X
تبلیغات
وبلاگicon
----------------- ----------------- عمران-عمران - ساختمان های اسکلت فلزی
OMRAN-ESF.BLOGFA.COM
ساختمان های اسکلت فلزی

ساختمان های اسکلت فلزی: در این نوع ساختمان ها برای ساختن ستون ها و پل ها از پروفیل های فولادی استفاده می شود. در کشور ما معمولا ستون ها را از تیر آهن های I دوبل یا بال پهن های تکی استفاده می نمایند، و همچنین برای اتصالات از نبشی و تسمه و برای زیستون ها از صفحه فولادی استفاده می شود، و معمولا دو قطعه را به وسیله جوش به همدیگر متصل می نمایند. سقف این نوع ساختمان ها ممکن است تیرآهن و طاق ضربی باشد، و یا از انواع سقف های دیگر از قبیل تیرچه بلوک و غیره استفاده گردد.برای پارتیشن بندی می توان از انواع آجر و یا قطعات گچی و یا چوب و یا سفال های تیغه ای استفاده کرد.

 

انواع پروفیل های فولادی در ساختمان:

مقاطع فولادهای ساختمانی معمولا با یک حرف که بیانگر مقطع و دو عدد (برای نبشی سه عدد) است، مشخص می شوند. عدد اول عمق مقطع بر حسب اینچ یا میلیمتر و عدد دوم وزن مقطع در واحد طول بر حسب پوند در هر فوت یا کیلوگرم در هر متر است. برای مثال مقطع W14×87 مقطعی بال پهن با عمق 14 اینچ و وزن 87 پوند در هر فوت است. مقطع L8×8×½ نیز نبشی با دو ساق مساوی با طول 8 اینچ و ضخامت ½ اینچ است که آن را به صورت L×8×½ نیز مشخص می کنند.

تیرآهن مهمترین نوع پروفیل های ساختمانی است و به دو صورت معمولی به فرم I ویا NP نوشته می شود و بال پهن با علامت H و یا IPB که ارتفاع و بال مساوی می باشد در ساختمان به کار می رود. نوع اول نسبت به نوع دوم در ساختمان استفاده بسیار بیشتری دارد. تیرآهن نوع اول معمولی به ارتفاع 80 تا 600 میلیمتر عرضه می شود و مورد استفاده آن در ستون ها، خرپا ها، نعل درگاه ها، بیم ها در پوشش سقف ها و پل های لانه زنبوری می باشد.

 

 

ورق آهن از ضخامت 3 تا 30 میلیمتر جهت اسکلت ساختمان در بازار موجود است. ابعاد ورق های آهن معمولی در بازار 2×1 متر و 6×5/1 متر می باشد و به طور کلی مصرف ورق برای اتصال تیر آهن ها به یکدیگر، زیر ستون ها، خرپاها، و تقسیم فشار برای کف پل ها، تقویت پل ها و اتصالات دیگر به کار می رود. اگر ضخامت این ورق ها بالاتر از 25/0 میلیمتر و کمتر از 35/6 میلیمتر باشد شیت (Sheet) و اگر ضخیم تر از 35/6 میلیمتر باشد پلیت (Plate) نامیده می شوند. دو محصول عمده و رایج که از ورق به دست می آید یکی ورق های گالوانیزه و دیگری ورق های موجدار یا کرکره ای هستند.

 نبشی یکی از مهمترین پروفیل های ساختمانی می باشد که به صورت مرکب و منفرد در ساختمان به کار می رود. نبشی به ابعاد 50 تا 150 میلیمتر جهت اتصالات پل ها به ستون ها و یا تیر آهن ها به بیم های باربر و اتصالات ستون ها به صفحات در فنداسیون همچنین برای ساختن ستون و خرپا به کار می رود.

 

 سپری در ساختمان خرپا همچنین در اسکلت گلخانه ها و سقف های شیشه ای و همچنین در نورگیری زیرزمین ها جهت آجرهای شیشه ای در فضای بالا مصرف می گردد.

