي مي‌گردد.

مصالح سنگي ريزدانه با سطح صاف و گرد شده نيز باعث كاهش آب مورد نياز مخلوط بتن ميشود. استفاده از ماسه با مدول نرمي 3 و بيشتر، به لحاظ افزايش مقاومت فشاري و نيز به دليل بهينه سازي قابليت كاربري و كارايي مخلوط بتن، پيشنهاد مي‌شود. ضمن اينكه ماسه نيز نبايد داراي مواد سيلتي و خاك رس باشد.

1-3: آب: معمولاً آب مورد استفاده در مخلوط بتن، بايستي داراي كيفيت آب آشاميدني باشد .اگرچه در بعضي موارد ممكن است كه آبي با كيفيت پايين تر نيز به كار گرفته شود. در چنين مواردي بايد آزمايش برروي بتني كه با آن آب ساخته ميشود صورت پذيرفته ونتايج حاصل با بتني كه با آب مقطر توليد مي‌شود، مقايسه گردد.

1-4- تركيبات سيماني تكميلي: امروزه در اغلب بتن‌هاي بامقاومت زياد، حداقل از يك نوع ماده سيماني تكميلي استفاده مي‌شود. اين مواد كه به عنوان ماده افزودني معدني دربتن با مقاومت زياد به كار مي‌روند عمدتاً شامل خاكستر بادي (Fly Ash) ، ميكروسيليس (Silica Fume)‌ و سرباره آهنگدازي (Slog cement)‌ مي‌باشد.

ميكروسيليس به دليل ريزدانگي بسيار زياد و ميزان بالاي سيليكا، يك ماده بوزولاني بسيار موثر محسوب مي‌شود كه استفاده از آن به همراه فوق روان‌كننده‌ها، توليد بتن با مقاومت‌هاي زياد را به مراتب آسانتر مي‌نمايد.ميكروسيليس را مي‌توان در محلولهاي آبي و در تركيب با فوق روان كننده در حالت مايع به كار برد. محدوده معمول استفاده از آن حدود 5 تا15% ميزان سيمان پرتلند مصرفي مي‌باشد.

خاكستر بادي مورد استفاده در بتن با مقاومت زياد به دو دسته خاكستر بادي گروه F و خاكستر بادي گروه C تقسيم مي‌شود. خاكستر بادي گروه F داراي خواص پوزولاني است ولي فاقد و يا داراي خواص سيماني ناچيزي است و خاكستر بادي گروه C‌علاوه بر دارا بودن خواص پوزولاني، برخي خواص سيماني را نيز داراست . هر نوع خاكستر بادي كه در مخلوط بتن معمولي كارايي خوبي داشته باشد، معمولاً در مخلوط بتن با مقاومت زياد نيز از خودكارايي نسبتاً خوبي نشان مي‌دهد. با وجود اينكه،  خاكستر بادي دربتن‌هاي با مقاومت نه چندان بالاتر از Mpa 75 استفاده ميشود و نتيجه خوبي نيز حاصل ميگردد. در مخلوط بتن با مقاومت زياد،خاكستر باد معمولا 15% مواد سيماني را تشكيل ميدهد.

در موردنقش سرباره آهنگذاري دربتن با مقاومت زياد، اطلاعات زيادي در دسترس نيست. اما نشانه‌ها دلالت بر آن دارد كه همانند خاكستر بادي، سرباره آهنگذاري نيز كه در بتن معمولي به خوبي عمل ميكند، براي استفاده دربتن با مقاومت زيادنيز مناسب است و مصرف حدود 15 تا 30 درصد، عملكرد خوبي رانشان مي‌دهد

1-5- فوق روان كننده‌ها: در بتن سازي جديد، ساخت بتن بامقاومت زياد با كارايي كافي، بدون استفاده از فوق روان كننده غير ممكن است .

متاسفانه انواع فوق روان كننده‌ها باسيمانهاي مختلف، رفتارهاي كاملا متفاوتي نشان مي‌دهد (حتي اگر سيمانهاي اسماً از يك نوع باشند) دليل اين امر، تنوع در اجزاي كوچك تشكيل دهنده سيمانها مي‌باشد.

