بتن سبک (LWC) یک متریال چند کاربردی است که در سال‌های اخیر تقاضا برای استفاده از آن در طیف گسترده‌ای از پروژه‌های ساخت و ساز افزایش یافته است. این بتن‌ها به‌گونه‌ای ساخته شده‌اند که وزن به مراتب کمتری از بتن‌های معمولی دارند. استفاده از این نوع از بتن‌ها در مقایسه با بتن‌های معمولی مزایای بسیار زیادی را در پی دارد. سبک بودن این نوع از بتن‌ها باعث کاربرد وسیع آن‌ها به عنوان عایق‌های حرارتی و صوتی شده است. از طرفی نیز استفاده از بتن سبک باعث کاهش وزن کلی سازه و در نتیجه کاهش نیاز به مسلح سازی و فولاد می‌شود. در این مطلب به بررسی کلی بتن سبک، انواع آن، مزایا و معایب استفاده از آن خواهیم پرداخت.
بتن‌های سبک دارای چگالی تقریبی برابر با 1440 تا 1840 کیلوگرم بر متر مکعب هستند در حالی که بتن‌های معمولی چگالی برابر با 2240 تا 2400 کیلوگرم بر متر مکعب دارند. اگر چه اصطلاح بتن سبک برای اولین در 100 سال قبل مطرح شد اما به دلیل نبود امکانات و تجهیزات پیشرفته استفاده از آن تنها به پروژه‌های با مقیاس بسیار کوچک محدود شده بود. در 20 سال گذشته و با ورود به قرن 21 ام، پیشرفت‌های مهمی در حوزه صنایع ساخت و ساز رخ داد و همین موضوع امکان استفاده گسترده‌تر از انواع بتن‌های سبک در صنعت ساخت و ساز را فراهم کرد.
انواع بتن سبک
- بتن‌های سبک دانه
- بتن‌های گازی یا هوادار
- بتن‌های بدون ریزدانه
بتن‌های سبک دانه
انواع دانه‌های سبک‌وزنی که در ساخت و تولید بتن‌های سبک دانه مورد استفاده قرار می‌گیرند باید وزن مخصوص کمتر از 1120 کیلوگرم بر متر مکعب داشته باشند. دانه‌های سبک‌وزن می‌توانند از طریق مختلفی به دست آیند. مواد طبیعی مانند شیل‌ها، رس‌ها، پامیس یا همان سنگ‌پا، دیاتومیت، خاکستر آتشفشانی و اسلیت‌ها و مواد مصنوعی مانند روباره کوره بلند آهن، رس، خاکستر بادی و شیل از رایج‌ترین متریال‌های استفاده شده در تولید بتن‌های سبک دانه هستند.
ویژگی‌های بتن سبک دانه به نوع دانه‌های سبک‌وزن به کار رفته در بتن بستگی دارد. دانه‌های سبک‌وزن ساختاری می‌توانند بتن‌هایی را با مقاومت فشارشی بیش از 35 مگاپاسکال تولید کنند. تعداد از انواع دانه‌های سبک‌وزن را می‌توان در ساخت بتن‌ها به کار برد که موجب ایجاد مقاومت نمونه استوانه‌ای برابر با 48 تا بیش از 69 مگاپاسکال می‌شوند.
اولین موضوعی که در استفاده از بتن سبک دانه در یک سازه در نظر گرفته می‌شود کاهش هزینه کل نهایی است. هنگامی که از بتن سبک دانه استفاده می‌شود شاید در وهله اول هزینه ساخت هر متر مربع در مقایسه با بتن معمولی گران‌تر به نظر آید، اما توجه داشته باشید که در صورت استفاده از مصالح سبک دانه هزینه کل در نتیجه کاهش بار مرده و هزینه کمتر فونداسیون کاهش خواهد یافت.
بتن‌های گازی یا هوادار
بتن‌های گازی یک نوع از بتن سبک است. این نوع از بتن گاهی نیز تحت عنوان بتن سلولی شناخته می‌شود. بتن‌های سبک گازی را بر اساس روش تولید می‌توان به دو نوع عمده بتن کفی یا اسفنجی و بتن اتوکلاو دسته‌بندی کرد.