 ناودانی به علامت UP یا ] از ارتفاع 30 تا 400 میلیمتر موجود بوده و بیشتر به صرف ساختن ستون و همچنین در پل های باربر و موارد دیگر به کار می رود.

 

 

میلگرد و مفتول نیز در ساختمان به شکل گسترده استفاده می شود. البته در ساختمان هایی که اسکلت آن فولادی می باشد میلگرد استفاده بسیار کمتری نسبت به ساختمان هایی که از بتن ساخته می شوند دارد. میلگرد به قطر 5 تا 220 میلیمتر ساخته می شود که قطرهای معمولا از 5 تا 30 میلیمتربه مصرف بتون آرمه و همچنین مهار کردن تیرهای سقف جهت پیشگیری از باز شدن در موقع پوشش طاق ضربی می رسد. توضیح این بخش را در ساختمان های بتنی کاملا شرح خواهیم داد.

 پروفیل ها توخالی یا مجوف که به نام پروفیل های سبک نیز معروفند، برای ساختن ستون ها مصرف زیادی دارند. این پروفیل ها با مقطع دایره، مربع و مستطیل در اندازه های مختلف و حالت های سبک، نیمه سبک و سنگین در بازار موجود است.

 

 

زنگ زدگی و جلوگیری از آن: کار اصلی در حفاظت کلی ساختمان های فلزی عبارت است از نگهداری آن ها در مقابل زنگ زدگی و پوسیدگی.

راه های جلوگیری از زنگ زدگی:

 

1. پوشش به وسیله فلزات زنگ نزن به طریق الکترولیز (ورق های گالوانیزه)

 

2. بکار بردن فولادهای کربن دار و خودداری از مصرف پروفیل ها و قطعات نازک

 

3. بکار بردن مواد ضد زنگ (سرنج) که در کارخانه جات رنگ سازی تهیه می گردد در دو قشر روی فلز بعد از جوشکاری رنگ آمیزی می شود.

 

4. پاشیدن مواد ماسه ای و خاک شیشه و رنگ به وسیله دستگاه های تحت فشار.

 

 

 

مزایای ساختمان فلزی:

 

مقاومت زیاد: مقاومت قطعات فلزی زیاد بوده و نسبت مقاومت به وزن از مصالح بتن بزرگتر است ، به این علت در دهانه های بزرگ سوله ها و ساختمان های مرتفع ، ساختمانهائی که برزمینهای سست قرارمیگیرند ، حائز اهمیت فراوان میباشد .

 

خواص یکنواخت : فلز در کارخانجات بزرگ تحت نظارت دقیق تهیه میشود ، یکنواخت بودن خواص آن میتوان اطمینان کرد و خواص آن بر خلاف بتن با عوامل خارجی تحت تاثیر قرار نمی گیرد ، اطمینان در یکنواختی خواص مصالح در انتخاب ضریب اطمینان کوچک مؤثر است که خود صرفه جو یی در مصرف مصالح را باعث میشود .

 

دوام : دوام فولاد بسیار خوب است ، ساختمانهای فلزی که در نگهداری آنها دقت گردد . برای مدت طولانی قابل بهره برداری خواهند بود - خواص ارتجاعی : خواص مفروض ارتجاعی فولاد با تقریبی بسیار خوبی مصداق عملی دارد . فولاد تا تنشهای بزرگی از قانون هوک بخوبی پیروی مینماید . مثلآ ممان اینرسی یک مقطع فولادی را میتوان با اطمینان در محاسبه وارد نمود . حال اینکه در مورد مقطع بتنی ارقام مربوطه چندان معین و قابل اطمینان نمی باشد .

 

شکل پذیری : از خاصیت مثبت مصالح فلزی شکل پذیری ان است که قادرند تمرکز تنش را که در واقع علت شروع خرابی است ونیروی دینامیکی و ضربه ای را تحمل نماید ،در حالیکه مصالح بتن ترد و شکننده در مقابل این نیروها فوق العاده ضعیف اند. یکی از عواملی که در هنگام خرابی ،عضو خود خبر داده و ازخرابی ناگهانی وخطرات ان جلوگیری میکند.

