روسازی بتنی

بدلیل وجود منابع نفتی فراوان از جمله قیر، روسازی اکثر راه‌ها در ایران از نوع روسازی‌های آسفالتی می‌باشد. امروزه علاوه بر اهداف اقتصادی و فنی، جنبه­های زیست محیطی و ملزومات توسعه پایدار نیز در طراحی، ساخت و نگهداری روسازی‌ها و پروژه‌های زیرساختاری دیگر در نظر گرفته می شود. با توجه به افزایش قیمت و ارزش مواد نفتی از جمله قیر و مشکلات عمده روسازی­های آسفالتی در محورهای پرترافیک از یک طرف و طول عمر بالا و دوام مناسب بتن در شرایط مختلف محیطی از طرف دیگر، کاربرد روسازی­های بتنی می­تواند باعث کاهش هزینه­های ساخت و ساز، بهره برداری و نگهداری راه­ها شود. بنا به دلایل مطرح شده، در بسیاری از نقاط کشورها از روسازی­های بتنی با توجیه فنی و اقتصادی در شرایط معینی استفاده شده است.

به دلیل عمر طولانی، روسازی بتنی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و سودمند است و به حداقل مصرف مواد، انرژی و سایر منابع برای ساخت و ساز، نگهداری و بازسازی در طول عمر نیاز دارد. روسازی های بتنی با طول عمر بالا، کمتر نیاز به ترمیم و بازسازی مکرر دارند و به ایمنی راه­ها و کاهش ازدحام کمک می کنند. روسازی های بتنی در کشورهای مختلف برای 30 سال تا بیش از 50 سال عمر خدمت دهی، با نگهداری کمتر در مقایسه با روسازی های آسفالتی طراحی شده است. این نوع روسازی‌ها در صورت در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت مهار تنش‌های حرارتی و اصطکاکی، از عمر مناسب و توجیه اقتصادی برخوردار بوده، کما اینکه امروزه در اکثر کشورهای صنعتی در ساخت بخش بزرگی از جاده ها از روسازی بتنی بهره گرفته شده است.

در کشور ما نیز با توجه به افزایش قابل ملاحظه‌ قیمت قیر در سال های اخیر و در پی آن افزایش هزینه تمام شده روسازی های آسفالتی و در راستای کاهش استفاده از سوخت های فسیلی و همچنین کاهش مسائل زیست محیطی و سرمایه گذاری، بعلاوه فواید تکنیکی و فنی متعدد، می بایست استفاده از روسازی‌های بتنی برای جاده ها و بزرگراه ها مورد توجه قرار گیرد و بستری مناسب برای رقابت روسازی‌های بتنی با روسازی‌های آسفالتی فراهم گردد. در سالهای اخیر شرکت دانش بتن امیرکبیر اقدام به ارائه طرح روسازی بتنی در پروژه مختلفی از جمله قطعه یک آزادراه تهران- شمال، تونل امیرکبیر، کمربندی نسیم شمال قزوین و … نموده است.  

همانگونه که مشاهده گردید به دلیل دوام بیشتر و عمر طولانی تر، روسازی بتنی نسبت به روسازی آسفالتی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و سودمند می باشد بطوریکه هزینه های چرخه عمر روسازی های آسفالتی تقریباً دو برابر روسازی های بتنی است. علاوه بر آن روسازی های بتنی در مقایسه با روسازی های آسفالتی مزایای دیگری دارد که ذیلاً به برخی از آنها اشاره می‌شود.

– حذف زیراساس

– طول عمر زیاد

– نگهداری کمتر

– کاهش هزینه روشنایی

– نوسازی کمتر

– کاهش مصرف سوخت

– بهبود کیفیت روانآب

– بهبود ایمنی آتش سوزی در تونل‌ها

– استفاده از زباله های صنعتی

بتن های توانمد و فوق توانمند

بتن توانمند (High Performance Concrete) با همان مواد و مصالح بتن معمولی ساخته می شود، اما نسبتها به گونه ای طراحی یا مهندسی می شوند که تامین کننده الزامات مقاومت (مقاومت بالاتر از ۵۰ مگاپاسکال) و دوامی مورد نظر باشند. راهکارهای تولید بتن توانمند شامل افزایش مقاومت خمیر سیمان، افزایش مقاومت ناحیه انتقال، افزایش مقاومت سنگدانه می باشد. بتن فوق توانمند (Ultra High Performance Concrete) بتن ساخته شده از مواد سیمانی با حداقل مقاومت فشاری 150 مگاپاسکال می باشد.

بهره­گیری از بتن­هاي با مقاومت و عملکرد بالا در ساخت سازه­هاي بتنی در حقیقت به منزله استفاده بهینه از مصالح ساخت بتن و همچنین بکارگیری پتانسیل­ها و ظرفیت­هاي این ماده می باشد. بتن توانمند (HPC) به بتنی گفته می­شود که مقاومت فشاري بیش از ۵۰ مگاپاسکال و خصوصیات ویژه­ای نظیر کارایی و دوام بالا، داشته باشد.

در مدّت 30 سال گذشته، عموماً از بتن توانمند برای ساخت سازه های بتن آرمه 30 طبقه به بالا استفاده شده است. اگر در ساختمان های بلند از بتن معمولی استفاده شود، ابعاد ستون ها در طبقات پایین بسیار بزرگ شده و از مساحت مفید ساختمان به شدت کاسته می شود. در  ارتفاع بالایی ساختمان، ستون ها با بتن معمولی (MPa 35-30) ساخته می شوند. امّا چنانچه در  پایین ساختمان، ستون ها با بتن معمولی ساخته شوند، ابعاد ستون ها بسیار بزرگ خواهد شد.

آغاز استفاده از بتن های مقاومت بالا، ساخت برج Lake Point در سال 1965 در شیکاگو با استفاده از بتن با مقاومت فشاری MPa50  بوده است. برج 79 طبقه Water Tower Place  در شیکاگو با بتنی با مقاومت فشاری حدود MPa 65 در سال های 1974 تا 1976 ساخته شد. ساختمان Scotia Plaza در تورونتو و ساختمان Tow Union Square در سیاتل به ترتیب با بتن هایی با مقاومت فشاری حدود MPa  85 و MPa 120 ساخته شده اند. برای ساختن چنین بتن هایی (بتن های مقاومت بالا) نسبت آب به مواد سیمانی (w/cm) به 0.4 محدود شده و از فوق روان کننده ها برای افزایش کارایی بتن استفاده می شود. روانی بالای بتن بدون جداشدگی، عاملی دیگر در افزایش استفاده از مواد افزودنی (مواد اصلاح کننده ویسکوزیته) در بتن های ساختمان های بلند است. جداشدگی بتن های با اسلامپ بالا می تواند با استفاده از مواد جایگزین سیمان مانند خاکستر بادی، پودر سنگ آهک، روباره ی کوره ی آهنگدازی و دوده ی سیلیس نیز بهبود یابد. استفاده از این مواد می تواند به ساخت بتنی با قابلیت پمپ و ریختن مناسب کمک کرده و باعث کاهش هزینه های پروژه شود.

برای تولید بتنی با مقاومت بیش از MPa ۵۰، نیاز به کنترل کیفیت دقیق تر و همچنین دقت بیش تر در انتخاب مصالح و نسبت های آن (روان کننده ها،  مواد افزودنی معدنی، نوع و اندازه سنگدانه ها و…) نسبت به بتن معمولی است. از این رو برای تمایز این نوع بتن ها، که دارای مقاومت فشاری بیش از MPa 40 هستند، در مقایسه با بتن های معمولی، آنها را بتن های مقاومت بالا می نامند.

تاکنون بیشترین استفاده از بتن مقاومت بالا در ایالات متحده، محدود به مناطق شیکاگو، نیویورک و هوستون بوده است. از شروع سال 1965، پس از ساخت بتن با مقاومت MPa 52 برای ستون های برج کناره ی دریاچه در منطقه ی شیکاگو، ساختمان های بلند متعددی با بتن مقاومت بالا ساخته شده است. از سال 1972، برای ساخت ساختمان های تجاری بیش از 50 طبقه، استفاده از بتن با مقاومت MPa 60 عمومیت پیدا کرد. می توان ادعا کرد که با استفاده از مقاومت زیاد می توان ابعاد ستون ها را به حداقل رسانیده و در نتیجه زیبایی آنها نیز تأمین کرد.