بتن سنگین در چه مواردی کاربرد دارد؟

پیشرفت فناوری در به کارگیری بتن ها و در نتیجه بهبود ویژگی ها و کاربرد های آن ها باعث شده که مواد جدیدی در ساخت ساختمان ها و محیط های مختلف به وجود آید. یکی از این مواد بتن سنگین نام دارد. کاربرد بتن سنگین به دلیل ویژگی ها و خواص منحصر به فرد در قسمت های مختلف صنعت ساختمان بر کسی پوشیده نیست.

برای ساخت این نوع از بتن به جای استفاده از ماسه از موادی مانند چدن و فولاد استفاده می شود. قرارگیری این مواد در کنار دیگر عناصر باعث شده که وزن این بتن تا حد زیادی افزایش پیدا کند. در این مقاله قصد داریم به بررسی مهمترین ویژگی های بتن سنگین ، مزایا و معایب آن ، انواع و کاربرد بتن سنگین بپردازیم.

بتن سنگین چیست و چه ترکیباتی دارد؟

برای ساخت انواع بتن سنگین موادی مانند فولاد ، چدن و سولفات باریم جایگزین شن و ماسه در ترکیب آن می شود. به همین دلیل بتن سنگین نسیت به بتن های معمولی حدود 2 برابر سنگینتر است. همین وزن زیاد باعث شده که این نوع بتن در میان اهل فن به عنوان بتن سنگین مشهور شود. به دلیل استفاده از این مواد در ساخت این نوع بتن ، هزینه ساخت آن نسبت به سایر بتن ها افزایش پیدا می کند.

به علاوه میزان انرژی مصرفی و زمانی که برای ساخت آن مصرف می شود ، نسبت به دیگر انواع بتن بیشتر است. به همین دلیل بتن های سنگین گرانتر از سایر بتن ها هستند.

چگالی بتن سنگین معمولا بیشتر از 3200 کیلوگرم بر متر مکعب بوده و در حالت میانگین برابر 6400 کیلوگرم بر مترمکعب است. البته این چگالی بستگی به میزان سنگدانه ای دارد که در ساخت این نوع بتن استفاده می شود. برای مخلوط کردن این نوع بتن از روش های مختلفی مانند روش میلکوبی ، سنگدانه پیش آکنده ، پمپاژ و مرسوم استفاده می شود.

در انواع بتن سنگین از سنگدانه های مختلفی با جرم مخصوص های متفاوت استفاده می شود. رایجترین سنگدانه هایی که برای ساخت بتن سنگین به کار می روند ، باریت ، لیمونیت ، هماتیت ، فروسفر ، زئولیت ، مگنتیت و ساچمه های فولادی است. این سنگدانه ها دارای استانداردهای متفاوتی هستند و ویژگی های متفاوتی را برای بتن سنگین به وجود می آورند.

ویژگی ها و مزایای بتن سنگین

هر یک از این روش ها از نظر شیوه اختلاط و اندازه سنگدانه ای که در آن ها به کار می رود ، متفاوت هستند. در نتیجه باعث می شوند که ویژگی های انواع بتن سنگین متفاوت شود. شیوه ای که برای مخلوط کردن مواد سازنده بتن استفاده می شود نیز در چگالی یا وزن مخصوص بتن سنگین تاثیر دارد

با این حال در حالت کلی می توان گفت که بتن سنگین از نظر ویژگی ها شباهت های زیادی به بتن معمولی دارد. در نهایت استفاده از موادی مانند فولاد و چدن در ساختار این نوع بتن نیز می تواند چگالی آن ها تا حدود 9000 کیلوگرم بر متر مکعب افزایش دهد.

بتن سنگین یک بتن بسیار مقاوم است. این بتن می تواند هرگونه مقاومت فشاری را تحمل کرده و تا حد خوبی در مقابل آن دوام بیاورد. همچنین در برابر شراط طبیعی و وزن های زیاد نیز بسیار مقاوم است. از سوی دیگر می توان بر روی ویژگی های این بتن برای مقاومت در برابر آتش سوزی نیز حساب کرد. به همین دلیل بیشتر مهندسان ساختمانی از انواع بتن سنگین به عنوان یکی از اصلی ترین مصالح ساختمانی خود در مقاوم سازی ساختمان استفاده می کنند.

