همانطور که میدانید دیوار پیش ساخته بتنی (خود ایستا) یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی در صنعت ساخت‌وساز است. در دنیای امروز با افزایش درخواست جامعه به ساختمان و مسکن استفاده نمودن از مصالحی که موجب افزایش طول عمر مفید ساختمان و مقاومت آن در برابر حوادث طبیعی مانند زلزله می‌شود بیشتر از قبل احساس می‌شود. استفاده از فونداسیون پیش ساخته تهران علاوه بر صرفه‌جویی در وقت و صرف انرژی در هنگام ساخت سازه موجب افزایش استحکام و مقاومت ساختمان در برابر حوادث طبیعی مانند زلزله شده و صدمات ناشی از وزن بالای ساختمان را به صورت چشمگیر کاهش خواهد داد. ما در این مقاله می‌خواهیم در مورد بتن سبک صحبت کنیم.
بتن سبک چیست؟
در طی سال‌های اخیر استفاده از بتن سبک در ساختمان سازی به عنوان یک پارامتر چند کاربردی به صورت گسترده افزایش یافته است. ساختار این نوع بتن به گونه است که وزن کمتری نسبت به بتن معمولی دارد و در مقایسه با آن از مزایای بیشتری برخوردار است. استفاده از بتن سبک در ساختمان سازی موجب کاهش وزن نهایی سازه و نیاز به مسلح و فولاد اضافه می‌شود.
بتن سبک یا LWC (Light Weight Concrete) متشکل از سنگ‌دانه‌های متخلخل از متداول‌ترین نوع بتن است. در واقع بتن سبک، بتنی است که وزن و چگالی آن به مقدار قابل توجهی کاهش و در مقابل مقاومت و استحکام آن افزایش یافته است. به بیان دقیق‌تر بتن معمولی دارای وزنی معادل 2400 کیلوگرم است که وزنی سنگین به حساب می‌آید و این در حالی است که بتن سبک وزنی معادل 1000 کیلوگرم در هر مترمکعب دارد. با یک نگاه اجمالی مشخص می‌شود که بتن سبک دارای وزنی سبک‌تر است.
تاریخچه بتن سبک
زمان استفاده از بتن سبک به 100 سال پیش و مربوط به رم باستان است اما به دلیل نبود تجهیزات لازم تنها به استفاده در پروژه‌های عمرانی کوچک محدود بوده است. بتن سبک علاوه بر کاهش وزن سازه می‌تواند به عنوان عایق حرارتی و صوتی نیز عملکرد بهتری نسبت به بتن معمولی داشته باشد. بتن خود از یک ماده سنگین شامل آب، سنگریزه و سیمان است که با توجه به وزن زیاد و حجیم بودن آن، مشکلاتی از جمله وارد آمدن بار اضافه به ساختمان را در پی خواهد داشت. با پیشرفت تکنولوژی و دانش روز ساختمان سازی، متخصصان و کارشناسان در این حوزه راه کار سبک‌سازی بتن را ارائه داده‌اند. سبک‌سازی بتن به معنای کاهش وزن و افزایش مقاومت بتن است که منجر به کاهش وزن پایانی ساختمان می‌شود.
انواع بتن سبک
فرایند تولید بتن سبک به سه شیوه انجام می‌شود.
- جایگزین کردن سنگ‌دانه‌های سبک به جای سنگ‌دانه‌های معمولی
- ایجاد گاز یا کف داخل بتن
- حذف ریزدانه‌ها و ایجاد تخلخل
دسته‌بندی انواع بتن سبک بر اساس فرایند تولید آن تقسیم‌بندی می‌شود. علاوه بر آن وزنی که بتن تحمل می‌کند و مقاومت آن‌ها نیز در دسته‌بندی انواع آن دخیل می‌باشد.
انواع بتن بر اساس فرآیند تولید
- بتن سبک دانه
- بتن‌های گازی یا هوادار
- بتن‌های بدون ریزدانه
در اینجا به شرح هر کدام از این موارد به صورت مختصر می‌پردازیم.
