تاریخچه بتن و استفاده از فولاد در آن
تاریخچه سیمان
در سال ۱۷۵۶ میلادی، یک سازنده به نام "جان اسمیتون" که مسئول بازسازی چراغ دریایی ادیستون در ساحل جنوب غربی انگلستان بود، به نتیجه رسید که ملات بهترین زمانی را در صورت مخلوط کردن مواد پوزولانی با سنگ آهک که حاوی مقدار زیادی مواد رسی است، میآورد. اسمیتون اولین شخصی بود که به خواص شیمیایی آهک پی برد. پیویسته این کشف، سیمانهای هیدرولیکی دیگری مانند سیمان رومی که توسط "جیمز پارکر" از کلسینه کردن گلولههای سنگ آهک رسی تولید شد، توسعه یافت. در سال ۱۸۲۴ میلادی، معماری به نام "ژوزف آسپرین" در شهر لیدز سیمان پرتلند را به ثبت رساند. در سال ۱۸۴۵ میلادی، "ایزاک جانسون" نخستین نمونه سیمانی را که امروز به نام سیمان پرتلند میشناسیم، تولید کرد.
تاریخچه استفاده از فولاد در بتن
بتن مسلح نتیجه تلاش، آزمایش و تجربه تعدادی از مهندسان و معماران قرن گذشته است. در سال ۱۸۴۸ میلادی، "لمبوت" با ساختن یک قایق پارویی که با شبکههای مربع مستطیلی میلههای آهنی مسلح شده بود، اولین سازه بتن مسلح را به صورتی که امروزه میشناسیم، ایجاد کرد. تا اوایل قرن بیستم، هیچ روش تئوریکی معتبر و مورد قبول همگان برای طرح قطعات بتن مسلح وجود نداشت. در قرن بیستم، با پیشرفت تحقیقات، تحولی اساسی در شناخت و بررسی رفتارهای بتن مسلح به وجود آمد. به طور کلی، به علت دوام عالی، شکلپذیری، قیمت مناسب، مقاومت در مقابل آتشسوزی و استحکام آن، اکنون بتن مسلح یکی از پرمصرفترین فرآوردههای ساختمانی به شمار میرود.
تاریخچه بتن
استفاده از مواد شیمیایی در ساخت و ساز از زمانهای بسیار قدیم متداول بوده است. مصریان قدیم از گچ تکلیس شده ناخالص استفاده میکردند، یونانیان و رومیها سنگ آهک تکلیس شده را مصرف میکردند و بعدها یاد گرفتند که به مخلوط آهک و آب، سنگ خرد شده، آجر و سفالهای شکسته شده اضافه کنند. این اولین نوع بتن در تاریخچه بود. چون ملات آهک در زیر آب سخت نمیشود، برای ساختمانهای زیر آب، سنگ آهک و خاکستر آتشفشانی یا پودر بسیار نرم سفالهای سوخته شده را با هم آسیاب میکردند و به کار میبردند. سرانجام، آنچه بعدها به نام سیمان پوزولانی شناخته شد، تولید کردند.
تاریخچه سازههای بتن فولادی
استفاده روزافزون از بتن مسلح باعث شده است که در بسیاری از کشورها مؤسساتی برای بررسی علمی بتن مسلح، فرمولبندی روشها و تدوین آییننامهها ایجاد شود. نتیجه موفقیتآمیز بیش از نیم قرن آزمایش، مطالعه و بررسی این مؤسسات را میتوان در تکامل روشهای طراحی و در تعدادی از سازههای ساخته شده از بتن مسلح در سراسر جهان مشاهده کرد. برای مثال، چند نمونه از سازههای بتنی با کاربردهای متفاوت را با توجه به شکل بررسی میکنیم.
محاسن و معایب سازههای بتن فولادی
محاسن سازههای بتن فولادی
- عمر طولانی: ساختمانهای بتن مسلح دارای عمر طولانی هستند. در شرایط بهرهبرداری مناسب، عضو بتن مسلح میتواند بدون کاهش مقاومت باربری، مدت نامحدودی دوام داشته باشد. این امر ناشی از افزایش مقاومت بتن در طول زمان است.
- مقاومت در برابر آتش: در صورت وقوع آتشسوزی با دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، حدود یک ساعت طول میکشد تا فولادی که پوششی برابر ۲.۵ سانتیمتر دارد، به حرارت ۵۰۰ درجه سانتیگراد برسد. تجربه نشان داده است که ساختمانهای بتن مسلح با پوشش محافظ کافی در آتشسوزیهایی با شدت متوسط که چندین ساعت ادامه داشته، فقط دچار صدمات سطحی شدهاند و فرو نریختهاند.
- فراوانی و دسترسی مصالح: شن و ماسه، مهمترین اجزای تشکیلدهنده بتن هستند که در اکثر نقاط به آسانی یافت میشوند. به همین دلیل، بتن را میتوان با قیمت ارزان تهیه و استفاده کرد.
- فرمپذیری: بتن را میتوان در هر قالبی ریخت و پس از سخت شدن، به فرم دلخواه دست یافت.
- مقاومت فشاری بالا: اگر در ساخت بتن از مصالح خوب و مناسب، آب به مقدار لازم، نسبت آب به سیمان کمتر از ۰.۴ و طراحی دقیق و نگهداری مناسب استفاده شود، بتن مقاومتی مطلوب خواهد داشت.
معایب سازههای بتن آرمه و نحوه اصلاح آن
- سنگین بودن: به دلیل افزایش حجم، وزن سازههای بتن آرمه در مقایسه با سازههای فولادی بسیار سنگینتر است. این عیب را میتوان با استفاده از دیوارهای نازک، اعضای توخالی، بتن پیشتنیده، بتن مسلح حاوی دانههای سبک یا بتن با مقاومت بالا برطرف کرد.
- قدرت انتقال صوت و حرارت: بتن فولادی دارای قدرت انتقال صوت و قابلیت انتقال حرارتی بالاست. این نقص را میتوان با استفاده از عایقهای صوتی و حرارتی به میزان زیادی کاهش داد.
- مشکلات نگهداری بتن در قالب: اشکالات مربوط به نگهداری بتن در قالب را میتوان تا حد زیادی با استفاده از بتن با مقاومت زودرس (ساخته شده از سیمانهای زودگیر) برطرف کرد.
