بتن آرمه (به فرانسوی: Béton armé ) یا بتن مسلح به بتن مسلح شده با میلگرد ( آرماتور) را می گویند. بتن ماده ای است که در برابر فشار مقاوم است اما از کشش پشتیبانی نمی کند. از طرف دیگر ، فولاد ماده ای است که هم در برابر کشش و هم در برابر فشار مقاوم است.
طبق تحقیقات صورت گرفته بتن مسلح یا به اصطلاح رایج فرانسوی آن در فارسی “بتن آرمه”، مقاوم ترین مصالح ساختمانی در برابر بلایای طبیعی در جهان به‌شمار می‌رود.
بتن قدرت و دوام بالایی دارد و کار با آن آسان است و در مقایسه با فولاد و سازه فلزی اجرای آن سهل‌تر گزارش شده است. به‌علاوه، سازگار با محیط زیست و در هر محیطی قابل اجراست. همچنین، مقرون به صرفه هم بشمار می‌رود.
معمولاً برای ساخت ستون‌ها از پی تا بام، و در ساخت بزرگراه‌ها، سازه‌های پیش ساخته، سازه‌های شناور و تونل‌های برق‌آبی، کانال‌های آبیاری، زهکش‌ها و سایر سازه‌های پل و زیرگذر قابلیت اجرا دارد.
بتن آرمه (RC) یک کامپوزیت همه کاره و یکی از پرکاربردترین مواد در ساخت و سازهای مدرن است.
-
تاریخچه
در آمریکا، ویلیام وارد، نخستین ساختمان بتن آرمه را در سال ۱۸۷۵ در نیویورک بنا کرد. همچنین، تادیوس هیئت، که در ابتدا یک وکیل بود، در دهه ۱۸۵۰ تجربیاتی را در مورد تیر بتن آرمه انجام داد. وی میله‌های آهنی را در ناحیه کششی تیر قرار داد و در نزدیکی تکیه‌گاه آن را به طرف بالا خم کرده و در ناحیه فشاری مهار نمود. او همچنین میله‌های قائمی را در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها برای تحمل برش به‌کار برد. هیئت در سال ۱۸۷۷ یک کتاب ۲۸ صفحه‌ای در ارتباط با موضوع تحقیقات خود منتشر کرد.
همچنین کویگنت یک مهندس فرانسوی بود و اولین کسی بود که از بتن آرمه (béton armé) در ساخت سازه‌های گوناگون بهره گرفت و در سال ۱۸۵۳ یک ساختمان ۴ طبقه در خیابان ۷۲ چارلز میشل که در حومه شمالی شهر پاریس و نزدیک به کارخانهٔ سیمان خانوادگیش بود را ساخت. این سازه اولین سازه بتن آرمه جهان است و توسط معمار محلی تئودور لاشز طراحی شده‌است. از کارهای دیگر کویگنت می‌توان به سیستم تأمین آب شهری پاریس اشاره کرد که معروف به aqueduct de la Vanne است.
-
هدف استفاده از بتن آرمه
هدف از استفاده کردن از بتن مسلح ، واگذاری کششی به وجود آمده در بتن به میلگرد ها است. بدین ترتیب نیروی کششی به بتن وارد نمی شود و سبب ترک خوردگی و از هم جدا گسیختگی بتن نمی شود. بتن مسلح، در سال ۱۸۴۹ توسط باغبانی فرانسوی به نام جوزف مونیر اختراع شده و در سال ۱۸۶۷ به ثبت رسید. واژه فرو بتن نیز (به انگلیسی: Ferro Concrete) تنها به بتنی اشاره دارد که توسط آهن یا فولاد تقویت شده باشد. از مواد دیگری همچون الیاف آلی و معدنی نیز می‌توان به مانند کامپوزیت‌هایی در اشکال مختلف برای تقویت بتن استفاده کرد.
هدف اصلی استفاده از بتن آرمه، واگذاری نیروهای کششی بوجود آمده در بتن به میلگردها است(به دلیل مقاومت کششی بالای میلگرد). تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک‌خوردگی و در نهایت پکیدن بتن نشود. مقاومت کششی بتن ۰٫۱ مقاومت فشاری آن است. کرنش شکست بتن در کشش، بسیار پایین است که با مسلح نمودن آن می‌توان دو لبه بتن ترک‌خورده را به هم نزدیک کرد.
-
مشخصات بتن مسلح ( بتن آرمه )
1. چگالی
یکی از مشخصات بتن آرمه، چگالی 2400 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب این نوع بتن می باشد که تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد. البته ناگفته نماند که روش مسلح کردن بتن و جنس المان‌های تقویت‌کننده بر روی این عدد تاثیر می گذارد.
2. افزایش استحکام در برابر تنش‌های کششی
افزایش استحکام در برابر تنش‌های کششی و بهبود شکل‌پذیری سازه از دیگر مشخصات بتن مسلح می باشد. مقاومت کششی بتن آرمه با استفاده از المان‌های تقویت‌کننده در ترکیب بتن می‌تواند بیش از 50 درصد افزایش یابد. اگرچه مقاوت فشاری بتن آرمه تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد، ولی حضور المان‌های تقویتی، شکل‌پذیری این مصالح ساختمانی را افزایش می‌دهد.