بتن سبک دانه
استفاده از مواد طبیعی با وزن کمتر از 1120 کیلوگرم بر مترمکعب به عنوان متریال در ساخت و تولید بتن‌های سبک دانه لازم است. این دانه‌های سبک وزن از روش‌های گوناگون به دست می‌آیند. موادی مانند شیل ها، رس ها، خاکستر آتش‌فشان، اسلیت ها، پامیس یا سنگ‌پا از دسته مواد طبیعی و رس، خاکستر بادی، شیل و روباره کوره بلند آهن از دسته مواد مصنوعی مورد استفاده در تولید بتن سبک دانه می‌باشند. ویژگی‌ها و قابلیت‌های بتن سبک بسته به نوع دانه‌های سبک وزن استفاده شده در ساختار آن مشخص می‌شود. در ساخت فونداسیون دکل خود ایستا از بتن سبک دانه استفاده می شود چرا که استفاده از این نوع بتن سبک در سازه علاوه بر کاهش بار مرده سازه موجب کاهش هزینه‌های کلی و مربوط به فونداسیون می‌شود.
بتن سبک گازی یا هوادار
یکی از انواع بتن سبک که بانام‌های بتن گازی اتوکلاو، بتن فوم دار، بتن هوادهی شده و بتن سلولی نیز شناخته می‌شود. در این نوع بتن از مواد مصنوعی و طبیعی با وزن کم به منظور کاهش وزن و افزایش مقاومت استفاده نمی‌شود. شیوه‌های تولید این نوع بتن سبک به دسته‌های کفی یا اسفنجی و بتن اتوکلاو تقسیم می‌شود. در روش کفی یا اسفنجی از طریق اضافه نمودن مواد شیمیایی هوازا یا کف‌ساز، حباب‌هایی را درون بتن ایجاد می‌کنند که همین امر موجب کاهش وزن آن می‌شود. روش دیگر تزریق کردن حباب‌های از قبل آماده‌شده به بتن در حال ساخت است.
از این نوع بتن سبک به دلیل وجود حباب‌های موجود به عنوان یک عایق حرارتی مناسب، شیب بندی، کف‌پوش بتنی، کف‌سازی طبقات و دیوارکشی ساختمان استفاده می‌شود. علاوه بر این برای استفاده در مسیرهای دشوار و سیستم‌های فاضلاب بسیار مناسب است.
بتن بدون ریزدانه
این نوع بتن با از بین بردن ریزدانه و استفاده از سنگ دانه‌های درشت تولید می‌شود. ترکیب کردن سیمان، آب و مواد دانه درشت و ترکیب آن‌ها با آب بسیار کم، لایه‌ای 3.1 میلی‌متری از سیمان، دانه‌های درشت مصالح را پوشش می‌دهد. حذف ریزدانه‌های در این نوع بتن موجب تخلخل آن شده و موجب کاهش مقاومت آن می‌شود و بیشتر به منظور عایق‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بیشترین کاربرد این نوع بتن سبک در دیوارهای باربر است و به دلیل چگالی کم به هیچ عنوان استفاده در بتن مسلح توصیه نمی‌شود.
انواع بتن بر اساس چگالی
دسته‌بندی بتن بر اساس چگالی به سه دسته تقسیم می‌شود.
- بتن با چگالی پایین یا غیر سازه‌ای
- بتن با چگالی متوسط
- بتن ساختاری یا سازه‌ای
بتن سبک با چگالی پایین
استفاده از این نوع بتن بیشتر به عنوان یک عایق است. وزن بسیار کم این نوع بتن که به ندرت از 800 کیلوگرم بر مترمکعب تجاوز می‌کند و به عنوان یک عایق حرارتی کاربرد دارد. علاوه بر این مقاومت فشردگی آن معمولا بین 0.69 الی 6.89 نیوتن بر میلی‌متر مربع است که مقدار پایینی است.
بتن سبک با چگالی متوسط
این نوع از بتن سبک با مقاومت فشردگی خوبی که دارد در اندازه‌ای بین چگالی پایین و بتن ساختاری قرار می‌گیرد. این نوع بتن با هدف کاهش وزن ساختمان به عنوان یک جایگزین مناسب و تکمیل‌کننده بتن معمولی استفاده می‌شود.
بتن سبک ساختاری
این نوع بتن سبک به دلیل داشتن وزن مخصوص بالاتر نسبت به دو نوع قبلی بیشتر برای اجرای بخش‌های باربر سازه کاربرد دارد. هر چند میزان عایق حرارتی آن از بتن معمولی بیشتر است اما به منظور عایق‌کاری استفاده نمی‌شود.
