فواید استفاده از بتن مگر

همانطور که قبلا نیز گفته شد از بتن مگر به عنوان پایه و زیر ساخت برای سایر انواع بتن ( بتن آماده ، بتن پیش ساخته ، بتن سبک و غیره) استفاده می شود. استفاده از این نوع بتندارای مزیتهای زیادی است.  این نوع بتن موجب هموار شدن زیر ساخت شده و  مشکلات ناشی از زیر ساخت دانه دانه و ناهموار را برطرف می کند. در صورتی که زیرساخت پروژه های ساخته شده از بتن ناهموار باشد مشکلاتی رخ می دهد که در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم.

• اگر زیر ساخت نفوذ پذیر باشد، آب از طریق منافذ عبور کرده و موجب انبساط و انقباض ذرات در هنگام مواجهه با مسئله ترافیک می شود. در نتیجه منافذ خالی در خاک شکل می گیرند و ممکن است در شرایط ترافیک شدید، بتن دچار ترک خوردگی شود. استفاده از بتن مگر به عنوان زیرساخت در جاده ها این مشکل را رفع خواهد کرد.
• بتن مگر موجب افزایش استحکام و کارایی جاده ها در برابر بارهای سنگین و ترافیک شدید می شود (دیوید کرونی و پاول کرونی (1992)).
• با توجه به مشکلات جابه جایی توسط کارگران، ممکن است زیرساخت به صورت نامساوی توزیع شود که این امر نیز موجب ترک خوردگی بتن در هنگام تحمل فشار بار سنگین می شود.

بتن مگر

همانطور که در قبلا نیز توضیح داده شد بتن ماده ای است که به منظور افزایش استحکام سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد. بتن که ترکیبی از سه ماده آب، سیمان و سنگ دانه ها است دارای انواع مختلفی است. برخی از انواع بتن که قبلا نیز نام برده شده اند عبارتند از بتن سبک ، بتن سنگین ، بتن آماده ، بتن پیش ساخته ، بتن شفاف ، بتن مسلح و بتن معمولی. علاوه بر این انواع بتن ، نوع دیگری از بتن نیز وجود دارد که به آن بتن مگر گفته می شود.

تعریف بتن مگر

بتن با محتوای آب بالا به عنوان بتن مگر (بتن لاغر) در نظر گرفته می شود زیرا در مقایسه با سایر انواع بتن ( بتن سبک ، بتن آماده ، بتن پیش ساخته ، بتن آرمه و غیره ) دارای غلظت سیمان کمتری است. از بتن مگر اغلب به عنوان ملات بین آجرها و یا سایر قسمت های زیر ساخت برای تضمین استحکام استفاده می شود. در واقع استفاده از بتن مگر به عنوان پایه در محل هایی که سایر انواع بتن در بالای آن قرار می گیرند، ایده آل است. کاربرد این نوع بتن برای ایجاد یک سطح صاف بر روی مناطق ناهموار و یا خاک زمین مناسب است. بتن مگردر صورتی که به درستی اعمال نشود و یا به خوبی مخلوط نشود در طول زمان دچار ترک خوردگی خواهد شد. دقت در آماده سازی بتن، موجب تولید بتن مگر موفق می شود.

کاربرد بتن مگر

بتن مگر اغلب در ساخت جاده ها به عنوان پایین ترین سطح کف خیابان مورد استفاده قرار می گیرد. از این نوع بتن به عنوان زیر ساخت در پروژه هایی که در آنها زمین به تنهایی قادر به تامین بستر مناسب برای انجام پروژه نیست استفاده می کنند. در نتیجه بتن مگر بستر مناسب و مستحکمی را برای جاده و ساختمان به وجود می آورد. مخلوط بتن مگر به صورت پوند بر اینچ اندازه گیری می شود. در شرایط مناسب، بتن مگر مانند یک مایع جاری می شود و برای کاربردهای سبک مورد استفاده قرار می گیرد.

