بتن معمولي داراي نقاط ضعفي است که تلاش براي کاهش آنها منجر به نوآوري در ساخت بتن هاي خاص شده است. پايين بودن نسبت مقاومت به وزن بتن معمولي در مقايسه با فولاد براي ساخت سازه هاي بزرگ مانند پل ها و برج ها به عنوان يک مشکل اقتصادي مطرح مي شود. براي افزايش نسبت مقاومت به وزن، دو راه حل وجود دارد.
-
ساخت بتن هاي سبک
-
افزايش مقاومت بتن
امروزه در دنيا استفاده از بتن سبک سازه اي مرسوم است. اين نوع بتن ها با وزن مخصوص بين kg/m3 1800 تا kg/m3 2000 و مقاومت kg/cm2 250 تا kg/ cm2 450 به جاي بتن هاي معمولي با وزن مخصوص kg/m3 2400 با همان مقاومت ها بکار مي روند. با توجه به ويژگي هايي که بتن سبک سازه اي دارند، استفاده از آن روز به روز در حال افزايش است. اگر چه در کشورهايي از جمله ايران، کاربرد اين محصول به دليل نداشتن شناخت کافي، تفکر سنتي در ساخت و ساز و عواملي چون گران بودن هزينه اوليه کماکان بسيار محدود است.
روشهاي توليد بتن سبک
بتن اسفنجي
بتن هاي اسفنجي بتني است که در حين ساخت آنها با ايجاد کف يا حباب گاز، حباب هايي در خمير سيمان يا در ملات سيمان- سنگدانه ايجاد مي گردد. حباب مورد نظر يا از طريق مواد کف زا در حين اختلاط توليد شده و يا به صورت کف آماده به مخلوط اضافه مي شود. يا با افزودن مواد واکنش زايي مانند پودر آلومينيوم به بتن تازه توليد مي شود. واکنش اين مواد باعث ايجاد گاز در بتن و در نتيجه سبک شدن ماتريس سيمان آن مي شود. وزن مخصوص بتن اسفنجي عمدتاً در محدوده 200 تا 700 کليوگرم بر متر مکعب تنظيم مي شود اما بتن اسفنجي ميتواند وزن مخصوصي تا حدود 1200 کيلوگرم بر مترمکعب نيز داشته باشد. اين نوع بتن ها مقاومت چنداني ندارند و انتظار باربري از آنها نميتوان داشت.
بتن هاي با ساختار باز
اين بتن ها در واقع بدون ريزدانه هستند و در آن ها ماسه از مخلوط بتن حذف گرديده و دانه هاي درشت با خمير سيمان به يکديگر چسبيده اند. ساخت بتن سبک با ساختار باز، هم با استفاده از سنگدانه هاي طبيعي و هم با استفاده از سبکدانه امکان پذير است. اين بتن ها براي مصارفي چون زهکش و يا پرکننده هاي سبک به کار مي روند. وزن مخصوص اين بتن ها عمدتاً در محدوده 700 تا 1500 کيلوگرم بر مترمکعب قرار مي گيرد.
بتن سبکدانه
بتن با سنگدانه سبک يا به اختصار بتن سبکدانه است. در اين نوع بتن، سبک کردن از طريق استفاده از سنگدانه هاي سبک صورت میگيرد. سبکدانه ها را مي توان به سبکدانه سازه اي و غير سازه اي و طبيعي و مصنوعي طبقه بندي نمود. عمده بتن هاي سبکي که داراي کاربرد سازه اي هستند در طبقه بندي بتن سبکدانه قرار مي گيرد. به دليل آنکه موضوع بحث اين پروژه بتن سبک سازه اي ميباشد در ادامه اين گزارش به بررسي بتن هاي سبکدانه پرداخته مي شود. حداکثر وزن مخصوص بتن سبک سازه اي به 2000 کيلوگرم بر مترمکعب محدود مي شود.
طبقه بندي بتن سبک بر مبناي مقاومت
بتن سبک غير سازه اي
بتن هاي سبک با مقاومت کمتر از 7 مگاپاسکال (kg/cm2 70) در رده بتن هاي سبک غير سازه اي طبقه بندي مي شوند. اين نوع بتن ها با وزن مخصوصي معادل 800 کيلوگرم بر مترمکعب و کمتر، به عنوان تيغه هاي جداساز و عايق هاي حرارتي و صوتي در کف بسيار مؤثر هستند. اين نوع بتن مي تواند در ترکيب با مواد ديگر در ديوار، کف و سيستم هاي مختلف سقف مورد استفاده قرار گيرد.
