تاریخچه بتن طی قرن‌ها پرمصرف‌ترین ماده جهان برای ساخت‌وساز بوده است. امروزه دو نوع رایج آن به شکل بتن ساده (Plain Concrete) یا غیر مسلح و بتن مسلح (Reinforced Concrete) استفاده می‌شود که تفات‌های چشم‌گیری در ترکیب، هدف استفاده و خواص با یکدیگر دارند. هدف این مقاله کیان برنا ارائه یک بررسی کامل از تفاوت‌های بتن ساده و بتن مسلح از لحاظ ترکیب، استحکام، تقویت سازه، تکنیک‌های ساخت، ملاحظات هزینه، نگهداری و اثرات زیست‌محیطی آن‌ها است. با درک این تفاوت‌ها می‌توانید هر دو نوع بتن را آگاهانه‌‌تر در پروژه‌های خود به‌کار ببرید.
بتن ساده و بتن مسلح؛ پرکاربردترین مدل‌های بتن در صنعت ساختمان
بتن سیمانی ساده یک مصالح ساختمانی است که از مخلوط شدن سیمان، سنگدانه‌های ریز (مانند ماسه)، سنگدانه‌های درشت (مانند شن یا سنگ‌های خرد شده) و آب ساخته می‌شود. بتن ساده را به‌طور معمول برای عناصر غیر سازه‌ای (مثل نمای بتنی) و ایجاد یک پایه محکم جهت ساخت‌وساز‌های بیشتر استفاده می‌کنند.
بتن سیمانی مسلح یک ماده کامپوزیتی است که از ترکیب سیمان، سنگدانه‌های ریز، سنگدانه‌های درشت، آب و عناصر تقویت‌کننده همچون میله‌ها یا مش‌های فولادی ساخته می‌شود. افزودن آرماتور فولادی به‌طور قابل توجهی استحکام و دوام بتن را افزایش می‌دهد و بتن مسلح را به گزینه‌ای بسیار عالی برای ساخت عناصر سازه‌ای تبدیل می‌کند.
پیشنهاد مطالعه: بتن و فولاد
تفاوت‌های کلیدی بین بتن مسلح و غیر مسلح
آنچه این دو نوع بتن را از هم متمایز می‌کند، وجود تقویت‌کننده‌های فولادی درون ترکیب بتن مسلح است که سبب افزایش استحکام و ظرفیت باربری آن می‌شود. در ادامه این تفاوت را در جزئیات مختلف ساختاری بررسی می‌کنیم.
ترکیب و قدرت
بتن ساده شامل هیچ عنصر غیر بتنی تقویت‌کننده نیست و استحکام کم‌تری در مقایسه با بتن مسلح دارد. تحمل فشار این ماده معمولاً بین 15 تا 25 مگاپاسکال متغیر است. اما بتن مسلح دارای عناصر تقویت‌کننده اضافی مانند میله‌ها و مش‌های فولادی است. آرماتور به‌طور قابل توجهی قدرت و ظرفیت باربری بتن را با مقادیر مقاومت 25 تا 60 مگاپاسکال یا بالاتر افزایش می‌دهد.
هدف و کاربرد
بتن ساده برای کاربردهای غیر ساختاری که در آن استحکام بالا الزامی نیست استفاده می‌شود. این ماده به عنوان یک پایه عمل کرده و یک سطح پایدار برای فونداسیون‌ها، کفسازی، روسازی و سایر موارد مشابه فراهم می‌کند.
از طرفی بتن مسلح با استحکام برتر و قابلیت تحمل بار بالا، کاربردی سازه‌ای دارد. این ماده برای ساخت تیرها، ستون‌ها، دال‌ها، دیوارها و سایر بخش‌های ساختاری که نیاز به تحمل بارهای سنگین و نیروهای همه‌جانبه دارند، استفاده می‌شود.
تقویت سازه
از آنجایی که بتن ساده به استحکام ذاتی مخلوط سیمانی متکی است، عدم وجود آرماتور استحکام کششی بتن را محدود و آن را مستعد ترک‌خوردگی و شکستن در اثر نیروهای کششی می‌کند. اما بتن مسلح اسکلتی از آرماتورهای فولادی دارد که تمامی ساختار بتن را در برگرفته است. آرماتورهای فولادی با جذب نیروهای کششی، از ایجاد ترک جلوگیری کرده و یکپارچگی بتن را افزایش می‌دهند.
انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری
بتن ماده‌ای شکننده و فاقد انعطاف‌پذیری یا شکل‌پذیری است. در واقع بتن ساده با ساختار سفت و سخت خود، توانایی محدودی برای مقاومت در برابر تغییر شکل بدون ترک یا شکستگی دارد. این عدم انعطاف، استفاده از آن را برای بخش‌هایی که فشار نیروهای دینامیکی یا حرکات سازه‌ای انتظار می‌رود، محدود می‌کند.
اما همین بتن در ترکیب با فولاد، انعطاف و شکل‌پذیری بسیار خوبی از خود نشان می‌دهد. آرماتورها به سازه‌های بتنی قدرت کششی لازم را برای تغییر شکل بدون شکست می‌دهند و آن‌ها را در برابر فعالیت‌های لرزه‌ای یا حرکات سازه‌ای مقاوم می‌سازند.
تکنیک‌های ساخت‌وساز
ساخت بتن ساده نسبتاً راحت است و تنها به ریختن و تراز کردن مخلوط بتن در قالب مورد نظر نیاز دارد.
ولی ساخت بتن مسلح شامل مراحل دیگری نیز می‌شود؛ پس از ریختن مخلوط بتن، آرماتورهای فولادی طبق مشخصات طراحی در داخل قالب قرار می‌گیرند. آرماتورها باید به شکلی به هم بافته شوند که حداکثر میزان مقاومت و استحکام ساختاری را ایجاد کنند.
ملاحظات هزینه
مطمئناً عدم وجود عناصر تقویت‌کننده، هزینه مصالح و نیروی کار ماهر را کاهش می‌دهد و با سرعت بخشیدن به زمان اجرای کار بتن ساده را نسبت به بتن مسلح مقرون‌به‌صرفه‌تر می‌کند.
بتن مسلح هزینه اضافی آرماتورهای فولادی و تکنیک‌های ساخت‌وساز پیچیده‌تر را به همراه دارد. همچنین نیاز به نیروی کار ماهر و استفاده از مصالح بیشتر و گران‌‌قیمت‌تر سبب افزایش هزینه‌های پروژه می‌شود.
نگهداری و دوام
اگر بتن غیر مسلح به درستی پخت و نگهداری شود، دوام و ماندگاری خوبی از خود نشان می‌دهد. با این حال، بتن در مناطقی که در معرض ترافیک سنگین یا عوامل محیطی سخت قرار دارد، بیشتر مستعد ترک‌خوردگی و سایش سطح در طول زمان خواهد بود.
بتن مسلح با ساختار تقویت شده خود، دوام و مقاومت بیشتری در برابر ترک دارد. آرماتورهای فولادی از انتشار ترک‌ها جلوگیری می‌کنند و در نتیجه عمر سازه را طولانی‌تر و نیاز به تعمیر و نگهداری آن را کاهش می‌دهند.
در زمینه نگهداری از بتن می‌توانید مقاله نحوه مراقبت و نگهداری از پلاک بتن اکسپوز کف را هم مطالعه کنید.
اثرات زیست‌محیطی
هر دو نوع مسلح و غیر مسلح بتن پیامدهای زیست‌محیطی دارند؛ زیرا تولید سیمان، جزء اصلی هر دو نوع بتن، با انتشار زیاد دی‌اکسید کربن همراه است. با این حال، اثرات زیست‌محیطی بتن مسلح با وجود فولاد اضافی آن(تولید و استخراج فولاد به افزایش انتشار کربن و استفاده بیشتر از منابع منجر می‌شود) بیشتر خواهد بود.