روش مشخصي براي تعيين مقدار لازم فوق روان كننده وجود ندارد وبه ناچار بايد به روش آزمون وخطا مقدار آن را تعيين نمود. اساساً اگر مقاومت به عنوان معيار اوليه در نظر گرفته شود بايد تا حد امكان نسبت آب به سيمان راكم كرد وميزان فوق روان كننده را بالا برد و به هرحال اگر خصوصيات رئولوژي بتن با مقاومت زياد اهميت داشته باشد، بايد حداقل نسبت آب به سيمان براي رسيدن به مقاومت مورد نياز داراي بالاترين مقدار ممكن بوده وبراي افزايش كارايي، از فوق روان كننده استفاده شود.

2- خصوصيات مكانيكي بتن با مقاومت زياد

كيفيت بتن با خصوصيات مكانيكي و ميزان مقاومت آن در برابر تخريب مشخص ميگردد. بتن داراي خصوصيات مكانيكي كوتاه مدت نظير مقاومت فشاري ،‌مقاومت كششي ومدول الاستيسته خصوصيات مكانيكي بلند مدت نظير خزش، آبرفتگي و رفتار در برابر خستگي، شاخصهاي پايايي نظير تخلخل، مقاومت در برابر يخ زدنها و ذوبشدنهاي متوالي و مقاومت سايشي وهمچنين مشخصاتي نظير نمودار تنش- كرنش، وزن مخصوص، كارايي و اسلامپ مي‌باشد.

مقاومت فشاری بتن: مقاومت بتن شايد مهمترين معيار كلي كيفيت آن باشد، عواملي نظير مشخصات سنگدانه (شكل، بافت و حداكثر اندازه آن) خصوصيات خمير سيمان ورطوبت بر مقاومت فشاري بتن موثرند.

رشد مقاومت بتن HSC‌درسنين اوليه نسبت به بتن با مقاومت معمولي بيشتر است. افزايش مقاومت در طول زمان،‌تابع مواد تشكيل دهنده و روشهاي عمل آوري بتن مي‌باشد. رطوبت بايد به ميزان كافي وجود داشته باشد تا عمل هيدراسيون و كاهش تخلخل جهت رسيدن به مقاومت مورد نظر به صورت مطلوبي انجام پذيرد، اگرچه در عمل، هيچ گاه خمير سيمان به طوركامل هيدراته نميشود. مساله مورد توجه در عمل آوري بتن با مقاومت زياد، نگهداري آن در شرايط رطوبت ودرجه حرارت كافي است تا در طول دوره عمل آوري ، امكان جذب آب توسط سيمان تداوم داشته باشد.

2-2-مقاومت كششي بتن: به طوركلي مقاومت كششي بتن حدود 10 تا 15 درصد مقاومت فشاري آن مي‌باشد. بنابراين كليه عوامل موثر بر مقاومت فشاري برروي مقاومت كششي نيز تاثير گذارند.

2-3- كارايي و اسلمپ بتن: ميزان رواني بتن و سهولت كار كردن باآن، كارايي بتن را نشان مي‌دهد. از آنجا كه مقاومت بتن تا حد زيادي به ميزان تراكم آن بستگي دارد، ميزان رواني مخلوط بتن بايستي به موضوع كارآيي در بتن با مقاومت زياد اهميت بيشتري يابد، زيرا وقتي كه يك طرح اختلاط ثابت، با روشهاي مختلف اختلاط مصالح تشكيل دهنده بتن، مي‌توان به بتنهايي با كارايي متفاوت دست يافت، افزودن فوق روان‌كننده‌ها،‌ميكروسليس، و مقدار مصرف هر يك از آنها در طرح اختلاط مي‌تواند به ميزان كارايي موثر باشد.

