بتن آرمه

بتن آرمه به عنوان یک گزینه قابل اعتماد برای ساخت بسیاری از سازه‌های کوچک و بزرگ محسوب می گردد؛ به طوری که شاید بتوان از آن به عنوان مهم ترین ماده ساختمانی موجود با کاربردی فراگیر در تمام دنیا نام برد.امروزه بسیاری از ساختمان‌های کوچک و بزرگ، پل‌ها، سد‌ها، تونل‌ها، کانال‌ها، مخازن و تانک‌ها، دیوارهای حائل، لوله‌ها و روسازی‌ها از بتن آرمه ساخته می شود.

بتن آرمه

 

 

  • بتن

بتن مخلوطی از سیمان (یا مشابه آن) ،آب و سنگدانه(معمولا شن وماسه یا سنگ شکسته) و البته گاهی افزودنی هایی برای بهتر کردن خواص بتن می باشد.بتن تازه بدلیل داشتن خاصیت خمیری میتواند در هر قالب مورد نظر ریخته شود. خواص بتن قابلیت سفارشی شدن را برای تقریبا هرنوع کاربرد و عملکردی و در طیف گسترده ای از محیط های گوناگون دارند.

بتن ماده ایست بسیار اقتصادی و درصورتیکه از مخلوطی مناسب و مرتبط با کاربرد موردنظر استفاده شود می تواند کارایی خود را تا سالها با کمترین نیاز به نگهداری حفظ کند. گستره ای از انواع گزینه ها مانند رنگ، بافت وجزییات معماری در دسترس اند تا کیفیت و زیبایی بتن افزایش یابد.

بتن که در حقیقت یک نوع سنگ ساخته  دست بشر است، از مقاومت فشاری قابل قبول و مقاومت کششی بسیار پایین (در حدود ۱۰% مقاومت فشاری) برخوردار است. از طرفی در بسیاری از قطعات سازه ای، کشش مستقیم ویا کشش ناشی از خمش ایجاد می شود. به همین جهت برای جبران ضعف مقاومت کششی بتن، ایده ی بتن مسلح ابداع شده است. در این روش، در هر قسمت که قطعه ی سازه ای تحت کشش (کشش مستقیم یا کشش ناشی از خمش) قرار گیرد، ازیک ماده با مقاومت کششی مناسب نظیر فولاد به عنوان یک ماده ی مقاوم در مقابل کشش ایجاد شده، استفاده میگردد.

 

میلگرد یا آرماتور ، فولادی با سطح مقطع دایره می باشد که در بتن برای جبران مقاومت کششی پایین آن مورد استفاده قرار می‌گیرد. فولادی که به این منظور در سازه‌های بتن آرمه به کار می‌رود به شکل سیم یا میلگرد می‌باشد و میلگرد فولادی نامیده می‌شود. البته در موارد خاصی از فولاد ساختمانی نظیر نیمرخ‌های Iشکل، ناودانی و یا قوطی نیز برای مسلح کردن بتن استفاده می‌شود.میلگردها در اندازه (قطر) های متفاوت ساخته می شوند و از لحاظ خصوصیات ، وابسته به محل بکارگیری و یا کشوری که قرار است بکار گرفته شود متفاوت است.

میلگرد ها را می توان در حالت های مختلفی تقسیم بندی کرد :

  • ·         میلگرد ها از لحاظ ظاهری به دو نوع ساده و آجدار تقسیم می گردند.
  • A1، میلگرد A2و میلگرد A3تقسیم می شوند.(در حال حاضر در ایران این شیوه نام گذاری منسوخ شده است)
  • ·         همچنین نوع دیگری از تقسیم بندی میلگرد به مقاومت مشخصه و شکل ظاهری آن است که به موارد میلگرد 240 (میلگرد ساده) ، میلگرد 340  (میلگرد آجدار مارپیچ) ، میلگرد 400  (میلگرد آجدار جناقی) ، میلگرد آج 500  (میلگرد آجدار مرکب)

میلگرد در بتن آرمه غالبا به دو شکل میلگرد اصلی (طولی) و عرضی (خاموت) به کار می رود.(البته در قطعات بتنی مثل دیوار برشی از شبکه های آرماتور استفاده می شود که در حقیقت همان آرماتور های طولی متعامد هستند.)

