بتن مسلح یا آرمه + تاریخچه، کاربرد و مزایا و معایب

بتن مسلح یا بتن آرمه در واقع نوعی بتن معمولی بوده که در آن‌ها المان‌های تقویتی جهت افزایش مقاومت کششی به کار رفته است. از این رو بتن آرمه مقاومت بسیار زیادی در برابر عوامل آسیب‌زا داشته و دچار خمش یا خوردگی نمی‌شود. شما می‌توانید از چنین محصولاتی برای پروژه‌های متوسط تا سنگین ساختمانی با خیال راحت آن را از فروشگاه قطعات بتنی پیش ساخته در مشهد خریداری کرده و استفاده کنید. چرا که با استفاده از بتن معمولی هیچ تضمینی جهت مقاومت کششی و فشار وجود ندارد و می‌بایست هزینه‌های تعمیر و نگهداری بالایی را پس از آسیب به بتن‌ها بپردازید.

ارگ پرو، هرم بزرگ جیزه درمصر وبنای باستانی استون هنج در انگلستان سه نمونه شگفت انگیز از چگونگی دوام ساختارهای سنگی صدها یا هزاران سال می باشند. اما اگرچه سنگ یکی از قدیمی ترین و بادوام ترین مصالح ساختمانی است، کاربا آن خیلی آسان نیست. حمل و نقل آن سنگین بوده، یک ماده بسیار سخت می باشد و معمولا به صورت قطعه های عظیم درمی آید که باید به زحمت برش داده شود تا شکل بگیرد. آیا اگر یک دستورالعمل برای سنگ وجود داشته باشد عالی نخواهد بود مثلا نوعی مخلوط غلیظ که بتوان آن را یکباره هرجا که لازم بود بریزیم و با ریختن آن به درون قالب ها، ساختمان ها را به هر شکل و ساختارو اندازه ای که می خواهیم بسازیم؟

خب این نوع سنگ مایع واقعا وجود دارد و تاکنون در مورد آن بسیار مطلب خوانده و نوشته ایم و ما آن را بتن می نامیم. گرچه گاهی اوقات دید بدی نسبت به آن وجود دارد چراکه بسیاری از مردم آن را با معماری بیرحمانه شهری اواسط قرن بیستم مرتبط می دانند اما به جرات می توان بتن را قهرمان بزرگ دنیای مادی مدرن دانست. از سد هورگرفته تا خانه اپرای سیدنی، در بلندترین آسمان خراش های جهان، بزرگترین پل ها، طولانی ترین بزرگراه ها،عمیق ترین تونل ها و حتی احتمالا در زیرزمین خانه های کوچک خود آن‌را خواهید یافت. بتن می‌تواند با الیاف شیشه‌ای، الیاف فولادی و کامپوزیت‌های سیمانی مهندسی ساز سخن بسیار در زمینه صنعت ساخت‌و‌ساز داشته باشد. به‌عبارتی بتن ماده ای بسیار شگفت انگیز است و بایکی شدن با سایر عناصر اعجاب انگیزتر می گردد. 

تاریخچه بتن مسلح

اختلاف نظر فراوانی در مورد تولید اولین بتن مسلح وجود دارد معتبر است که باغبانی فرانسوی به‌نام جوزف مونیر در سال1849 اولین بتن مسلح را ساخت و در سال 1867 این اختراع به‌نام وی ثبت گردید ودر دهه 50 جوزف لامبوت فرانسوی نیز یک قایق بتونی مسلح تولید نمود که بهرحال تولید اولین بتن‌آرمه را به فرانسوی‌ها نسبت می‌دهند هرچند افراد دیگری چون تادیوس هیات و رانسام امریکایی نیز حرف‌هایی در این زمینه داشته‌اند .درسال 1861 میلادی کوینت ایده جاگذاری تقویت کننده های فلزی در نواحی کششی اعضای سازه ای بتونی را  مطرح نمود، بدین منظور که بارهای فشاری را بتن و بارهای کششی را این تقویت کننده ها تحمل نمایند و بالاخره در سال 1875 نخستین ساختمان بتن آرمه توسط ویلیام وارد در نیویورک احداث گردید. در همین قرن بود که طراحان و محققین  توانستند طرح بتن مسلح را ارائه نمایند.این نظریه در سازه های بتنی منجر به اعضای سازه ای می گردید که نه تنها بسیار مقاوم تر از بتن بودند بلکه دارای شکل پذیری که اعضای بتونی غیر مسلح فاقد آن هستند نیز بودند در انتها در امریکا کمیته‌ مربوط به بتن‌آرمه تشکیل گردید و استفاده از آن همگانی شد.

بتن آرمه چیست

بتن آرمه که به آن بتن مسلح نیز می گویند ماده ای ساختمانی است که در آن آرماتور با مقاومت کششی یا شکل پذیری بالاتر با مقاومت کششی وشکل پذیری بتن نسبتا مقابله می کند. به طور معمول اما نه همیشه ، آرماتورها میله های فولادی تقویت کننده می باشند که در اصطلاح به این میله های فولادی میلگرد می گویند و معمولا در بتن جایگزین می شوند.بتن در باطن شکننده، مقاوم در برابر فشار، ضعیف در مقابل کشش و فاقد شکل پذیری می باشد، اما میلگردهای فولادی باریک نه تنها در برابر کشش مقاوم و  کاملا شکل پذیرمی باشند برعکس بتن توانایی تحمل بارهای فشاری قابل ملاحظه را ندارند.

استفاده وسیع بتن سازه ای در قرن حاضر ناشی از کاربرد فولادهای تقویتی به همراه بتن و ایجاد یک ماده ساختمانی مرکبَ،بادوام و ارزان یعنی بتن مسلح بوده است.به خاطر فرم پذیری بتن در شکل های بسیار متنوع که توسط سایر مصالح رایج امکان پذیر نیست، بتن مسلح نسبت به دیگر مصالح ساختمانی جهت احداث سازه های اقتصادی ارجحیت دارد.
بتن مسلح تحت عنوان بتن پیش ساخته یا درجا نیز مشهور می باشد. امروزه استفاده از میلگردهای فولادی با مقاومت بالاتر بیشتر پیشنهاد می شود. استفاده از این نوع میلگردها باعث کاهش حجم فولاد مصرفی و ابعاد اعضای سازه بتونی با بازده اقتصادی در عمل و میزان استفاده سایر مصالح می گردد.

ساخت ساختمان های جدید با مواد بتونی بدون تقویت کننده ها امکان پذیر نمی باشد. انواع مختلفی از ساختمان ها و عناصر سازه ای می توانند با بتن مسلح ساخته شوند که از آن جمله می توان به انواع دال ها،دیوارها، تیرها، ستون ها،تکیه گاه ها،قاب ها و بسیاری موارد دیگر اشاره نمود. ستون ها، تیرها و تیرهای حمال باعث کاهش بار مرده می شوند که منجر به صرفه جویی درساخت‌و‌سازها می گردد ، به علاوه فواید دیگری مانند افزایش فاصله کف ها و کاهش ارتفاع طبقات را نیز به دنبال خواهد داشت.طراحی و اجرای کف برای ساخت سازه های بهینه بسیار مهم است. حتی کوچکترین پیشرفت های جزئی در سیستم کف سازی می تواند تأثیر بسزایی در هزینه مواد مصرفی ،برنامه ساخت ، قدرت کلی ،هزینه های جاری ،میزان فضای اشغال شده وآماده گردیده داشته باشد.

مقاومت فشاری بتن و مقاومت کششی فولاد پیوند محکمی جهت مقاومت در برابر فشارهای خاص در مدت زمان طولانی ایجاد می کنند، از آنجا که در بیشتر پروژه های ساختمانی بتن ساده مناسب نیست چرا که نمی تواند تنش های حاصل از ارتعاشات ، باد و یا سایر نیروها را تحمل کند ، سازه ها به گونه ای طراحی می شوند که دوجزء – بتن و فولاد - در کنار یکدیگر به صورتی تقویت کننده باشند که نیروهای وارد شده را تحمل نمایند.

مزایای بتن آرمه 

*بتن مسلح در مقایسه با سایر مصالح ساختمانی مقاومت فشاری بالایی دارد.
*با توجه به آرماتور ارائه شده بتن مسلح می‌توتند مقدار زیادی از تنش کششی را تحمل کند.
*در برابر آب و آتش و سایر شرایط آب و هوایی نامساعد رفتار مناسبی دارد.
*ساختمان‌های بتن آرمه از دوام بیشتری نسبت سایر ساختمان‌ها برخوردارند.
*بتن آرمه می‌تواند در یک طیف نامحدود به اشکال مختلف قالب‌ریزی شود.
*هزینه نگه‌‌داری بتن مسلح بسیار پایین است.
*در سازه‌هایی مانند پایه، سدها، اسکله‌ها و غیره بتن مسلح اقتصادی‌ترین مصالح ساختمانی است.
*مانند یک عضو سخت و با حداقل انحراف عمل می‌کند.
*از آن‌جا که بتن مسلح می‌تواند به‌هر شکلی که لازم باشد قالب‌ریزی شود،به‌طورگسترده‌ای در اجزای سازه پیش‌ساخته استفاده می‌شود و با حداقل انحراف ظاهری اعضای محکم و سختی را ایجاد می‌کند.
*در مقایسه با استفاده از فولاد در سازه ،بتن مسلح پیش‌ساخته برای نصب به‌نیروی ماهر کمتری نیاز دارد.

معایب بتن آرمه 

* مقاومت کششی بتن مسلح تقریبا یک دهم مقاومت فشاری آن است.
*مراحل استفاده بتن مسلح شامل اختلاط، بتن‌ریزی و عمل‌آوری آن بر قدرت نهایی بتن مسلح تثیر می‌گذارد.
*هزینه قالب‌های مورد استفاده برای بتن‌ریزی نسبتا بیشتر است.
*پدیده جمع‌شدگی چنانچه اتفاق بیفتد باعث ایجاد ترک و کاهش قدرت تحمل آن می‌گردد.
*در ساختمان‌های مرتفع مقطع ستون در بخش‌های فولادی بیشترمی‌‌شود چرا که مقاومت فشاری آن کمتر است.

فرق بتن مسلح و بتن آرمه

از بتن آرمه برای کاربردهای غیر سازه‌ای مانند نماهای بتنی، کفپوش‌ها و سنگفرش‌ها استفاده می‌شود. این در حالی است که از این بتن برای عناصر پرکاربرد نیز می‌توانید استفاده کنید. بتن آرمه در برابر فشار عملکرد بالایی دارد، اما عملکرد آن در برابر کشش ضعیف است. با مسلح کردن بتن‌ها می‌توان تحمل آن‌ها را در برابر نیروهای کششی افزایش داد. در واقع مقاومت کششی آن بیش‌تر می‌شود. می‌توان گفت که کرنش شکست بتن در کشش پایین است. شما می‌توانید با مسلح کردن بتن‌ها دو لبه ترک‌دار بتن را به هم نزدیک کنید. 

انواع بتن مسلح

بتن مسلح نیز مانند انواع بتن، دارای نوع‌های متفاوتی است که برای مصارف مختلف می‌توان آن‌ها را استفاده کرد. در زیر به پرکاربردترین انواع بتن اشاره شده است:

1- بتن مسلح با میلگرد

یکی از رایج‌ترین و قدیمی‌ترین روش‌های ساخت بتن آرمه ترکیب بتن با میلگرد است‌. میلگرد یا آرماتورها به شکل میله، کش یا کابل هستند که جهت تقویت مقاومت کششی سازه‌های بتنی استفاده می‌شوند. در اکثر مواقع میلگردهای قابل استفاده جهت ساخت بتن آرمه از جنس فولاد هستند.

بتن مسلح شده با میلگردهای پلیمری یا شیشه‌ای، استحکام زیادی نداشته و در شرایط محیطی مختلف احتمال خوردگی وجود دارد. اگر می‌خواهید از بتن‌های مسلح شده در شرایط سخت استفاده کنید، می‌بایست میلگردهای اپوکسی، گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ را برگزینید. میلگردهای GFRP هم برای شرایط سخت مناسب هستند و قیمت پایینی‌ هم دارند‌. به علت این‌که میلگردهای الیاف شیشه‌ای نسبت به میلگردهای اپوکسی گران‌تر هستند، وزن کم‌تر، مقاومت کششی بالاتر، عایق حرارتی عالی‌تر و طول عمر بالاتری هم دارند و جریان الکتریکی در آن‌ها وجود ندارد.

2-بتن پیش تنیده

بتن پیش تنیده یکی دیگر از انواع بتن آرمه بوده که می‌توانید از آن‌ها در پروژه‌های عمرانی بزرگ استفاده کنید. این محصول به شما امکان می‌دهد تا تنش‌های مشخص درون اعضای سازه‌ای را فراهم کرده و همچنین این مصالح می‌توانند با شرایط بارگذاری پیش بینی شده مقابله کنند. مواد تشکیل دهنده این بتن با قرارگیری در یک وضعیت پیش بارگذاری می‌توانند بارهای بیش‌تری را نیز تحمل کنند، به خصوص زمانی‌که در شرایط سرویس دهی هستند. بتن پیش تنیده را در فرایندهای پیش تنیدگی یا پس تنیدگی روی کابل یا تاندون‌های آلیاژ فولادی می‌سازند. هنگام ساخت این محصول تنش‌های کششی به مواد فولادی از طریق جک هیدرولیک، بتن ریزی و قالب بندی پیرامون بتن وارد شده و سپس تولید می‌شود. پس از آن بتن شروع به جمع شدن و گیرش می‌کند. پس از گذشت زمان کافی و رسیدن بتن به مقاومت فشاری مناسب، المان‌هایی که تحت کشش قرار دارند به آرامی از جک‌های هیدرولیکی آزاد می‌شوند. پیوند ایجاد شده بین بتن و فولاد از بازگشت المان تحت کشش به شکل اولیه خود جلوگیری می‌کند. این فرایند از طریق القای تنش فشاری داخل بتن، باعث استحکام سازه می‌شود. از روش پیش تنیدگی در اغلب مواقع در بتن آرمه پیش ساخته استفاده می‌کنند.

3-بتن مسلح پیش ساخته

 این محصول یکی دیگر از انواع بتن‌ها بوده که در کارخانه‌ها و تحت استاندارد تولید می‌شود. این بتن‌ها در اکثر مواقع برای اجرای اعضای سازه‌ای مانند تیر، ستون، دال و فونداسیون قابل استفاده هستند. ساخت این بتن‌ها در کارخانه باعث اعمال پیش تنیدگی به المان‌های تقویت کننده می‌شود. کاربردهای این بتن‌ها به شرح زیر است:

• ساخت اعضای سازه‌ای ساختمان
• استفاده به عنوان دیوار و نمای ساختمان
• استفاده برای المان‌های پیش تنیده ساختمان
• تولید قطعات پروژه‌های زیر ساختی مانند عرشه پل، لاینینگ تونل مترو

4-بتن مسلح با عایق ماندگار

نوعی دیگری از قالب بتنی محسوب می‌شود که خرید آن بسیار مقرون به صرفه بوده و با وجود این ویژگی عایق حرارتی بسیار عالی است. از دیگر ویژگی‌های این محصول می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• دارای عملکرد بهینه انرژی مصرفی ساختمان
• بالا بودن سرعت اجرای سازه ساختمانی به علت باز نکردن قالب‌ها
• دارای خاصیت عایق حرارتی و عایق صوتی بسیار مناسب
• قابلیت اجرای تاسیسات درون قالب
• عمل آوری در کوتاه‌ترین زمان ممکن
• حفاظت از بتن هنگام عمل آوری
• هزینه مقرون به صرفه مصالح

5-بتن تقویت شده با الیاف

هنگام عمل آوری بتن می‌توان آن را با الیاف تقویت کرد. این‌کار باعث بهتر شدن عملکرد جذب انرژی می‌شود‌. یکی از بهترین و رایج‌ترین مصالح بتن تقویتی با الیاف است که جهت کاهش ترک خوردگی ملات و بتن استفاده می‌شود. از این الیاف‌ها علاوه بر بتن معمولی در بتن شاتریک نیز استفاده می‌کنند. همچنین می‌توانید از بتن‌های تقویت شده با الیاف جهت روسازی، ستون‌ها، کف‌های همکف و فونداسیون استفاده کنید. مهم‌ترین ویژگی این نوع مسلح، بالابردن یکپارچگی ساختار بتن‌ها است. این مصالح می‌توانند جلوی نفوذپذیری را بگیرند و همین باعث می‌شود که آب چکه نکند. همچنین می‌تواند مقاومت کششی بتن را بالا ببرد.

این محصول در برابر بارهای ضربه‌ای نیز مقاومت بسیار بالایی دارند. از این رو نیازی نیست نگران آسیب دیدگی آن‌ها هنگام  اجرای پروژه باشید. الیافی که در ساخت این محصول استفاده می‌شود، از جنس مواد آلی مانند پروپیلن و کربن یا غیر آلی نظیر شیشه و فولاد هستند‌. می‌توان از مواد آلی طبیعی مانند  سلولز یا غیر آلی طبیعی مانند آزبست استفاده کرد. بتن تقویت شده با الیاف دارای چند دسته بندی مختلف است که در زیر به آن‌ها اشاره شده:

• الیاف فولادی

به بتن‌های الیافی تقویت‌شده با فولاد گفته می‌شود که نام دیگر آن‌ها SFRC است‌ و به دلیل ویژگی‌های مثبتی که دارند، از آن‌ها استفاده می‌کنند. به طور مثال از این ویژگی‌ها می‌توان به افزایش عملکرد طولانی مدت بتن، افزایش دوام در برابر فشار و بیش‌تر شدن قدرت و استحکام اشاره کرد. الیاف‌های فولادی باعث افزایش مقاومت کششی مصالح می‌شوند و دوام آن‌ها را در برابر انواع بارهای سبک یا سنگین بالا می‌برند. شما می‌توانید از بتن آماده با الیاف برای صنایع مختلف مانند سیتیک تانک و لوله استفاده کنید.

• الیاف شیشه ای

بتن آرمه تقویت شده با الیاف شیشه‌ای که نام دیگر آن‌ها GFRC است، از الیاف بسیار ریز شیشه تولید می‌شوند و برای ساخت المان‌های نازک می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. این نوع مصالح وزن بسیار پایینی دارند و به همین علت در بین معماران بسیار محبوب هستند.

• الیاف پروپیلن

نام دیگر این الیاف به اختصار  PFRC است که در برابر مواد شیمیایی می‌تواند مقاومت بالایی از خود نشان دهند. از الیاف پروپیلن به وفور استفاده می‌شود. چرا که در دسترس بوده و قیمت مقرون به صرفه‌تری نسبت به سایر متریال دارند. شما می‌توانید چنین محصولی را در اکثر فروشگاه‌ها پیدا کنید.

• الیاف آزبست یا پنبه نسوز

بتن مسلح با الیاف آزبست که با نام Asbestos Fiber Reinforced Concret آن را می‌شناسند را می‌توانید برای تولید المان‌های سقف، کاشی یا لوله استفاده کنید‌. این الیاف می‌تواند باعث افزایش مقاومت حرارتی، شیمیایی و مکانیکی محصولات بتنی شود. به این نکته توجه داشته باشید که مقاومت بتن الیاف آزبستی در برابر ضربه پایین بوده و می‌بایست هنگام خرید این نکته را فراموش نکنید. 

• الیاف کربن

بتن تقویت‌شده با الیاف کربن یا CFRC دارای استحکام خمشی بسیار بالایی هستند و قابلیت الاستیسیته دارند‌. این محصول نسبت به الیاف فولادی دارای مقاومت بیش‌تری هستند. با وجود این‌که مقاومت کمی در برابر آسیب‌ها دارند، بسیاری از معماران تمایل زیادی به خرید آن‌ها نشان می‌دهند.

تفاوت بتن مسلح و غیر مسلح چیست؟

تفاوت اصلی بتن مسلح و غیر مسلح را می‌توان به نوع ترکیب‌ آن‌ها مربوط دانست‌. بتن‌های غیر مسلح را از سیمان، آب و سنگدانه‌ها می‌سازند. در حالی که بتن مسلح علاوه بر این متریال در ترکیبات تشکیل دهنده خود، آرماتور و میلگرد فولادی دارد. همین تفاوت در ترکیبات تشکیل دهنده آن‌ها روی استحکام و ضعف بتن غیر مسلح تاثیر می‌گذارد. بدین معنی که بتن‌های غیرمسلح در برابر فشار مقاوم بوده و در برابر کشش عملکرد ضعیفی دارند. از این رو یک جسم بتنی جامد دارای قابلیت تحمل وزن بالایی است، اما زیر فشار شاید کمی ترک بخورد یا شکننده شود. پس از این‌که دانستید بتن چیست و با ویژگی‌های آن آشنا شدید، می‌توانید از این بتن در لایه‌های همکف استفاده کنید تا به راحتی بتواند پایه و زیرساخت‌های بتن مورد نظر را فراهم کند.

بهتر است که از بتن غیر مسلح برای پروژه‌های کوچک استفاده کنید. بتن مسلح دارای استحکام و مقاومت بسیار بالا در برابر فشار و کشش است، در حالی که بتن غیر مسلح این ویژگی‌ها را ندارد. از این رو بتن مسلح کاربردهای زیادی نسبت به نوع غیر مسلح دارد‌. چرا که تحمل زیادی در برابر فشار، کرنش باد و کشش از خود نشان می‌دهد. شما می‌توانید از این محصول با توجه به ویژگی‌های گفته شده، در ساخت بناها، پل‌ها و جاده‌ها استفاده کنید. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های بتن مسلح، مقاومت بسیار بالای آن در برابر ترک خوردگی و نگهداری بسیار راحت با طول عمر طولانی است. تنها ایرادی که این نوع مصالح دارند، این است که هنگام خرید باید هزینه بیش‌تری نسبت به بتن غیر مسلح بپردازید.