2-4- منحني تنش- كرنش بتن (تحت فشار تك محوري): شكل قسمت صعودي منحني تنش- كرنش بتن با مقاومت زياد در مقايسه با بتن با مقاومت معمولي، خطي‌تر وداراي شيب بيشتري است و مقدار كرنش در حداكثر تنش، به وضوح بيشتر ميباشد. ضمن اينكه بتن با مقاومت زياد، تركهاي مويي كمتري نسبت به بتن‌هاي با مقاومت  پايين‌تر براي يك كرنش محوري تحميل شده، نشان مي‌دهد.

2-5- وزن مخصوص بتن: مقادير اندازه‌گيري شده وزن مخصوص بتن‌هاي با مقاومت زياد، اندكي بيشتر از بتن‌هاي با مقاومت پايين‌تر ساخته شده از همان مصالح را نشان مي‌دهد.

2-6- مدول الاستيسيته: مدول الاستيسيته يا همان شيب منحني تنش- كرنش براي بتن با مقاومت زياد،‌در مقايسه با بتنهاي بامقاومت پايين‌تر داراي مقادير بالاتري است. يعني بتن با مقاومت زياد، علاوه بر اينكه قادر است تنش بسيار بالاتري را نسبت به بتن‌هاي بامقاومت معمولي تحمل كند، در يك مقدار تنش برابر، كرنشي به مراتب كمتر از بتنهاي با مقاومت معمولي از خود نشان ميدهد.

3- ملاحظات طرح سازه‌اي بتن بامقاومت زياد

بسياري از ضوابط طراحي موجود در آيين‌نامه ها و استانداردهاي آمريكاي شمالي و اروپا براساس نتايج آزمايشي به دست آمده از بتن‌هاي با مقاومت متعارف مي‌باشد. چنانچه قرار باشد بتن‌هاي با مقاومت زيادتر مورد استفاده قرار گيرد، عملي و قابل استفاده بودن ضوابط طراحي براي آنها با ترديد همراه است . زيرا بتن‌ با مقاومت زياد داراي برخي مشخصه‌ها و خواص فني است كه آن را از بتن‌هاي با مقاومت پايين تر متمايز مي‌سازد و هرچه مقاومت افزايش يابد،‌اين وجه تمايزات اهميت بيشتري مي يابد.

آيين‌نامه ساختمان 318ACI، استفاده از ضوابط طراحي مقاومت خمشي را صرفاً براي تيرهاي با فولاد كششي تنها و با بتن‌هايي با مقاومت فشاري تاMpa 103 مجاز مي‌داند. ضمن اينكه ضوابط طراحي مقاومت برشي در صورت استفاده از بتن با مقاومت زياد در تيرهاي بتن مسلح بايستي مورد بازبيني قرار گيرد و حداقل مقدار مشخص شده فولادگذاري جان با افزايش مقاومت فشاري بتن (متجاوز از Mpa69) براي كنترل گسترش تركهاي برشي در تيرها و بهبود انعطاف پذيري، افزايش مي‌يابد.

4- ملاحظات اقتصادي بتن با مقاومت زياد

استفاده از مواد افزودني، فوق روان كننده‌ها و تركيبات سيماني تكميلي (خاكستر بادي، ميكروسيليس و سرباره آهنگدازي) در مخلوط بتن با مقاومت زياد و همچنين افزايش كيفيت مصالح سنگي و كنترل كيفيت بيشتر در هنگام پيمانه كردن، حمل ونقل و جابجايي بتن،‌ بتن ريزي و عمل آوري آن همگي عواملي هستند كه در بالا بردن ارزش اقتصادي بتن با مقاومت زياد و هزينه‌هاي ناشي از استفاده آن موثرند. البته در بيشتر مناطق ودر بسياري موارد، فوايد به كار بردن بتن با مقاومت زياد به قدري است كه عملا جبران كننده افزايش هزينه‌هاي ناشي از موارد ذكرشده مي‌باشد.