1-بتن پیش تنیده پیش کشیده (Pre-tensioned concrete)

بتن پیش کشیده بتنی است که کابل های پیش تنیدگی آن قبل از ریختن بتن کشیده شده باشند . در بتن پیش کشیده کابل های داخل بتن به بتن چسبیده اند و در واقع کابل بدون غلاف داخل بتن جای می گیرد و بعد از اینکه بتن به مقاومت مشخصه رسید ، کابل ها را از تکیه گاههای دو طرف آزاد کرده و قسمت اضافی بیرون مانده از بتن را قطع می نمایند . تمام نیروی پیش تنیدگی به طور کامل در طولی از کابل به بتن منتقل می شود که این طول انتقال ، بستگی به نوع سطح فولاد ، شکل مقطع و قطر آن دارد . همچنین مقاومت بتن نیز در آن موثر می باشد همانند تولید شمع ها و تیرهای پیش ساخته . برای جلوگیری از وارد شدن ضربه به بتن در موقع انتقال نیروی پیش تنیدگی ، باید این نیرو به طور آرام و تدریجی به بتن منتقل شود . همچنین قطعه بتنی باید بتواند به راحتی در روی بستر خود بلغزد تا جلوی به وجود آمدن نیروهای داخلی در اثر اصطکاک گرفته شود . یکی از خاصیت های مهم بتن پیش کشیده این است که می توان چندین عضو یک شکل را در آن واحد بین دو تکیه گاه ریخته و پس از گرفتن بتن با قطع کردن کابل های مشترک ، آنها را از هم جدا کرد . این کار از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه می باشد ، زیرا عمل کشیدن کابل ها برای تمام عضوها فقط یکبار انجام می شود همانند تولید قطعات پیش ساخته Hallow-core که مراحل تولید به شکل زیر می باشد.

2- بتن پیش تنیده پس کشیده (Post-tensioned concrete )

اگر فولاد پیش تنیدگی را بعد از گرفتن و سفت شدن بتن بکشند ، بتن را اصطلاحاً بتن پس کشیده می نامند . نیروی پیش تنیدگی توسط گیره های ( anchorages ) دو انتهای سازه از کابل به بتن منتقل می گردد . فولاد پیش تنیدگی نباید قبل از کشیدن به بتن چسبیده باشد ، در غیر این صورت امکان کشیدن آن وجود نخواهد داشت . فولادهای پیش تنیدگی را باید در داخل غلاف ها یا مجراهایی که در داخل بتن یا خارج از آن تعبیه شده است ، قرار داد.

کابل های پیش تنیدگی را می توان قبل و یا بعد از بتن ریزی در داخل غلاف ها کار گذاشت . کابل ها به صورت یکی یکی به وسیله دستگاه کابل ردکن ( strand pusher ) و یا به طور دسته ای بوسیله نیروی انسانی در داخل غلاف کار گذاشته می شود .

انواع بتن پیش تنیده پس کشیده

1) با روش چسبنده ( Bonded )

بعد از پایان عملیات کشش کابل ها ، برای جلوگیری از زنگ زدن کابل ها ، دوغاب سیمان به داخل غلاف ها تزریق می شود تا فاصله بین کابل و غلاف را پر کند . در این حالت چون کابل توسط دوغاب به غلاف و در نتیجه به بتن می چسبد ، اصطلاحاً این روش را چسبنده ( Bonded ) می نامند .

2) با روش غیر چسبنده ( Unbonded )

گاهی اوقات به دلائل خاصی از جمله ایجاد انعطاف پذیری بیشتر سازه جهت مقاومت بهتر در مقابل زلزله ، ممکن است دوغاب به داخل غلاف تزریق نکنند . در چنین حالاتی چون هیچ نوع چسبندگی بین کابل و غلاف وجود ندارد ، این روش را غیر چسبنده ( unbonded ) می نامند . در چنین مواقعی برای جلوگیری از زنگ زدن کابل ، داخل غلاف و دور کابل را پر از گیریس می کنند . بعضی از کارخانه های کابل سازی ، کابل هایی تولید می کنند که در داخل لوله های پلاستیک پر از گریس قرار دارد . این نوع کابل های فاقد چسبندگی را می توان مستقیماً در داخل بتن کار گذاشت و بعد از کسب مقاومت از بتن ، کابل ها را کشید که گریس مانع از چسبیدن کابل به غلاف پلاستیکی و در نتیجه به بتن می شود. در روش غیر چسبنده اگر به دلائلی کابل از داخل گیره ها در برود و یا از هر نقطه پاره شود ، نیروی پیش تنیدگی در آن مقطع از بین می رود . اصولاً مقاومت نهایی بتن پس کشیده چسبنده خیلی بیشتر از مقاومت نهایی بتن پس کشیده غیر چسبنده مشابه می باشد .