مواد تشکیل دهنده بتن مسلح چیست؟

به طور معمول به بتن مسلح بتن آرمه نیز گفته می‌شود. چرا که درون آن‌ها از آرماتور استفاده شده و به نحوی تقویت شده هستند. آرماتورهایی که در این بتن استفاده می‌شوند، میلگرد فولادی، مش و آرماتورهای خم شده‌ای هستند که قبل از تشکیل شدن و گیرش بتن به صورت غیر فعال در بتن وجود دارند. همچنین علاوه بر آرماتورها، این روزها از مواد تقویتی دیگری همچون الیاف فولاد، الیاف شیشه، پلیمرها و یا مواد مرکب دیگر نیز در ترکیبات آن‌ها استفاده شده‌ است. به علت استفاده از متریال مختلف در بتن مسلح، تنوع این محصول بسیار بالاست و شما بسته به نیازتان می‌توانید آن‌ها را انتخاب کنید.

مشخصات بتن مسلح

مشخصات بتن‌های مسلح از لحاظ اهمیتشان با هم تفاوتی ندارند. متریال تقویت کننده روی استحکام بتن تاثیر می‌گذارد. با این حال ممکن است برخی از المان‌ها بتوانند مشخصات بتن آرمه را تغییر دهند. مشخصات مهم این بتن به شرح زیر است: 

چگالی بتن مسلح

چگالی در واقع وزن مخصوص بتن آرمه تقویت شده با میلگرد فولادی بوده که بین 2400 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب است و تفاوتی با بتن معمولی ندارد. جنس المان‌های تقویت کننده و همچنین روش‌های مسلح سازی روی این عدد تاثیر می‌گذارند. 

استحکام بتن مسلح

همانطور که گفته شد، هدف به کار بردن المان‌های تقویت کننده در واقع محکم سازی بتن مسلح در برابر تنش‌های کششی و بهتر شدن شکل پذیری سازه است.  
بتن معمولی در واقع یک ماده ترد بوده که مقاومت فشاری خوب بین ۱۵ تا ۳۰ مگاپاسکال و مقاومت کششی پایین بین ۲ تا ۵ مگا پاسکال است. اگر بارهای کششی بیش از اندازه به آن وارد شود، به صورت ناگهانی بتن می‌شکند. همین امر می‌تواند باعث محدود کردن کاربردهای بتن معمولی یا عضوهای تحت بارگذاری کششی شود. بتن‌های مسلح تقویت شده با میلگردها این محدودیت‌ها را از بین می‌برد. از این رو دارای عملکرد بسیار مناسبی در برابر تنش‌های کششی است. در صورت استفاده از المان‌های تقویتی در ترکیب بتن‌ها، مقاومت کششی آن‌ها بیش از 50 درصد افزایش می‌یابد. بتن آرمه یا مسلح شده از نظر مقاومت فشاری با بتن معمولی فرقی ندارد. با این حال اضافه کردن المان‌های تقویت کننده می‌تواند شکل پذیری این محصولات را بیش‌تر کند. در نتیجه با وارد شدن بارهای بیش از حد، تغییر شکل و گسیختگی اعضا به مرور اتفاق می‌افتد.

پیوستگی بتن مسلح

زمانی که مخلوط سیمانی گرفته باشد، شکل سطح داخلی آن با سطح خارجی المان تقویت کننده مطابق می‌شود. به بیان دیگر این دو ماده‌ در هم قفل می‌شوند. مقدار قفل شدگی یا یکپارچگی المان‌ها یا بتن روی نحوه انتقال تنش تاثیرگذار است.  زمانی‌که پیوستگی بالاتر باشد، انتقال تنش بهتر انجام می‌شود. به همین جهت هم سطح مواد تقویت کننده بتن مسلح را آج‌دار می‌سازند.

کارایی بتن مسلح به الیاف

یکی از مهم‌ترین خصوصیات این بتن‌ها، کارایی آن است که می‌تواند مقدار تراکم و پرداخت بتن و همچنین راحتی بتن‌‌ریزی را کنترل کند. این ویژگی در بتن تقویت شده با الیاف اهمیت زیادی دارد. چرا که اضافه کردن الیاف با هر جنسی می‌تواند تحرک سنگدانه‌های مخلوط را کم کند‌. همین موضوع روی مقا‌ومت بتن الیافی پس از ترک خوردن، تاثیر منفی می‌گذارد. برای رفع مشکل، می‌توان ابعاد سنگدانه‌ها را کاهش داده و یا نسبت سیمان به الیاف را افزایش داد. کارشناسان می‌بایست هنگام ارائه کردن طرح اختلاط اثر الیاف استفاده شده روی کارایی بتن مسلح را در نظر بگیرند.  

ضریب انبساط حرارتی

یکی از برترین و مهم‌ترین خواص فیزیکی بتن‌ها ضریب استنباط حرارتی متریال سیمانی و دیگر المان‌های تقویت کننده درون آن است. ضریب انبساط می‌تواند مقدار تغییر حجم، طول یا مساحت ماده بتنی هنگام بروز تغییرات شدید دمایی را نشان دهد. اگر ضریب انبساط حرارتی بتن‌ها با تقویت کننده‌ها متفاوت باشند، تغییر ناگهانی دمای محیط می‌تواند پیوند بین بتن و المان‌های تقویت کننده را در هم شکند. این موضوع باعث عدم پیوستگی مواد، ضعیف شدن سازه و بیش‌تر شدن احتمال تخریب می‌شود. از این رو به طور معمول از موادی استفاده می‌کنند که ضرایب انبساط حرارتی مشابهی داشته باشند. یکی از بهترین گزینه‌ها ترکیب فولاد با بتن است. 

مقاومت در برابر خوردگی بتن مسلح

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم بتن مسلح مقاومت بالا در برابر خوردگی است. این ویژگی به علت وجود المان‌های تقویت کننده به خصوص فولاد بوده که در صورت روبرو شدن با هوا و مواد شیمیایی دچار خوردگی می‌شود. به همین دلیل هم بهتر است که استفاده از پوشش‌های اپوکسی، میلگردهای گالوانیزه، فولاد ضد زنگ و المان‌های تقویتی غیر فولادی در شرایط مستعد خوردگی فراموش نشود. در صورت عدم توجه به این موضوع، می‌بایست هزینه‌های اضافی برای ترمیم و جایگزینی بتن را پرداخت کرد.

کاربرد بتن مسلح چیست؟

بتن آرمه یا مسلح شده به علت این‌که المان‌های تقویتی در آن‌ها به کار رفته است، دارای کاربردهای متنوعی هستند. در زیر به مهم‌ترین کاربردهای این مصالح‌ پرداخته شده است:

•  ساختمان اسکلت بتن آرمه

ساختمان‌ها در واقع به سازه‌هایی تعلق دارد که از ترکیب متریال باربر مانند ستون، تیر، دیوار و سقف تشکیل می‌شود. یکی از مصالح کاربردی برای اجرای المان‌ها در ساختمان‌های تجاری، مسکونی و صنعتی است. در ساختمان سازی به طور معمول از یوبوت، کوبیاکس، سیستم عرضه فولادی، کامپوزیت و سایر دال‌های بتنی مسلح و در ترکیب با بتن آرمه یا اسکلت فولادی استفاده می‌شود. به علت ویژگی‌هایی که بتن آرمه دارند، گزینه بسیار مناسبی برای ساختمان‌های چند طبقه مسکونی، مجتمع تجاری و کف‌های صنعتی محسوب می‌شود.

• پل

یکی دیگر از سازه‌هایی که از بتن آرمه یا مسلح در آن‌ استفاده می‌شود، پل‌ها هستند. در صورتی که از بتن مسلح برای ساخت شاه‌تیر، عرشه و سایر المان‌های باربر پل‌های کوتاه، متوسط و بلند استفاده شود، علاوه بر این‌که هزینه‌های اجرایی کاهش می‌یابد، زیبایی خاصی به سازه می‌بخشد. این بتن‌ها به طور معمول به صورت برجا یا پیش ساخته در ساخت پل‌های مدرن استفاده می‌شوند.  

• سد

یکی از معروف‌ترین سازه‌های هیدرولیکی که در ساخت آن‌ها بتن مسلح به کار رفته است، سدها هستند. بتن آرمه در فونداسیون اغلب سدها، بدنه سدهای وزنی، دیوار حائل سدهای خاکی و بدنه و تکیه‌گاه سدهای قوسی استفاده می‌شوند.

• فونداسیون

بتن‌های مسلح یکی از بهترین گزینه‌ها جهت اجرای تمامی فونداسیون‌ها در سازه‌های ساختمانی است. به علت ظرفیت باربری از چنین مصالحی برای اجرای فونداسیون ساختمان‌های مسکونی، عمومی، صنعتی و تجاری، سدها و پل‌ها استفاده می‌کنند. 

• جاده

بهترین مورد برای جایگزینی آسفالت کف جاده‌ها، مصالح بتنی مسلح شده است. ظرفیت باربری بالای بتنی و امکان استفاده از دال‌های بتنی پیش ساخته سرعت اجرای پروژه و کیفیت آن را بهتر می‌کند. یکی از کاربردهای مهم این بتن، روسازی آزادراه، پیاده‌رو، خیابان و یا مسیر فرود هواپیما است. 