مقاومت فشاري و وزن مخصوص بتن، ارتباط نزديکي با هم دارند و با افزايش وزن مخصوص، مقاومت زيادتري مورد انتظار است. با توجه به مقاومت به دست آمده از اين نوع بتن، محل کاربرد آن تعيين مي گردد. به عنوان مثال بتن هايي با مقاومت فشاري حدود 0/7 مگاپاسکال و کمتر براي عايق سازي لوله هاي بخار زير زميني مناسب هستند و از بتن ها با مقاومت زيادتر تا حدود 3/5 مگاپاسکال بيشتر در پياده روها استفاده مي شود. بايد توجه داشت که جمع شدگي بتن هاي سبک در هنگام خشک شدن در اکثر موارد و به خصوص در موارد حذف سنگدانه هاي درشت از مخلوط، همواره مشکل ساز است.
بتن سبک نيمه سازه اي
بتن هاي سبک موجود در اين طبقه عمدتاً از نوع بتن هاي سبکدانه و بتن هاي با ساختار باز مي باشند. به عبارت ديگر براي کاهش چگالي بتن، يا ريزدانه از مخلوط بتن حذف ميشود يا از سنگدانه هاي سبک طبيعي يا مصنوعي براي سبک سازي مخلوط استفاده مي گردد.
وزن مخصوص بتن ساخته شده با سنگدانه هاي فوق بين 800 تا 1400 کيلوگرم بر مترمکعب است. مقاومت فشاري اين نوع بتن از 7 تا 17 مگا پاسکال (kg/cm2 70 تا 170) تغيير ميکند. کاربرد مواد افزودني نظير تسريع کننده ها و روان کننده ها مي تواند در تغيير مقاومت بتن هاي ساخته شده با سنگدانه هاي توليد شده از روشهاي مذکور مؤثر باشد. کاربرد اين بتن ها معمولاً در بلوکهاي مجوف بتني، کف سازي ها و موارد مشابه است.
بتن سبک سازه اي
بتن هاي سبک سازهاي بتن هايي هستند که علي رغم دارا بودن چگالي کمتر از 2000 کيلوگرم بر مترمکعب، مقاومت فشاري بيش از 17 مگاپاسکال (kg/cm2 170) دارند. ساخت اين بتن ها صرفاً با استفاده از سنگدانه هاي سبک و مقاوم امکانپذير است. اکثر بتن هاي سبک سازه اي از خانواده بتن هاي سبکدانه مي باشند که در آن براي کاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه هاي سبک استفاده شده است. سنگدانه هايي که اين شرايط را عموماً برآورده ميکنند و طبق استاندارد ASTM-C330 براي ساخت بتن سبک سازه اي مورد استفاده قرار مي گيرند عمدتاً عبارتند از:
-
شيل، رس و اسليت منبسط شده در کوره ي دوار
-
سنگدانه هايي که از فرآيند تبادل يوني به دست مي آيند مانند ليکا
-
روباره هاي منبسط شده
-
پوکه هاي معدني مانند اسکريا و پوميس
-
پوکه هاي صنعتي
-
سبکدانه هاي توليد شده از خاکستر بادي گندوله شده
مشخصات عمومي بتن سبک
مصالح سبک وزني که از آنها به عنوان سنگدانه در ساخت بتن استفاده ميشود، محدوده وسيعي دارند و با بکار بردن مصالح و روش هاي مناسب، وزن مخصوص بتن ميتواند از 300 تا 2000 کيلوگرم بر مترمکعب تغيير نمايد و مقاومت هاي متناظر آنها در حدود 3 مگاپاسکال تا 50 مگاپاسکال است. تغييرات زياد وزن مخصوص و مقاومت بتن هاي سبک باعث تفاوت زيادي در مشخصات مکانيکي انواع مختلف بتن سبک ميشود. تفاوت موجود در مشخصات مکانيکي بتن سبک، ذکر شده توسط محققين مختلف نيز عمدتاً ناشي از اين دليل است.
مقاومت بتن معمولاً با افزايش عيار سيمان زياد مي شود. مقدار سيمان مورد نياز براي ساخت بتن سبک معمولاً برابر يا بيش از مقدار سيمان مورد نياز براي ساخت بتن با وزن معمولي هم مقاومت آن است. برحسب نوع مصالح، براي هر مترمکعب بتن سبکدانه با مقاومت 20 مگاپاسکال (kg/cm2 200)، ممکن است بين 300 تا 450 کيلوگرم سيمان لازم باشد. اين مقدار براي بتن سبکدانه با مقاومت 30 مگاپاسکال (kg/cm2 300) برابر 350 تا 550 کيلوگرم سيمان بر مترمکعب است. تفاوت زياد عيار سيمان مورد نياز براي دستيابي به مقاومت مورد نظر به دليل تفاوت زياد مشخصات سبکدانه ها مي باشد. به اين ترتيب انتخاب سبکدانه مناسب براي ساخت اقتصادي بتن سبک با مقاومت معين اهميت بيشتري پيدا مي کند.
فاصله
