بتن مسلح :

بتن مسلح چیست و چه کاربرد هایی دارد

بتن مسلح چیست؟ بتن مسلح چه کاربردهایی دارد؟ بتن مسلح چه معایب و چه محاسنی دارد؟ و در یک کلام بتن مسلح چیست؟این سوالاتی میباشد که قرار است در این مقاله به آن ها پاسخ دهیم و یک بار برای همیشه بتن میلح را با هم بشناسیم.

اما اجازه بدید قبل از اینکه به سراغ بتن مسلح برویم با هم یک مقدمه ای را در مورد بتن و فولاد بررسی کنیم.بتن و فولاد مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها مثل ساختمان پل ها ، ساختمان سدها، ساختمان مترو ها ، ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند. با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست. در این مقاله قصد داریم به بتن مسلح پرداخته و سپس خواص و ویژگی ها آن را با بتن معمولی مقایسه کنیم.

در این مقاله از سری مقالات بتن از شهر نوین عمران ومعماری قصد داریم تا با یکدیگر در مورد بتن مسلح صحبت کنیم.

بتن معمولی ماده ای متشکل از سنگدانه و ملات است. سنگدانه های بتن شامل سنگدانه ریز (ماسه) و درشت (شن ) هستند و ملات بتن  که موجب چسبندگی سنگدانه ها به یکدیگر می‌شود، ترکیبی از سیمان و آب است. بتن در مقابل نیروی فشاری دارای مقاومت قابل قبولی است با این حال در مقابل نیروی کششی ضعیف عمل می کند و علت این امر وجود ریزترک های مویی در بتن می باشد و یکی از دلایل استفاده از بتن مسلح دقیقا همین مسئله میباشد. وقتی بتن تحت کشش قرار می گیرد این ترک ها بازتر می شود و بتن مقاومت کمتری از خود نشان می دهند . از طرفی فولاد دارای مقاومت کششی قابل قبولی است. از این رو با مسلح کردن بتن به میلگردهای فولادی، بتنی حاصل می گردد که هم دارای مقاومت فشاری و هم مقاومت کششی قابل قبولی است، به این نوع بتن، بتن مسلح یا بتن آرمه اطلاق می شود.  بتن مسلح برای بسیاری از انواع سازه‌ها و اجزایی مانند دال بتنی، دیوارها ، تیرها ، ستون‌ها ، پی‌ها ،  قاب‌ها و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. مصالح تقویت کننده به شکلی در داخل بتن مسلح گنجانده می‌شوند که دو قسمت در کنار هم بار اعمالی را تحمل کنند . مقاومت فشاری بتن و استحکام کششی فولاد یک پیوند قوی را جهت مقابله با این تنش‌ها برای یک دوره طولانی تشکیل می‌دهند . بتن خالص برای بیشتر پروژه‌های ساخت و ساز مناسب نمی‌باشد زیرا نمی‌تواند به راحتی در برابر تنش‌های ایجاد شده در اثر نیروهای ارتعاش ، باد و غیره مقاومت کند.

هدف اصلی استفاده از بتن آرمه ، واگذاری نیروهای کششی بوجود آمده در بتن به میلگردهاست(به دلیل مقاومت کششی بالای میلگرد) تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک‌خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود . مقاومت کششی بتن ۰٫۱ مقاومت فشاری آن است . کرنش شکست بتن در کشش ، بسیار پایین است که با مسلح نمودن آن می‌توان دو لبه بتن ترک‌خورده را به هم نزدیک کرد .

میله‌های فولادی (تحت عنوان میلگرد) معمولاً از رشته‌های در هم تنیده با برآمدگی‌هایی روی آنها ساخته شده‌اند که باعث محکم شدن آنها در داخل بتن مسلح بدون خطر لغزش می‌شود. از لحاظ تئوری، می‌توان از تمام انواع مصالح برای تقویت بتن استفاده کرد. بطور کلی به این دلیل از فولاد استفاده می‌شود که تقریباً مانند خود بتن در اثر گرما و سرما منبسط و منقبض می‌شود، بدین معنی که باعث ترک خوردن بتن اطراف آن نخواهد شد. هرچند گاهی اوقات مصالح دیگری مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله انواع مختلف پلاستیک.

• یکی از دلایل استفاده از بتن مسلح ضریب انبساط حرارتی میباشد.ضریب انبساط حرارتی بتن و فولاد یکسان است. به این معنی که فولاد به دلیل تشابه ضریب انبساط حرارتی با بتن موجب ترک خوردگی بتن در صورت منبسط شدن نمی‌شود. در واقع بتن و فولاد باهم تغییر طول می دهند ، به عبارت دیگر فولاد بر اثر تغییر دما موجب ایجاد تنش در بتن نمی شود .
• قابلیت چسبندگی و عدم لغزش فولاد داخل بتن مسلح است به خصوص برای فولادهای آج دار بتن کاملا اطراف فولاد را می گیرد.
• به نوعی بتن مسلح از فولاد در مقابل عوامل جوی ، هوازدگی و آتش سوزی (فولاد به شدت در مقابل حرارت ضعیف است) محافظت می کند.