مزایا و معایب بتن سبک
بتن سبک به عنوان یکی از مصالح نوین تولید شده در سال‌های اخیر دارای قابلیت‌ها و ویژگی‌هایی است که توانسته نظر بسیاری از مهندسین را به خود جلب نماید.
- افزایش مقاومت و استحکام سازه به دلیل وزن سبک‌تر
- افزایش ماندگاری سازه
- کاهش وزن پایانی سازه و بارهای اضافه
- حمل‌ونقل آسان و هزینه مصرفی کمتر
- عایق حرارتی، صوتی و آتش
- کاهش زمان ساخت سازه و هزینه‌های کلی
- نگه‌داشتن رطوبت در مدت زمان بیشتر و عدم ترک خوردگی در اثر انقباضات
- افزایش مقاومت در برابر حوادث طبیعی مانند زلزله
- امکان ساخت سازه‌های مرتفع در نواحی متراکم به صورت پیش‌ساخته
از اسکلت بتنی به صورت معمول برای مقاوم‌سازی ساختمان و بتن استفاده می‌شود. پله، ستون، فونداسیون یا پی ساختمان و … معمولا از اسکلت بتنی ساخته می‌شود؛ چرا که استفاده از آن استحکام سازه را در برابر لزرش و یا اتفاقات دیگر بالا میبرد؛ برای اینکه در مورد اسکلت بتنی بدانید؛ روی لینک زیر کلیک کنید:
کاربرد بتن سبک
- ساخت‌وساز ساختمان‌های مسکونی و غیرمسکونی در مناطق زلزله‌خیز
- ساخت سنگرهای زیرزمینی
- استفاده در فونداسیون، تیر، سقف و دیوارهای باربر در اسکلت‌های فلزی و بتنی
- استفاده در عرشه‌های فلزی به عنوان دیوارهای شیب‌دار، صفحات رویه و کامپوزیت
- استفاده به عنوان پنل های پیش‌ساخته، دیوارهای پارتیشنی و بلوک‌های دیواری
- عایق‌کاری دیوارهای ساختمان به دلیل تخلخل بالا در برابر گرما و آتش
- تولید انواع سازه‌های زیبا با توجه به ویژگی قالب‌گیری راحت و شکل‌پذیری آسان
تفاوت بتن معمولی و بتن سبک
از مهمترین تفاوت های بتن معمولی و بتن سبک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- یکی از اصلی‌ترین تفاوت‌های میان بتن سبک و معمولی مربوط به چگالی آن است. چگالی کمتر بتن سبک موجب کاهش بار مرده سازه می‌شود.
- وجود گسیختگی در میانه‌های بتن سبک برعکس بتن معمولی که دارای گسیختگی در اطراف است.
- میزان بیشتر کرنش‌های ناشی از خزش یا جمع شدگی در بتن‌های سبک نسبت به بتن‌های معمولی
- به علت وجود تخلخل‌های زیاد در بتن سبک، مدول ارتجاعی کمتری نسبت به بتن معمولی دارد.
در سال‌های اخیر استفاده از بتن سبک به عنوان یکی از مصالح ساختمانی جایگزین مناسبی برای بتن‌های معمولی است. با توجه به مزایا و معایب بتن سبک، مهمترین ویژگی آن کاهش وزن ساختمانبرای ساخت بتن سبک از آب، سیمان، سنگ دانه درشت یا شن، سنگ دانه کوچک یا ماسه و سنگ دانه های سبک استفاده می شود.
بالارفتن قیمت مصالح ساختمانی مثل آهن‌آلات، سیمان، گچ و بتن باعث شده تا بسیاری به دنبال راه‌هایی برای کاهش هزینه‌های ساخت‌وساز باشند. ازآنجایی‌که خرید مصالح نامرغوب اکیداً توصیه نمی‌شود و ممکن است نتایج ناگواری داشته باشد، یاد گرفتن اصول ساخت بعضی از مصالح مثل بتن سبک می‌تواند در این زمینه به کمک شما بیاید. این مقاله به روش‌های ساخت بتن سبک، مواد لازم و مهمترین نکات مؤثر در ساخت آن اختصاص دارد.