بتن کفی یا اسفنجی
بتن کفی یا بتن هوادار غیر اتوکلاو (NAAC) از طریق تزریق ثابت و یکنواخت کف یا به وسیله اضافه کردن مخلوط‌هایی هوادار خاص معروف به عامل کف‌ساز به مخلوط پایه سیمان یا ملات تولید می‌شود.
بتن اتوکلاو
بتن هوادار اتوکلاو (AAC) با اضافه کردن یک مقدار مشخص از پودر آلومینیوم و دیگر مواد افزودنی خاص به مخلوطی از ماسه سیلیسی، سیمان یا آهک و آب ساخته می‌شود. در شکل زیر انواع بتن هوادار به طور شماتیک نشان داده شده‌اند.
عامل کف‌ساز به منظور ساخت بتن کفی استفاده می‌شود. این عامل به عنوان اصلی‌ترین جزء بتن کفی در نظر گرفته می‌شود. این عامل کف‌ساز با اضافه شدن به آب، موجب ایجاد حباب می‌شود. ویژگی‌های بتن کفی تا مقدار زیادی به کیفیت کف بستگی دارد. بتن کفی علاوه بر روش فوق به روش پیش کف‌سازی نیز ساخته می‌شود. روش پیش کف‌سازی شامل تولید جداگانه مخلوط پایه دوغاب سیمان و مخلوط آب‌دار متشکل از عامل کف‌ساز و آب می‌شود. در گام بعدی و با مخلوط کردن کف در مخلوط پایه، عامل فعال سطحی با مواد مخلوط پایه ترکیب می‌شود و در طی فرایند مخلوط‌سازی، کف تولید شده موجب ایجاد ساختاری سلول مانند در بتن می‌شود.
پودر آلومینیوم به طور عمده به منظور عمل‌آوری بتن‌های گازی اتوکلاو (AAC) مورد استفاده قرار می‌گیرد. پودر آلومینیوم با ایجاد یک واکنش شیمیایی موجب تشکیل گاز و حباب در ملات تازه می‌شود. آلومینیوم به عنوان یک عامل کف‌ساز در سرتاسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد و بهترین گزینه ممکن به این منظور نیز است.
پودر آلومینیوم به طور معمول به میزان 2/0 تا 5/0 درصد وزنی سیمان به مخلوط اضافه می‌شود. مواد دانه‌ریز از متریال‌های مناسب تولید بتن هوادار اتوکلاو هستند. سیلیس و یا ماسه کوارتزی، آهک، سیمان و پودر آلومینیوم اصلی‌ترین مواد خام لازم برای تولید این نوع از بتن هستند. درصد سیلیس به کار رفته در تولید این نوع از بتن از مقدار دیگر مواد خام بیشتر است.
بتن بدون ریزدانه
بتن‌های بدون ریزدانه را می‌توان از طریق ترکیب کردن سیمان، آب و متریال دانه‌درشت فاقد مواد دانه‌ریز (ماسه) تولید کرد. بعد از ترکیب کردن آب با مواد (سیمان و مصالح دانه‌درشت)، هر یک از دانه‌های مصالح درشت به کار رفته، توسط لایه‌ای از سیمان به ضخامت 3/1 میلی‌متر پوشیده می‌شوند.
چگالی بتن بدون دانه‌ریز به نوع و دانه‌بندی مصالح دانه‌ای بستگی دارد. با استفاده از مصالح دانه‌درشت تک سایز می‌توان به پایین‌ترین چگالی ممکن دست یافت. حداکثر اندازه مصالح دانه‌ای از 7 تا 75 میلی‌متر و اندازه معمول آن‌ها 10 تا 20 میلی‌متر است. مصالح دانه‌ای به کار رفته در عمل‌آوری این نوع از بتن باید گراول یا مصالح خرده شده سخت بدون لبه باشند. گرد بودن دانه‌ها احتمال خردشدگی محلی و موضعی در هنگام بارگذاری را کاهش می‌دهد.
