امروزه یکی از پارامترهای اصلی کیفیت در کارهای عمرانی، افزایش مقاومت بتن (Increasing the strength of concrete) محسوب می‌شود. مقاومت بتن نشان‌دهنده توانایی سازه در تحمل بارهای مختلف (بار مرده، بار زنده، بار زلزله و بار باد) است. عوامل مهمی مانند ساخت اولیه بتن و بتنریزی نقش بسیار مهمی در بالا بردن مقاومت بتن دارند.
در فرآیند ساخت بتن افراد و شرکت‌های سازنده باید براساس یک دستورالعمل خاص اقدام به ساخت بتن کنند. آیین‌نامه‌های موجود با در نظر گرفتن مقاومت نهایی لازم، درصد هر یک از مواد تشکیل‌دهنده بتن را اعلام کرده‌اند. بر همین اساس مجری طرح با رعایت کامل ضوابط آیین‌نامه‌های اجرایی شروع به بتنریزی و نگهداری از آن تا رسیدن به مقاومت نهایی می‌کند. عدم رعایت هر یک از این ضوابط باعث می‌شود تا بتن زمان بارگذاری و مواقع بحرانی آسیب ببیند و خسارات جبران‌ناپذیری را رقم بزند.
روش های افزایش مقاومت بتن
اینکه برای افزایش استحکام بتن در ساختمان‌سازی چه می‌کنند؟ سوال بسیاری از افرادی است که به کارهای عمرانی و ساختمان‌سازی علاقه‌مند هستند. استحکام بتن ارتباط مستقیمی با عملکرد مادام‌العمر سازه بتنی دارد. در واقع اینکه چگونه مقاومت بتن را بالا ببریم مسئله بسیار مهمی به حساب می‌آید. در حال حاضر از روش‌های مختلفی برای افزایش مقاومت بتن استفاده می‌شود:
نسبت بیشتر سیمان به آب
نسبت وزن سیمان به وزن آب را نسبت سیمان به آب می‌گویند. این روش مهم‌ترین عامل برای به دست آوردن مقاومت بتن شمرده می‌شود. نسبت بیشتر سیمان به آب یکی از روش‌های افزایش مقاومت بتن به شمار می‌رود. اغلب از نسبت آب به سیمان ۰٫۴۵ تا ۰٫۶۰ استفاده می‌کنند. آب بیش از حد سبب جدا شدن و ایجاد فضای خالی در بتن خواهد شد. بهتر است بدانید که نسبت آب به سیمان با مقاومت بتن نسبت معکوس دارد. به عبارتی با کاهش نسبت w/c، مقاومت بتن افزایش پیدا می‌کند.
افزایش مقاومت بتن با تراکم بیشتر بتن
تراکم، یکی دیگر از راه‌های افزایش مقاومت بتن شمرده می‌شود؛ این فرآیند، حفره‌های هوا بین ذرات را از بین می‌برد و بتن را فشرده و متراکم می‌کند. زمانی‌که حفره‌های هوا در بتن نفوذ کند مقاومت آن را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. بدین صورت که تقریباً ۵ درصد از فضاهای خالی هوا باعث کاهش ۳۰ تا ۴۰ درصدی مقاومت بتن می‌شود. بتنی که کاملا متراکم شده از افزایش مقاومت بیشتری برخوردار است.
مواد تشکیل دهنده بتن
مواد تشکیل‌دهنده بتن جزو عوامل بسیار مهم در افزایش مقاومت بتن هستند. توجه داشته باشید که علاوه بر کیفیت هر ماده که بر بتن تأثیر دارد، مخلوط کردن هر یک از ترکیبات اصلی بتن به صورت اندازه و کافی بر مقاوت بتن نقش دارند. این ترکیبات شامل مواردی همچون ماسه، سیمان، سنگدانه و آب است. لذا همه مواد باید معیارهای استاندارد را برای استفاده در بتن داشته باشند.
طبق استاندارد IS 456 2000، حداقل میزان سیمان مشخص شده از ۳۰۰ تا ۳۶۰ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن برای شرایط مختلف قرار گرفتن و گریدهای مختلف بتن، متغیر خواهد بود. همچنین حداکثر میزان سیمان در بتن نیز به ۴۵۰ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن محدود شده است. عیار سیمان، یعنی عیار ۳۳، عیار ۴۳، عیار ۵۳ نیز بر مقاومت بتن تأثیر می‌گذارد. هرچه درجه بالاتر باشد، مقاومت بت به ویژه استحکام اولیه بالا خواهد بود.