  • طولی ( اصلی ) : هر میلگردی که در راستای طول عضو (تیر یا ستون) باشد میلگرد طولی نام دارد. این میلگرد عموما برای تحمل نیروهای کششی وارد بر بتن طراحی شده و قطر طراحی شده آن نیز با اختلاف فاحشی بیشتر از آرماتور های عرضی می باشد.
  • عرضی ( خاموت ) : هر میلگردی که در راستای عرض عضو و عمود بر میلگرد طولی باش میلگرد عرضی نام دارد. آرماتور عرضی یا خاموت برای مقاومت در برابر نیروهای برشی و پیچشی در نظر گرفته می شود و عموما به صورت تنگ بسته (چهارگوش) طراحی و اجرا میشه. آرماتور های دیگری مثل ، سنجاقی و میلگردهای Uشکل افت و حرارت (در پی ها) نیز می تواند از نوع آرماتورهای عرضی در نظر گرفته شود.

 

  • Ø     تاریخچه بتن آرمه:
  • ثبت سیمان پرتلند به جوزف آسپیدین انگلیسی در سال ۱۸۲۴ بر می گردد. از آن پس بتن غیر مسلح برای سالها به عنوان یک مصالح ساختمانی خوب، تولید شد.
  • در سال ۱۸۵۰ استفاده جوزف لامبوت فرانسوی از بتن مسلح در یک قایق بتنی که با شبکه ای از سیم‌های موازی مسلح شده بود.
  • در سال ۱۸۶۷ اختراع رسمی بتن آرمه توسط جوزف مونیر فرانسوی رخ داد. وی ابداع ساخت حوضچه‌ها و مخازن بتنی مسلح به شبکه ای از سیم آهنی را برای خود ثبت نمود و پس از آن تا سال ۱۸۸۱ موارد متعددی از کاربرد بتن مسلح را از جمله در ساخت لوله‌ها و تانک‌ها، صفحات و دال‌های مسطح، پل‌های عابر پیاده، قوس‌ها، ساختمان‌ها و اجزاء رابط خطوط آهن به نام خود به ثبت رساند. با این وجود گفته می شود که وی دانش مربوط به رفتار  بتن آرمه و یا روش مناسب جهت محاسبات طراحی را نداشته است.
  • در سال ۱۸۷۵ ویلیام وارد در آمریکا نخستین ساختمان بتن آرمه را در نیویورک بنا نمود.
  • در دهه ۱۸۵۰ تادیوس هیات تجربیاتی را در مورد تیر بتن آرمه انجام داد و در سال ۱۸۷۷ یک کتاب ۲۸ صفحه ای در ارتباط با موضوع تحقیقات خود منتشر کرد.
  • در دهه ۱۸۷۰ رانسام در شهر سانفرانسیسکو مواردی از استفاده از بتن آرمه تجربه نمود و در سال ۱۸۸۴، استفاده از میله‌های آجدار را با پیچاندن میله‌هایی با سطح مقطع مربعی و به منظور فراهم نمودن چسبندگی بهتر بین فولاد و بتن، به نام خود ثبت کرد. وی در سال ۱۸۹۰، ساختمان یک موزه دو طبقه بتن آرمه را بنا نمود که در زلزله سال ۱۹۰۶ سانفرانسیسکو و نیز در آتش سوزی متعاقب این زلزله، آسیب جزئی دید که این عملکرد و نیز عملکرد مناسب سایر ساختمان‌های بتن آرمه در آن زلزله و آتش سوزی متعاقب، منجر به اقبال عمومی به این سیستم جدید ساختمان سازی گردید.
  • در سال ۱۹۰۳، تشکیل یک کمیته مشترک از نمایندگان سازمان‌های علاقه مند در زمینه بتن آرمه در آمریکا، نقطه شروعی برای همگانی کردن دانش طراحی بتن آرمه بود.
  • در دهه اول قرن بیستم، آزماشات متعددی توسط دانشمندان در آمریکا و اروپا جهت تعیین مقاومت فشاری بتن، و مدول الاستیسیته بتن انجام گرفت.
  • از سال ۱۹۱۶ تا ۱۹۳۵، بیشتر تحقیقات بر ستون‌های بتن آرمه با بار خارج از محور، شالوده بتن آرمه و نیز مقاومت نهایی تیرها بیشتر مورد توجه محققین قرار گرفت.
  • از آن به بعد و تاکنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه رفتار قطعات و سازه‌های بتن آرمه انجام گرفته است. هزاران رساله کارشناسی ارشد و دکترا در این زمینه در دهه‌های اخیر به رشته تحریر در آمده است.