 

پیوستگی مصالح : قطعات فلزی با توجه به مواد متشکه آن پیوسته و همگن می باشد و ولی در قطعات بتنی صدمات وارده در هر زلزله به پوشش بتنی روی سلاح میلگرد وارد میگردد ، ترکهائی که در پوشش بتن پدید می آید ، قابل کنترل نبوده و احتمالا" ساختمان در پس لرزه یا زلزله بعدی ضعف بیشتر داشته و تخریب شود .

 

مقاومت متعادل مصالح،مقاومت : مصالح فلزی در کشش و فشار یکسان ودر برش نیز خوب و نزدیک به کشش وفشار است .در تغییر وضع بارها، نیروی وارده فشاری ، کششی قابل تعویض بوده و همچنین مقاطعی که در بار گذاری عادی تنش برشی در انها کوچک است ، در بارهای پیش بینی شده ،تحت اثر پیچش و در نتیجه برش ناشی از ان قرار میگیرند. در ساختمانهای بتنی مسلح مقاومت بتن در فشار خوب ، ولی در کشش و یا برش کم است. پس در صورتی که مناطقی احتمالآتحت نیروی کششی قرار گرفته و مسلح نشده باشد تولید ترک و خرابی مینماید.

 

تقویت پذیری و امکان مقاوم سازی : اعضاء ضعیف ساختمان فلزی را در اثر محاسبات اشتباه ، تغییر مقررات و ضوابط ، اجراء و .... میتوان با جوش یا پرچ یا پیچ کردن قطعات جدید ، تقویت نمود و یا قسمت یا دهانه هائی اضافه کرد .

 

شرایط آسان ساخت و نصب : تهیه قطعات فلزی در کارخانجات و نصب آن در موقعیت ، شرایط جوی متفاوت با تهمیدات لازم قابل اجراء است .

 

سرعت نصب : سرعت نصب قطعات فلزی نسبت به اجراء قطعات بتنی مدت زمان کمتری می طلبد .

 

پرت مصالح : با توجه به تهیه قطعات از کارخانجات ، پرت مصالح نسبت به تهیه و بکارگیری بتن کمتر است .

 

وزن کم : ‌میانگین وزن ساختمان فولادی را می توان بین 245 تا 390 کیلوگرم بر مترمربع و یا بین 80 تا 128 کیلوگرم بر مترمکعب تخکین زد ، درحالی که در ساختمانهای بتن مسلح این ارقام به ترتیب بین 480 تا 780 کیلوگرم برمترمربع یا 160 تا 250 کیلوگرم برمترمکعب می باشد .

 

 

اشغال فضا :‌ در دو ساختمان مساوی از نظر ارتفاع و ابعاد ، ستون و تیرهای ساختمانهای فلزی از نظر ابعاد کوچکتر از ساختمانهای بتنی میباشد ، سطح اشغال یا فضا مرده در ساختمانهای بتنی بیشتر ایجاد میشود .

 

ضریب نیروی لرزه ای : حرکت زمین در اثر زلزله موجب اعمال نیروهای درونی در اجزاء ساختمان میشود ، بعبارت دیگر ساختمان برروی زمینی که بصورت تصادفی و غیر همگن در حال ارتعاش است ، بایستی ایستایی داشته و ارتعاش زمین را تحمل کند . در قابهای بتن مسلح که وزن بیشتر دارد ، ضریب نیروی لرزه ای بیشتر از قابهای فلزی است . تجربه نشان میدهد که خسارت وارده برساختمانهای کوتاه و صلب که در زمینهای محکم ساخته شده اند ، زیاد است . درحالیکه در ساختمانهای بلند و انعطاف پذیر ، آنهائی که در زمینهائی نرم ساخته شده اند ، صدمات بیشتری از زلزله دیده اند . بعبارت دیگر در زمینهای نرم که پریود ارتعاش زمین نسبتا" بزرگ است ، ساختمان های کوتاه نتایج بهتری داده اند و برعکس در زمینهای سفت با پریود کوچک ، ساختمان بلند احتمال خرابی کمتر دارند.

