مشخصات بتن آرمه از نظر اهمیت، تفاوتی با یکدیگر ندارند. وجود المانهای تقویتکننده، بیشتر بر روی استحکام بتن تاثیر میگذارد. با این حال، این المانها میتوانند دیگر مشخصات بتن را نیز با تغییر مواجه کنند. در ادامه به معرفی برخی از مهمترین خواص بتن مسلح میپردازیم.
چگالی بتن مسلح
چگالی یا وزن مخصوص بتن آرمه (تقویت شده با میلگرد فولادی) بین 2400 تا 2500 کیلوگرم بر متر مکعب است و تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد. البته روش مسلح کردن بتن و جنس المانهای تقویتکننده بر روی این عدد تاثیرگذار هستند. جدول زیر چگالی برخی از انواع بتن را نمایش میدهد.
نوع بتن | چگالی (کیلوگرم بر متر مکعب) |
معمولی | 2200 تا 2500 |
مسلح به میلگرد فولادی | 2400 تا 2500 |
مسلح به الیاف فولادی | 2300 تا 2400 |
مسلح به الیاف شیشهای | 2000 تا 2100 |
مسلح به الیاف پلیمری یا کربنی | 1400 تا 1600 |
استحکام بتن مسلح
هدف اصلی استفاده از المانهای تقویتکننده در ترکیب بتن، افزایش استحکام آن در برابر تنشهای کششی و بهبود شکلپذیری سازه است. بتن معمولی، یک ماده ترد با مقاومت فشاری خوب (15 تا 30 مگاپاسکال) و مقاومت کششی پایین (2 تا 5 مگاپاسکال) است. در صورت اعمال بارهای کششی بیش از حد، اعضای بتنی به طور ناگهانی میشکنند. همین موضوع، کاربردهای بتن معمولی در سازهها یا عضوهای تحت بارگذاری کششی را محدود میکند. بتن مسلح، بخصوص بتن تقویت شده با میلگرد فولادی، با برطرف کردن این محدودیت، عملکرد بسیار مناسبی را در مقابل تنشهای کششی از خود به نمایش میگذارد.
استفاده از المانهای تقویتکننده در ترکیب بتن میتواند مقاومت کششی آن را بیش از 50 درصد افزایش دهد. مقاوت فشاری بتن آرمه تفاوت چندانی با بتن معمولی ندارد. با این وجود، حضور المانهای تقویتی، شکلپذیری این مصالح ساختمانی را افزایش میدهد. در نتیجه، هنگام اعمال بارهای بیش از حد، تغییر شکل و گسیختگی اعضا به صورت تدریجی و قابل مشاهده خواهد بود.
پیوستگی بتن مسلح
با گیرش مخلوط سیمانی، شکل سطح داخلی آن با شکل سطح خارجی المانهای تقویتکننده مطابقت پیدا میکند. به عبارت دیگر، این دو ماده درون یکدیگر قفل میشود. میزان قفلشدگی یا پیوستگی المانهای تقویتکننده با بتن بر روی نحوه انتقال موثر تنش تاثیر میگذارد. هر چه این پیوستگی بیشتر باشد، انتقال تنش نیز بهتر خواهد بود. به همین دلیل، سطح المانهای تقویتکننده معمولا به صورت زبر و آجدار ساخته میشوند.
کارایی بتن مسلح به الیاف
کارایی، یکی از مهمترین مشخصات بتن است که میزان سهولت بتنریزی، تراکم و پرداخت را کنترل میکند. این مشخصه در بتن تقویت شده با الیاف از اهمیت بیشتری برخوردار است. وجود الیاف از هر جنسی، قابلیت تحرک سنگدانههای مخلوط را کاهش میدهد. این مسئله میتواند بر روی مقاومت بتن الیافی پس از رخ دادن ترک، تاثیر منفی بگذارد. کاهش حداکثر ابعاد سنگدانهها یا افزایش نسبت مخلوط سیمانی به الیاف، از گزینههای مناسب برای رفع مشکل مذکور هستند. مهندسان باید هنگام ارائه طرح اختلاط، اثرات الیاف مورد استفاده را بر روی کاریی در نظر بگیرند.
ضریب انبساط حرارتی
یکی از مهمترین خواص فیزیکی بتنهای مسلح، ضریب انبساط حرارتی مخلوط سیمانی و المانهای تقویتکننده درون آن است. ضریب انبساط حراراتی، میزان تغییر حجم، طول یا مساحت ماده در هنگام مواجهه با تغییرات دمایی را نمایش میدهد. در صورتی که ضریب انبساط حرارتی بتن با المانهای تقویتکننده تفاوت داشته باشد، تغییر دمای محیط میتواند باعث از بین رفتن پیوند بین بتن و المان تقویتکننده شود. عدم پیوستگی مواد، ضعیف شدن سازه و افزایش احتمال تخریب آن را در پی دارد. به همین دلیل، معمولا از موادی با ضریب انبساط حرارتی مشابه برای مسلح کردن بتن استفاده میشود. فولاد، بهترین گزینه برای ترکیب شدن با بتن است.
مقاومت در برابر خوردگی بتن مسلح
یکی از ویژگیهای بتن آرمه، مقاومت المانهای تقویتکننده آن در برابر خوردگی است. فولاد در مواجهه با هوا و مواد شیمیایی دچار خوردگی میشود. از اینرو، استفاده از پوششهای اپوکسی، میلگردهای گالوانیزه، فولاد ضد زنگ و المانهای تقویتکننده غیر فولادی در شرایط مستعد خوردگی در اولویت قرار دارند. عدم توجه به این موضوع میتواند هزینههای ناشی از ترمیم و جایگزینی بتن را افزایش دهد.