10 خاصیت بتن و کاربرد آن‌ها

بتن نیز همانند دیگر عناصر،ویژگی‌ها و خصوصیات متنوعی را شامل می‌شود. به طور کلی خواص بتن به دو دسته ی فیزیکی و مکانیکی تقسیم می‌شود. ویژگی‌های مکانیکی بتن مثل مقاومت فشاری، کششی، دوام و… ، عمدتا به دلیل نسبت اختلاط سیمان، ماسه، سنگدانه‌ها، آب و دیگر مواد افزودنی متغییر است. به نوعی تغییر در این نسبت‌های اختلاط، خواص مکانیکی بتن را نیز تحت تاثیر قرار می‌دهد. ویژگی‌های فیزیکی بتن، مشخصات ظاهری بتن مثل ابعاد،رنگ، تخلخل، شکل‌هندسی و … را در بر می‌گیرد.در ادامه مقاله، سعی شده تا 10 خاصیت برتر بتن به طور عمقی مورد بررسی قرار بگیرد.

خواص مکانیکی بتن شامل :

• درجه های بتن (M20 ، M25 ، M30 و غیره)
• مقاومت فشاری
• قدرت مشخصه
• مقاومت کششی
• دوام
• خزش
• جمع شدگی
• واحد وزن
• نسبت مدولار
• نسبت پواسون

ده مورد از مهم‌ترین خواص مکانیکی بتن، به شرح زیر است :

الف ) درجه‌های بتن

بتن با درجه‌های M15 ، M20 و … نامیده و شناخته می شود. حرف M در درجه‌بندی بتن، به طرح اختلاط بتن اشاره می‌کند. شماره‌های بعد حرف M، نشان دهنده مقاومت فشاری مشخص شده (f_ck) می‌باشد. مقاومت فشاری مشخص‌شده از آزمایش مقاومت فشاری نمونه‌های مکعبی شکل در ابعاد 15 سانتی‌متر پس از گذشت 28 روز برداشت می‌شود. f_ck بر حسب N/mm2 بیان می‌شود. به طور کلی، پسوند M به علاوه عدد مندرج در کنارش، نسبت اختلاط اجزای تشکیل‌دهنده بتن را برای دستیابی به مقاومت مورد نظر نمایش می‌دهد.. M20 و M25 رایج‌ترین عیارهای بتن هستند و درجه های بالاتر بتن باید برای محیط هایی با بارگذاری بالاتر، استفاده می‌شوند.

ب ) مقاومت فشاری بتن

مقاومت فشاری بتن، نشان دهنده دوام بتن در برابر حداکثر بار وارده به آن است. مقاومت فشاری بتن، در هر بتن با نسبت‌های اختلاط مختلف، متفاوت است.به طور کلی،مقاومت فشاری بتن با f’c نمایش داده می‌شود.

پ ) استحکام مشخصه بتن

قدرت مشخصه بتن، مقاومت فشاری است کمتر از حداکثر 5 درصد مقاومت‌های برداشت شده از نمونه‌های آزمایش شده. (یعنی 95 درصد احتمال دستیابی به این مقدار مقاومت وجود دارد و تنها 5 درصد عدم دستیابی به این مقاومت محتمل است).

– استحکام مشخصه بتن در اعضای خمشی : مقاومت مشخصه بتن در عضو خمشی،0.67 برابر مقاومت بدست آمده از نمونه مکعب بتنی آزمایش شده،در نظر گرفته می‌شود.

– مقاومت طراحی (fd) : استحکام مورد نیاز برای طراحی معروف به مقاومت طراحی است و به صورت زیر محاسبه می‌شود:

مقاومت طراحی(fd)= (قدرت مشخصه/ ضریب ایمنی جزئی مقاومت مصالح )

.مقدار ضریب ایمنی جزئی به نوع ماده و نوع حالت محدود بر اساس کد IS،بستگی دارد.ضریب ایمنی جزئی برای بتن 1.5 و  برای فولاد  1.15 در نظر گرفته می‌شود.

مقاومت طراحی بتن در عضو = 0.45fck

ت ) مقاومت کششی بتن

برآورد مقاومت کششی، خمشی، مدول گسیختگی یا مقاومت ترک خوردگی بتن از مقاومت فشاری نمونه مکعبی و با روابط fcr = 0.7 fck N/mm² بدست می‌آید. استحکام کششی بتن در کشش مستقیم به صورت آزمایشی با استوانه درجه بندی شده بدست می‌آید. مقاومت کششی بتن، بین  1/8 تا 1/12 مقاومت فشاری مکعب متغیر است. همانطور که مشاهده می‌کنید، مقاومت کششی بتن به شدت پایین است. بدین منظور برابر افزای مقاومت کششی بتن، از تقویت‌کننده‌هایی چون آرماتورفولادی و یا الیاف مسلح کننده بتن استفاده می‌شود. به بتن‌های تقویت شده با آرماتور فولادی، بتن آرمه و به بتن تقویت شده با الیاف، بتن الیافی گفته می‌شود.

ث ) خزش در بتن

خزش به عنوان تغییر شکل پلاستیک تحت بار مداوم تعریف می‌شود. کرنش خزش عمدتا به مدت زمان بارگذاری پایدار بستگی دارد. با توجه به آیین نامه، مقدار ضریب خزش نهایی در 28 روز بارگیری  1.6  در نظر گرفته می‌شود.

ج ) جمع شدگی بتن

خاصیت کاهش حجم در حین فرآیند خشک شدن و سفت شدن، جمع شدگی یا انقباض نامیده می‌شود. این  به مدت زمان قرارگرفتن در معرض شرایط محیط یبستگی دارد. اگر از این کرنش جلوگیری نشود، تنش کششی در بتن ایجاد شده و در نهایت بتن دچار ترک‌خوردگی می‌شود.

چ ) نسبت مدولار

به طور کلی نسبت مدولار، نسبت مدول الاستیسیته دو ماده مختلف است. برای مثال E1 و E2 به ترتیب مدول الاستیسیته بتن و فولاد است. حال نسبت‌هایی چون E1/E2 و یا E2/E1 را با حرف n که به معنی نسبت مدولار است نمایش می‌دهند.

ح ) نسبت پواسون

نسبت پواسون بین 0.1 برای بتن با مقاومت بالا و 0.2 برای بتن‌های ضعیف متغیر است. معمولاً برای مقاومت طراحی آن 0.15 و معیارهای عملکرد آن 0.2 در نظر گرفته می‌شود.

خ ) دوام بتن

به طور کلی دوام بتن، توانایی بتن برای مقاومت در برابر تجزیه و پوسیدگی آن است. یکی از عوامل تاثیر گذار در دوام بتن، نفوذ آب و مواد شیمیایی مخرب به داخل بتن است. نفوذپذیری پایین در بتن، بسیار مطلوب است. نفوذ پذیری پایین بتن با داشتن سیمان مناسب، نسبت آب و سیمان کم وبا اطمینان از تراکم کامل بتن و عمل آوری کافی بدست می‌آید.

د ) وزن واحد بتن

وزن واحد بتن، بر اساس نوع و چگالی سنگدانه، میزان آب مصرفی،چگالی سیمان و میزان هوای موجود در آن محاسبه می‌شود. وزن واحد بتن عادی، معمولا بین 23 تا 26 کیلو نیوتن‌ بر مترمربع متغیر است.