یکی از پرمصرف ترین مصالح در صنعت ساختمان، بتن و فولاد می باشند. بتن از ترکیب سیمان، شن، ماسه و آب تشکیل می شود. استفاده از میلگرد در بتن منجر به تشکیل بتن مسلح خواهد شد که در صنعت ساختمان کاربرد بسیار زیادی دارد. استفاده از میلگرد در بتن ماده ای مرکب را به وجود می آورد که خصوصیات ویژه ای دارد. ساختمان های اسکلت بتنی به طور کامل از بتن مسلح ساخته می شوند. در این مطلب قصد داریم به طور کامل به آشنایی با بتن های مسلح و ویژگی های آن بپردازیم بنابراین تا انتهای این مطلب با ما همراه باشید.

بتن مسلح چیست؟

همانطور که می دانید، بتن و فولاد یکی از پرکاربردترین مصالح در ساختمان سازی محسوب می شوند. اجزای سازنده بتن عبارتند از سیمان، شن، ماسه و آب به همراه برخی از افزودنی های مجاز بتن که به منظور کاهش نسبت آب به سیمان و در نتیجه افزایش مقاومت مورد استفاده قرار می گیرند. اما بتن دارای مقاومت فشاری قابل قبول می باشد ولی مقاومت کششی پایینی دارد، به همین منظور از ایده بتن مسلح استفاده می شود.

استفاده از میلگرد که مقاومت کششی قابل قبولی دارد در بتن باعث به وجود آمدن ماده ای مرکب به نام بتن مسلح خواهد شد. بتن مسلح از ترکیب بتن معمولی و فولاد تشکیل می شود و در برابر نیروهای فشاری و کششی مقاومت قابل قبولی از خود نشان می دهد. امروزه درصد زیادی از ساختمان ها از اسکلت بتنی یا همان بتن مسلح ساخته می شوند.

تاریخچه استفاده از بتن مسلح

سیمان از دیرباز به صورت ملات به عنوان یک مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می گرفته است. سیمان پرتلند اولین بار در سال ۱۸۲۴ در انگلیس روی کار آمده است و سال ها ساخت بتن غیر مسلح به عنوان یک مصالح ساختمانی عالی استفاده می شده است. اما استفاده از بتن آرمه یا بتن مسلح به سال ۱۸۵۰ برمی گردد که در ساخت یک قایق بتنی از بتن با شبکه ای از سیم های موازی استفاده شده است. پس از آن افراد زیادی از این روش ساخت بتن در طرح های مختلف با انجام محاسبات طراحی بهره برده اند و به مرور زمان به یک سیستم جدید ساختمان سازی تبدیل شده است.

در حال حاضر نیز این ماده مرکب به عنوان یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی محسوب می شود و درصد زیادی از ساخت و سازها در سطح دنیا با استفاده از بتن مسلح انجام می پذیرد. با این حال همچنان ناشناخته های زیادی در زمینه رفتار اجزا بتن آرمه وجود دارد که سالانه تحقیقات زیادی در دانشگاه های معتبر و مراکز تحقیقاتی دنیا در زمینه رفتار قطعات بتن مسلح صورت می گیرد.

بتن و فولاد مواد سازگار با یکدیگر

یکی از دلایل استفاده از بتن مسلح و اینکه نتیجه مطلوبی داشته است، سازگاری مناسب بتن و فولاد با یکدیگر می باشد که با تشکیل یک جسم مرکب بسیاری از انتظارات را برآورده می کنند. از مهمترین دلایل سازگار بودن بتن و فولاد را می توان موارد زیر اشاره کرد:

• نزدیک بودن ضریب انبساط حرارتی بین بتن و فولاد سبب شده است که در برابر تغییرات دما، تنش های قابل توجهی بین آنها بوجود نیاید.
• با توجه به این مسئله که فولاد در برابر عوامل شیمیایی دچار خوردگی می شود و در مقابل بتن نفوذ ناپذیری قابل قبولی دارد بنابراین می تواند به عنوان یک پوشش از میلگرد در برابر عوامل مهاجم محافظت نماید.
• از دیگر عواملی که بتن مسلح را به یک جسم مرکب ایده آل تبدیل کرده است، چسبندگی بسیار مناسب بتن و فولاد با یکدیگر می باشد که این ماده را به یک جسم واحد تبدیل کرده است.
• بتن در مقابل حریق بسیار مقاوم است در حالی که فولاد در برابر آتش نمی تواند مقاومت کند بنابراین بتن به عنوان پوشش روی میلگرد می تواند میلگرد را از آتش در امان نگه دارد.

نقاط ضعف و قوت بتن مسلح

همانطور که گفته شد، از فولاد و بتن به صورت یک ماده واحد و تشکیل بتن های مسلح به عنوان یک گزینه مناسب برای انواع ساخت و سازها مورد استفاده قرار می گیرند. حال این ماده ساختمانی که کاربرد بسیار زیادی در تمام دنیا دارد، دارای نقاط ضعف و قوت بسیاری می باشد که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد:

نقاط قوت بتن های مسلح

1. بتن دارای مقاومت فشاری قابل قبولی در مقایسه با دیگر مصالح ساختمانی می باشد و فولاد زیر مقاومت کششی مطلوبی را نتیجه می دهد.
2. ساخت بتن مقرون به صرفه می باشد زیرا تمام اجزای بتن غیر از سیمان از مصالح محلی و ارزان قیمت می باشند.
3. بتن دارای انعطاف پذیری قابل توجهی می باشد و می توان آن را در قالب های مختلف به اشکال متنوع و دلخواه درآورد.
4. بتن در مقابل حریق بسیار مقاوم می باشد در حالی که فولاد در برابر آتش ضعف دارد بنابراین استفاده از ترکیب بتن و فولاد می تواند این مشکل را برطرف نماید.
5. بتن مسلح به طور کلی با توجه به مواد تشکیل دهنده دارای صلبیت بسیار بالایی می باشد.
6. مقاومت بتن در برابر عوامل مهاجم مانند رطوبت، آب و مواد شیمیایی بالا می باشد در نتیجه استفاده از بتن به عنوان یک پوشش می تواند از فولاد در برابر این عوامل محافظت کند.
7. از بتن با توجه به خصوصیاتی که این ماده دارد، می توان به مدت زیادی استفاده کرد.
8. اجرای بتن و سازه بتن مسلح برخلاف سایر مصالح از قبیل فولاد و چوب به نیروهای متخصص با مهارت های آنچنانی نیاز ندارد.
9. بتن تنها گزینه اقتصادی برای اجرای اجزای سازه از قبیل فونداسیون و دیوارهای زیرزمین به شمار می رود.

نقاط ضعف بتن های مسلح

1. اجرای بتن آرمه به قالب بندی و شمع گذاری برای مهار نیاز دارد که هزینه ساخت و نصب و نگهداری قالب بسیار زیاد خواهد بود.
2. وزن بتن های مسلح بسیار زیاد است و در نتیجه وزن کل سازه زیاد خواهد بود. این موضوع باعث افزایش هزینه های اولیه برای پی ساختمان می شود. همچنین مقاومت کمتر به ازای وزن واحد بتن در مقایسه با فولاد را شاهد خواهیم بود.
3. ساخت و کنترل کیفیت بتن یک کار کارگاهی می باشد و خصوصیات بتن با توجه به تغییر اجزای تشکیل دهنده، اختلاط بتن، ویبره و شرایط عمل آوری دچار تغییرات خواهد شد.
4. بتن با گذشت زمان دچار تغییرات حجمی خواهد شد که به صورت ترک هایی در بتن نمایان می شوند. بنابراین باید با تمهیداتی میزان خزش و ترک را در بتن کاهش داد.

جزئیات سازه های بتن مسلح

امروزه از بتن های مسلح علاوه بر ساختمان سازی در پل سازی، سد سازی و بسیاری صنایع دیگر استفاده می شود. به طور کلی سازه های بتن مسلح دارای اعضای مختلفی می باشند که با استفاده از بتن و فولاد ساخته می شوند. در ادامه اعضای مختلف بتن مسلح که در صنعت ساختمان ساخته می شوند را نام خواهیم برد:

اعضای اصلی تشکیل دهنده قا‌ب‌ های بتن آرمه که وطیفه تحمل فشارهای محوری، خمشی و جانبی را دارند، عبارتند از:

• ستون‌ ها
• تیرها
• دیوارهای برشی

از دیگر اعضایی که به صورت بتن مسلح ساخته می شوند می توان تیر و ستون های مرکب، پدستال، ستون های دورپیچ را نام برد.