در جدول زیر می‌توانید خلاصه‌ای از تفاوت‌های کلیدی بین بتن ساده و بتن مسلح را مشاهده کنید.
| تفاوت‌های کلیدی | بتن غیر مسلح | بتن مسلح |
| ترکیبات | سیمان، سنگدانه‌های ریز، سنگدانه‌های درشت، آب | سیمان، سنگدانه‌های ریز، سنگدانه‌های درشت، آب، آرماتورهای فولادی |
| استحکام | نسبتاً کم (15تا 25 مگاپاسکال) | بالاتر (25 تا 60 مگاپاسکال و بیشتر) |
| هدف | عناصر غیر سازه‌ای | عناصر سازه‌ای |
| تقویت سازه | بدون تقویت | تقویت‌کننده‌های فولادی |
| انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری | صلب، فاقد انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری | انعطاف‌پذیر و مقاوم در برابر تغییر شکل |
| تکنیک‌های ساخت‌وساز | ریختن و تسطیح ساده | قرار دادن آرماتورهای فولادی |
| ملاحظات هزینه | مقرون‌به‌صرفه | هزینه بالاتر |
| نگهداری و دوام | مستعد ترک‌خوردگی و سایش سطحی | مقاوم در برابر ترک‌خوردگی و عمر طولانی‌تر |
| اثرات زیست‌محیطی | تأثیر کمتر | تأثیر بیشتر به دلیل تولید فولاد |
مزایا و معایب بتن ساده
مزایا:
- مقرون‌به‌صرفه در مقایسه بتن مسلح
- فرآیند ساخت‌وساز ساده
- ایجاد یک پایه پایدار برای ساخت‌وساز بیشتر
- مقاومت فشاری خوب
معایب:
- مقاومت کششی محدود
- مستعد ترک خوردن تحت نیروهای کششی
- عدم انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری
- نامناسب برای کاربردهای سازه‌ای
- نیاز به نگهداری بیشتر در شرایط محیطی سخت یا پرترافیک
پیشنهاد مطالعه: بتن الیافی چیست؟
مزایا و معایب بتن مسلح
مزایا:
- استحکام و ظرفیت تحمل بار بالا
- انعطاف‌پذیری و شکل‌پذیری عالی
- مقاوم در برابر ترک‌خوردگی و تغییر شکل
- مناسب برای کاربردهای سازه‌ای
- عمر طولانی و نیاز کم به تعمیر و نگهداری
معایب:
- هزینه بالاتر نسبت به بتن ساده
- فرآیند ساخت‌وساز پیچیده‌تر
- نیاز به نیروی کار ماهر و تخصص جهت نصب آرماتورها
- اثرات زیست‌محیطی بالاتر
کاربردهای بتن ساده و مسلح
بتن ساده کاربردهای مختلفی در ساخت‌وساز دارد، از جمله:
- کفسازی در ساختمان‌های مسکونی و تجاری: دال‌های بتنی ساده مصارف زیادی در کفپوش‌های مسکونی و تجاری، کف انبارها و تاسیسات صنعتی دارند و سطح صاف و همواری را ارائه می‌دهند.
- روسازی پیاده‌روها، راهروها و جاده‌های کوچک: بتن به دلیل دوام و مقاومت بالا در برابر بارهای سنگین ترافیکی، به‌طور گسترده در ساخت جاده‌ها، بزرگراه‌ها، پیاده‌روها، جاده‌ها و پارکینگ‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- پی سازه‌ها و ساختمان‌ها: بتن اغلب برای ایجاد پی ساختمان‌ها، پل‌ها و سایر سازه‌ها استفاده می‌شود. این ماده یک پایه پایدار و باربر می‌سازد که کل سازه را پشتیبانی می‌کند.
- پروژه‌های ساختمانی در مقیاس کوچک مانند دیوارهای مرزی و سازه‌های کوچک: در برخی موارد می‌توان از بتن ساده برای سازه‌های موقت مانند موانع، قالب‌ها و سکوهای محل ساخت‌وساز استفاده کرد.
- حاشیه ها و ناودان‌ها: ایجاد حاشیه‌ها و ناودان‌ها در کنار خیابان و معابر از دیگر موارد استفاده بتن می‌باشد. این اجزا به کنترل جریان آب کمک می‌کند و مانع از خراب شدن ساختار اصلی معبر در اثر تجمع رطوبت و آب می‌شود.
- پوشش کانال و لوله‌های آبیاری: بتن ساده برای ساختن کانال‌ها، زهکش‌های طوفان و بقیه سازه‌های آبیاری که به مدیریت و هدایت آب کمک می‌کنند، بکار می‌رود.