 

عکس العمل ساختمانها در مقابل حرکت زلزله بستگی به مشخصات خود ساختمان از نظر صلبیت و یا انعطاف پذیری آن دارد و مهمترین مشخصه ساختمان در رفتار آن در مقابل زلزله ، پریود طبیعی ارتعاش ساختمان است.

 

 

معایب ساختمانهای فلزی:

 

ضعف در دمای زیاد : مقاومت ساختمان فلزی با افزایش دما نقصان می یابد . اگر دکای اسکلت فلزی از 500 تا 600 درجه سانتی گراد برسد ، تعادل ساختمان به خطر می افتد .

 

خوردگی و فساد فلز در مقابل عوامل خارجی : قطعات مصرفی در ساختمان فلزی در مقابل عوامل جوی خورده شده و از ابعاد آن کاسته میشود و مخارج نگهداری و محافظت زیاد است .

 

تمایل قطعات فشاری به کمانش : با توجه به اینکه قطعات فلزی زیاد و ابعاد مصرفی معمولا" کوچک است ، تمایل به کمانش در این قطعات یک نقطه ضعف بحساب می رسد .

 

جوش نامناسب : در ساختمانهای فلزی اتصال قطعات به همدیگر با جوش ، پرچ ، پیچ صورت میگیرد . استفاده از پیچ و مهره وتهیه ، ساخت قطعات در کارخانجات اقتصادی ترین ، فنی ترین کار می باشد که در کشور ما برای ساختمانهای متداول چنین امکاناتی مهیا نیست . اتصال با جوش بعلت عدم مهارت جوشکاران ، استفاده از ماشین آلات قدیمی ، عدم کنترل دقیق توسط مهندسین ناظر ، گران بودن هزینه آزمایش جوش و ...... برزگترین ضعف میباشد.

 

تجربه ثابت کرده است که سوله های ساخته شده در کارخانجات درصورت رعایت مشخصات فنی و استاندارد ، این عیب را نداشته و دارای مقاومت سازه ایی بهتر در برابر بارهای وارده و نیروی زلزله است.

 

انواع سقف:

براي سقف ساختمان اسكلت فلزي ميتوان از انواع سقف به شرح زيل استفاده كرد :
1ـ سقف طاق ضربي
2ـ سقف تيرچه بلوك
3ـ سقف دال بتني پيش ساخته
4 ـ سقف دال بتني در جا و ...
سقف طاق ضربي :
كه ديگر منسوخ شده و مرحله از رده خارج شدن را طي مي كند و كمتر سقفي را سراغ داريم كه از اين پوشش استفاده كند .
سقف تير چه بلوك :
كه با استقبال زيادي روبرو شده است زيرا در كارگاههاي محلي توليد مي شوند و ارزانتر تمام مي شوند و در مبحث ساختمان بتني تشريح شده است .
سقف دال بتني :
انواع دال بتني براي سازه هاي بيشتر اجرا مي شوند
ساختمان اسكلت بتن آرمه :
ساختمان اسكلت بتني ساختماني است كه در آن اعضا باربر فشاري يا ستونها از نوع بتن آرمه است كه در محل قالب بندي و اجرا مي گردند همچنين تمام تيرها اصلي هم از نوع بتني است و ديوار برشي هم كه براي مقابله با نيروهاي جانبي مورد استفاده قرار مي گيرد از نوع بتني است .

نكات اجرایی زیرسازی پی :

فرض كنید یك پروژه اسكلت فلزی را بخواهیم به اجرا در آوریم، مراحل اولیه اجرایی شامل ساخت پی مناسب است كه در كلیه پروژه ها تقریباً یكسان اجرا می شود، اما قبل از شرح مختصر مراحل ساخت پی، باید توجه داشت كه ابتدا نقشه فونداسیون را روی زمین پیاده كرد و برای پیاده كردن دقیق آن بایستی جزییات
لازم در نقشه مشخص گردیده باشد.