انواع بتن سبک بر اساس چگالی
بتن‌های سبک را بر اساس میزان چگالی به سه نوع زیر تقسیم‌بندی کرده‌اند:
بتن با چگالی پایین
این نوع از بتن‌های سبک به طور عمده به منظور عایق‌کاری به کار گرفته می‌شوند. وزن کمی دارند که به ندرت از 800 کیلوگرم بر متر مکعب فراتر می‌رود و عایق حرارتی بسیار خوبی هستند. از طرفی هم مقاومت فشردگی پایینی دارند که تقریباً برابر با 0/69 تا 6/89 نیوتن بر میلی‌متر مربع است.
بتن با چگالی متوسط
این نوع از بتن‌های سبک از مقاومت فشردگی خوبی برخوردارند و در واقع حد واسط بتن چگالی پایین و بتن ساختاری قرار می‌گیرند. این نوع از بتن‌های سبک گاهی به عنوان بتن پرکننده به کار برده می‌شود. مقاومت فشردگی بتن با چگالی متوسط تقریباً برابر با 6/86 تا 17/24 نیوتن بر میلی‌متر مربع است و مقادیر عایق کنندگی آن هم در حد متوسط است.
بتن ساختاری
این نوع از بتن‌های سبک با استفاده از شیل، رس، اسلیت و خاکستر بادی منبسط شده ساخته می‌شوند. مقاومت فشردگی حداقل آن‌ها برابر با 17/24 نیوتن بر میلی‌متر مربع است و بسیاری از آن‌ها بتن‌هایی با مقاومت فشردگی بیش از 34/47 نیوتن بر میلی‌متر مربع را به دست می‌دهند.
از آنجایی که وزن مخصوص بتن ساختاری در مقایسه با دو نوع قبلی به مراتب بالاتر است، به منظور اهداف عایق‌کاری استفاده نمی‌شوند. با این وجود عایق حرارتی این نوع از بتن سبک بسیار بهتر از بتن‌های معمولی است.
کاربرد‌های بتن سبک در صنعت ساختمانی
- پوشاندن و ضخیم کردن سقف و کف در صورت لزوم
- قالب‌گیری سازه‌های فولادی برای محافظ از آن‌ها در برابر آتش و خوردگی
- عایق حرارتی در سقف‌ها
- عایق‌کاری لوله‌کشی‌های آب
- ساخت دیوار‌های پارتیشن و دیوار‌های پانلی
- عایق‌کاری دیوارها
- ساخت دیوار‌های باربر با استفاده از بلوک‌های بتنی سلولی
- کاربرد به عنوان ماده پر کننده در پانل‌های دیواری در ساختمان‌های چند طبقه
مزایا و معایب استفاده از بتن سبک
بتن‌های سبک هم به عنوان سایر مصالح ساختمانی نوین با توجه به ویژگی‌های ساختاری خود دارای یک سری نقطه قوت و نقطه‌ضعف هستند که به صورت فهرست‌وار در زیر به آن‌ها اشاره شده است:
مزایای بتن سبک
- افزایش مقاومت به دلیل عمل‌آوری درونی
- بهبود ماندگاری سازه
- کاهش ترک‌خوردگی در اثر انقباض به دلیل نگهداری بالاتر رطوبت
- کاهش وزن کلی سازه
- مقاومت بسیار خوب در برابر آتش
- کاهش زمان و هزینه ساخت و ساز
- حمل و نقل آسان‌تر
معایب بتن سبک
- زمان خشک شدن طولانی‌تر
- در زمان عمل‌آوری حساسیت آن نسبت به مقدار آب بسیار بالا است
- نیاز به مخلوط کردن طولانی‌تر در مقایسه با انواع معمولی بتن
سخن آخر
بتن‌های سبک در سال‌های اخیر در گوشه و کنار جهان به عنوان یکی مصالح ساختمان‌سازی بسیار رواج یافته‌اند. بتن‌های سبک بر اساس مواد تشکی دهنده و نحوه تشکیل به انواع مختلفی دسته‌بندی شده‌اند که ویژگی مشترک همه آن‌ها وزن بسیار کم و مقاومت بسیار بالا است.
-
-
-
-
-
-
-
