آنچه باید درباره بتن سبک بدانیم
بتن سبک، از کارکرد تا انواع و مزایا و معایب
بتن یکی از پرکاربردترین مصالح در ساخت و ساز محسوب می شود؛ این ماده سنگین متشکل از آب، سنگ ریزه و سیمان است که البته امروزه با پیشرفت فناوری ترکیبات شیمیایی دیگری برای افزایش استحکام و مقاومت بیشتر به آن افزوده می شود. البته با استفاده از همین فناوری های ابداع شده، نوعی بتن تولید می شود که تمام ویژگی های بتن معمولی را دارد، اما نسبت به بتن های معمولی بسیار سبک‌تر است. این بتن سبک در عین سبک بودن، از استحکام لازم نیز برخوردار است و این توانایی را دارد که وزن سازه را تحمل کند، اما در عوض هزینه های مربوط به بتن ریزی یا تعمیر بتن را به طرز چشمگیری کاهش دهد. در ادامه به بررسی ویژگی های این بتن می پردازیم.
بتن سبک چیست؟
بتن سبک (LWC) یک محصول چند کاربردی است که در سال‌های اخیر تقاضا برای استفاده از آن در پروژههای ساخت و ساز افزایش یافته است. این بتن‌ها به‌گونه‌ای ساخته شدهاند که وزن به مراتب سبک‌تری از بتن‌های معمولی دارند. استفاده از این نوع از بتن‌ها در مقایسه با بتن‌های معمولی مزایای بسیار را در پی دارد.
این بتن، در حقیقت نوعی بتن است که در هر مترمکعب آن بین ۱ تا ۵/۱ کمتر از بتن معمولی وزن دارد. در هر مترمعکب بتن معمولی وزنی معادل ۲۴۰۰ کیلوگرم دارد که بسیار وزن سنگینی به شمار می رود؛ در حالی که وزن بتن سبک در هر مترمکعب حدود هزار کیلوگرم است که در برخی موارد از هزار بیشتر می شود.
تاریخچه استفاده از بتن سبک
اگرچه اصطلاح بتن سبک برای نخستین بار در 100 سال پیش مطرح شد، اما تاریخچه استفاده از آن به زمان‌های بسیار دور بازمی‌گردد.
نخستین گزارش‌های تاریخی در مورد کاربرد این بتن و مصالح کم وزن به روم باستان بازمی‌گردد. رومیان در احداث معید پانتئون و آمفی تئاتر کلوسئوم از پومیس که نوعی مصالح سبک است، استفاده می‌کرده‌اند.
معماران روم باستان برای نخستین بار از یکی از سبک‌ترین سنگ‌های موجود در طبیعت به نام پومیس استفاده کرده‌اند. چه بسا که رمز ماندگاری شاهکارهای معماری آن زمان نیز به‌دلیل استفاده از مصالح سبک بوده، ولی تولید سنگدانه‌های مصنوعی با وزن مخصوص کم، همچنین استفاده از مصالح سنگی سبک برای تولید بتن با مقاومت بالا دستاورد مهم اوایل قرن بیستم است.
به عبارتی کاربرد این نوع بتن پس از تولید سبکدانه‌های مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی شد. در سال ۱۹۱۸، S.J.HAYDE با استفاده از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شیل کرد و بدین وسلیه سبکدانه‌ای مصنوعی تولید کرد که از آنها در ساخت بتن استفاده شد.
از نظر تاریخی ورزشگاه کلوسئوم، معبد پانتئون، ساختمان سه طبقه شهر برنتفورد، هتل پلازا در سنت لوئیس، کلیسای نروژ، ساختمان اداره تلفن بل در کانزاس سیتی، ترمینال TWA در نیویورک، فرودگاه دالاس در واشنگتن، پل آب روتردام در هلند از جمله پروژههای مهمی هستند که با این نوع از بتن‌های سبک ساخته شدهاند.
سه دسته بتن سازه ای
بتن های سبک سازه ای بر اساس مقاومت آنها به سه دسته تقسیم می شوند:
- بتن با مقاومت و چگالی متوسط
این نوع بتنی مابین بتن سازه ای و غیرسازه ای است. جرم متوسط این بتن با مقاومت متوسط بین ۸۰۰ تا ۱۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است و مقاومت فشاری آن هم چیزی بین ۷ تا ۱۷ مگاپاسکال است.
