• تهران-خیابان سهروردی شمالی-کوچه سراب-پلاک 12 -طبقه 3-واحد 7

بتن سنگین چیست؟ تولید و کاربرد آن

چگالی بتن سنگین بستگی به نوع سنگدانه‌های (سنگدانه‌های طبیعی سنگین یا مصالح تولیدی مانند آهن) مورد استفاده در آن دارد و می‌تواند بین ۳۰۰۰ تا ۶۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشد. به عقیده متخصصان ما در شرکت شیمی بتن بهینه، محصولات بتن سنگین برای کاربردهای زیر مناسب می‌باشند:

  • محفاظت در برابر تشعشعات مضر
  • ساخت پل
  • وزنه‌های تعادل
  • توزین
  • میرایی یا کاهش شدت صوت
  • میرایی ارتعاش
  • شناوری منفی
  • بالاست

شرکت شیمی بتن بهینه مجهز به آخرین تکنولوژی‌ها بوده و با فعالیت‌های کارکنان خود بطور مرتب در حال بروز رسانی است. ما مفتخر به ارائه محصولات با کیفیت به مشتریان خود و بالاترین کیفیت خدمات پس از فروش هستیم.

به منظور مشاوره با متخصصین ما در زمینه انواع بتن سنگین و نیز بهره‌مندی از خدمات و محصولات ما می‌توانید با شماره‌ 02188526915 تماس حاصل فرمایید.

بتن با چگالی بالا بتنی است که دارای چگالی ۶۰۰۰ تا ۶۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. این بتن، بتن سنگین نیز نامیده می‌شود. بتن سنگین بطور عمده با هدف محافظت در برابر تشعشعات، وزنه تعادل و کاربردهای دیگر که نیاز به چگالی بالا دارند مورد استفاده قرار می‌گیرد. بتن سنگین دارای خصوصیات محافظتی بهتری است بطوری که می‌تواند در برابر پرتوهای مضر مانند اشعه ایکس، اشعه گاما و نوترون محافظت کند.

سنگدانه‌ها: مهم‌ترین جزء تشکیل دهنده


اصلی‌ترین بخش در بتن سنگین سنگدانه‌ها می‌باشند. بنابراین نوع و کیفیت سنگدانه مهم‌ترین عامل در فرایند انتخاب است. سنگدانه‌های با چگالی بالا به منظور دستیابی به بتن سنگین استفاده می‌شوند. برخی از انواع این سنگدانه‌ها عبارتند از باریت، فروفسفر، لیمونیت، هماتیت، ایلمنیت، مگنتیت، گئوتیت، ضایعات فولادی و ساچمه‌های فولادی. نکته‌ای که باید بخاطر داشت این است که به منظور دستیابی به این نوع بتن، نیاز به مقدار آب ثابت بالایی است.

انتخاب سنگدانه‌های ذکر شده در بالا عمدتاً بستگی به خصوصیات فیزیکی مانند وزن مخصوص ظاهری، وزن مخصوص، در دسترس بودن مواد و هزینه‌های آنها دارد. به منظور دستیابی به تراکم بالا، سنگدانه‌ها باید عاری از خاک، روغن یا لکه‌های چربی و سایر مواد خارجی باشند. در غیر این صورت باعث به تاخیر افتادن فرایند هیدراسیون و پیوند موثر ذرات می‌شود. برخی از افزودنی‌های برن مانند کولمانیت و بروكليست در آماده‌سازی بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند تا خواص محافظتی آن را بهبود بخشند. این افزودنی‌ها ممکن است بر زمان گیرش بتن اثر بگذارند بنابراین باید مخلوط‌های آزمایشی ساخته شوند و مورد آزمایش قرار گیرند. سنگدانه‌ها باید استاندارد کیفیت سنگدانه‌های طبیعی مانند ASTM C33 در بخش خصوصیات استاندارد سنگدانه‌های بتن را داشته باشند.

شکل ذرات و دانه‌بندی نیز باید شبیه به سنگدانه‌های با چگالی عادی باشد. اما چگالی نسبی سنگدانه‌ها باید برای ایجاد چگالی مورد نظر بتن مناسب باشد. چگالی سنگدانه‌های با وزن عادی حدود ۲۵۰۰ کیلوگرم بر متر مربع هستند. سنگدانه‌های با چگالی بالا دارای محدوده‌ی ۴۳۰۰ کیلوگرم بر متر مربع می‌باشند. سنگدانه‌هایی مانند مگنتیت، ایلمنیت، هماتیت و باریت در گذشته برای محدوده‌ی وزنی کم تا متوسط مورد استفاده قرار می‌گرفتند. برای چگالی‌های بیشتر از ۴۰۰۰ کیلوگرم بر متر مربع می‌توان از تکه‌های آهن یا فروفسفر استفاده کرد.

خواص بتن سنگین


در صورتی که از تک‌ها و ساچمه‌های فولادی استفاده شود می‌توان به چگالی بیشتر از ۵۰۰۰ کیلوگرم بر متر مربع برای بتن دست یافت.

چرا باید از بتن سنگین استفاده کرد؟ 


بیشتر اوقات از بتن متراکم با هدف محافظت در برابر تشعشعات استفاده می‌شود، بطوری که از ضخامت مورد نیاز دیوارهای ساخته شده با بتن معمولی کاسته می‌شود و در نتیجه فضای داخلی بیشتری فراهم خواهد شد. در ابتدا بتن‌های سنگین در ساخت و ساز نیروگاه‌های هسته‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفتند. همچنین در تاسیسات ساخت سلاح‌های هسته‌ای از این بتن استفاده می‌شود. هزینه‌های بتن سنگین بیشتر از بتن‌های معمولی است اما به دلیل جرم خود دارای مقاومت بسیار مناسبی در برابر تشعشعات مضر می‌باشد.علاوه بر این، برتری و دوام ساختاری و هزینه پایین‌تر این نوع بتن نسبت به جایگزین‌های آن (محافظ‌های کامپوزیتی سربی یا فولادی) تصمیم‌گیری جهت استفاده از بتن سنگین را آسان می‌کند. صنعت ساخت نیروگاه هسته‌ای ممکن است مانند گذشته قوی نباشد، اما نیاز به ذخیره ضایعات یا مواد رادیواکتیو همچنان پابرجا است، و بتن پیش ساخته ممکن است بتواند این نیاز را برطرف کند.

کاربردهای دیگری نیز برای بتن سنگین وجود دارد مانند شرایطی که نیاز به وزن زیادی در حجم کمتر باشد مانند بالاست برای خطوط لوله‌ی دریایی، سازه‌های موج شکن یا وزنه‌های تعادل. کاربردهای دیگر شامل میرایی صوت یا ارتعاش، شتاب دهنده‌های خطی و افزایش مقاومت در برابر شناور شدن می‌باشند.

چگالی بتن معمولی حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. بتن سبک می‌تواند دارای چگالی ۱۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب باشد. چگالی بتن‌های سنگین بین ۳۰۰۰ تا ۴۱۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب متغیر است. حتی چگالی‌های بیشتر (بزرگ‌تر از ۵۶۰۰) نیز قابل دستیابی است اما نادر می‌باشد.

خصوصیات بتن سنگین


خواص مهم بتن سنگین عبارتند از:

  • چگالی همگن و نزدیکی فضاهای خالی بتن
  • عدم ترک خوردگی و کرمو شدن بتن
  • مقاومت فشاری اغلب به دلیل اندازه‌ی بزرگ سازه یک معیار ثانویه است.
  • عدم وجود حفره‌های هوا در حد ممکن
  • رعایت حرارت هیدراتاسیون
  • پایین بودن میزان انقباض

تولید


روش‌های اندازه‌گیری، اختلاط، حمل و نصب بتن سنگین تا حدودی شبیه به فرایند تهیه و اجرای بتن‌های متداول است. با این حال برای جلوگیری از بروز هر گونه مشکل نیاز به تخصص ویژه و برنامه‌ریزی کامل می‌باشد.

