تصور صنعت ساختمان‌سازی بدون وجود ترکیب مقاوم و خشنی به نام بتن، کار سختی است. بتن را امروزه در هر گوشه و کنار ساختمان‌سازی میتوان دید. از مراحل اولیه یعنی ساخت فوندانسیونی قابل اتکا برای ساختمان گرفته تا سقف بنا و حتی نمای آن، همه رد پای بتن را به ما نشان میدهند. ویژگی‌های منحصر به فرد این ماده، مقدمات حضور آن در تمام امور عمرانی را فراهم میکند. حتی سدها، جاده‌ها و پل‌ها نیز بدون حضور بتن به مشکل برمی‌خورند. بتن همراه همیشگی صنعت عمران است.
مقاومت ضربه و توانایی تحمل بار بالای بتن تا مدت‌ها نیاز مهندسان عمران بابت یک ماده اولیه کم نقص را از بین می‌برد. امروز اما با پیشرفت صنعت عمران و آفرینش سازه‌های عظیم در شهرها و جاده‌ها، دیگر بتن به تنهایی کافی نیست و باید به تقویت آن پرداخت. روش‌های تقویت بتن، موضوع این مقاله است. در این مقاله قصد داریم راه‌های افزایش مقاومت و تقویت ویژگی‌های آن را بیان کنیم و به دلایل نیازمان به تقویت این ماده بپردازیم.
بتن چیست؟
به ترکیب سیمان، شن، ماسه، آب و برخی مواد افزودنی با نسبت مشخص، بتن میگویند. بتن مقاومت بالایی در برابر شکستن دارد و میتواند وزن بسیار زیادی را تحمل کند. این ماده در ساخت فوندانسیون، تیر و ستون‌ها، سقف و دیوار در صنعت ساختمان و در ساخت پل و سدهای عظیم کاربرد دارد. بتن علاوه بر مقاومت بالا، یک عایق مناسب نیز برای گرما و صوت میباشد. این ویژگی‌ها، از بتن یک ماده ایده‌آل برای استفاده در بخش‌های مختلف صنایع عمرانی ساخته است.
دلیل تقویت بتن
در کنار این ویژگی‌های مثبت، چند نقص آشکار نیز در بتن وجود دارد. مقاومت کششی کم و ضعف در برابر نوسانات دما باعث میشود گاهی بتن چندان قابل اتکا نباشد. غیر از این مورد، بتن وزن بسیار بالایی دارد و به خودی خود، ماده سنگینی است. بتن اولیه برای تحمل وزن خود باید تقویت شود. این فرآیند تقویت میتواند خواص دیگری را نیز در این ماده به وجود آورد تا کاربرد بهتری در انتظار آن باشد.
غیر از این موضوع، گاهی به دلیل اشتباهات موجود در طراحی و اجرای بتن یا نیاز به افزایش بار ساختمان، لازم است بتن ساخته شده تقویت شود. گاهی هم بتن خودش با ترک‌های ریز روی سطح خود یا ایراداتی از این دست، نیازش به تقویت را به سازندگان اطلاع میدهد. همه عوامل گفته شده در کنار هم، موجب میشود که به دنبال روش‌هایی برای تقویت سازه‌های بتنی و افزایش توان تحمل بتن باشیم.
در صورتی که بتن دچار آسیب‌دیدگی شود و اقدام به تقویت آن در زمان مناسب انجام نگردد، خسارت‌های جبران‌ناپذیری به بتن و حتی کل یک سازه وارد میشود. به همین دلیل، منطقی است تا به موقع نسبت به ترمیم و تقویت بتن اقدام شود.
روش های تقویت بتن
به طور کلی، روش های تقویت بتن شامل استفاده از مواد یا سازه‌هایی است که توان تحمل و خواص بتن را تقویت می‌کنند. مهمترین روش‌های تقویت بتن عبارت‌اند از:
آرماتور بندی
معروفترین روش برای تقویت خاصیت کششی بتن، آرماتور بندی نام دارد. در این روش به کمک سازه‌های فولادی بزرگ، مقاومت بتن افزایش داده میشود.
روش FRP
در این روش، به کمک پلیمرهایی که از رزین و الیاف مختلف مانند شیشه، کربن و آرامید یک پوشش کامپوزیتی ساخته شده و زیر سازه نصب میشود.
افزایش ابعاد سازه
این روش برای تیرها و ستون‌ها قابل اجراست. همانطور که از نام آن مشخص است، در این روش ابعاد تیر را افزایش میدهند تا تحمل آن بالاتر برود.
پس‌تنیدگی و پیش‌تنیدگی
در این روش، پس از آنکه بتن اصطلاحا کمی خودش را گرفت، فولاد کار شده در آن را از طرفین دچار کشیدگی می‌کنند تا تنش وارده بر بتن، مقاومت آن را افزایش دهد.
دیوار برشی
به کمک دیوارهای برشی میتوان وزن بیشتری روی سازه اعمال نمود.
ژاکت بتنی
در این روش، دور تا دور بتن به کمک یک سازه فولادی پوشانیده میشود تا مقاومت آن بیشتر شود. این روش هم اغلب برای ستون‌ها کاربرد دارد.
استفاده از الیاف در تولید بتن
با افزودن الیافی نظیر پلی‌پروپیلن به بتن، در صورت رعایت اصول تولید، بتنی با مقاومت کلی بالاتر ساخته میشود.
تقویت بتن آسیب دیده
روش های تقویت بتن، محدود به افزایش مقاومت سازه‌های بتنی در برابر مشکلات احتمالی نیست. گاهی کار به آنجا میکشد که با یک بتن آسیبدیده طرف هستیم. در این شرایط، استفاده از سازه‌های فلزی یا الیاف تقویتی دیگر دردی را دوا نمی‌کنند.
برای تقویت بتن آسیب دیده، باید در مرحله جلوی افزایش آسیب‌دیدگی را بگیریم. آسیب‌دیدگی بتن تنها محدود به ترک‌های بزرگ نیست بلکه مواردی نظیر شوره زدن، تاول زدن، پوسته شدن، تابیدگی و تورق را نیز باید جزو اشکالات یک سطح بتنی بدانیم.
در مرحله بعد، باید بتن آسیبدیده را ترمیم کنیم. مهمترین روش‌های ترمیم بتن عبارت‌اند از:
- تزریق اپوکسی به محل آسیب‌دیدگی
- جا زدن ملات خشک در محل بروز آسیب
- حفاری بتن دارای ترک عمیق تا عمق ترک و پوشش دوباره سطح
- دوخت بتن با سوزن‌های فولادی
- اجرای یک لایه روکش روی بتن آسیبدیده
- شیار و درزبندی به کمک مواد مناسب مانند چسب بتن
- سنگ‌زنی بتن
جمع بندی
بتن یکی از مقاومترین مصالح موجود در صنعت ساختمان است که مقاومت و تحمل وزن آن نیازی به تعریف ندارد. با این وجود، گاهی بتن هم نیاز به تقویت دارد. افزایش وزن سازه، مشکلات اجرایی و ایرادات محاسباتی در طراحی سازه از جمله دلایلی هستند که نیاز به تقویت بتن را آشکار می‌کنند. روش‌هایی از جمله سازه‌های فولادی، پلیمرها، افزایش ابعاد و الیاف تقویتی به ما کمک می‌کنند تا بتنی با تحمل وزن بالاتر داشته باشیم.