از جمله سازه به شكل یك شبكه متشكل از محورهای عمود بر هم تقسیم شده باشد و موقعیت محورهای مزبور نسبت به محورها یا نقاط مشخصی نظیر محور جاده، بر زمین بر ساختمان مجاور و غیره تعیین شده باشد. (معمولاً محورهای یك امتداد با اعداد 3،2،1 و... شماره گذاری می شوند و محورهای امتداد دیگر با حروف C-B-A و... مشخص می گردند. همچنین باید توجه داشت ستونها و فونداسیونهایی را كه وضعیت مشابهی از نظر بار وارد شده دارند، با علامت یكسان نشان می دهند : ستون را با حرف C و فونداسیون را با حرف F نشان میدهند. ترسیم مقاطع و نوشتن رقوم زیر فونداسیون، رقوم روی فونداسیون، ارتفاع قسمت های محتلف پی، مشخصات بتن مگر، مشخصات بتن، نوع و قطر كلی كه برای بریدن میلگرد ها مورد نیاز است باید در نقشه مشخص باشد.

قبل از پیاده كردن نقشه روی زمین اگر زمین ناهموار بود یا دارای گیاهان و درختان باشد، باید نقاط مرتفع ناترازی كه مورد نظر است برداشته شود و محوطه از كلیه گیاهان و ریشه ها پاك گردد. سپس شمال جغرافیایی نقشه را با جهت شمال جغرافیایی محلی كه قرار است پروژه در آن اجرا شود منطبق می كنیم ( به این كار توجیه نقشه می گویند) پس از این كار، یكی از محورها را (محور طولی یا عرضی ) كه موقیعت آن روی نقشه مشخص شده است، بر روی زمین، حداقل با دو میخ در ابتدا و انتها، پیاده می كنیم كه به اینامتداد محور مبنا گفته می شود؛ حال سایر محورهای طولی و عرضی را از روی محور مبنامشخص می كنیم (بوسیله میخ چوبی یا فلزی روی زمین) كه با دوربین تیودولیت و برایكارهای كوچك با ریسمان كار و متر و گونیا و شاقول اجرا می شود.

حال اگر بخواهیم محل فونداسیون را خاكبرداری كنیم به ارتفاع خاكبرداری احتیاج داریم كه حتی اگر زمین دارای پستی و بلندی جزیی باشد، نقطه ای كه بصورت مبنا (B. M) باید در محوطه كارگاه مشخص شود ( این نقطه بوسیله بتن و میلگرد در نقطه ای كه دور از آسیب باشد ساخته می شود. )
نكات فنی و اجرایی مربوط به خاكبرداری: داشتن اطلاعات اولیه از زمین و نوع خاك از قبیل : مقاومت فشاری نوع خاك بویژه از نظر ریزشی بودن، وضعیت آب زیرزمینی، عمق یخبندان و سایر ویژگیهای فیزیكی خاك كه با آزمایش از خاك آن محل مشخص می شود، بسیار ضروری است. در خاكبرداری پی هنگام اجرا زیرزمین ممكن است جداره ریزش كند یا اینكه زیر پی مجاور خالی شود كه با وسایل مختلفی باید شمع بندی و حفاظت جداره صورت گیرد؛ به طوری كه مقاومت كافی در برابر بارهای وارده داشته باشد یكی از راه حلهای جلوگیری از ریزش خاك و پی ساختمان مجاور، اجرای جز به جز است كه ابتدا محل فونداسیون ستونها اجرا شود و در مرحله بعدی، پس از حفاری تدریجی، اجزای دیگر دیوارسازی انجام گیرد.