• سازه های شناور

بهترین گزینه برای سازه‌های شناور، استفاده از بتن مسلح نیست. با این حال پروژه‌هایی که با استفاده از بتن مسلح شده ساخته شده‌اند، همگی با موفقیت همراه بوده‌اند. از جمله این پروژه‌ها می‌توان‌ به اسکله اشاره کرد. 

• سازه های دریایی

از نمونه‌ سازه‌هایی که می‌توان در ساختار آن‌ها از بتن آرمه استفاده کرد، دیوار حائل وزنی، برج دیدبانی و فانوس دریایی است. به علت خصوصیاتی که بتن‌های مسلح شده دارند، گزینه مناسبی برای عملکرد شرایط جوی نامساعد دریایی محسوب می‌شوند. جهت ساخت انبارهای‌ نزدیک به نواحی ساحلی می‌بایست استفاده از خرپاهای این بتن در اولویت قرار بگیرد.  

• لوله و کانال

یکی دیگر از کاربردهای بتن آرمه، استفاده از آن‌ها برای ساخت لوله و کانال‌ها است. به طور مثال برای ساخت سیستم‌های فاضلاب شهری یعنی سیستم‌هایی که به تاسیسات بهداشتی ساختمان متصل هستند‌، می‌توانید بتن مسلح استفاده کنید. دقت داشته باشید که بهتر است از بتن مسلح برای فشار بالای ۹ استفاده نکنید. در صورت استفاده از غلاف فولادی به شکل استوانه و اتصالات ویژه می‌توان از بتن آرمه برای فشار بالای ۹ استفاده کرد.

• سازه های پیش ساخته

بتن پیش ساخته نوعی بتن آرمه است که در کارخانه‌ها آن را می‌سازند. این روزها استفاده از بتن‌های پیش ساخته برای سازه‌های ساختمانی به میزان زیادی گسترش یافته است. به علت این‌که این محصولات کنترل کیفی مناسبی داشته، مشخصات مکانیکی بسیار عالی دارند. شما می‌توانید مواردی همچون المان‌های غیر باربر مانند تیرک حصار، ستون، دال، لوله، دیواره چاهک‌های بازدید و تیر چراغ برق و المان‌های باربر را به صورت بتن تقویتی پیش ساخته تهیه کنید. همین عامل باعث افزایش محبوبیت چنین مصالحی در ساخت و ساز شده است.

طراحی سازه های بتن آرمه

طراحی سازه‌های بتن آرمه مطابق با استانداردهای ملی و بین المللی مانند مبحث نهم مقررات ملی ساختمان، آیین‌نامه بتن ایران (آبا) و ACI 318 انجام می‌شود.
در این موارد طریقه اجرای متریال تقویت کننده و طراحی اعضای بتن آرمه با شرایط بارگذاری متفاوت شرح‌ داده شده است. طراحی سازه‌های بتن مسلح را در دوره کارشناسی مهندسی عمران در دروس سازه‌های بتن آرمه 1 و سازه‌های بتن آرمه 2 تدریس می‌کنند. شما می‌توانید با استفاده از ابزارهای مدل سازی، تحلیل و طراحی بتن مسلح، نرم افزارهای تخصصی مهندسی عمران و سازه نظیر ایتبس، سیف، سپ، آباکوس و غیره این مصالح را طراحی کنید.

دلایل استفاده از بتن مسلح به جای بتن ساده چیست؟

دلیل مهم استفاده از بتن مسلح، واگذاری انتقال بوجود آمده در بتن به میلگردها است. چرا که میلگردهای به کار رفته در ساختار بتن آرمه مقاومت کششی بالایی دارند. از این رو نیروهای کششی به بتن وارد نمی‌شود و همچنین ترک خوردگی و شکستن بتن اتفاق نمی‌افتد.

جمع بندی

بتن مسلح را با المان‌های مختلف تقویتی تولید می‌کنند. مهم‌ترین بتن‌های مسلح شده شامل بتن مسلح با میلگرد، بتن پیش تنیده، بتن با عایق ماندگار و بتن تقویتی با الیاف هستند. به علت تحمل فشار و کشش می‌توانید آن‌ها را در پروژه‌هایی مانند ساخت سد، جاده، پل، فونداسیون و سازه‌های شناور استفاده کنید. دقت داشته باشید که با وجود قیمت بالای این بتن‌ها، خرید بتن مسلح کاملا مقرون به صرفه است. چرا که دیگر نیازی به پرداخت هزینه اضافی بابت تعمیر بتن نمی‌پردازید و این محصولات طول عمر بسیار بالایی دارند.
 

واحد تحقیق و توسعه شرکت پایهان بتن