در تقسیمبندی انواع بتن، به بتنی که مقاومتش بین 20 تا 40 مگاپاسکال باشد، بتن معمولی گفته میشود. همچنین به بتنی که مقاومتش بیش از 140 مگاپاسکال باشد، بتن با مقاومت بالا یا High Strength Concrete گفته میشود.
با گذشت زمان، فاکتورهای مشخصکنندهی بتن معمولی و مقاومت بالا نیز تغییر کرده است. به طور مثال، صد سال پیش، بتنی با مقاومت 28 مگاپاسکال، بتن با مقاومت بالا محسوب میشده. ولی هماکنون بتنهایی تولید شدهاند که تا 800 مگاپاسکال مقاومت دارند.
از لحاظ میزان استفاده، بتن معمولی پرمصرفتر از بتن با مقاومت بالاست. دلیل اصلی استفاده از بتن با مقاومت بالا، کاهش وزن، جمع شدگی، نفوذپذیری و افزایش دوام سازه است. همچنین در برخی سازهها، به دلایل مختلف که معمولاً مربوط به معماری میشود، لازم داریم تا ستونی کوچک بار زیادی را تحمل کند. در این صورت نیاز به استفاده از بتن با مقاومت بالا داریم.
بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، در ویژگیهای مختلف، تفاوتهایی با هم دارند که در این نوشتار قصد داریم تا به این تفاوتها بپردازیم.
بتن معمولی، اغلب و در صورت استفاده از سنگدانههای مناسب کارایی بالایی دارد و در هنگام بتنریزی و کار کردن بابتن، به سادگی جاری میشود. در مقابلبتن با مقاومت بالا معمولا چسبناکتر است و جاری شدن و بتنریزی آن بسیار دشوارتر میباشد. به همین دلیل معمولاً از افزودنیهای روانکننده برای این نوع بتن استفاده میکنند. دلیل اصلی کاراییِ کم بتن با مقاومت بالا، مقدار زیاد سیمان مورد استفاده در آن است.
پدیده آب انداختگی معمولاً در سطح بتنهای معمولی رخ میدهد و آسیب دیدگی معمولی در این نوع بتن است. اما یکی از ویژگیهای بسیار خوب بتن با مقاومت بالا این است که آب انداختگیاش بسیار بسیار کم است و حتی در بسیاری موارد میتوان گفت که بتن با مقاومت بالا آب انداختگی ندارد.
به دلیل مقاومت و سختی بالا، بتن با مقاومت بالا نفوذپذیری کمتری نسبت به بتن معمولی دارد. همین موضوع باعث میشود تا دیاکسید کربنِ کمتری وارد بتن شود و پدیدهی کربناتاسیون نیز در این نوع بتن به ندرت رخ بدهد. کربناتاسیون پدیدهای است که در آن دیاکسید کربن موجود در هوا با چسب سیمانِ سخت شده واکنش میدهد و کلسیم کربنات تولید میکند؛ که این پدیده باعث آسیب دیدگی بتن میشود.
ویژگی نفوذپذیری بسیار پایین در بتن با مقاومت بالا، باعث جلوگیری و پیشگیری از بسیاری از انواع آسیب دیدگیها در بتن میشود. اول این که مواد سولفاتی و شیمایی راهی به بتن پیدا نمیکنند و در نتیجه حمله سولفاتی یا شیمیاییاتفاق نمیافتد. دوم این که احتمال خوردگی فولاد در بتن بسیار پایین میآید. هم چنین احتمال حملهی کلریدی به بتنتا حد زیادی کاهش پیدا میکند.
از دیگر تفاوتهای میان بتن معمولی و بتن با مقاومت بالا، میتوان به تفاوت در سطح بتن سفت شده اشاره کرد. در بتن معمولی، سطح بتن معمولا زبر و خشن است و در اغلب اوقات ناصاف است. اما در بتن با مقاومت بالا، سطح بتن صاف و صیقلی است و کمتر زبری در آن دیده میشود.
افزودنیهای روانکننده بتن که بعضاً فوقروانکننده نیز نامیده میشوند، برای بالا بردن اسلامپ بتن تازه و افزایش کارایی به آن اضافه میشوند و آنها را به بتن روان تبدیل میکنند. این افزودنیها در واقع همان کاهندههای آب با رنج بالا هستند که در این اینجا به منظور و اهداف دیگری از آنها استفاده میشود. بتن روان بسیار مایع است و با کارایی بالاتری که دارد میتوان از آن بدون نیاز به ویبراسیون یا فشرده سازی و بدون این که ذرهای آب انداختن یا جدا شدگیدر آن رخ دهد، استفاده کرد. از استفادههای مختلف بتن روان میتوان به مقاطع باریک و لولههای زیر آب اشاره کرد. گفتنی است که استفاده از بتن روان، عملیات بتنریزی را تسهیل کرده و هزینههای آن را نیز کاهش میدهد.
اضافه کردن روانکننده یا فوقروانکننده به بتنی با اسلامپ 75 میلیمتر، آن را به بتنی با اسلامپ 230 میلیمتری تبدیل میکند. طبق تعریف، به بتنی «بتن روان» گفته میشود که اسلامپی بزرگتر از 190 میلیمتر داشته باشد و همچنان خاصیتهای اصلی خود را حفظ کند.
در استانداردها و آییننامههای بتن، از دو نوع روانکننده نام برده شده است: نوع 1: روان کننده و نوع 2: روانکننده و ایجاد کنندهی تاخیر در گیرش. روانکنندهها معمولاً تاثیر بیشتری در تولید بتن روان نسبت به کاهندههای معمولی یا با رنج معمولی آب دارند. تاثیر روانکنندهها در افزایش کارایی و اسلامپ حدود 30 تا 60 دقیقه دوام دارد و پس از آن کارایی و اسلامپ بتن به سرعت کاهش مییابد. بالا بودن دما نیز میتواند به سرعت کاهش اسلامپ قوت ببخشد. این افزودنیها معمولاً در محل اجرای پروژه به بتن اضافه میشوند و به شکلهای مایع و پودر موجود هستند. زمان گیرش بتن ممکن است بر پایه ویژگیهای مختلف این افزودنی از جمله ترکیب شیمیایی، مقدار مورد استفاده و واکنش آن با دیگر مواد مورد استفاده در بتن، به تاخیر بیفتد یا به آن سرعت بخشیده شود. برخی روانکنندهها قادرند تا گیرش نهایی بتن را بین یک تا چهار ساعت به تاخیر بیندازند.
نمودار مقایسهای کسب مقاومت بتن معمولی و بتن روان. بتن C یک بتن معمولی است و بقیهی نمودارها، مربوط بهبتنهایی هستند که در آنها از انواع مختلف روانکننده یا فوقروانکننده استفاده شده است.
با این که پیش از این اشاره کردیم که بتنهای روان اصولاً آب انداختگی ندارند، اما آزمایشها نشان داده که بتن روانبا نسبت آب به سیمان مساوی با یک بتن معمولی، دارای آب انداختگی بیشتری است. اما این مقدار در بتنهای بااسلامپ بسیار بالا و یا بتنهایی که مقدار آب زیادی دارند، بسیار کمتر است. همچنین جمع شدگی بر اثر خشک شدن این نوع بتنها نیز نسبت به انواع مشابه بسیار کمتر میباشد.
میزان تاثیر روانکنندهها یا فوقروانکنندهها در بتن، به میزان و عیار سیمان و همچنین اسلامپ اولیهی بتن مورد نظر بستگی دارد.
بتن روان نسبت به بتن معمولی دارای هوازایی بیشتری است. بر همین مبنا تحقیقات نشان داده بتن روان در مناطق مرطوب دارای عملکرد ضعیفتری هستند. با این حال عملکرد بتن روان با نسبت آب به سیمان پایین در مناطق سردسیر، مطلوب گزارش شده است.