انواع بتن سبک
انواع بتن سبک
بتن سبک با سنگدانه ریز ساخته می‌شود که ممکن است یک قسمت یا کل سنگدانه‌های ریز مخلوط بتنی را به جای سنگدانه‌های معمولی شامل شود. بتن سبک سازه‌ای دارای چگالی در محل در حدود 1440 تا 1840 کیلوگرم بر متر مکعب اس ما. بتن معمولی چگالی در محدوده 2240 تا 2400 کیلوگرم بر متر مکعب دارد. برای کاربردهای سازه‌ای مقاومت بتن باید بیشتر از 17 هزار مگاپاسکال باشد.
سنگدانه‌های سبک که در بتن سبک سازه‌ای استفاده می‌شوند، معمولاً از مواد شیل، رس یا تخته سنگ منبسط شده هستند که برای ایجاد ساختار متخلخل در یک کوره دوار پخته شده‌اند. محصولات دیگری مانند سرباره کوره بلند هوا خنک نیز در این نوع بتن استفاده می‌شود. کلاس‌های دیگری از بتن سبک غیرسازه‌ای با چگالی کمتر وجود دارند که با سایر مصالح سنگدانه و فضای خالی هوای بالاتر در ماتریس خمیر سیمان مانند بتن سلولی ساخته می‌شوند. در این بررسی به طور کامل در مورد انواع بتن سبک صحبت می‌کنیم.
طبقه بندی بتن سبک
طبقه بندی انواع مختلف بتن سبک بر اساس روش تولید آنهاست که به شرح زیر می‌باشد:
- با استفاده از سنگدانه سبک متخلخل با وزن مخصوص ظاهری کم، یعنی کمتر از 2.6، این نوع بتن به بتن سنگدانه سبک معروف است.
- با ایجاد حفره‌های بزرگ در داخل توده بتن یا ملات همراه است. این حفره‌ها باید به وضوح از حفره‌های بسیار ریز ایجاد شده توسط حباب هوا متمایز شوند. این نوع بتن با نام‌های مختلف بتن هوادهی، سلولی، فوم‌دار یا گازی شناخته می‌شود.
- با حذف ریزدانه از مخلوط به‌‌طوری که تعداد زیادی حفره بین بافتی وجود داشته باشند. معمولاً از سنگدانه درشت با وزن معمولی استفاده می‌شود. این بتن به عنوان بتن بدون ریزدانه شناخته شده است.
بتن سبک را می‌توان بر اساس هدفی که برای استفاده از آن استفاده می‌شود طبقه بندی کرد که شامل سه مورد زیر است:
- بتن سبک سازه‌ای (ASTM C 330-82a)
- بتن مورد استفاده در واحدهای بنایی (ASTM C 331-81)
- بتن عایق (ASTM)
این طبقه‌بندی بتن سبک سازه‌ای بر اساس حداقل مقاومت طبق ASTM C 330-82a است. مقاومت فشاری سیلندر 28 روزه نباید کمتر از 17 مگاپاسکال (2500 psi) باشد. چگالی (وزن واحد) چنین بتنی (تعیین شده در حالت خشک) نباید از 1840 کیلوگرم بر متر مکعب تجاوز کند و معمولاً بین 1400 تا 1800 کیلوگرم‌بر‌متر‌مکعب است. از سوی دیگر، بتن بنایی عموماً دارای چگالی بین 500 تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومتی بین 7 تا 14 مگاپاسکال است.
انواع بتن سبک
در ادامه به انواع بتن سبک اشاره می‌کنیم:
1- بتن سبک سنگدانه‌ای (Lightweight Aggregate Concrete)
در اوایل دهه 1950، استفاده از بلوک‌های بتنی سبک در بریتانیا پذیرفته شد. به زودی پس از آن توسعه و تولید انواع بتن سبک با استحکام بالا را برای کارهای سازه‌ای فراهم کرد. این پیشرفت‌ها استفاده سازه‌ای از بتن سبک را تشویق کردند، به ویژه در مواردی که نیاز به کاهش وزن یا ملاحظات مربوط به صرفه جویی در هزینه‌های ساخت است. در زیر انواع مختلفی از سنگدانه‌های سبک مناسب برای بتن مسلح ذکر شده‌اند:
- پوکه: برای دال سقف بتن آرمه، عمدتاً برای سقف‌های صنعتی استفاده می‌شود.
- سرباره کفی: اولین سنگدانه سبک وزن مناسب برای بتن مسلح بود که به مقدار زیاد در انگلستان تولید شد.
- رس و شیل منبسط شده: قابلیت دستیابی به مقاومت کافی برای بتن پیش تنیده را دارد.