 

  • Ø     سازگاری بتن و فولاد :

بتن و فولاد سازگاری قابل توجهی برای تشکیل یک جسم مرکب دارند که در این میان می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  1. ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد بسیار به هم نزدیک است؛ به همین دلیل تحت تاثیر تغییرات دمای متداول، تنش‌های قابل توجهی بین آنها ایجاد نمی شود.
  2. بتن و فولاد چسبندگی بسیار خوبی با یکدیگر داشته و بین آن دو معمولا لغزش اتفاق نمی افتد؛ بنابراین می توانند عملکرد مرکبی با یکدیگر داشته باشند و همانند یک جسم واحد عمل کنند. چسبندگی بسار خوب بین بتن و فولاد، ناشی از چسبندگی شیمیایی بین دو ماده، و نیز ناصافی‌های سطحی و برآمدگی‌های آج میلگرد می باشد.
  3. فولاد ماده ای است که به راحتی در معرض خوردگی شیمیایی قرار می گیرد؛ در حالی که بتن معمولا نفوذ ناپذیری قابل قبولی دارد و می تواند فولاد مسلح کننده را در مقابل خوردگی محافظت نماید.
  4. مقاومت فولاد در مقابل دمای آتش بسیار پایین است؛ در حالی که پوشش بتن که روی میلگرد‌ها قرار گرفته است، مقاومت بسیار خوبی در مقابل  اتش سوزی ایجاد می کند.

 

  • Ø     مزایا و معایب بتن آرمه :

بتن آرمه به عنوان یک گزینه قابل اعتماد برای ساخت بسیاری از سازه‌های کوچک و بزرگ محسوب می گردد؛ به طوری که شاید بتوان از آن به عنوان مهم ترین ماده ساختمانی موجود با کاربردی فراگیر در تمام دنیا نام برد.

امروزه بسیاری از ساختمان‌های کوچک و بزرگ، پل‌ها، سد‌ها، تونل‌ها، کانال‌ها، مخازن و تانک‌ها، دیوارهای حائل، لوله‌ها و روسازی‌ها از بتن آرمه ساخته می شود.

این کاربرد گسترده به دلیل خواصی است که بتن آرمه در خود دارد که به چند نمونه از آن ها اشاره می کنیم :

  1. بتن مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر دارد.
  2. تمامی اجزاء تشکیل دهنده بتن(به جز سیمان) به عنوان مصالح محلی و ارزان قیمت محسوب می شوند. تقریبا در همه جا می توان آب، ماسه و شن را از فواصل نزدیک به محل بتن ریزی حمل نمود که این مساله منجر به سهولت و رغبت بیشتر به بتن، و ارزانتر تمام شدن آن خواهد شد.
  3. بتن را می توان به سهولت به هر شکل دلخواه در آورد. با ساختن قالب مناسب، تقریبا هر گونه مقطع سازه ای و شکل معماری را می توان از بتن آرمه تولید نمود. در مقابل، مقاطع فولادی در ابعاد مشخص و در کارخانه تولید می شوند و تولید مقطع خاص از مصالح فولادی گاه مشکل و یا غیر ممکن خواهد بود.
  4. بتن مقاومت بسیار خوبی در مقابل آتش دارد.یک ساختمان بتن آرمه می تواند ساعت‌ها در مقابل آتش سوزی‌های مهیب مقاومت کند، بدون آنکه فرو ریزد. این مساله فرصت کافی برای مهار آتش و نیز تخلیه ساختمان از نفرات و اموال را فراهم میکند. در مقابل یک ساختمان فولادی در برابر آتش سوزی کاملا ضعیف خواهد بود.
  5. بتن همچنین مقاومت خوبی در مقابل رطوبت و آب دارد. اگر آب در تماس با بتن، حاوی بعضی از یون‌ها از قبیل یون سولفات و یا یون کلرور نباشد، برای بتن و حتی میلگرد‌های موجود در بتن، مشکلی ایجاد نمی کند.
  6. اجزاء بتن آرمه از صلبیت بالایی برخوردار هستند. به همین دلیل معمولا ساکنان یک ساختمان بتن آرمه در هنگام وزش شدید باد و یا تحرک زیاد همسایگان، لرزه ای را احساس نمی کنند و آرامش آنها حفظ می شود.
  7. اجزاء بتنی در مقایسه با سازه فولادی به صورت ذاتی به محافظت و نگهداری کمتری نیاز دارند.
  8. بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، عمر بهره دهی بسیار طولانی دارد. تحت شرایط مشخص، یک سازه بتن آرمه می تواند برای همیشه بدون کاهش در ظرفیت باربری مورد استفاده قرار گیرد.این مساله مبتنی بر این واقعیت است که بتن در طول زمان نه تنها کاهش مقاومت ندارد، بلکه با گذشت طولانی زمان با تحکیم بیشتر سیمان، افزایش مقاومت نیز خوهد داشت. با این وجود، تاثیر عوامل مخرب محیطی و یون‌های مهاجم ممکن است دوام بتن را در طول زمان به مخاطره بیندازد.
  9. بتن در بعضی از اجزاء سازه ای نظیر پی‌ها، دیواره‌های زیر زمین و شمع‌ها، به عنوان تنها گزینه اقتصادی محسوب می شود.
  10. اجرای بتن و سازه ی بتن آرمه در مقایسه با سایر مصالح نظیر فولاد و یا حتی چوب، نیاز به نیروهای اجرایی و کارگران با مهارت بالا ندارد.

و اما از معایب بتن آرمه می توان به موارد ذیل اشاره کرد:

  1. در مقایسه کارایی های یکسان با مصالحی مثل فولاد دارای وزن زیاد  و حجم زیاد مقطع خواهد بود.(این مسئله در افزایش هزینه ها و همچنین پرت فضای ساختمان موثر می باشد)
  2. اشغال فضای زیاد
  3. نیاز شدید به مراقبت اولیه تا بدست آوردن مقاومت اصلی
  4. تا زمانی که به مقاومت نرسد نمی توان از آن بهره برداری کرد.
  5. تعمیر و تقویت آن پر هزینه و مشکل است.

 

  • انواع خرابی های بتن آرمه

به صورت مختصر به انواع خرابی های بتن آرمه و اثراتی که دارند اشاره می کنیم که عبارتند از :

  • خرابی های شیمیایی
  • تهاجم سولفات : به آن میکروب سیمان هم می گویند باعث افزایش حجم تدریجی و در نهایت خرد شدن بتن می شود.
  • تهاجم کلراید : باعث زنگ زدن آرماتور و ترک بتن به دلیل زنگ ها می شود که برای هر دو عضو بتن آرمه مضر است.
  • کربناتاسیون : با کم شدن قلیاییت باعث ضعیف شدن بتن و فراهم شدن زمینه تهاجم کلراید می گردد.
  • واکنش قلیایی سنگدانه : به آن سرطان بتن می گویند و باعث ترک خوردن بتن (پوست سوسماری یا موزائیکی) می شود .
  • خرابی های فیزیکی
  • یخ زدن و اب شدن : تکرار آن باعث افزایش عرض ترک ها و  در نهایت تخریب بتن می شود
  • کرمو شدن : بوجود آمدن سوراخهايي در مقطع بتنی به علت دانه بندي نا مناسب و وجود مصالح درشت پيش از اندازه و يا ويبره نشدن و يا سوراخ بودن بدنه غالب و بيرون رفتن شيره بتن یا اثر عدم اختلاط مصالح ريز و درشت و جدا شدن دانه ها از محل تهيه بتن تا محل مصرف باشد.
  • ترک های اولیه بتن : شل بودن بتن ،‌وجود خاک  ، سیمان بیش از حد ، پوشش کم روی بتن ، تبخیر سریع آب بتن و ...
  • خرابی های مکانیکی
  • سایش : به دلیل عبور و مرور ( استفاده مکرر از سطوح بتنی ) باعث تخریب سطوح بتنی می شود.
  • فرسایش : مشابه پدیده سایش است ( در کانل های اب و سازه های آبی)
  • خلازایی :  قلوه کن شدن بتن است ( بیشتر در سازه های هیدرولیکی)

 

مشاهده سبد درخواست