بتن در برابر فشار مقاوم است ، مقاومت آن در برابر خورد شدگی بین ۲ الی ۴۰ نیوتن بر میلی متر مربع است و این مقدار در بتن‌های محکم ۲۱۰۰ نیوتن بر میلی متر مربع می باشد. با این حال مقاومت بتن در برابر کشش فقط ۱۰ در صد مقاومت فشاری آن است. فولاد به عنوان یک ماده تقویت کننده در همه جا پذیرفته شده، چون مقاومت کششی بالایی دارد و ضریب انبساط حرارتی آن نزدیک به بتن است. قرار گیری فولاد در بتن مسلح بسیار مهم است. و باید اطمینان حاصل کرد که نیروه‌های کششی و برشی  بر فولاد منتقل می شوند. میلگردهای طولی نیروهای کششی را تحمل می کنند در حالی که میلگرد‌های عرضی ( خاموت) نیروهای برشی را متحمل می شوند و همچنین فولا را در داخل بتن ثابت نگه می دارند . به همبن دلیل خاموت‌ها بیشتر در محل‌هایی که نیروی برشی زیاد است و جود دارند، هرجند می توان از خم کردن میلگرد نیز برای این منظور استفاده کرد.

فولاد مورد استفاده در بتن مسلح به صورت میلگرد ، میلگرد آجدار و یا میلگرد آجدار تاییده تولید می شود . فولاد با مقاومت بالا نیز با نورد گرم به میلگرد آج دار تبدیل می شود و همچنین با آهن کاری سرد به به میلگردهای تاییده آجدار تبدیل می شود.

حد اقل مقاومت متوسط فولاد با مقاومت بالا  ۲۴۶۰ نیوتن بر میلی متر مربع است ، تقریبا دو برابر فولاد معمولی. از فولاد ضد رنگ می توان در جاهایی که خطر خوردگی وجود دارد برای بتن مسلح استفاده کرد. شبکه‌های فولادی جوش کاری شده ( مش ) نیز برای تقویت دال‌های بتنی ، راه‌ها و بتن پاشیده شده به کار می رود.

بتن مسلح چیست

مصالح مختلفی مثل فولاد، چوب، مصالح بنایی و بتن مسلح ممکن است به عنوان گزینه هایی برای ساخت یک بنا مطرح باشند. این گزینه ها برای بسیاری از سازه های متداول وجود دارند؛ اگر چه در ساخت اسکلت سازه های بلند، ممکن است به فولاد و بتن محدود گردند. با این وجود امروزه بتن آرمه به عنوان یک گزینه قابل اعتمادبرای ساخت بسیاری از سازه های 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 ساختمان های کوچک و بزرگ، پل ها، سد ها، تونل ها، کانال ها، مخازن و تانک ها، دیوارهای حائل، لوله ها و روسازی ها از بتن مسلح ساخته می شود. موفقیت قابل توجه بتن مسلح نسبت به سایر مصالح ساختمانی و به خصوص فولاد در کاربرد فراگیر آن را می توان مرهون موارد زیر دانست:

1. بتن مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با بسیاری از مصالح ساختمانی دیگر دارد.
2. تمامی‌اجزاء تشکیل دهنده بتن(به جز سیمان) به عنوان مصالح محلیو ارزان قیمت محسوب می‌شوند. تقریبا در همه جا می‌توان 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 می‌توان به سهولت به هر شکل دلخواه در آورد. با ساختن قالب مناسب، تقریبا هر گونه مقطع سازه ای و شکل معماری را می‌توان از بتن آرمه تولید نمود. در مقابل، مقاطع فولادی در ابعاد مشخص و در کارخانه تولید می‌شوند 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 می‌تواند 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. فروریزی برج‌های دوقلوی نیویورک که در واقعه۱۱ سپتامبر سال ۲۰۰۱ مورد حمله قرار گرفتند، به دلیل اسکلت فولادی آنها بود. چنانچه این برج‌ها از مصالح بتن آرمه ساخته شده بودند، جان هزاران انسان و نیز میلیون‌ها دلار ثروت موجود در آنها حفظ می‌شد.
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 نمی‌کند.
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 نمی‌کنند و آرامش آنها حفظ می‌شود.
7. اجزاء بتنی در مقایسه با سازه فولادی به صورت ذاتی به محافظت و نگهداری کمتری نیاز دارند. به خصوص اگر بتن ریزی به صورت متراکم انجام گرفته باشد و در قسمت‌های در تماس با هوا از بتن هوادار استفاده شده باشد، پس از شروع بهره برداری از سازه ی بتن آرمه تقریبا نیاز به مراقبت جدی ندارد.
8. بتن در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی، عمر بهره دهی بسیار طولانی دارد. تحت شرایط مشخص، یک سازه بتن آرمه می‌تواند 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 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 می‌شود.