معایب بتن سنگین

یکی از اصلی ترین معایبی که بتن سنگین دارد ، بالا بودن هزینه تولید و ساخت آن است. زیرا استفاده از ذرات فلزی در ساخت این نوع بتن هزینه را تا حد زیادی افزایش می دهد. علاوه بر مواد فلزی ، سنگدانه هایی هم که در ساخت این نوع بتن به کار می روند ، دارای ویژگی ها و استانداردهای خاصی هستند. به همین دلیل تنها از معادن خاصی استخراج می شوند. در نتیجه باید هزینه های استخراج و حمل و نقل سنگ ها را نیز به هزینه تولید بتن سنگین اضافه کرد.

در کنار این ها به دلیل زیاد بودن وزن این نوع بتن ، در هنگام بتن ریزی فشار زیادی به قالب ها وارد می شود. در نتیجه ریختن این نوع بتن نیاز به دانش و مهارت خاصی دارد. چرا که یک اشتباه کوچک می تواند باعث بروز مشکل در قالب ها و در نتیجه در کل پروژه شود. در کنار این ها پمپ ها و میکسر هایی که با این نوع بتن کار می کنند ، به راحتی پاره شده یا آسیب می بینند. همچنین برای رسیدن به تراکم مورد نظر باید انرژی بیشتری مصرف کرد.

باوجود این معایب ، بتن سنگین دارای مزایا و ویژگی های منحصر به فردی است که باعث شده هنوز هم به عنوان یکی از مواد اصلی در ساختمان سازی به کار گرفته شود. از مهمترین این مزایا می توان به کم بودن ضریب انبساط حرارتی اشاره کرد که باعث افزایش مقاومت این نوع بتن در برابر آتش سوزی می شود.

به علاوه بتن سنگین در برابر چرخه های پی در پی ذوب و یخبندان نیز مقاومت خوبی از خود نشان می دهد. در کنار این ها بتن سنگین می تواند تا حد زیادی از نفوذ اشعه های مضر جلوگیری کرده و در برابر ترک خوردن نیز بسیار مقاوم است. با این حال استفاده از این نوع بتن به دلیل وزن زیاد و در نتیجه کند کردن عملیات آواربرداری ، در مناطق زلزله خیز چندان رایج نیست.

کاربرد بتن سنگین چیست؟

بتن سنگین به دلیل مقاومت بالای خود در برابر عوامل طبیعی و غیرطبیعی مختلف می تواند برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله یا آتش سوزی مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین برای ساخت آزمایشگاه هایی که با مواد پرتوزای خطرناک در آن ها کار می شود ، از انواع بتن سنگین استفاده می شود.

کاربرد بتن سنگین در آزمایشگاه ها و محل های تحقیقاتی می تواند پرتوهای ناشی از نوترون ، اشعه ایکس و گاما را خنثی کند. همین موضوع استفاده از این نوع بتن را برای ساخت مراکز پرتودرمانی ، رادیولوژی یا فیزیوتراپی رایج کرده است.

در کنار این ها می توان برای متعادل کردن وزن سازه و یا افزایش بار مرده ساختمان از بتن سنگین استفاده کرد. به علاوه تونل های زیرزمینی ، پل های بزرگ ، لوله های انتقال نفت ، دیوارهای محافظ ، پناهگاه های ضد هسته ای و آزمایشگاه های رادیو اکتیو با استفاده از انواع بتن سنگین ساخته می شوند.

سخن پایانی

در بیشتر کشورها از بتن سنگین به دلیل مقاومت بی نظیر در برابر انواع عوامل طبیعی و غیرطبیعی برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله استفاده می شود. اما در کشور ژاپن به دلیل زیاد بودن تعداد زلزله ها و در نتیجه کند شدن عملیات آواربرداری ، استفاده از این نوع بتن ممنوع شده است.

ما در این مقاله از میان انواع بتن در معماری به کاربرد بتن سنگین و ویژگی های آن پرداختیم. ویژگی هایی که به این بتن قابلیت مقاومت در برابر آتش سوزی و پرتوهای مضر رادیو اکتیو را بخشیده است. در نتیجه می توان از آن برای ساخت انواع سپرهای محافظتی در برابر پرتوها یا سازه های مقاوم به آتش استفاده کرد.