اسکلت بتنی از بتن مسلح شده با میلگرد ساخته می‌شود. این نوع اسکلت به دلیل مقاومت بالا در برابر آتش‌سوزی، عایق حرارتی و صوتی بودن و هزینه ساخت کمتر، در بسیاری از ساختمانهای مسکونی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزایای اسکلت بتنی
- مقاومت آن در برابر آتش بهتر از فولاد است. بنابراین می تواند مدت طولانی تری در برابر آتش مقاومت کند.
- طول عمر طولانی با هزینه نگهداری کم دارد.
- در برخی سازه ها مانند پایه ها، سدها و پایه ها، مقرون به صرفه ترین مصالح سازه ای است.
- می توان آن را به هر شکلی که لازم است ریخته گری کرد و آن را به، مقرون به صرفه ترین ماده ساختاری تبدیل کرد.
- اعضای صلب را با حداقل انحراف ایجاد می کند.
- مقاومت تسلیم فولاد حدود 15 برابر مقاومت فشاری بتن سازه ای و بیش از 100 برابر مقاومت کششی آن است.
- با استفاده از فولاد در بتن ابعاد مقطع کاهش می یابد.
- در مقایسه با سایر سیستم های سازه‌ای، به نیروی کار ماهر کمتری نیاز است.
معایب سازه بتنی
- نیاز به اختلاط دقیق، ریخته گری و پخت دارد که همه اینها بر استحکام نهایی عضو تأثیر می گذارد.
- هزینه قالب مورد استفاده برای ریخته گری بتن نسبتاً بالا است.
- در مقایسه با فولاد از مقاومت فشاری پایینی برخوردار است که منجر به ایجاد بخش های بزرگ ستون در ساختمانهای چند طبقه، ایجاد ترک در بتن به دلیل انقباض و اعمال بارهای زنده زیاد است.
- اگر بتن ریزی به درستی انجام نشود، فولاد شروع به خوردگی می کند و در نتیجه مقاومت خود را از دست می دهد و در نهایت عمر آن کاهش می یابد. همچنین، تعمیرات پس از آن بسیار گران و دشوار است.
کاربرد اسکلت بتنی و سیمان در ساختمان سازی
در استفاده از اسکلت بتنی سیمان احتمالاً پرمصرف ترین ماده ساخت بشر است. از بتن برای ساختن موارد زیر استفاده می شود:
- پیاده روها
- سازه های معماری
- پایه ها
- بزرگراه ها
- جاده ها و پل ها
- روگذرها
- سازه های پارکینگ
- دیوارها و پایه های دروازه
- نرده ها و تیرک ها
این مواد با هم از یک مایع قالب‌گیری به یک جامد سخت و سفت تبدیل می‌شوند. در دنیای امروز، بتن به یک واقعیت زندگی مدرن تبدیل شده‌است. سالانه شش میلیارد تن بتن در سراسر جهان استفاده می شود. افزودن شن و ماسه، سنگدانه های ریز و سنگدانه های درشت تا چند سانتی متر، بتن می سازد. این ماده متخلخلی است که خواص آن به انواع مختلف فضای منافذ آن بستگی دارد. حفره های هوا در فرآیند اختلاط به دام می افتند، منافذ مویرگی که فضاهایی هستند که توسط آب حاصل از اختلاط اشغال شده‌است. بتن دارای استحکام تراکم پذیری است که به تخلخل کلی خمیر سیمان و مقدار و شکل سنگدانه ها مربوط می شود.
اسکلت بتنی و سیمان در ساخت و ساز امروز
اسکلت بتنی در زیرساخت کنونی به دلیل خوردگی فولاد تقویت‌کننده ناشی از کلرید و سایر یون های نمک زا، مناطق دریایی و خاک های زمینی با سرعت زیادی رو به زوال است. امروزه تمرکز بر جنبه حمل و نقل بتن است که شامل نفوذپذیری و جذب است. بتن یک کامپوزیت پیچیده‌است که نیاز به بهبود، نظارت و کنترل دارد.
مقدار آب در مخلوط با مقدار سیمانی که نسبت آب به سیمان نامیده‌می‌شود مقایسه می شود. هر چه نسبت آب به سیمان کمتر باشد، بتن استحکام بیشتری دارد. استحکام بالاتر موجب نفوذپذیری کمتر می شود. کیفیت مورد انتظار اسکلت بتنی عبارتند از: مقاوم در برابر یخ زدگی و ذوب شدن و یخ زدایی مواد شیمیایی، آب بند بودن، نفوذپذیری کم، مقاومت در برابر سایش و استحکام فوق العاده.
افزودنی ها موادی هستند که برای دستیابی به اهداف خاصی استفاده می شوند. هنگامی که مواد افزودنی تسریع‌کننده به بتن اضافه‌می‌شوند، زمان گیرش بتن را کاهش داده و مقاومت را تسریع می کنند. میزان کاهش زمان گیرش متفاوت است. مواد افزودنی اغلب در شرایط آب و هوایی گرم برای به تاخیر انداختن زمان گیرش استفاده می شود. استفاده از خاکستر بادی گرمای تولید‌شده توسط بتن را کاهش می دهد.
مزایای استفاده از اسکلت بتنی در ساخت و ساز
در بین تمامی مصالح ساختمانی مورد استفاده در دنیا، اسکلت بتنی به دلیل مزایای منحصر به فرد خود در مقایسه با سایر مصالح بیشترین کاربرد را دارد. چندین مزیت مهم بتن در زیر توضیح داده‌شده‌است:
بتن اقتصادی است
در مقایسه با فولاد، پلیمرها و سایر مصالح ساختمانی، ارزان و به طور گسترده در سراسر جهان در دسترس است. مواد تشکیل دهنده اصلی بتن سیمان، آب و سنگدانه ها هستند. همه اینها به راحتی در بازارهای محلی با هزینه کم در دسترس هستند.
بتن در دمای محیط سخت می شود
اسکلت بتنی در دمای معمولی اتاق یا دمای محیط گیر می کند، سخت می شود و استحکام خود را به دست می آورد. این، به این دلیل است که سیمان یک ماده معدنی با دمای پایین است؛ بنابراین بتن را می توان بدون توجه به شرایط آب و هوایی محیط استفاده کرد و در صورت نیاز با مواد افزودنی بهینه سازی کرد.
قابلیت تبدیل شدن دارد
بتن تازه روان بوده و در حالت مایع است. از این رو، بتن را می توان در قالب های مختلف یا پیکربندی های کرکره ای ریخت تا شکل ها و اندازه های دلخواه را در محل ساخت و ساز ایجاد کند. بتن را می توان با تنظیم مخلوط به اشکال و پیکربندی های پیچیده‌ریخت.
بهره وری انرژی در تولید
مقدار انرژی مورد نیاز برای تولید اسکلت بتنی در مقایسه با فولاد کم است. برای بتن سیمانی ساده، تنها 450-750 کیلووات ساعت در تن انرژی مورد نیاز است و انرژی بتن مسلح 800-3200 کیلووات ساعت در تن است. تولید فولاد سازه ای به 8000 کیلووات ساعت در تن یا بیشتر نیاز دارد که تقریباً 3 تا 10 برابر مصرف انرژی است.
ویژگی های عالی مقاومت در برابر آب
اگرچه مواد شیمیایی موجود در آب می توانند باعث خوردگی در اسکلت بتنی مسلح شوند، اما با این حال بتن می تواند در مقایسه با چوب و فولاد بدون تخریب جدی در برابر آب مقاومت کند. با توجه به این ویژگی، بتن برای کاربردهای زیر آب مانند سازه‌های ساختمانی، خطوط لوله، سدها، کانال‌ها، پوشش‌ها و سازه‌های اسکله ایده‌آل است. کلریدها و دی اکسید کربن باعث خوردگی می شوند.
مقاومت در برابر درجه حرارت بالا
بتن بهتر از چوب و فولاد می تواند دمای بالا را تحمل کند. هیدرات سیلیکات کلسیم، CSH که چسب اصلی در بتن است، می تواند تا 910 درجه سانتیگراد مقاومت کند. بتن رسانای بد گرما است. می تواند مقدار قابل توجهی گرما را از محیط ذخیره کند. بتن می تواند 2 تا 6 ساعت گرما را تحمل کند و زمان کافی را برای عملیات نجات در صورت آتش سوزی فراهم می کند. اسکلت بتنی برای فولاد نسوز استفاده می شود و در دمای بالا و کاربردهای انفجار استفاده می شود.
قابلیت مصرف و بازیافت زباله
بسیاری از ضایعات صنعتی را می توان به عنوان جایگزینی برای سیمان یا سنگدانه بازیافت کرد. این شامل خاکستر بادی و… است. تولید بتن می تواند اثرات زیست محیطی ناشی از ضایعات صنعتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. استفاده از این ضایعات باعث بهبود خواص بتن نیز می شود؛ بنابراین، کیفیت سازه به خطر نمی افتد.
نتیجه گیری
اسکلت بتنی دارای ضریب انبساط حرارتی قابل مقایسه با فولاد است. بتن در محیط های خورنده به دلیل وجود CH و سایر مواد قلیایی، از فولاد محافظت می کند. علاوه بر این، بتن به مقاومت فشاری اعضا و سازه های بتن مسلح کمک می کند. سازه های بتنی در مقایسه با سازه های فولادی یا چوبی برای کاربردهای منظم به پوشش یا رنگ آمیزی برای محافظت در برابر هوا نیاز ندارند. این پوشش قرار است به طور معمول تعویض و بازسازی شود و هزینه نگهداری بتن بسیار کمتر از فولاد یا چوب باشد.
در حقیقت یکی از مزیت های مهم بتن قابلیت استفاده از آن در روش های کاربردی مختلف است. بتن با دست اعمال می شود، ریخته می شود، پمپ می شود، پاشش می شود، دوغاب می شود و همچنین برای کاربردهای پیشرفته مانند شاتکریت در تونل ها استفاده می شود. در تكنولوژي بتن، انواع نام هاي مختلف براي انواع مختلف بتن استفاده شده است. این طبقه بندی بر اساس سه عامل است:
- نوع مواد به کار رفته در ساخت آن.
- ماهیت شرایط استرس
- چگالی آن