بتن سبک سازه ای چیست؟

مخلوط بتن سبک با یک سنگدانه درشت سبک ساخته می شود و گاهی اوقات ممکن است یک قسمت یا کل سنگدانه های ریز به جای سنگدانه های معمولی سبک وزن باشند.

سنگدانه های سبک که در بتن سبک سازه ای استفاده می شوند، معمولاً از مواد شیل، رس یا تخته سنگ منبسط شده هستند که برای ایجاد ساختار متخلخل در یک کوره دوار پخته شده اند. محصولات دیگری مانند سرباره کوره بلند هوا خنک نیز استفاده می شود.

طبقه بندی بتن سبک

طبقه بندی انواع مختلف بتن سبک بر اساس روش تولید آنها راحت است. اینها هستند:

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 حفره های بزرگ در داخل توده بتن یا ملات؛ این حفره ها باید به وضوح از حفره های بسیار ریز ایجاد شده توسط حباب هوا متمایز شوند. این نوع بتن با نام های مختلف بتن هوادهی، سلولی، فوم دار یا گازی شناخته می شود.

با حذف سنگدانه ریز از مخلوط به طوری که تعداد زیادی حفره بینابینی وجود داشته باشد. معمولاً از سنگدانه درشت با وزن معمولی استفاده می شود. این بتن به عنوان بتن بدون ریز .

LWC را می توان بر اساس هدفی که برای استفاده از آن استفاده می شود طبقه بندی کرد: می تواند بین بتن سبک سازه ای، بتن مورد استفاده در واحدهای بنایی و بتن عایق تمایز قائل شود.

این طبقه بندی بتن سبک سازه ای بر اساس حداقل مقاومت است: طبق ASTM C 330-82a، 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 (115 پوند بر فوت³) تجاوز کند و معمولاً بین 1400 تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب (85 و 110 پوند بر فوت³) است. از سوی دیگر، بتن بنایی عموماً دارای چگالی بین 500 تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب (30 تا 50 پوند بر فوت³) و مقاومتی بین 7 تا 14 مگاپاسکال (1000 تا 2000 psi) است.

انواع  بتن سبک

بتن سبک وزن

در اوایل دهه 1950، استفاده از بلوک‌های بتنی سبک در بریتانیا برای باربری برگ داخلی دیواره‌های حفره پذیرفته شد. به زودی پس از آن توسعه و تولید انواع جدید LWA مصنوعی (سنگی سبک) امکان معرفی LWC با استحکام بالا را برای کارهای سازه ای فراهم کرد.

این پیشرفت‌ها استفاده سازه‌ای از بتن LWA را تشویق کرد، به‌ویژه در مواردی که نیاز به کاهش وزن در یک سازه در یک سازه یک ملاحظات مهم برای طراحی یا صرفه‌جویی بود.

در زیر انواع مختلفی از سنگدانه های سبک مناسب برای بتن مسلح ساختاری ذکر شده است:

پوکه – برای دال سقف بتنی مسلح، عمدتاً برای سقف های صنعتی در آلمان استفاده می شود.

سرباره فوم – اولین سنگدانه سبک وزن  مناسب برای بتن مسلح بود که به مقدار زیاد در انگلستان تولید شد.

خاک رس و شیل منبسط شده – قادر به دستیابی به مقاومت کافی برای بتن پیش تنیده است.

پودر متخلخل – سنگدانه خاکستر سوخت

بتن هوادهی

بتن هوادهی کمترین چگالی، هدایت حرارتی و مقاومت را دارد. مانند چوب می توان آن را اره، پیچ و میخ کرد، اما غیر قابل احتراق وجود دارد. برای کارهای درجا، روش‌های معمول هوادهی با اختلاط در فوم تثبیت‌ شده یا با هم زدن هوا با کمک یک عامل حباب‌کننده هوا است.

محصولات پیش ساخته معمولاً با افزودن حدود 0.2 درصد پودر آلومینیوم به مخلوط ساخته می شوند که با مواد قلیایی موجود در بایندر واکنش می دهد و حباب های هیدروژن را تشکیل می دهد.

بتن هوادهی شده با هوا

در جاهایی استفاده می شود که به مقاومت کمی نیاز است، به عنوان مثال لایه های سقفی و عقب افتادگی لوله. توسعه استحکام کامل بستگی به واکنش آهک با سنگدانه های سیلیسی دارد و برای چگالی های مساوی استحکام بتن عمل آوری شده با بخار فشار بالا حدود دو برابر بتن پخت شده با هوا است و انقباض فقط یک سوم یا کمتر است.

بتن هوادهی ماده ای سبک و سلولی است که از سیمان و/یا آهک و ماسه یا سایر مواد سیلیسی تشکیل شده است. این توسط یک فرآیند فیزیکی یا شیمیایی ساخته می شود که در طی آن هوا یا گاز به یک دوغاب وارد می شود که معمولاً حاوی مواد درشت نیست.

بتن هوادهی که به عنوان مصالح سازه ای استفاده می شود معمولاً با بخار فشار بالا عمل آوری می شود. بنابراین در کارخانه ساخته شده و فقط در واحدهای پیش ساخته، برای کف، دیوار و سقف در دسترس کاربر است. بلوک ها برای ریختن در ملات یا چسب بدون هیچ گونه تقویت کننده ساخته می شوند.