- بتن غیرسازه ای با چگالی پایین
این بتن، سبک ترین نوع بتن در این تقسیم بندی است که از آن به عنوان جداسازهای سبک استفاده می شود. پرلیت و ورمیکولیت سنگدانه هایی هستند که برای ساخت این نوع بتن به کار گرفته می شوند. این بتن دارای جرم مخصوص زیر ۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب و مقاومت فشاری بین ۰.۳۵ تا ۷ مگاپاسکال است. گفتنی است این بتن عایق حرارتی بسیار خوبی است، بنابراین برای مصارف متناسب با آن، استفاده می شود.
- بتن سازه ای یا ساختاری
این بتن، بیشترین استفاده را در ساخت انواع ساختمان ها دارد، چراکه در ساخت اعضای سازه ای مورد استفاده قرار می گیرد. مقاومت فشاری این نوع بتن، حداقل ۱۷ مگاپاسکال است، اما برای سازه هایی که در مناطق زلزله خیز ساخته می شوند، مقاومت فشاری را به ۲۰ مگاپاسکال رسانیده و محدود می کنند. جرم مخصوص این بتن بین ۱۴۰۰ تا ۱۹۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. همچنین این نوع بتن برای مصارف عایق‌کاری مورد استفاده قرار نمی‌گیرد، اما با این وجود عایق حرارتی خوبی نسبت به بتن معمولی دارد.
بتن‌های سبک براساس مواد تشکیل‌دهنده
بتن‌های سبک براساس مواد تشکیل‌دهنده نیز به چند دسته تقسیم می‌شوند:
- بتن بدون ریزدانه و متخلخل
در ساخت این بتن های سبک به جای ریزدانه، از سنگدانه های درشت مانند سنگدانه های شکسته یا گوشه گرد همراه با آب، سیمان و در صورت نیاز مواد افزودنی استفاده میشود. برای تهیه این نوع، آب بسیار کمی نسبت به موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل حذف ریزدانه ها از این بتن، ظاهر آن به صورت تخلخل های قابل مشاهده بوده و به دلیل متخلخل بودن این بتن مقاومت آن در سطح پایینی است و استحکام چندانی ندارد. از موارد کاربرد این بتن می توان به مقاطع مدولار بتنی، روسازی راه و همچنین استفاده در زیرسازی برخی زمین ها که باید کاملا عاری از رطوبت باشند، اشاره کرد.
- بتن سبکدانه
در ساخت این بتن از سنگدانه‌های سبک به جای سنگدانه معمولی استفاده میشود. سنگدانه‌های سبک، سنگ‌هایی متخلخل‌اند که دارای وزن فضایی کمی هستند. سنگدانه‌هایی که برای تولید این نوع بتن سبک استفاده میشود در دو نوع طبیعی و مصنوعی موجود هستند؛ سنگدانه‌های طبیعی شامل پومیسPumice، اسکوریا Scoria و توف Tuff هستند. همچنین مهمترین سنگدانه های مصنوعی که در ساخت این بتن مورد استفاده قرار می گیرند، شامل پرلیت Perlite، ورمیکولیت Vermiculite، شیل Shale، لیکا Leca و اسلیت Oslyt هستند.
- بتن گازی یا هوادار
برای ساخت این بتن، از سبک دانه یا سنگدانه چه طبیعی یا مصنوعی استفاده نمی کنند و همه مواد ساخت آن معمولی هستند، اما برای سبک سازی از روش متفاوتی بهره می گیرند. یکی از این روش ها، افزودن مواد شیمیایی هوازا یا کف ساز به بتن است که سبب ایجاد حباب درون بتن شده و در نهایت منجر به سبک‌تر شدن آن میشود.
در روش دیگر حباب‌های آماده را که از قبل تهیه شدهاند به بتن در حال ساخت اضافه می‌کنند. لازم به یادآوری است که به دلیل وجود حباب‌های هوا درون این بتن، از آن به عنوان عایق صوتی استفاده می کنند. فرایند تولید این نوع بتن که به آن بتن کفی یا اسفنجی می‌گویند، بسیار پیچیده و نیازمند سطح بالایی از دانش و فناوری است.