نكات فنی و اجرایی مربوط به خاكریزی و زیرسازی فونداسیون : چاههای متروكه با شفته مناسب پر می شوند و در صورت برخورد محل با قنات متروكه، باید از پی مركب یا پی تخت استفاده كرد یا روی قنات را با دال بتن محافظ پوشاند. از خاكهای نباتی برای خاكریزی نباید استفاده كرد. ضخامت قشرهای خاكریز برای انجام تراكم 15 تا 20 سانتیمتر است. برای انجام تراكم باید مقداری آب به خاك اضافه كنیم و با غلتكهای مناسب آن را متراكم نماییم، البته خاكریزی و تراكم فقط برای محوطه سازی و كف سازی است و خاكریزی زیر فونداسیون مجاز نمی باشد. در برخی موارد، برای حفظ زیر بتن مگر، ناچار به زیرسازی فونداسیون هستیم، اما ممكن است ضخامت زیرسازی كم باشد (حدود 30 سانتیمتر) در این صورت می توان با افزایش ضخامت بتن مگر، زیرسازی را انجام داد و در صورت زیاد بودن ارتفاع زیرسازی، می توان با حفظ اصول فنی لاشه چینی سنگ با ملات ماسه سیمان انجام داد.

بتن مگر چیست؟
بتن با عیار كم سیمان زیر فونداسیون كه بتن نظافت نیز نامیده می شود، معمولاً به ضخامت 10 تا 15 سانتیمتر و از هر طرف 10 تا 15 سانتیمتر بزرگتر از خود فونداسیون ریخته میشود.

قالب بندی فونداسیون چگونه است؟
قالب بندی باید از تخته سالم بدون گره به ضخامت حداقل 5/2 سانتیمتر یا ورقه های فلزی صاف یا از قالب آجری (تیغه 11 سانتیمتری آجری یا 22 با اندود ماسه سیمان برای جلوگیری از خروج شیره بتن) صورت گیرد. لازم به یادآوری است كه پی های عادی را می توان با قرار دادن ورقه پلاستیكی (نایلون) در جداره خاكبرداری از آن به عنوان قالب استفاده كرد.

تذكر: در آرماتور بندی فاصله میله گردها تا سطح آزاد بتن در مورد فونداسیون نباید از 4 سانتیمتر كمتر باشد.
اتصال مفصلی تیر به ستون در سازه های فولادی

برای ایجاد اتصال مفصلی تیر به ستون در سازه های فولادی می توان از نبشی به عنوان قطعه اتصال دهنده بهره برد. نبشی قطعه ای می باشد که به خودی خود دارای مقاومت خمشی خیلی ناچیزی است ، مگر آنکه توسط قطعات دیگری مانند لچکی مقاومت خمشی آنرا افزایش دهیم.
جهت اجرای این نوع اتصال ابتدا نبشی زیر سری ( نشيمن ) در روی زمین بر روی ستون در کد ارتفاعی مورد نظر جوش داده می شود. در جوشکاری این قطعه بایستی به این نکته دقت داشت که تمام سطوح تماس نبشی به ستون جوش داده نشود. نحوه جوشکاری این نبشی به اين صورت می باشد که سطوح قائم آن به صورت کامل جوشکاری می شود و سطح مماسی افقی در طرفین نبشی به اندازه 20% ارتفاع جوش قائم ، جوشکاری می شود.

اين عمل بدان سبب انجام می پذيرد تا نبشی جوش داده شده دارای مقاومت پیچشی نباشد. البته متاسفانه در اکثر سازه های فولادی ديده می شود که تمامس سطوح تماس نبشی جوش داده می شود که باعث ایجاد جریان پیچش در ستون می شود بدون آنکه نبشی دارای مقاومت پیچشی داشته باشد.
بعد از استوار کردن ستونها و قرار گیری تیرها ، نبشی زير سری به صورت کامل به بال زيرین جوش داده می شود. البته برای خودداری از جوشکاری سر بالا می توان طول نبشی را از عرض بال بیشتر در نظر گرفت تا جوشکار به راحتی عمل جوشکاری را اجرا کند. سپس محل نبشی بالاسری ( زبرین ) از یک طرف به ستون و از طرف دیگر به بال فوقانی تیر جوش داده می شود. جوشکاری این نبشی نیز بدین صورت می باشد که فقط بایستی سطح مماس افقی نبشی بر روی ستون و پیشانی نبشی بر روی بال فوقانی جوش داده شوند.