با روش‌های تولید بتن سبک آشنا شوید
همانطور که از نام آن مشخص است، وزن کمتری نسبت به بتن معمولی دارد و علت این سبکی وزن، به استفاده از سنگ‌دانه‌های سبک‌تر در ساختار آن بازمی‌گردد. البته ساخت بتن سبک با این سنگ‌دانه‌ها باعث می‌شود که مقاومت فشاری و چگالی آن از کمتر شود و به همین دلیل، از بتن سبک کمتر به عنوان بتن سازه‌ای و استفاده می‌شود. روش خاص ساخت بتن سبک نیز باعث می‌شود تا قدرت جذب آب آن بالا برود و به همین دلیل از آن به عنوان پوشش پیاده‌رو نیز استفاده می‌کنند. به‌صورت کلی روش تولید بتن سبک به نوع آن بستگی دارد، اما استفاده از روش‌های زیر برای ساخت بتن سبک رایج است:
- در روش اول از مصالح دارای چگالی کم برای تولید بتن سبک استفاده می‌شود. این مصالح وزن مناسبی دارند که باعث می‌شود جایگزین مناسبی برای سنگ‌دانه‌ها باشند. همچنین این مصالح علت اصلی تخلخل بتن سبک هستند؛ چون خودشان هم حالت اسفنجی شکل دارند.
- در روش دوم ساخت بتن سبک از گاز یا کف برای ایجاد تخلخل و منفذ در بتن استفاده می‌شود. این مواد وزن بتن را پایین می‌آورند و از مواد اولیه برای ساخت ، و بتن هوادار محسوب می‌شوند.
- در روش سوم ساخت بتن سبک، سنگ‌دانه‌های بزرگ جایگزین سنگ‌دانه‌های کوچک می‌شوند. این سنگ‌دانه‌ها فضای زیادی را اشغال می‌کنند و باعث می‌شوند که وزن بتن کاهش پیدا کند. بتن سبک حاصل از این روش با نام بتن سبک بدون ریزدانه نیز شناخته می‌شود.
استفاده از هر کدام این روش‌ها باید با نظارت افراد کارکشته و مصالح مرغوب همراه باشد.
بهترین مواد لازم برای ساخت بتن سبک
بسیاری تصور می‌کنند کلید رسیدن به یک بتن سبک مرغوب و دارای وزن ایدئال، استفاده کمتر از ماسه است. این درحالی است که کاهش میزان ماسه در عین حال می‌تواند مقاومت فشاری بتن را نیز کاهش دهد. بهترین فرمول برای ساخت بتن سبک، ترکیب ۸ قسمت ماسه با ۸ قسمت سیمان، ۸ قسمت پرلیت و ۵ قسمت آب است.
به طور کلی امکان دارد در ساخت بتن سبک از مواد و مصالح زیر نیز استفاده شود:
- آب
- سیمان
- سنگ‌دانه درشت یا شن
- سنگ‌دانه کوچک یا ماسه
- سنگ‌دانه‌های سبک جایگزین سنگ‌دانه‌های سنگین مثل پرلیت، ورمیکولیت و استایروفوم
چه مواردی را باید در ساخت بتن سبک رعایت کرد؟
مهمترین نکته در کاربرد هر ماده دارای سیلیس و سایر مواد خطرناک، استفاده از ماسک‌های تنفسی و عینک‌های محافظتی است. به غیر از این مورد، رعایت نکات زیر در ساخت بتن سبک به شما کمک می‌کند تا به کیفیت ایدئال خود برسید:
- آب را به‌آرامی اضافه کنید تا از شل شدن یا سفت شدن بیش از حد مخلوط جلوگیری شود.
- حتماً تمامی مواد را پیش از استفاده وزن کنید تا ترکیب بتن به هم نخورد.
- تاریخ مصرف سیمان را حتماً کنترل کنید.
- استفاده از مواد نامرغوب، مقاومت فشاری بتن و عمر آن را پایین می‌آورد.
- بهترین میزان رطوبت برای سنگ‌دانه‌ها حدود ۵ درصد است. این میزان رطوبت اسلامپ مناسبی را به شما می‌دهد.
- عیار سیمان باید بالاتر از ۴۰۰ کیلوگرم در مترمکعب باشد.
- سنگ‌دانه‌ها باید ۲۴ ساعت قبل از بتن‌ریزی خیس شوند.