نمونه دیگر این نوع بتن با عنوان بتن اتوکلاو معروف است و روش ساخت آن به این گونه است که مقدار معینی از پودر آلومینیوم را به ملات بتن اضافه می کنند؛ این پودر با ایجاد واکنش های شیمیایی سبب تولید گاز و حباب درون ملات بتن تازه می شود و با این کار به سبک شدن آن کمک می‌کند. از نمونه های کاربرد این بتن می‌توان به شیب‌بندی، کفپوش بتنی ساختمان، کف‌سازی طبقات و دیوارکشی ساختمان‌ها اشاره کرد.
کاربردهای انواع بتن‌های سبک
بتن سبک در انواع مختلف در موارد زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد:
- نخستین کاربرد آن استفاده آن به عنوان ماده پرکننده در ساختمان‌های چند طبقه و در پانل‌های دیوارهای ساختمان‌های مختلف است.
- استفاده در ساخت دیوارهای باربر.
- عایق‌کاری دیوارهای ساختمان‌ها.
- استفاده در پوشاندن سقف و کف ساختمان‌ها.
- عایق‌کاری سقف‌ها به عنوان عایق حرارتی و همچنین برای عایق‌کاری لوله‌کشی ساختمان‌ها.
- مورد استفاده در ساخت دیوارهای پارتیشن و دیوارهای پانلی.
- مورد استفاده در قالب گیری ساختمان‌های فولادی است که با این اقدام جلوی خوردگی آنها از آتش و دیگر شرایط خورنده گرفته میشود.
- استفاده در ساخت انواع سازه های خلاقانه و زیبا، به دلیل قالب‌گیری راحت.
تفاوت‌های بتن سبک با بتن معمولی
بتن‌های سبک چندین تفاوت مهم با بتن معمولی دارد که شامل موارد زیر میشود:
۱- مقاومت ناشی از جمع‌شدگی و خزش در بتن‌های سبک نسبت به بتن معمولی بیشتر است.
۲- از نظر گسیختگی در بتن‌های سبک در اطراف آن و در بتن معمولی در میان آن اتفاق می‌‌افتد.
۳- مدول ارتجاعی بتن‌های سبک نسبت به بتن معمولی به دلیل وجود سنگدانه‌های سبک و متخلخل در ساختار آن کمتر است.
۴- تغییر شکل‌های ناشی از جمع‌شدگی و خزش در بتن‌های سبک بسیار کمتر از بتن معمولی روی می‌دهد.
معایب و مزایا بتن سبک
بتن سبک همانند هر محصول دیگری دارای نقاط قوت و ضعف خود است که به آنها اشاره می‌کنیم.
معایب بتن‌های سبک شامل موارد زیر است:
- مراحل آماده سازی طولانی‌تر نسبت به بتن معمولی
- حساسیت بیشتر به میزان آب در زمان عمل‌‌آوری
- طولانی‌تر بودن مدت زمان خشک شدن نسبت به بتن‌های معمولی
- نیاز به داشتن دانش تخصصی و تهیه شدن توسط متخصصان
- گران بودن و در دسترس نبودن آن نسبت به بتن معمولی
مزایای بتن سبک شامل موارد زیر است:
- افزایش ماندگاری و مقاومت سازه‌ها
- کاهش وزن نهایی سازه
- نبود ترک خوردگی یا ترک خوردگی به صورت حداق
- حمل و نقل آسان‌تر و کم‌هزینه
- به حداقل رسیدن زمان ساخت و ساز
- مقاومت بیشتر در برابر آتش و خوردگی
- بیشتر شدن ظرفیت بار زنده سازه‌ها
- داشتن قابلیت عایق صوتی و حرارتی
- مقاومت در برابر نیروهای جانبی مثل زلزله با کم کردن بار وارده بر سازه
- امکانپذیر شدن ساخت آسمان‌خراش‌های مختلف در نواحی متراکم
سخن پایانی
در جهان امروزه بتن سبک در سال‌های اخیر به عنوان یکی مصالح ساختمان‌سازی بسیار رواج یافته‌اند. بدون شک بتن سبک با توجه به کارایی و مزایایی که دارد می‌تواند جایگزین مناسبی برای بتن معمولی باشد. با جایگزینی صددرصدی بتن معمولی با سبک می‌توان شاهد پیشرفت چشمگیرتری در حوزه ساخت و ساز بود، بنابراین تمامی مهندسان صنعت ساختمان باید بتوانند تمام دانش و فناوری مربوط به این مصالح مهم را آموزش دیده تا بتوانند ساختمان‌های زیباتر، سبک‌تر، ایمن‌تر و راحت‌تری را به جامعه بشر هدیه بدهند.