3. کارایی بتن مسلح به الیاف
کارایی، یکی از مهم‌ترین مشخصات بتن است که میزان سهولت بتن‌ریزی، تراکم و پرداخت را کنترل می‌کند. این ویژگی در بتن تقویت شده با الیاف از اهمیت بیشتری برخوردار است.
4. پیوستگی بتن مسلح
با گیرش مخلوط سیمان، شکل سطح داخلی آن با شکل سطح خارجی عناصر تقویت کننده مطابقت دارد. به عبارت دیگر، این دو ماده به هم قفل شده اند. میزان قفل شدن یا اتصال عناصر تقویت کننده با بتن بر انتقال موثر تنش تأثیر می گذارد. هر چه انسجام بیشتر باشد، انتقال تنش بهتر است. به همین دلیل سطح عناصر تقویت کننده معمولاً ناصاف و آجدار ساخته می شود.
5. مقاومت در برابر خوردگی
از دیگر ویژگی‌های بتن آرمه، مقاومت عناصر تقویت‌کننده آن در برابر خوردگی است. فولاد در مواجهه با هوا و مواد شیمیایی دچار خوردگی می‌شود. به همین دلیل، استفاده از پوشش‌های اپوکسی، میلگردهای گالوانیزه، فولاد ضد زنگ و المان‌های تقویت‌کننده غیر فولادی در شرایط مستعد خوردگی باید در اولویت قرار بگیرد. عدم توجه و نادیده گرفتن این نکات می‌تواند هزینه‌های ناشی از ترمیم و جایگزینی بتن را افزایش دهد.
-
کاربرد بتن مسلح یا آرمه
فولاد به‌کار رفته در این نوع بتن با تقویت آن و افزایش مقاومت کششی در کنار مقاومت فشاری بتن، موجب می‌شود که این بتن مصارف خیلی بیشتری داشته باشد. در ادامه به چند مورد از کاربرد های این نوع بتن اشاره می‌کنیم:
- ساخت المان های باربر مثل تیر و ستون و دیوار و کف و سقف در کلیه ساختمان های مسکونی و تجاری و صنعتی
- ساخت المان های حامل پل های کوتاه و بلند و متوسط، عرشه و شاه تیر پل ها به منظور مقاوم سازی حداکثری و کاهش هزینه های اجرایی
- سدها یا سازه های هیدرولیکی مختلف در بخش فونداسیون، دیوار حائل سدهای خاکی، بدنه سدهای وزنی، بدنه و تکیه گاه های سدهای قوسی با بتن مسلح ساخته می شوند
- ساخت فونداسیون کلیه ساختمان ها
- ساخت دال های بتن آرمه به جای آسفالت سازی خیابان، آزادراه ها و پیاده روها و مسیر فرود هواپیماها
- ساخت سازه های شناور مثل اسکله ها
- سازه های دریایی مختلف مثل اسکله ها، برج های دیده بانی و فانوس های دریایی از بتن مسلح یا بتن آرمه ساخته شده اند. خرپاهای بتن مسلح برای انبارهای نزدیک سواحل دریایی استفاده می شوند
- لوله و کانال های صنایع مختلف مثل سیستم های فاضلاب شهری، تأسیسات بهداشتی ساختمان ها و غیره با بتن آرمه ساخته می شوند بجز مواردی که فشار بالای ۹ بار داشته باشند که در این صورت باید از غلاف های فولادی استوانه ای شکل هم استفاده گردد
-
مزایای استفاده از بتن آرمه یا بتن مسلح
این بتن کاملا با محیط زیست سازگار است و زیانی به آن نمی‌رساند. همچنین به علت مقاومت کششی بالایی که دارد، دچار ترک و شکست نمی شود. البته دلیل محبوبیت این بتن برای مهندسان و توسعه‌دهندگان و همچنین مشتریان تنها این دو مورد نیست. دلایل اصلی و به عبارتی مزایای استفاده از بتن مسلح به صورت زیر است:
- توان بارگذاری بسیار بالا آن را به مصالح مطلوب ساختمانی تبدیل می‌کند.
- مقرون به صرفه است. هم هزینه تولید اولیه آن به دلیل در دسترس بودن مواد اولیه ارزان است و هم به دلیل دوام و عمر طولانی هزینه اضافی ندارد.
- دوام و عمر بالا که به دلیل نفوذ پذیری بسیار کم بتن است.
- مقاومت در برابر آتش، شرایط آب و هوایی، مواد شیمیایی و…
- شکل‌پذیری که به دلیل وجود آرماتور های فولادی ایجاد می شود.
- مقاومت لرزه‌ای مناسب
- این بتن قابلیت بازیافت و استفاده مجدد را دارد.
- طیف گسترده‌ای از کاربردها و همچنین روش‌های مصرف از جمله پمپاژ، پاشش، استفاده دستی، دوغاب و… دارا است.