- پودر زینتر شده: سنگدانه خاکستر سوختی در انگلستان برای مقاصد مختلف ساختاری استفاده می‌شود و با نام تجاری Lytag به بازار عرضه می‌شود.
2- بتن سبک هوادهی شده (Aerated Concrete)
بتن هوادهی شده کمترین چگالی، هدایت حرارتی و مقاومت را دارد. مانند چوب می‌توان آن را اره ، پیچ و میخ کرد اما غیر قابل احتراق است. برای کارهای درجا (در محل)، روش‌های معمول هوادهی با اختلاط در فوم تثبیت شده یا با هم زدن هوا با کمک یک عامل حباب کننده هوا است. محصولات پیش ساخته معمولاً با افزودن حدود 0.2 درصد پودر آلومینیوم به مخلوط ساخته می‌شوند که با مواد قلیایی موجود در بایندر واکنش می‌دهند و حباب‌های هیدروژن را تشکیل می‌دهند.
بتن هوادهی شده با هوا در جاهایی استفاده می‌شود که به مقاومت کمی نیاز است. توسعه استحکام کامل بستگی به واکنش آهک با سنگدانه‌های سیلیسی دارد و برای چگالی‌های مساوی استحکام بتن عمل آوری شده با بخار فشار بالا حدود دو برابر بتن عمل آوری شده با هوا است و انقباض فقط یک سوم یا کمتر خواهد بود.
بتن هوادهی ماده‌ای سبک و سلولی است که از سیمان یا آهک و ماسه یا سایر مواد سیلیسی تشکیل شده است. این بتن توسط یک فرآیند فیزیکی یا شیمیایی ساخته می‌شود که در طی آن هوا یا گاز به یک دوغاب وارد می‌شود که معمولاً حاوی مواد درشتی نیست. بتن هوادهی که به عنوان مصالح سازه‌ای استفاده می‌شود معمولاً با بخار فشار بالا عمل آوری می‌شود.
بنابراین در کارخانه ساخته شده و فقط در واحدهای پیش ساخته، برای کف، دیوار و سقف در دسترس کاربر است. واحدهای بزرگتر با آرماتورهای تقویت می‌شوند تا در برابر آسیب از طریق حمل و نقل، جابجایی و بارهای روی هم قرار گیرند. بتن هوادهی اتوکلاو شده که در ابتدا در سال 1929 در سوئد توسعه یافت، اکنون در سراسر جهان تولید می‌شود.
3- بتن سبک بدون ریزدانه (No Fines Concrete)
اصطلاح بتن بدون ریزدانه به طور کلی به معنی بتن متشکل از سیمان و سنگدانه درشت (9-19 میلی‌متر) است. حداقل 95 درصد باید از الک 20 میلی‌متری BS عبور کند، بیش از 10 درصد نباید از الک 10 میلی‌متری BS عبور کند و هیچ چیز نباید از الک BS رد شود. این بتن دارای حفره‌های زیادی است که به طور یکنواخت در سراسر جرم خود توزیع شده است.
بتن بدون ریزدانه عمدتاً برای تحمل بار، بتن‌ریزی در محل دیوار خارجی و داخلی، دیوار غیر باربر و پرکردن زیر کف برای طبقات استفاده می‌شود. بتن بدون ریزدانه در سال 1923 به بریتانیا معرفی شد، زمانی که 50 خانه در ادینبورگ ساخته شد و چند سال بعد 800 خانه در لیورپول، منچستر و لندن ساخته شدند. ریزدانه بودن برای بتن‌هایی اعمال می‌شود که فقط دارای یک سنگدانه درشت 10 تا 20 میلی‌متر هستند (یک سنگدانه متراکم یا سنگدانه سبک مانند PFA متخلخل).
چگالی حدود دو سوم یا سه چهارم بتن متراکم ساخته شده با همان سنگدانه‌ها است. بتن بدون ریزدانه تجمعی از ذرات درشت سنگدانه است که هر یک با پوششی از خمیرسیمان تا ضخامت حدود 1.3 میلی‌متر احاطه شده‌اند. بنابراین منافذ بزرگی در بدنه بتن وجود دارد که عامل اصلی کاهش مقاومت آن است اما اندازه بزرگ منافذ به این معناست که هیچ حرکت مویرگی آب نمی‌تواند انجام شود. اگرچه مقاومت بتن بدون ریزدانه به طور قابل توجهی کمتر از بتن با وزن معمولی است اما این مقاومت، همراه با بار مرده کمتر سازه در ساختمان‌های تا حدود 20 طبقه کفایت می‌کند.