عمل آوری بتن
افزایش مقاومت بتن با عمل‌آوری امری بسیار مهم است. به مجموعه اقداماتی که با اعمال رطوبت و دمای مناسب در بتن، برای زمانی پس از اتمام عملیات بتنریزی به توسعه جدی هیدراتاسیون کمک می‌کند، عمل‌آوری یا کیورینگ بتن می‌گویند.
عمل‌آوری، آب کافی را برای تکمیل فرآیند هیدراتاسیون بدون وقفه در اختیار بتن قرار می‌دهد. این عمل برای افزایش مقاومت بتن بسیار ضروری و مهم شمرده می‌شود.
استفاده از میلگرد برای استحکام بتن
امروزه میلگرد یکی از مصالح پرکاربرد در صنعت ساختمان‌سازی به شمار می‌رود. در واقع میلگرد به نوعی میله فولادی گفته می‌شود که از نظر اندازه دارای تنوع زیادی است و جهت بتنریزی به منظور افزایش مقاومت ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در مورد اینکه چگونه میله فلزی باعث استحکام بتن می‌شود باید گفت که بتن به تنهایی در برابر هر نیرویی از خود مقاومت نشان نمی‌دهد. بلکه فقط در برابر نیروهای فشاری، مقاومت بسیار زیادی از خود به نمایش می‌گذارد. این در صورتی است که در مقابل نیروهای چرخشی و کششی از مقاومت کمی برخوردار هستند. لذا از محصول فولادی میلگرد به عنوان تقویت‌کننده و افزایش مقاومت بتن استفاده می‌شود؛ بدین صورت که میلگرد به روش‌های مختلف در بتن قرار می‌گیرند تا بتواند علاوه بر نیروهای فشاری در برابر نیروهای کششی (مثل زلزله) نیز محافظت کند. همچنین بتن در این حالت در مقابل ترک‌خوردگی و شکستن در امان می‌ماند که نهایتا منجر به افزایش امنیت ساکنان می‌شود.
شتاب دهنده ها
یکی دیگر از روش‌های افزایش مقاومت بتن شتاب دهنده‌ها هستند. این روش با تند کردن روند آبگیری سیمان، مقاومت بتن را افزایش می‌دهد. شتابدهندهها همانطور که از اسمشان پیدا است موجب سرعت بخشیدن به انجام برخی وقایع مانند کاهش زمان لازم برای عمل‌آوری صحیح و افزایش سرعت کسب مقاومت اولیه می‌شوند؛ بدین صورت که قالب‌ها در زمان کمتری برداشته شود و بتوان زودتر از ساختمان استفاده کرد. توجه داشته باشید که شتابدهندهها در مقادیر مصرف متعارف، باعث کاهش زمان گیرش اولیه و نهایی خواهند شد.
افزودنی های بتن
در مورد اینکه چگونه میتوان بتن محکم‌تری ساخت باید گفت که استفاده از افزدونی‌های بتن یکی دیگر از راه‌کارهای افزایش مقاومت بتن، به شمار می‌رود. هر ماده‌ای غیر از سیمان پرتلند، آب و سنگدانه‌هایی که به صورت جامد (گرد) یا مایع به عنوان یکی از اجزای تشکیل‌دهنده بتن و برای بهبود خواص بتن کمی قبل یا حین اختلاط اضافه شده، افزودنی‌های بتن نام دارد.
در واقع افزودن مواد افزونی به بتن با نسبت مناسب بسیار مهم است. در غیر این صورت این امکان وجود دارد که نتیجه مطلوبی حاصل نشود.
مواد افزودنی افزایش مقاومت بتن
عوامل مختلفی مانند ژل میکروسیلیس ابرروان‌کننده بتن و پودر میکروسیلیس از جمله مواد افزودنی هستند که نقش پررنگی در افزایش مقاومت بتن و ساخت بتن محکم دارند:
ژل میکروسیلیس
میکروسیلیس و فرآورده‌های آن جزو بهترین افزودنی‌های معدنی بتن به حساب می‌آیند. این ژل بر تمامی اقلام مقاومتی بتن اعم از کششی، فشاری، خمشی، ضربه‌ای و سایشی اثر مثبت دارد. همچنین با کاهش نفوذپذیری بتن، بر تمام مشخصه‌های دوامی بتن نیز مؤثر است.