شایان ذکر می باشد که از به کار بردن هر گونه نبشی اتصال جان تبر به ستون بایستی خودداری کرد.
در ضمن در این نوع اتصال ، فقط نبشی زیر سری جزء قطعات محاسباتی می باشد و بایستی مشخصات نبشی به همراه طول جوش مورد نیاز با توجه به نیروی محوری وارده به تیر محاسبه شود. اما نبشی بالاسری قطعه محاسباتی نبوده و صرفا نقش تکیه گاهی دارد.

بتن و فولاد:

بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فولاد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فولاد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کاملا متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطلاع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد.

با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل ملاحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزولانها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید می شد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز با استفاده از حرارت،بخار،اتوکلاو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد.

بتن به طور کلی محصولی است که از اختلاط آب با سیمان آبی و سنگدانه های مختلف در اثر واکنش آب با سیمان در شرایط محیطی خاصی به دست می آیدو دارای ویژگیهای خاص است.

اولین سؤالی که پیش می آید این است که چه رابطه ای بین تشکیل دهنده بتن باید وجود داشته باشد تا یک بتن خوب به دست آید و اصولا بتن خوب دارای چه شرایط و ویژگیهایی است. رابطه بین اجزاء تشکیل دهنده بتن،در خواص فیزیکی و شیمیایی و همچنین نسبت اختلاط آنها با هم است.چه اگر مصالح یا آب و سیمانی با خواصی مناسب بتن با هم مخلوط گردند و در شرایط و محیطی مناسب به عمل آیند،یقینا بتن خوبی حاصل می شودو اصولا بتن خوب، بتنی است که دارای مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخشی باشد. رسیدن به یک مقاومت فشاری دلخواه و رضایت بخش بدین معناست که سایر خواص بتن مانند مقاومت کششی، وزن مخصوص، مقاومت دربرابر سایش، نفوذ ناپذیری، دوام، مقاومت دربرابر سولفاتها و ... نیز همسو با مقاومت فشاری، بهبود یافته و متناسب می شوند.

اگر چه شناخت مصالح مورد مصرف در ساخت بتن و همچنین خواص مختلف بتن کار آسانی نیست اما سعی می شود به خواص عمومی مصالح و همچنین بتن پرداخته شود.

بتن اینک با گذشت بیش از 170 سال از پیدایش سیمان پرتلند به صورت کنونی توسط یک بنّای لیدزی، دستخوش تحولات و پیشرفتهای شگرفی شده است.در دسترس بودن مصالح آن، دوام نسبتاً زیاد و نیاز به ساخت و سازهای فراوان سازه های بتنی چون ساختمان ها، پل ها، تونل ها، سدها، اسکله ها، راه ها و سایر سازه های خاص دیگر، این ماده را بسیار پر مصرف نموده است.

اینک حدود سه تا چهار دهه است که کاربرد این ماده ارزشمند در شرایط ویژه و خاص مورد توجه کاربران آن گشته است. اکنون کاملاً مشخص شده است که توجه به مقاومت تنها به عنوان یک معیار برای طرح بتن برای محیطهای مختلف و کاربریهای متفاوت نمی تواند جوابگوی مشکلاتی باشد که در درازمدت در سازه های بتنی ایجاد می گردد. چند سالی است که مسأله پایایی و دوام بتن در محیط های مختلف و به ویژه خورنده برای بتن و بتن مسلح مورد توجه خاص قرار گرفته است.مشاهده خرابی هایی با عوامل فیزیکی و شیمیایی در بتن ها در اکثر نقاط جهان و با شدتی بیشتر در کشور های در حال توسعه، افکار را به سمت طرح بتن هایی با ویژگی خاص و با دوام لازم سوق داده است. در این راستا در پاره ای از کشورها مشخصات و دستورالعمل ها واستانداردهایی نیز برای طرح بتن با عملکرد بالا تهیه شده و طراحان و مجریان در بعضی از این کشورهای پیشرفته ملزم به رعایت این دستورالعمل ها گشته اند.