انواع بتن سبک بر اساس چگالی و مقاومت
بتن سبک را می‌توان بر اساس چگالی و مقاومت به صورت زیر طبقه بندی کرد:
1- بتن کم چگالی
بتن کم چگالی عمدتاً برای اهداف عایق استفاده می‌شود. این بتن با وزن واحد کم، به ندرت بیش از 800 کیلوگرم بر متر‌مکعب، ارزش عایق حرارتی بالا است. مقاومت فشاری بتن کم چگالی در حدود 0.69 تا 6.89 نیوتن بر میلی‌متر‌مربع کم است.
2- بتن با چگالی متوسط
استفاده از این بتن‌ها مستلزم مقاومت فشاری نسبتاً مناسبی است و بنابراین در بین بتن سازه‌ای و بتن کم چگالی قرار می‌گیرند. مقاومت فشاری بتن با چگالی متوسط تقریباً 6.89 تا 17.24 نیوتن بر میلی‌متر مربع هستند.
3- بتن سازه‌ای
بتن سازه‌ای حاوی سنگدانه‌هایی است که عموماً با شیل منبسط شده، خاک‌رس، تخته سنگ، سرباره و خاکستر بادی هستند. حداقل مقاومت فشاری 17.24 نیوتن بر میلی‌متر‌مربع است. اکثر بتن‌های سبک سازه‌ای قادر به تولید بتن با مقاومت فشاری بیش از 34.47 نیوتن بر میلی‌متر‌مربع هستند.
از آنجایی که وزن واحد بتن سبک سازه‌ای به طور قابل توجهی بیشتر از وزن بتن با چگالی کم است، راندمان عایق آن نیز کمتر خواهد بود. با این حال، مقدار عایق حرارتی برای بتن سک سازه‌ای به طور قابل توجهی بهتر از بتن معمولی است.
مزایای بتن سبک
- کاهش بار مرده بتن اجازه می‌دهد تا دهانه طولانی‌تری بدون تکیه‌گاه بتن‌ریزی شود. این مهم باعث صرفه جویی در کار و زمان می‌شود. کاهش بار مرده، سرعت ساخت و ساز سریع‌تر و کاهش هزینه‌های حمل و نقل را شامل می‌شود.
- استفاده از بتن سبک گاهاً امکان ادامه طرح را فراهم کرده است که در غیر این صورت به دلیل وزن زیاد کنار گذاشته می‌شد. در سازه‌های اسکلتی، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه می‌توان با استفاده از بتن سبک برای کف ساختمانی، پارتیشن و روکش بیرونی بنا ایجاد کرد.
- اکثر مصالح ساختمانی مانند آجر سفالی بار حمل و نقل را نه از نظر حجمی بلکه وزنی محدود می‌کند. اما مصالح ساخته شده از بتن سبک می‌توانند به لحاظ اقتصادی مناسب باشند.
- یکی از مشخصه‌های نه چندان بارز اما در عین حال مهم بتن سبک رسانایی حرارتی نسبتاً پایین آن است. این نکته با این واقعیت نشان داده می‌شود که یک دیوار 125 میلی‌متری از بتن هوادهی شده دارای عایق حرارتی تقریباً چهار برابر بیشتر از یک دیوار آجری 230 میلی‌متری است.
دوام بتن سبک
دوام به عنوان توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تأثیر محیط مانند حمله شیمیایی، استرس فیزیکی و حمله مکانیکی تعریف می‌شود. بتن سبک هیچ مقاومت خاصی در برابر این عوامل ندارد؛ در واقع، بتن سبک به طور کلی متخلخل‌تر از بتن معمولی است و استفاده از آن زیر آب توصیه نمی‌شود.
یکی از جنبه‌های شیمیایی دوام، پایداری خود ماده است، به ویژه در حضور رطوبت! تنش‌های فیزیکی که بتن سبک در معرض آن قرار می‌گیرد، عمدتاً یخبندان و تنش‌های انقباض و دما هستند. تنش ممکن است به دلیل انقباض بتن یا به دلیل حرکات حرارتی متفاوت بین مواد غیر مشابه یا سایر پدیده‌های مشابه باشد. در صورتی که اقدامات احتیاطی مناسبی انجام نشوند، انقباض خشک شدن معمولاً باعث ترک خوردن بتن سبک می‌شود. آسیب مکانیکی می‌تواند ناشی از سایش یا ضربه زدن به بارگذاری بیش از حد اعضای خمشی باشد.
کلام آخر
بسته به نوع پروژه خود می‌توانید از انواع بتن سبک استفاده کنید. فقط لازم است طرح اختلاط مهندسی شده ارائه شود تا بتن سبک در نهایت کیفیت در پروژه مورد استفاده قرار گیرد. بسیاری از تولید کننده بتن در کشور اقدام به ساخت بتن سبک کرده‌اند و می‌توانند نیازهای پروژه‌های ساختمانی را به خوبی برآورده کنند.
منابع: