بتن یکی از مصالح ساختمانی است که متشکل از سیمان، سنگدانه (ساخته‌شده از شن یا سنگ‌های خرد‌شده مانند سنگ آهک یا گرانیت، به علاوه سنگدانه‌های ریز مانند ماسه)، آب و مواد افزودنی شیمیایی است. در این مقاله، تعریفی از وزن مخصوص بتن یا همان چگالی آن ارائه شده و اهمیت این فاکتور و عوامل موثر بر وزن مخصوص مورد بررسی قرار گرفته است.
تعریف بتن و وزن مخصوص آن
بتن، توده‌ای شبیه سنگ مصنوعی است؛ ماده‌ای مرکب، که از اختلاط مواد اتصال‌دهنده (سیمان یا آهک) با سنگدانه‌ها (ماسه، شن، سنگ، خرده آجر و غیره)، آب، مواد افزودنی و… ایجاد می‌شود. مقاومت، استحکام و کیفیت این ماده به نسبت اختلاط بستگی دارد.
چگالی یا وزن مخصوص بتن یک پارامتر مهم این ترکیب است. چگالی بتن در حقیقت وزن واحد حجم آن است و بسته به نسبت موادی که برای ساخت آن استفاده می‌شود متفاوت است. به عبارت ساده‌تر، وزن مخصوص بتن نسبت جرم به حجم آن است. دقیق‌ترین راه برای محاسبه چگالی بتن، ریختن آن در ظرفی با حجم مشخص و وزن‌کردن آن است.
یک بتن با وزن معمولی 2400 کیلوگرم بر متر مکعب یا 145 پوند بر فوت مکعب (3915 پوند در یارد مکعب) وزن دارد. وزن واحد بتن (دانسیته) بسته به مقدار و چگالی سنگدانه‌ها، مقدار هوای به‌دام افتاده (و هوای محبوس شده) و محتوای آب و سیمان متفاوت است.
چرا اندازه‌گیری وزن مخصوص بتن مهم است؟
یکی از دلایلی که اندازه‌گیری وزن مخصوص بتن را با اهمیت می‌کند این است که چگالی بتن معمولا با مقاومت آن رابطه مستقیم دارد. کاهش چگالی بتن معمولی تقریباً همیشه به معنای محتوای آب بیشتر است که به معنای مقاومت کمتر بتن است.
از طرف دیگر، وزن مخصوص بتن نشان‌دهنده وزن سازه و همچنین نشان‌دهنده خواص بتن است. دوام بتن، تخلخل بتن، نفوذپذیری بتن و … رابطه مستقیمی با چگالی آن دارد.
در اکثر سازه‌های مهم، از بتن با چگالی بالاتر استفاده می‌شود. بتن با چگالی کم به‌طور کلی مقاومت کمی دارد. بنابراین با توجه به نیازهای مقاومتی و سایر موارد مانند دوام بتن، انتخاب انجام خواهد شد.
عوامل موثر بر وزن مخصوص بتن
دو عامل اصلی که بر چگالی بتن تأثیر می‌گذارند: نوع سنگدانه‌ها و نسبت مخلوط.
نوع سنگدانه مورد استفاده چگالی را تعیین می‌کند، زیرا انواع مختلف سنگدانه‌ها چگالی متفاوتی دارند. به‌عنوان مثال، اگر مخلوطی دارای شن نخودی به‌عنوان سنگدانه باشد، چگالی کمتری نسبت به مخلوطی که حاوی گرانیت خرد‌شده است خواهد داشت.
نسبت‌های مخلوط نیز بر چگالی تأثیر می‌گذارند، زیرا تعیین می‌کنند که چه مقدار آب با سنگدانه‌های مختلف وارد بتن شود. اگر آب بیش از حد به مخلوطی با گرانیت خرد شده اضافه شود، آنگاه این مخلوط خیلی روان خواهد بود و برای اهداف ساختمانی به‌اندازه کافی متراکم نیست.
علاوه بر موارد بالا، چگالی سیمان هم در چگالی نهایی بتن موثر است. یکی از اجزای مهم سازنده بتن سیمان است. چگالی سیمان می‌تواند 830 – 1650 کیلوگرم بر متر مکعب یا 52 – 103 پوند بر فوت مکعب باشد. سیمانی که به‌صورت پنوماتیک در سیلوها بارگیری می‌شود چگالی کمتری دارد؛ درحالی‌که سیمانی که ذخیره شده و در معرض ویبراسیون قرار گرفته است چگالی بیشتری دارد. قاعده کلی این است که در نظر بگیرید که یک کیسه سیمان 94 پوندی وقتی تازه بسته‌بندی شود یک فوت مکعب حجم اشغال می‌کند. هرچه چگالی سیمان مورد استفاده در ساخت بتن بیشتر باشد، چگالی بتن هم افزایش می‌یابد.
بتن با چگالی بالا
بتن با چگالی بالا نوعی بتن است که چگالی بالاتری نسبت به بتن معمولی دارد. افزایش چگالی معمولاً با افزودن وزن بیشتر به مخلوط بتن حاصل می‌شود. وزن اضافه شده می‌تواند از انواع مواد اولیه حاصل شود، اما رایج‌ترین روش برای بالابردن وزن مخصوص بتن، اضافه‌کردن سنگدانه‌های سنگین مانند شن یا ماسه است. دیگر موادی که می‌توان برای افزایش چگالی بتن استفاده کرد شامل الیاف آهن یا فولاد و حتی الیاف پلاستیکی یا شیشه‌ای هستند.
استفاده از بتن با چگالی بالا در سال‌های اخیر افزایش یافته است زیرا محبوبیت بیشتری در بین معماران، مهندسان و پیمانکاران پیدا کرده است.
بتن با چگالی پایین یا بتن سبک
چگالی بتن سبک 1920 کیلوگرم بر متر مکعب یا 116 پوند بر فوت مکعب (3132 پوند بر یارد مکعب) است. بتن سبک وزن کمتری دارد زیرا از سنگدانه‌ای به نام پوکه ساخته شده است که یک ماده معدنی طبیعی سبک است.
علاوه بر این، استفاده از سنگدانه‌های سبک به‌دست آمده از ضایعات صنعتی، سنگدانه‌های طبیعی با وزن کم و سنگدانه‌های سبک مصنوعی مانند خاکستر آتشفشانی، ماسه سبک و غیره تولید بتن کم چگالی می‌کند.
راهنمای جامع خرید فوم لس
تعریف چگالی ظاهری بتن (Bulk Density of Concrete)
چگالی بتن را چگالی ظاهری بتن می‌گویند؛ همچنین به آن وزن واحد بتن یا وزن مخصوص بتن هم گفته می‌شود. این تغییرات در نام، بر اساس واحدهای مختلف است. چگالی ظاهری بتن در حقیقت معیاری از جرم در واحد حجم است.
چگالی ظاهری را می‌توان بر حسب پوند بر فوت مکعب، کیلوگرم بر متر مکعب یا گرم بر سانتی متر مکعب بیان کرد. وزن واحد بتن می تواند بر حسب kN/m3 یا یک واحد طبیعی مشابه باشد.
چگالی ظاهری اندازه‌گیری وزن در واحد حجم است. همان‌طور که پیش از این هم گفته شد، با تقسیم وزن کل یک ماده (به کیلوگرم) بر حجم کل آن (بر حسب متر مکعب) چگالی محاسبه می‌شود.
چگالی‌های مرسوم بتن
رایج‌ترین بتن‌ها به‌طور معمول دارای وزن مخصوص‌هایی به شرح زیر هستند:
- 20 کیلونیوتن بر متر مکعب (kN/m3 )
- 24 کیلونیوتن بر متر مکعب (kN/m3 )
- 25 کیلونیوتن بر متر مکعب (kN/m3 )
- 26 کیلونیوتن بر متر مکعب (kN/m3 )
سخن آخر
بتن پرمصرف‌ترین ماده در بخش ساختمان‌سازی است. دلیل این استفاده گسترده، سهولت در بکارگیری، هزینه مناسب، مقاومت و عایق‌بودن آن است. وزن مخصوص بتن که به آن چگالی بتن، چگالی ظاهری بتن و وزن واحد بتن نیز گفته می‌شود از تقسیم وزن بر حجم آن به دست می‌آید و با واحدهای مختلفی قابل نمایش است. چگالی بتن مستقیماً به اجزایی که با آن ساخته شده است بستگی دارد. هر چه چگالی بتن بیشتر باشد، معمولا مقاومت بیشتری دارد و برای سازه‌های سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در مقابل بتن سبک وزن، معمولا مقاومت کمتری دارد.
https://civiltoday.com/civil-engineering-materials/concrete/361-density-of-concrete
https://www.everything-about-concrete.com/density-of-concrete.html
https://www.structuralguide.com/density-of-concrete/
https://www.structuralguide.com/density-of-concrete/
https://en.poyatos.com/blog/the-importance-of-concrete-density/