مطالعات، آزمايش ها و بررسي هاي گسترده نشان مي‌دهد كه بتن با مقاومت زياد قادر است يك بار فشاري را با هزينه‌هاي كمتري نسبت به بتن با مقاومت پايين تحمل نمايد. اگرچه مخلوط هاي بتن بامقاومت زياد، به تنهايي نسبت به مخلوط هاي بتن با مقاومت‌هاي پاين تر پرهزينه تر است، ليكن اين تفاوت هزينه با كاهش قابل ملاحظه در ابعاد اعضاي سازه به ويژه هنگام استفاده از اين قابليت در ستونها، جبران مي‌گردد.

5- موارد كاربرد بتن با مقاومت زياد

دامنه كاربرد بتن با مقاومت زياد فراگير نيست ولي عمده موارد استفاده آن در ساختمانهاي بلند مرتبه، پلهاي پيش تنيده و موارد خاص مي باشد.

5-1- ساختمانها: از آنجا كه بتن با مقاومت زياد، قابليت كاهش ميزان آرماتور مصرفي را بدون قرباني شدن مقاومت فشاري بتن داراست و علاوه بر آن كاهش ابعاد ستون در حد قابل قبول امكان افزايش تعداد طبقات يك ساختمان را فراهم مي‌سازد، لذا بيشترين موارد كاربرد بتن با مقاومت زياد در ساخت ستونهاي ساختماني مرتفع مي‌باشد. از سال 1972، بيشتر از 30 ساختمان در شيكاگو با ستونهاي بتني با مقاومت فشاري Mpa 62 ساخته شد.

5-2- پل‌ها:  مقاومت كششي بتن با مقاومت زياد، با افزايش مقاومت فشاري، افزايش مي‌يابد. اين يك امتياز در طراحي اعضا بتني پيش تنيده مثل پلهاي اصلي مي‌باشد، در مواردي كه مقاومت كششي كنترل شده، مي‌تواند تعيين كننده باشد. كاهش خزش در بتن با مقاومت زياد يكي ديگر از موارد مفيد در كاهش افت پيش تنيدگي در پلهاي اصلي است . در نتيجه استفاده از بتن با مقاومت زياد در پلهاي بتني پيش تنيده اقتصادي خواهد بود.

5-3- موارد خاص:  از موارد خاصي كه در ساخت سازه از بتن با مقاومت  زياد استفاده گرديده است. مي‌توان به نيروگاه سد Pack Fort در شهر مونتانا در سال 1948 با بتن Mpa 62، سازه‌هاي ساحلي در دهه 1975 با بتن  Mpa 41، پلهاي (باربر) ، پيش تنيده شده از بتن Mpa 69، سقفهاي جايگاه تماشاچيان (Mpa61- 52)، فونداسيون‌هاي دريايي (Mpa55) و پلهاي زير آب (Mpa65) پناهگاه بهمن  (Mpa75) پايه‌هاي پل (Mpa75) و .. اشاره نمود.

6- عملكرد بتن با مقاومت زياد در مناطق زلزله خيز

استفاه از بتن HSC د رنواحي با زلزله خيزي بالا نسبت به مناطق با زلزله خيزي كم، پيشرفت كندتري داشته است  كه بيشتر به دليل تغيير شكل غير ارتجاعي اعضاي سازه‌اي بتن با مقاومت زياد تحت بارگذاري دوره‌اي ناشي از زلزله مي باشد.

مزيت بزرگ استفاده از بتن HSC‌در مقايسه با بتن، داراي مقاومت معمولي در ساختمانها مرتفع، ايجاد وضعيت مناسب‌تر از نسبت‌ها زير مي‌باشد:

-        مقاومت به واحد قيمت

-        مقاومت به واحد وزن

-        سخت به واحد قيمت

-        قيمت بتن، با بالارفتن مقاومت به ميزان اندكي افزايش خواهد يافت. بنابراين بتن HSC مقاومت زيادتري را به ازاي قيمت واحد به كار بر خواهد داد.

-        با توجه به اينكه نيروي زلزله با بالارفتن وزن ساختمان افزايش مي‌يابد، در مناطق زلزله خيز، استفاده از نسبت مقاومت به وزن بالا مي‌تواند برتر قابل توجه را فراهم سازد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: