بتن پیش تنیده چیست

فولاد بتن پیش تنیده

برای شناخت و تعریف فولاد بتن پیش ‌تنیده ابتدا لازم است با بتن پیش‌تنیده آشنا شویم. این بتن از حدود 50 سال پیش، در سازه‌های بزرگ از جمله پل‌ها، برج‌ها، ساختمان‌ها…در سطح گسترده‌ای مورد استفاده قرار گرفته است. استفاده از فولاد در سازه‌های عظیم می‌تواند مشکلات بسیاری از جمله زنگ‌زدگی و خوردگی فولاد، ناپایداری الاستیک نمیرخ‌های فلزی و افزایش هزینه ساخت را رفع نماید. لازم به ذکر است که امروزه، پل‌های عظیم، از بتن پیش‌تنیده ساخته می‌شوند لذا باید در ساخت آن‌ها از مصالح با کیفیت و مرغوب استفاده شود.

مفهوم پیش تنیدگی و بتن پیش تنیده

بتن در کشش ضعیف است، برای رفع این ضعف باید آن‌ را به صورت فشاری پیش‌تنیده کرد. پیش‌تنیدگی ایجاد یک تنش پا‌ برجا و دائمی در یک عضو بتنی به شیوه‌ی مطلوب و تاثیرگذار را گویند. در این فعالیت مقداری از فشارهای حاصل از بارهای به وجودآورنده کشش، در اثر تنش در این عضو تقلیل و حتی خنثی ‌شود، در نتیجه قدرت مقاومت آن افزایش پیدا می‌کند. بتن در مقابل فشار بسیار مقاوم است، اما در مقابل کشش مقاومت کمی دارد. بنابراین هدف اصلی از پیش‌تنیده کردن بتن یا بخشی از یک سازه بتنی، در واقع کاهش تنش‌های کششی و هم‌چنین کاهش ترک‌های ناشی از لنگر خمشی، تحت تاثیر بارهای مثبت و منفی وارد بر آن عضو است. از بتن پیش‌تنیده در بخش‌های تحت تاثیر خمش زیر استفاده می‌شود:

• تیرها
• دال‌ها
• دیوارهای حایل
• ستون‌ها

و در اعضای تحت تاثیر کشش زیر استفاده می‌شود:

• لوله‌ها
• مخازن آب

پیش تنیدگی و اثرات آن

از فولاد با استحکام بسیار بالا، جهت مسلح نمودن سازه بتنی در روش پیش‌تنیدگی استفاده می‌شود. فولاد بتن پیش تنیده در واقع فولادهای با مقاومت بالا هستند، که پیش از به‌دست آوردن مقاومت کششی نهایی، از نظر طولی تغییرات بیشتری دارند. بنابراین استفاده از چنین فولادی به طور ساده در بتن، باعث می‌شود که پیش از این‌که فولاد به مقاومت کششی نهایی خود دست یابد، ترک‌خوردگی بتن اطراف خود را داشته باشد. بنابراین پیش از استفاده از فولاد با مقاومت بالا و قبل از محدود شدن با بتن، فعالیت‌هایی مطلوب و تاثیرگذار در بتن و فولاد ایجاد می‌شود. برای این منظور به‌علت تغییر طول فولاد با مقاومت بالا، پیش از استفاده در بتن، از تغییر طول بیشتر بارهای مثبت و منفی جلوگیری می‌شود. در بتن نیز سعی می‌شود با فرآیندهای خاص آن را از قبل فشرده کنند. به این روش شاهد ترک‌خوردگی تحت فشار بارهای وارده نخواهیم بود.