- کاربردهای تزئینی: در حالی که بتن ساده فاقد جذابیت زیبایی‌شناختی بتن تزئینی است، هنوز هم می‌توان از آن برای اهداف سودمند در فضاهای بیرونی مانند پاسیو و حیاط استفاده کرد (مقاله نمای ترکیبی بتن اکسپوز و چوب را بخوانید).
- مخازن و سیلوهای آب: در کاربردهای صنعتی، بتن برای ایجاد مخازن ذخیره آب و سیلوها جهت ذخیره‌سازی مواد حجیم مانند دانه یا سیمان استفاده می‌شود.
بتن مسلح در طیف گسترده‌ای از پروژه‌های سازه‌ای استفاده می‌شود، از جمله:
- تیرها و ستون‌های ساختمان‌ها و پله‌ها: در پایه‌ها، تیرها و ستون‌های سازه‌های مسکونی، از خانه‌ها گرفته تا ساختمان‌های آپارتمانی، اغلب برای پایداری و دوام، از بتن مسلح استفاده می‌کنند.
- ساختمان‌ها و آسمان خراش‌ها: بتن مسلح یکی از اصلی‌ترین متریال‌هایی است که به‌طور گسترده در ساخت ساختمان‌ها و آسمان‌‌خراش‌ها استفاده می‌شود. بتن مسلح چارچوب سازه را شکل می‌دهد، وزن زیاد بنا را تحمل و در برابر بارهای مختلف مانند باد و نیروهای زمین لرزه مقاومت می‌کند (مقاله بزرگترین ساختمان‌های بتنی دنیا را بخوانید).
- تصفیه‌خانه‌های فاضلاب: تأسیسات تصفیه فاضلاب به دلیل قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی و نیاز به دوام در شرایط سخت محیطی از بتن مسلح ساخته می‌شوند.
- دیوارهای حائل و سدها: بتن مسلح به دلیل مقاومت در برابر فشار آب و پایداری زیاد، معمولاً در ساخت سدها و سایر سازه‌های نگهدارنده آب مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- سازه‌های صنعتی: کفپوش، فونداسیون و سایر اجزای سازه‌ای کارخانجات و تاسیسات صنعتی اغلب از جنس بتن مسلح است. به دلیل بارهای سنگین ماشین‌آلات و محیط‌های سخت صنعتی، از این متریال استفاده می‌شود.
- پروژه‌های زیرساختی مانند پل‌ها، تونل‌ها و بزرگراه‌ها: برای ساخت بسیاری از پل‌ها و روگذرها از بتن مسلح استفاده می‌شود. استحکام این ماده به تحمل بارهای سنگین ترافیکی کمک کرده و دوام گذرگاه را تحت شرایط مختلف محیطی تضمین می‌کند. تونل‌ها از دیگر سازه‌های ساخته شده با بتن مسلح هستند؛ زیرا ساختار یکپارچه بتن مقاومت خوبی در برابر فشار خاک و سنگ دارد و جلوی ریزش و خراب شدن تونل را می‌گیرد.
- سازه‌های پارکینگ: ستون‌ها، تیرها و دال‌های کف پارکینگ‌های چند طبقه اغلب از بتن مسلح ساخته شده‌اند. این ساختار تضمین می‌کند که پارکینگ قادر به تحمل وزن وسایل نقلیه زیاد خواهد بود.
جمع‌بندی
به‌طور خلاصه، بتن ساده برای ساخت لایه‌های مسطح و محکم به‌کار می‌رود، در صورتی که بتن مسلح همه‌کاره است و می‌تواند نیروهای بیشتری را تحمل کند. درک تفاوت بین آن‌ها انتخاب ماده مناسب را براساس الزامات پروژه، ظرفیت‌های باربری، دوام و ملاحظات هزینه آسان‌تر می‌کند. در نتیجه با اتخاذ تصمیمات آگاهانه، پروژهای ساختمانی یکپارچگی سازه بیشتر، طول عمر و پایداری مطلوبی خواهند داشت.
منابع: credaily.com | knowdifferences.com | almanaratain.com