در این سقف‌ها به دلیل افزایش سطح مقطع موثر فشاری  بتن ، ضخامت دال کاهش یافته و علاوه بر کاهش وزن امکان اجرای دهانه‌های بلند فراهم می‌شود از سوی دیگر با نمودن مقطع و کاهش و یا حذف عمق ناحیه کششی بتن ، ترک خوردگی و توسعه? آن در مقطع بتنی، کاهش یا حذف شده و در نتیجه دوام مجموعه و مقاومت آن در محیط‌های خورنده افزایش میابد. در این سیستم به دلیل کاهش ضخامت سقف، علاوه بر کنترل تنش‌های خمشی و برشی و تغییر شکل‌ها، کنترل برش پانچ در محل اتصال دال به ستون نیز حایز اهمیت می‌باشد.

به طور کلی می‌توان را به صورت زیر برشمرد.

1-نداشتن ترکهای دائمی یکی از مهمترین خواص سازه‌های این نوع بتن نداشتن ترک‌های دائمی می‌باشد. این موضوع باعث دوام بیشتر این نوع سازه‌ها نسبت به سازه‌های بتنی و بتن آرمه می‌شود. این امر به خصوص در محیط‌هایی با گازها و زمین‌های خورنده و همچنین سازه‌های دریایی بسیار حائز اهمیت می‌باشد. برتری این نوع بتن نسبت به بتن آرمه در ساختمان تانکرهای آب و مخازن به جهت نداشتن ترک واضح است.

2-وزن کمتر سازه وزن سازه‌های به مراتب از وزن سازه‌های بتن آرمه معادل کمتر است. اولاً چون از مقاومت تمام سطح مقطع بتن استفاده می‌شود، میزان بتن لازم کمتر است. ثانیاً چون فولاد مصرفی دارای مقاومت زیادتری است، معمولاً وزن فولاد لازم بین یک سوم تا یک پنجم وزن فولاد معمولی معادل می‌گردد.

3-نداشتن خیز به سمت پایین خیز به طرف پایین (deflection) تیرهای بتنی تحت اثر بارهای سرویس معمولاً بسیار کم می‌باشد. زیرا قبل از وارد آمدن بارهای سرویس، تحت تاثیر نیروهای مقداری خیز به طرف بالا در تیر به وجود آمده است، که از شدت خیز به طرف پایین می‌کاهد.

4-تست سازه قبل از بارگذاری در سازه‌های بتن قبل از وارد آمدن بارهای سرویس، سازه به وسیله نیروی آن به شدت بارگذاری شده و بتن و فولاد تحت اثر تنش‌های زیادی قرار می‌گیرد، و این خود یک نوع امتحان از نظر مطمئن بودنبتن  و فولاد می‌باشد.

5-قابلیت انعطاف‌پذیری با تغییر مقداری نیروی آن می‌توان سازه را صلب و یا انعطاف‌پذیر کرد، بدون اینکه مقاومت نهایی آن تغییری بکند.

6-اقتصادی بودن سازه سازه‌های معمولاً برای دهانه‌های بزرگ و بارهای سنگین اقتصادی تر از سازه‌های بتن آرمه می‌باشد.

7-انعطاف‌پذیری در معماری سازه‌های به دلیل حذف بعضی از ستون‌ها و پایه‌ها، امکان اجرای سازه با دهانه‌های بزرگتر را امکان‌پذیر ساخته و قابلیت سازه از نظر معماری را افزایش می‌دهد.

به عنوان مثال سطح هیپربولوئید (که از دوران هذلولی به وجود می‌آید) آن برای پوشش سقف ساختمان‌های صنعتی با دهانه‌های 10 تا 18 متر، سازه‌های فضایی و … از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه و از نظر آرشیتکتی بسیار زیبا می‌باشد.