بتن سنگین از انواع بتنی است که وزن 1.5 الی 2.5 برابر بیشتر نسبت به بتن معمولی دارد و تراشه های فولادی یا سولفات باریم به جای ماسه در آنها به کار رفته است.
اگر درباره انواع بتن پرس و جو و تحقیق کنید حتماً با اسامی مختلفی مانند بتن مسلح، بتن سبک، بتن سنگین، بتن پیش تنیده، بتن خود متراکم و … مواجه می شوید. این بتن ها دارای ترکیبات متفاوت و خواص مختلفی هستند. در این مقاله قصد داریم با یکی از بتن هایی که کارایی های زیادی دارند، آشنا شویم.
جهت کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید
تعریف Heavy weight concrete (بتن سنگین)
این بتن در مقایسه با بتن معمولی، چگالی بالاتری دارد و در ترکیب خود به جای شن و ماسه از چدن، فولاد، سولفات و … استفاده شده است.
اضافه شدن فولاد به ترکیب بتن موجب شده است که سطح مقاومت کششی آن به صورت قابل توجهی افزایش پیدا کند. این بتن از نظر قیمتی، اختلاف زیادی با بتن معمولی دارد. چرا که سنگدانه های آن عمدتاً فلزی هستند و همچنین هزینه های حفاری، حمل مصالح، اختلاط ایده آل و … برای آن بالاتر می باشد.
در این بتن چه موادی به کار رفته است؟
در این بتن از سنگدانه ها، سیمان، دانه های ریز، آب و افزودنی های گوناگون استفاده شده است. از جمله مواد به کار رفته در ترکیب بتن سنگین می توان به باریت، سنگ آهن، فلزات سنگین، سیلیکون، گرانول و گلوله فولادی اشاره نمود.
تمامی سنگدانه های بکار رفته در این بتن باید از استانداردهای مذکور در ASTM C33 برخوردار باشد. این سنگدانه ها باید به صورت مکعبی شکل باشند. وزن مخصوص این سنگدانه ها باید دانسیته 4200 کیلوگرم بر متر مکعب داشته باشند.
برای تولید این بتن می توان از سیمان های پرتلند، مواد افزودنی معدنی و شیمیایی مثل آنچه که در تولید بتن معمولی به کار می رود، استفاده نمود. نوع سنگدانه ها و دانسیته بتن بر مبنای نوع تشعشعات و شدت آن گزینش می شود و با تجزیه و تحلیل این موارد تصمیم گیری می کنند که چه سنگدانه و دانسیته ای را برای آن درنظر بگیرند.
مزایا و معایب بتن سنگین چیست؟
این بتن دارای مقاومت بسیار خوبی است اما میزان سیمان لازم برای آنها بیشتر از دیگر بتن ها است.
مزایا و معایب این بتن را در جدول زیر نشان داده ایم:
|
مزایای بتن سنگین |
معایب |
| کاهش نفوذپذیری | قیمت بالا |
| مقاومت بسیار بالا در برابر تشعشعات | نیاز به سیمان بیشتر |
| جرم بسیار بالا و کاهش احتمال ارتعاشات | دشوار بودن استخراج مواد اولیه آن |
| مقاومت مکانیکی بسیار خوب | احتمال سایش و پاره شدن لوله پمپ و میکسرها |
| پایداری از نظر حرارتی و ابعادی | احتمال جداشدگی ذرات |
طرح مخلوط بتن سنگین چیست؟
تعیین نسبت های این بتن تقریباً مثل بتن های معمولی می باشد اما توجه به چندین نکته حائز اهمیت است که به برخی از آنها اشاره می کنیم:
- با در نظر داشتن سختی ترکیب بتن باید از ماسه با مدول نرمی پایین استفاده نمود. البته می توان نسبت ماسه به شن را بیشتر درنظر گرفت.
- حداقل میزان سیمان باید 350 KN/m2 تا میزان آب پیوند یافته در ساختار خمیر سیمان به خاصیت سپری بودن در برابر تشعشعات آن بیشتر باشد.
- خواصی مثل جمع شدگی، کارایی، خزش، خاصیت سپری، انبساط حرارتی در طرح گوناگون باید لحاظ شود و پیش از طرح مخلوط حتماً در زمینه تأثیرگذاری هر یک بر بتن اطلاعاتی کسب کرد.
نحوه پیاده سازی Heavy weight concrete چگونه است؟
4 روش برای پیاده سازی بتن سنگین وجود دارد که به هر یک از آنها، اشاره کوچکی می کنیم:
- روش معمول: در این روش باید از پر کردن زیاد میکسر با ذرات سنگین مثل قطعات فولادی خودداری نمود. پیمانه ها باید نزدیک به 50 درصد توان اسمی میکسر یا مخلوط کن، کم شوند.
- روش پیش آکنده: نخست سنگدانه های درشت را درون قالب می ریزند و سپس ملات متشکل از ماسه، سیمان و آب را داخل قالب پمپاژ می شوند تا هیچ فضای خالی وجود نداشته باشد. در این روش بعید است که شاهد جداشدگی ذرات باشیم.
- روش پمپاژ: اگر با چالش محدودیت فضا مواجه هستیم، بهتر است از روش پمپاژ استفاده کنیم. فاصله پمپاژ مخلوط در مقایسه با ترکیب بتن معمولی کم شود و نزدیک به یک دهم از میزان شن کم شود تا شاهد افزایش نسبت ملات به سنگدانه درشت باشیم.
- روش غوطه وری: لایه ای از ملات متشکل از سیمان و ریزدانه ها با ضخامت 50 میلی متر به قالب ریخته می شود و پس از آن، مقداری درشت دانه می افزاید و با میل کوبی یا لرزش دادن ذرات به سمت ملات می فرستند.
چرا بتن سنگین برای سازه های محافظ پرتویی به کار می رود؟
این بتن به دلایل زیر برای ساخت این سازه ها به کار می رود:
- توانایی کاهش شدت پرتوهای یونیزکننده: دانسیته بالای این بتن موجب جذب پرتوهای گاما و نوترون می شود و شدت آنها را کم می کند. این ویژگی برای برخی از سازه ها که در معرض شدید این پرتوها هستند، مهم است و تضمین کننده سلامت ساکنین آنها می باشد.
- پایداری و دوام بسیار بالا: این بتن در برابر عوامل محیطی دارای پایداری خوبی است و با گذشت زمان همچنان این پایداری را حفظ می کند.
- هزینه پایین: این بتن به نسبت سرب ارزان قیمت تر و از نظر اجرایی کم هزینه تر می باشد.
مشخصات مورد ارزیابی در این بتن چیست؟
- چگالی بتن سنگین باید به اندازه ای باشد که توانایی کاهش تشعشعات و ارائه پایداری بالا را داشته باشد.
- مقاومت فشاری در این بتن باید به اندازه ای باشد که توانایی مقابله با تنش ها و کشش ها را داشته باشد.
- نوع و میزان سنگدانه های سنگین باید به میزانی باشد که ترکیب یکنواخت باشد.
سخن پایانی
بتن سنگین در ساخت بسیاری از سازه ها و پروژه های عمرانی به کار می رود. این بتن با برخورداری از خواص منحصر به فرد مانند دانسیته بالا می تواند یک مصالح بی نظیر و چالش زدا باشد و برخی از چالش های ساخت و ساز را برطرف کند.
پایداری در برابر تغییرات دما، قابل استفاده برای سازه های زیرزمینی، خاصیت عایق در برابر اشعه و مقاومت بسیار خوب در برابر فشار از مهمترین ویژگی های این بتن است که آن را برای پروژه های بزرگ مناسب کرده است.