یکی از عوامل موثر بر افزایش مقاومت بتن استفاده از سیمان حاوی حدود ۷ تا ۱۰ درصد میکروسیلیس به جای سیمان معمولی است. این ماده بیشتر در شرایط آب و هوایی گرم کاربرد دارد. استفاده از ژل میکروسیلیس در بتن‌های با مقاومت بالا، باعث افزایش مقاومت سایشی و فرسایشی بتن نیز می‌شود.
افزودنی های حباب ساز
افزودنی‌های حباب بتن مقاومت بالایی در برابر یخ‌زدگی و ذوب ایجاد می‌کنند. استفاده از مواد حباب‌زا به ویژه اگر با حفظ روانی و کاهش مصرف آب همراه باشد، سبب کاهش نسبت آب به سیمان شده و مقاومت بتن را افزایش می‌دهد.
مواد افزودنی حباب‌ساز باعث ایجاد خواص ضد رطوبتی در ذرات سیمان می‌شوند. توجه داشته باشید که افزودن بیش از اندازه این مواد تأخیر زیادی در هیدراتاسیون سیمان ایجاد می‌کند. همچنین زیادی این مواد می‌تواند کاهش متقابل مقاومت را نیز به وجود آورد.
ضد یخ بتن
ضد یخ‌ها یکی دیگر از مواد افزودنی بتن هستند که نقش مهمی در افزایش مقاومت بتن ایفا می‌کنند. ضد یخ بتن برای جلوگیری از یخ زدن بتن در شرایط آب و هوایی سرد و جلوگیری از توقف بتنریزی در این شرایط آب هوایی در مخلوط‌‌های بتنی استفاده می‌شوند.
در واقع ضدیخ بتن نوعی زود سخت‌کننده به حساب می‌آید که می‌تواند موجب افزایش سرعت هیدراتاسیون سیمان شده و مانع از یخ‌زدگی بتن شود. علاوه براین ضد یخ بتن باعث می‌شود مقاومت اولیه بتن زودتر به دست آورده شود و با افزایش مقاومت اولیه و نهایی بتن، نگهداری از آن در هوای سرد بهتر صورت گیرد.
چسب بتن
چسب بتن یکی از افزودنی‌های بسیار با اهمیت صنعت بتن، به شمار می‌رود. این افزودنی مصارف گوناگونی از جمله آب‌بندی، ترمیم بتن، اتصال میلگرد به بتن، ترمیم بافت‌های قدیمی بتن، جلوگیری از ترک بتن، افزایش مقاومت بتن و افزایش خواص شیمیایی و مکانیکی دارد. چسب بتن به دو دسته اپوکسی و لاتکس (پلیمری) قابل تقسیم هستند. تمامی چسب‌ها یا پلیمر بوده یا هنگام واکنش شیمیایی حاصل می‌شوند. پلیمرها باعث چسبندگی چسب‌ها می‌شوند.
کاهش دهنده های آب
عوامل کاهنده آب در بتن تأثیر بسیاری در استحکام نهایی بتن دارند. استفاده از افزودنی‌های کاهنده آب، نه تنها باعث افزایش مقاومت بتن شده بلکه از ایجاد ترک‌خوردگی، کرموشدگی، جداشدگی و پدیده خونریزی در بتن جلوگیری به عمل می‌آورد.
فرآیند خارج کردن آب از سیمان به سادگی امکان ندارد. فقط با کمک کاهنده آب در بتن میتوان آب اضافه موجود در بتن را خارج کرد و کیفیت آن را بهبود بخشید. در بازار انواع مختلفی از عوامل کاهنده آب بتن موجود است که هر یک بر اساس خاصیت‌های خود، در دسته‌بندی‌های مخصوص به خود قرار می‌گیرند. انواع کاهنده آب در بتن شامل روان‌کننده، فوق روان‌کننده و فرارواکننده می‌شود.
فوق روان کننده های بتن
فوق روان‌کننده بتن از عوامل مقاومت و استحکام بتن هستند که برای بالا بردن کیفیت بتن و کاهش نیاز آن به آب مورد استفاده قرار می‌گیرد. فوق‌روان‌کننده‌های بتن انواع مختلفی دارند. این موارد شامل فوق روان‌کننده کربوکسیلاتی، فوق روان‌کننده نفتالینی و فوق روان‌کننده لیگنوسولفاتی است.
پایه و اساس این محصول بر پایه مواد آلی و شیمیایی بوده که باعث کاهش منافذ مویینه درون بتن می‌شود. این ماده به انسجام هر چه بیشتر آن در عین روان‌شدگی کمک قابل توجهی می‌کند. اکثر افزودنی‌های بتن شامل مواد آلی هستند که اسیدهای هیدروکسید کربوکسیلیک سیمان پرتلند را مهار می‌کند. فوق روان‌کننده‌های بتن با داشتن عامل روان‌کننده، حداقل ۱۵ درصد مصرف آب بتن را کاهش داده و به استحکام و یکنواختی بتن کمک شایانی می‌کنند.
انواع فوق روان‌کننده بتن باعث افزایش مقاومت بتن، کارایی، گیرش، محافظت سیمان بتن و کاهش انقباض و ترک‌خوردگی می‌شود. همچنین بتن را از ترک‌خوردگی حرارتی بهبود می‌دهد.
آب بندی بتن چیست؟
آب‌بندی بتن در واقع به استفاده از هر روشی که برای جلوگیری از نفوذ رطوبت به بتن یا حرکت و انتقال آب به داخل بتن، صورت می‌پذیرد، گفته می‌شود. آب‌بندی بتن به دو صورت نم‌بند و آب‌بند انجام می‌شود که استفاده از هر روش، اصول خاصی برای خود دارد.
زمان آب‌بندی و هنگامی که بتن تحت فشار آب قرار داشته باشد، از انواع افزودنی بتن آب‌بند استفاده می‌شود. این در حالی است که مواد نم‌بندی فقط در مجاورت آب و بدون فشار آب مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ درست همانند دیوار در معرض بارش که نباید آب در آن به صورت مویینه نفوذ کند.
موفقیت در اجرای سازه های عمرانی با افزایش مقاومت بتن
در حال حاضر بتن نقش اصلی و کلیدی در اجرای انواع سازه‌های عمرانی دارد. از بتن به شکل فراگیری در احداث ساختمان‌های ساده مسکونی تا اجرای سازه‌های پیچیده عمرانی حتی در ابعاد ملی، استفاده می‌شود.
بتن‌ها از مقاومت، ماندگاری و انعطاف بالایی در پذیرش انواع فرم‌های ساختمان برخوردار هستند. اینکه چه چیزی باعث افزایش استحکام بتن می‌شود باید گفت که ساخت بتن صرفا مخلوط کردن مصالحی مانند آب، سیمان و ماسه نیست. برای افزایش مقاومت بتن باید با انواع روش‌های مقاومت بتن و مواد افزودنی افزایش مقاومت بتن آشنا باشید. بنابراین آموزش ساخت بتن، از جنبه های کلیدی در اجرای هر ساخت‌وسازی امری مهم شمرده می‌شود.
سوالات متداول
آیا بتن‌ها نیاز به تقویت شدن دارند؟
بله، تقریبا همه بتن‌ها نیاز به تقویت شدن و استحکام دارند. این مقاوم‌سازی با انواع روش‌های افزایش مقاومت بتن و افزودن برخی ترکیبات به بتن صورت می‌گیرد.
آیا میتوان به طور همزمان از چند مواد افزودنی بتن استفاده کرد؟
محدودیتی برای مصرف چند ماده افزودنی به طور همزمان وجود ندارد. اما باید توجه کرد که این مواد اثرات خنثی‌کننده یا مخرب بر یکدیگر نداشته باشند. بهتر است مواد افزودنی به صورت جداگانه و با فاصله زمانی به بتن اضافه شود.
نقش میلگرد در استحکام بتن چیست؟
هرچند که بتن در برابر ضربه و فشار‌های بالا مقاوم است ولی استفاده میلگرد در بتن در برابر نیروهای کششی و چرخشی محافظت می‌کند.
چگونه از یخ زدن بتن جلوگیری کنیم؟
استفاده از ضدیخ بتن مناسب می‌تواند باعث افزایش سرعت انجام واکنش‌های هیدراسیون شود.
باسلام برای اینکه یک بلوک دیواری ویا سقفی ویا تیرچه خوب وبا دوام در برابر ضربه ویا حواد ثی چون زلزله ویا پتک زدن ویا زمین خوردن داشته باشیم چه افزودنی میتوان استفاده کرد وبا چه میزان درصد ترکیبی ؟