تفاوت بتن مسلح و بتن پیش‌تنیده

برای ایجاد مقاومت و تحمل در مقابل فشار و کشش، از فولاد بتن پیش تنیده استفاده می‌شود. به بتنی که فولاد در آن به‌کار رفته ‌است، بتن‌مسلح گویند. در بتن مسلح، عملیات خاصی جهت مقاومت کششی انجام نشده است. بتن در مقابل فشار و فولاد در مقابل کشش مقاومت می‌کند. در حالی‌که بتن پیش‌تنیده، به‌خاطر انجام عملی مکانیکی در بتن، به تنهایی می‌تواند تنش‌های کششی و فشاری را تحمل کند. نحوه اجرای سازه و ترتیب آن بسیار حائز اهمیت است، زیرا مقادیر تنش‌های ایجاد شده در سازه حین اجرا، در دوام بنا و عدم آسیب به سازه بسیار تعیین‌کننده است. برخلاف بتن مسلح، در بتن پیش‌تنیده، نیاز است که علاوه بر پایداری سازه، تغییرشکل‌های کوتاه‌مدت و دراز مدت بتن و فولاد مورد بررسی قرار گیرند. فولاد بتن پیش تنیده راه‌کاری جهت ایجاد بتنی با استقامت‌های کششی و فشاری بالا است.

فولاد بتن پیش تنیده

آلیاژهای به‌کار رفته در فولاد بتن پیش تنیده، برای داشتن مقاومت لازم در برابر فشار و کشش، متفاوت با انواع دیگر فولادها هستند. فولاد بتن پیش تنیده اغلب به صورت سیم، رشته و میله درست می‌شود. قطر این فولاد بسیار کم است و برای افزایش خاصیت چسبندگی با بتن، سطح تماس خارجی بزرگی دارند. ویژگی‌های فولاد بتن پیش تنیده عبارت هستند از:

• در مقابله با زنگ زدگی، مقاومت بالایی دارد.
• مقاومت کششی بالایی، در مقابل تنش‌های فراوان فولاد دارد.
• دارای خاصیت خمیری در مقابل تنش‌های بسیار زیاد است.
• پس از چسبیدن به بتن برای افزایش سختی و اعضا سازه، ضریب ارتجاعی بالایی دارد.
• دارای خاصیت ارتجاعی در مقابل تنش های بسیار زیاد است.
• اتلاف تنش ناشی از خزش و سستی در آن بسیار محدود است.
• حین کم‌کردن اتلاف تنش، در برابر کشش فولاد، ضریب ارتجاعی پایینی دارد.

بررسی آسیب پذیری فولاد بتن پیش تنیده

در مورد فولاد به‌کار رفته در بتن پیش‌تنیده، به دلیل وجود حجم بسیار ناچیز هیدروژن، خسارات برگشت‌ناپذیری ایجاد می‌شود. به همین دلیل خطر آسیب فولاد با هیدروژن بسیار مهم است و برای بررسی این امر از آزمایشات خوردگی تنشی ویژه‌ای استفاده می‌شود. ترکیبات شیمیایی فولاد، مراحل تولید و فرآوری بعدی آن، برای مثال فرآوری حرارتی در آسیب‌پذیری فولاد بتن پیش تنیده، نسبت به طرد شدگی هیدروژنی تاثیرگذار است. در صورتی‌که تکه‌های خاصی از فولاد، دارای مقاومت ضعیف‌تری نسبت به حالت بهینه باشند، آن‌گاه ممکن است برای تمامی انواع فولاد به کار رفته در سازه، مشکلاتی روی دهد.

استاندارد سازی فولاد بتن پیش تنیده

طبق آیین‌نامه ACI 318 ، کابل‌های پیش‌تنیدگی باید با مشخصات استاندارد مذکور در موارد زیر برای بتن پیش‌تنیده یکسان باشند و ایمن سازی شوند:

• A416 ASTM مربوط به سیم‌های بافته‌شده هفت رشته‌ای بدون پوشش
• ASTM A421 مربوط به سیم‌های بدون پوشش
• ASTM A722مربوط به میل‌گردهای فولادی مقاومت بالا

سایر سیم‌ها یعنی سیم‌های که با میل‌گردهای فولادی بافته شده است، به شرط مطابقت با حداقل قوانین در استانداردهای مذکور A416، A421، A722 و بدون داشتن شرایطی که باعث کاهش سطح رضایت آنها شود، توسط آیین‌نامه مجاز شناخته می‌شوند.

انواع فولاد پیش تنیده

انواع فولاد پیش تنیده عبارت هستند از:

• سیم‌ها
• سیم‌های پیچیده شده
• میلگرد‌ها

همان‌طور که در بالا اشاره شد، فولاد مورد استفاده برای بتن پیش‌تنیده به سه گروه دسته‌بندی می‌شود. از طرفی لازم است بدانیم مقاومت فولاد پیش‌تنیده، بیش از مقاومت میل‌گردهای فولادی بتن آرمه استاندارد است. در ادامه به تعریف انواع فولاد بتن پیش‌تنیده اشاره خواهیم کرد:

سیم ها

این نوع سیم‌های فولادی با روش حدیده‌کاری تهیه می‌شوند. حدیده‌کاری عملیاتی است که روی فلزات میله‌ای انجام می‌شود. این روش باعث کاهش قطر فلز می‌شود. در واقع با کاهش قطر سیم، مقاومت آن افزایش می‌یابد. هم‌چنین حدیده‌کاری باعث افزایش مقاومت سیم با فعالیت ویژه سردکاری در هر عبور یا کشش می‌شود. مرحله سرد کاری باعث ایجاد تنش‌هایی غیریکنواخت می‌شود. برای آزادسازی این تنش‌های محبوس و نیز برای افزایش خواص فیزیکی سیم سردکاری‌شده، این سیم تحت انتقال حرارتی مداوم، طبق کنترل دقیق قرار می‌گیرد. برای پیش‌گیری از خطر خوردگی در فولاد بتن پیش تنیده، از سیم گالوانیزه استفاده می‌کنند. لازم است بدانیم که برای گالوانیزه‌کردن سیم‌ها، آن‌‌ها را از حمام روی گداخته عبور می‌دهند.

سیم های بافته شده پیش تنیده

این نوع سیم‌ها نسبت به سایر شکل‌های فولاد پیش‌تنیده بیشتر متداول هستند. سیم‌های پیش‌تنیده، قطر کمی دارند و با افزایش تعداد این سیم‌ها، زمان، هزینه، کار زیادی برای اعمال کشش و جای‌گذاری آن صرف خواهد‌ شد. برای کاهش هزینه‌ها، می‌توان از کابلی مرکب از چندین سیم پیش‌تنیده استفاده ‌کرد. اولین سیم‌های بافته شده، در تیرهای بتن پیش‌کشیده استفاده شده است. اگر بین سیم بافته‌شده فولادی و بتن، چسبندگی و پیوند محکمی برقرار باشد، دوام و مقاومت پیش‌تنیدگی تیرها بسیار افزایش خواهد یافت. برای اطمینان از استحکام و ارتباط درست سیم‌ها باهم، از 7 سیم استفاده می‌شود، 6 سیم که به‌طور مارپیچ دور سیم مرکزی با قطری بزرگ‌تر پیچیده می‌شود. اغلب برای افزایش چسبندگی سیم‌های بافته‌شده به بتن، سیم‌بیرونی را از نوع دنده‌دار استفاده می‌کنند. هم‌چنین لازم است بدانیم کابل‌های پیش‌تنیدگی با کمک جک‌های هیدرولیکی کشیده می‌شوند و توسط گوه‎‌های فولادی در مهارهای انتهایی، کنترل می‌شوند.

میل گرد های مقاومت بالا

از انواع فولاد بتن پیش‌تنیده می‌توان به میل‌گردهای فولاد آلیاژی با مقاومت کششی بالا اشاره کرد. مقاومت این نوع میل‌گردها به مراتب بیش از میل‌گردهای فولادی بتن آرمه است. این میل‌گردها، از میله‌های فولادی پُرآلیاژ نورد گرم شده توسط عملیات حرارتی، تهیه شده‌اند. در نهایت با شیوه‌ی اعمال بار به میل‌گرد به میزان بیش از ۸۰% حداقل مقاومت کششی نهایی تحت کشش سرد واقع شده‌اند. عملیات کشش سرد روی میل‌گرد به عنوان یک بارگذاری آزمایشی عمل می‌کند و میل‌گردهای معیوب را از چرخه تولید حذف می‌کند. به دلیل صلبیت میل‌گردها، جای‌گذاری آن‌ها بسیار سریع و به راحتی انجام می‌شود. بنابراین نسبت به سایر فولادهای پیش ‌تنیده حفاظت می خواهند داشت. در این نوع میل‌گردها، اصطکاک حاصل از تغییر مسیر و انحنای این نوع فولاد، نسبت به سیستم‌های کابلی بسیار کم خواهد بود.

تهیه فولاد بتن پیش تنیده

برای تهیه این محصول باید چندین مرحله فعالیت انجام شود. این محصول در کارخانه‌های تخصصی توسط ماشین‌آلات مخصوص ساخته می‌شود. این محصول دارای دو مرحله آماده سازی قبل و بعد از بتن ریزی است. این فعالیت توسط دو مرحله زیر اتفاق می‌افتد:

مرحله اول ساخت فولاد بتن پیش تنیده

در مرحله اول ساخت بتن پیش تنیده، باید کابل‌های فولادی یا فولاد پیش تنیده کشیده شود و سپس بتن ریزی انجام شود. بعد از آن‌که بتن خودش را گرفت و به استحکام کافی رسید، کابل‌ها آهسته آهسته رها می‌شوند. به این شیوه نیروی پیش تنیده شده وارد بتن می‌شود و بتنی پیش تنیده حاصل می‌شود.

مرحله دوم ساخت فولاد بتن پیش تنیده

مرحله دوم بعد از سفت شدن بتن انجام می‌شود. این روش را بتن پیش تنیده‌ی پس کشیده می‌نامیم. در این مرحله فولاد پیش تنیده در داخل غلاف‌هایی که در داخل بتن از قبل تعبیه شده‌اند، قرار خواهد گرفت.

قیمت فولاد بتن پیش تنیده

فرایند ساخت فولاد بتن پیش تنیده فعالیتی تخصصی است که باید توسط متخصصین این امر صورت پذیرد. به این منظور شرکت مهندسی بتن شیمی ماهان توسط مهندسان و متخصصان با تجربه خود می‌تواند در کنارتان باشد و یاری‌تان نماید. نوع فرآیند انجام شده، استفاده از انواع فولاد در داخل بتن، نوع و کیفیت بتن قیمت فولاد بتن پیش تنیده را تعیین می‌نماید. برای دریافت راهنمایی‌های تخصصی در این زمینه و یا در زمینه سایر محصولات افزودنی بتن آن می‌توانید با مشاوران و متخصصان ما تماس بگیرید و از مشاوره‌های رایگان ما بهره‌مند شوید.

کلام آخر

طبق موارد ذکر شده در مقاله بالا، آنچه حائز اهمیت است؛ ارائه محصولات با کیفیت ساخت و دوام بالا جهت استفاده در سازه‌های پیمان‌کاران و مهندسان گرامی است. شرکت بتن شیمی ماهان در راستای این مهم، با نیروهای کارآمد و دستگاه‌های پیشرفته درصدد تهیه و تامین نیازهای‌تان است. هم‌چنین، علاوه بر این‌که شرکت بتن شیمی ماهان بر مقاومت بالای این محصول تاکید دارد، با ارائه محصول با قیمت مناسب مسیر انتخاب را برایتان روشن خواهد کرد. برای تماس با کارشناسان ما می‌توانید از راه‌های ارتباطی داخل سایت استفاده کنید، تا در اسرع وقت موارد مورد نیاز را در اختیارتان قرار گیرد.