تعریف چگالی بتن

چگالی چیست؟
«چگالی» (Density) یا جرم حجمی، معیاری برای توصیف میزان جرم ماده بر واحد حجم است. این کمیت، نزدیک بودن مولکول های یک ماده به یکدیگر را نمایش می دهد.

چگالی2

چگالی مواد مختلف با یکدیگر متفاوت است. این کمیت به ساختار مولکولی، یکنواختی ترکیب و میزان تراکم ماده بستگی دارد.

به عنوان مثال، چگالی فولاد (مولکول های نزدیک، ترکیب همگن و متراکم) برابر 8000 کیلوگرم بر متر مکعب و چگالی خاک (مولکول های فاصله دار، ترکیب غیر همگن و نامتراکم) حدود 2000 کیلوگرم بر متر مکعب است. چگالی از رابطه زیر محاسبه می شود:

چگالی

ρ: چگالی یا جرم حجمی.
m: جرم بر حسب کیلوگرم.
V: حجم بر حسب متر مکعب.

نکته: مفهوم چگالی با وزن مخصوص متفاوت است. چگالی بر خلاف وزن مخصوص به شتاب گرانش وابسته نیست و مقدار آن برای مواد جامد و مایع در شرایط محیطی مختلف تغییر زیادی نمی کند. با این وجود، در این مقاله عناوین چگالی و وزن مخصوص را به جای یکدیگر استفاده خواهیم کرد.

بتن چیست؟
بتن، یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که برای ساخت سازه های مختلفی نظیر ساختمان، پل، سد، نیروگاه، جاده و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

بتن معمولا از موادی نظیر آب، سیمان، سنگدانه و افزودنی ها تشکیل می شود.

مواد تشکیل دهنده بتن چه هستند؟
آب، سیمان و سنگدانه (شن و ماسه)، مواد اصلی مورد استفاده در ساخت بتن هستند.

البته در شرایط مختلف به منظور ساخت انواع مختلف بتن برای دستیابی به ویژگی های متناسب با کاربری های مورد نظر، امکان استفاده از افزودنی ها (شیمیایی، معدنی) و مواد مکمل سیمانی (خاکستر بادی، سیلیکا فیوم، سرباره و غیره) نیز وجود دارد.

نقش هر یک از این اجزا عبارت است از:

مواد سیمانی: پیوند دهنده سنگدانه ها.
آب: ایجاد خمیر سیمانی و یکی از ترکیبات مورد نیاز برای واکنش هیداراتاسیون.
سنگدانه: پرکننده و تقویت کننده بتن.
افزودنی: تغییردهنده خصوصیات مکانیکی بتن تازه و یا سخت دشه.

ویژگی های بتن چه هستند؟
مشخصات بتن معمولا در دو حالت تازه و سخت شده مورد بررسی قرار می گیرند. این ویژگی ها به مواد اولیه، طرح اختلاط، روش تراکم و بتن ریزی بستگی دارند.

از مهم ترین ویژگی های بتن تازه می توان به موارد زیر اشاره کرد:

چگالی.
کارایی: سهولت به کارگیری و بتن ریزی (روانی).
جداشدگی: جدا شدن سنگدانه ها از خمیر سیمانی.
آب انداختن: خروج آب آزاد از درون مخلوط بتن و افزایش رطوبت سطح.
جمع شدگی: کاهش حجم بتن به دلیل از بین رفتن آب ناشی از خشک شدن.
گیرش: سفت شدن بتن به دلیل واکنش هیدراتاسیون (گیرش اولیه و نهایی).
دما: دمای مخلوط در حین گیرش.

اصلی ترین ویژگی های بتن سخت شده نیز عبارت هستند از:

چگالی.
مقاومت: استحکام بتن در برابر بارگذاری (فشاری، کششی، خمشی).
دوام: پایداری و عدم تخریب بتن در طول زمان.
تخلخل: میزان هوای باقی مانده در بتن.
نفوذپذیری: قابلیت جریان یافتن آب از درون فضای متخلخل.

خواص بتن در حالت تازه و سخت شده بر روی چگالی آن تأثیرگذار هستند و چگالی بتن نیز بر روی این خواص تأثیرگذار است.

انواع بتن کدام هستند؟
بتن ماده ای با تنوع بسیار زیاد است. همین مسئله باعث کاربرد گسترده آن در سازه های مختلف شده است.

بتن بر اساس ترکیبات و ویژگی های مختلف به انواع زیر تقسیم می شود:

بتن معمولی.
بتن مسلح.
بتن سبک (فوم بتن، بتن اتوکلاو، بتن با سنگدانه سبک).
بتن سنگین.
بتن آماده.
بتن پیش ساخته.
بتن پیش تنیده.
بتن غلتکی.
بتن شیشه ای.
شاتکریت.
بتن الیافی.
بتن خود متراکم.
بتن پلیمری.
واش بتن و بتن اکسپوز.
بتن پیش آکنده.

وزن مخصوص بتن چیست؟
وزن مخصوص یا چگالی بتن نسبت جرم به حجم آن است. چگالی بتن معمولی یا بتن C25 حدود 2400 کیلوگرم بر متر مکعب است. البته این مقدار به عوامل متعددی بستگی دارد و برای بتن های دیگر متفاوت است.

چگالی بتن چقدر است؟
چگالی بتن، کمیت ثابتی نیست و با توجه به عوامل مختلف، مقادیر متفاوتی دارد. جدول زیر، محدوده تقریبی چگالی بتن های مختلف را نمایش می دهد.

بتن چگالی (کیلوگرم بر متر مکعب):

معمولی 2200 تا 2500.
مسلح 2400 تا 2500.
بتن الیافی (پلیمر و کربن) 1400 تا 1600.
بتن الیافی (فولاد) 2300 تا 2400.
بتن سبک کمتر از 2000.
فوم بتن 300 تا 1800.
بتن اتوکلاو 400 تا 800.
بتن سنگین 3000 تا 4000.
بتن غلتکی 2400 تا 2500.
شاتکریت 500 تا 3500.
بتن خود متراکم 1600 تا 2400.
بتن پلیمری 1600 تا 2200.
بتن آماده 2000 تا 2600.
بتن نفوذپذیر 1600 تا 2000.
بتن استامپی 3100.
بتن آسفالتی 2200.
بتن شیشه ای 2600.
بتن پیش تنیده و پیش ساخته 1200 تا 2200.
بتن پیش آکنده 1800 تا 1900.

جدول بالا، یک دید کلی از محدوده چگالی بتن های مختلف و تفاوت بین آن ها را فراهم می کند. در بخش بعدی، عوامل موثر بر چگالی و در واقع منشا این تفاوت ها را مورد بررسی قرار می دهیم.