در مواد تشکیل دهنده بتن نیز تحولات شگرفی حاصل شده است. استفاده از افزودنی های مختلف به عنوان ماده چهارم بتن، گسترش وسیعی یافته و در پاره ای از کشورها دیگر بتنی بدون استفاده از یک افزودنی در آن ساخته نمی شود. استفاده از سیمان های مختلف با خواص جدید و سیمان های مخلوط با مواد پوزولانی و نیز زائده های کارخانه های صنعتی روز به روز بیشتر شده و امید است که بتواند تحولی عظیم در صنعت بتن چه از نقطه نظر اقتصادی و چه از نظر دوام و نیز حفظ محیط زیست در قرن آینده بوجود آورد.

در سازه های بتنی مسلح نیز جهت پرهیز از خوردگی آرماتور فولادی از مواد دیگری چون فولاد ضد زنگ و نیز مواد پلاستیکی و پلیمری (FRP) استفاده می شود که گسترش آن منوط به عملکرد آن در دراز مدت گشته است. با توجه به نیاز روز افزون به بتن های خاص که بتوانند عملکرد قابل و مناسبی در شرایط ویژه داشته باشند،سعی شده است تا در این مقاله به پاره ای از این بتن ها اشاره گردد. کاربرد مواد افزودنی به ویژه فوق روان کننده ها و نیز مواد پوزولانی به ویژه دوده سیلیس در تولید بتن با مقاومت زیاد و با عملکرد خوب مختصراً آورده می شود. بتن های خیلی روان که تحولی در اجرا پدید آورده است و نیز بتن های با نرمی بالا برای تحمل ضربه و نیروهای ناشی از زلزله نیز از مواردی است که باید به آنها اشاره نمود. کوشش های فراوان برای مبارزه با مسأله خوردگی آرماتور در بتن و راه حل ها و ارائه مواد جدید نیز در اواخر سالهای قرن بیستم پیشرفت شتابنده ای داشته است که به آنها اشاره خواهد شد.
افزودنی های خاص در شرایط ویژه :
برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.
ساخت افزودنی های فوق روان کننده که ابتدا نوع نفتالین فرمالدئید آن در سالهای 1960 در ژاپن و سپس نوع ملامین آن بعداً در آلمان به بازار آمد شاید نقطه عطفی بود که در صنعت افزودنی ها در بتن پیش آمد. ابتدا این مواد برای کاستن آب و به دست آوردن کارایی ثابت به کار گرفته شد و چند سال بعد با پیدایش بتن های با مقاومت زیاد نقش این افزودنی اهمیت بیشتری یافت. امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با این مواد ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد، بتن های با دوام زیاد، بتن های با مواد پوزولانی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی)، بتن های با کارایی بالا، بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود.

بتن های با کارآیی بسیار زیاد که چند سالی است از پیدایش آن در جهان و برای اولین بار در ژاپن نمی گذرد، تحول جدیدی در صنعت ساخت و ساز بتنی ایجاد کرده است. این بتن که نیاز به لرزاندن نداشته و خود به خود متراکم می گردد، مشکل لرزاندن در قالب های با آرماتور انبوه و محلهای مشکل برای ایجاد تراکم را حل نموده است. این بتن علیرغم کارایی بسیار زیاد خطر جدایی سنگدانه ها و خمیر بتن را نداشته و ضمن ثابت بودن کارایی و اسلامپ تامدتی طولانی می تواند بتنی با مقاومت زیاد و دوام و پایاپی مناسب ایجاد کند. در طرح اختلاط این بتن باید نسبت های خاصی را رعایت نمود. به عنوان مثال شن حدود 50 درصد حجم مواد جامد بتن را تشکیل داده و ماسه حدود 40 درصد حجم ملات انتخاب می شود. نسبت آب به مواد ریزدانه و پودری بر اساس خواص مواد ریز بین 9/0 تا 1 می باشد. با روش آزمون و خطا نسبت دقیق آب به سیمان و مقدار ماده فوق روان کننده مخصوص برای مصالح مختلف تعیین می گردد. از این بتن با استفاده از افزودنی دیگری که گرانروی بتن را می افزاید در زیر آب استفاده شده است.