طراحی بتن سنگین شبیه به بتن‌های با وزن عادی است، اما باید معیارهایی در نظر گرفته شوند. بتن‌های سنگین ممکن است حاوی ترکیبات کاهنده‌ی آب مطابق با الزامات ASTM C4944 باشند که مستعد یخ زدن و ذوب شدن نمی‌باشند زیرا کاربرد آنها کاهش تراکم بتن است. هرچند در صورتی که مخلوط بتن دارای چگالی کافی باشد بطوری که امکان شکل‌گیری حباب هوا وجود داشته باشد، مزیت‌های مشخصی وجود دارند، از جمله کاهش آب انداختن بتن، قابلیت کارکرد و ایجاد بتن همگن‌تر. بخاطر داشته باشید که بتن سنگین با میزان سیمان بالا و نسبت آب به سیمان پایین ممکن است نشان دهنده‌ی افزایش خزش و جمع‌شدگی باشد.

دو روش اصلی برای اجرای بتن سنگین وجود دارد. روش اول تحت عنوان روش سنگدانه‌های از پیش چیده شده شناخته می‌شود. در این روش دانه‌های با چگالی بالای بتن در شکل مناسب چیده می‌شوند و یک دوغاب بر روی آنها ریخته شده و حفره‌ها را پر می‌کند.

از تجهیزات اختلاط استاندارد می‌توان در ساخت بتن سنگین استفاده کرد، مراقبت ویژه‌ای باید اتخاذ شود تا از اضافه بار در اختلاط و بر روی تجهیزات از جمله تسمه نقاله جلوگیری شود. بطور کلی حجم مجاز مخلوط بتن سنگین باید معادل وزن مخلوط بتن معمولی باشد.

قالب مورد نیاز برای تهیه بتن سنگین باید به دقت انتخاب و بازرسی شود زیرا در معرض فشارهای بسیار بیشتری نسبت به انواع معمول بتن می‌باشند.

حمل و نقل و نصب بتن‌های سنگین نیز شبیه به بتن‌های معمولی است اما وزن بیشتر آن باید با توجه به ظرفیت‌های بار خودروهای حمل، جاده و جرثقیل‌ها در نظر گرفته شود. حمل بتن سنگین برای مدت زمان طولانی می‌تواند منجر به تحکیم یا فشردگی بیش از حد آن شود.

مشکلات مربوط به تولید


سنگدانه‌های سنگین بخصوص در طول اجرا در معرض تفکیک هستند. تفکیک یا جدا شدن بتن سنگین نه تنها منجر به تغییر استحکام می‌شود بلکه مهم‌تر از آن بر چگالی بتن تاثیر می‌گذارد. وجود تراکم ناهمگن برای محفظه‌های مقاوم در برابر تشعشعات قابل قبول نیست، زیرا چگالی بطور مستقیم مرتبط با کارایی ویژگی حفاظتی بتن است.

بنابراین باید دقت بیشتری برای اطمینان از تحکیم مناسب بتن لحاظ شود. اگر از لرزاننده‌های نوع استینگر استفاده می‌شود، باید این فرایند در فواصل نزدیک و در عمقی انجام شود که باعث مخلوط شدن کامل لایه‌های مجاور گردد.

تست‌های کنترل کیفیت بتن تازه مخلوط شده بسیار شبیه به بتن‌های معمول است و باید شامل آزمایش‌های وزن واحد، دما، اسلامپ و مقدار هوا مطابق با روش‌هاش مناسب ذکر شده در ASTM باشد. آزمایش مقاومت فشاری ممکن است مطابق با ASTM C39.5 انجام شود. میزان پس‌زدگی بتن سنگین باید در فرایند ساخت در نظر گرفته شود تا مطابق با پارامترهای طراحی سازه باشد.