واحدهای بزرگتر با میله های فولادی تقویت می شوند 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 می شود.

بدون ریز بتن

اصطلاح بتن بدون ریز به طور کلی به معنی بتن متشکل از سیمان و سنگدانه درشت (9-19 میلی متر) است (حداقل 95 درصد باید از الک 20 میلی متری BS عبور کند، بیش از 10 درصد نباید از الک 10 میلی متری BS عبور کند و هیچ چیز نباید از الک BS رد شود. غربال BS 5 میلیمتری)، و محصولی که به این ترتیب تشکیل شده است دارای حفره های زیادی است که به طور یکنواخت در سراسر جرم خود توزیع شده است.

بتن بدون ریز عمدتاً برای تحمل بار، ریخته گری در محل دیوار خارجی و داخلی، دیوار غیر باربر و پرکردن زیر کف برای طبقات همکف جامد استفاده می شود (CP III: 1970, BSI). بتن بدون ریز 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 شد.

این توصیف 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 سنگدانه ها است.

بتن بدون ریز تقریباً همیشه در محل عمدتاً به عنوان دیوارهای باربر و غیر باربر از جمله در دیوارهای پرکننده، در سازه های قاب بندی شده ریخته می شود، اما گاهی اوقات به عنوان پرکننده در زیر طبقات همکف جامد و برای لایه های سقفی ریخته می شود.

بنابراین بتن بدون ریز تجمعی از ذرات درشت سنگدانه است که هر یک با پوششی از خمیر سیمان تا ضخامت حدود 1.3 میلی متر (0.05 اینچ) احاطه شده است. بنابراین منافذ بزرگی در بدنه بتن وجود دارد که عامل مقاومت کم آن است، اما اندازه بزرگ آنها به این معنی است که هیچ حرکت مویرگی آب نمی تواند انجام شود.

اگرچه مقاومت بتن بدون ریز به طور قابل توجهی کمتر از بتن با وزن معمولی است، اما این مقاومت، همراه با بار مرده کمتر سازه، در ساختمان های تا حدود 20 طبقه و در بسیاری از کاربردهای دیگر کافی است.

انواع بتن سبک بر اساس چگالی و مقاومت

LWC را می توان به صورت زیر طبقه بندی کرد:

بتن با چگالی کم

بتن با مقاومت متوسط

بتن سازه ای

بتن کم چگالی

اینها عمدتاً برای اهداف عایق استفاده می شوند. با وزن واحد کم، به ندرت بیش از 800 کیلوگرم بر متر مکعب، ارزش عایق حرارتی بالا است. مقاومت فشاری در حدود 0.69 تا 6.89 نیوتن بر میلی متر مربع کم است.

بتن با چگالی متوسط

استفاده از این بتن ها مستلزم مقاومت فشاری نسبتاً مناسبی است و بنابراین در وسط راه بین بتن سازه ای و بتن کم چگالی قرار می گیرند. اینها گاهی اوقات به عنوان بتن پر شده طراحی می شوند. مقاومت فشاری تقریباً 89/6 تا 24/17 نیوتن بر میلی‌متر مربع و مقادیر عایق متوسط هستند.

بتن سازه

بتن با کارایی ساختاری کامل حاوی سنگدانه هایی است که در انتهای دیگر مقیاس قرار می گیرند و عموماً با شیل منبسط شده، خاک رس، تخته سنگ، سرباره و خاکستر بادی ساخته می شوند. حداقل مقاومت فشاری 17.24 نیوتن بر میلی متر مربع است.

اکثر LWCهای سازه ای قادر به تولید بتن با مقاومت فشاری بیش از 34.47 نیوتن بر میلی متر مربع هستند.

از آنجایی که وزن واحد LWC سازه به طور قابل توجهی بیشتر از وزن بتن با چگالی کم است، راندمان عایق کمتر است. با این حال، مقادیر عایق حرارتی برای LWC ساختاری به طور قابل توجهی بهتر از NWC است.

موارد استفاده از  بتن سبک

سرکش و ضخیم‌کردن برای مصارف عمومی، به‌ویژه زمانی که این نوع کف‌کشی یا ضخیم‌کردن و وزن بر روی سقف‌ها و سایر اعضای سازه‌ای کف می‌شود.

کف‌ها و دیوارهایی که باید چوب را با میخ‌کوبی وصل کرد.

ریخته گری فولاد سازه ای برای محافظت از آن در برابر آتش و خوردگی یا به عنوان پوششی برای اهداف معماری.

عایق حرارتی روی پشت بام.

عایق بندی لوله های آب.

ساخت دیوارهای جداکننده و دیوارهای پانلی در سازه های قاب.

تثبیت آجر برای دریافت میخ از نازک کاری، عمدتاً در ساخت و سازهای خانگی یا خانگی.

عایق بندی کلی دیوارها

سطح رندر شده برای دیوارهای خارجی خانه های کوچک.

همچنین برای بتن مسلح استفاده می شود.

مزایای بتن سبک

کاهش بار مرده بتن خیس باعث می شود که دهانه طولانی تری بدون تکیه گاه ریخته شود. این باعث صرفه جویی در کار و زمان دایره برای هر طبقه می شود.

کاهش بار مرده، سرعت ساخت و ساز سریع تر و هزینه های حمل و نقل و جابجایی کمتر. هشت ساختمان از نظر بارهای منتقل شده توسط پی ها، عامل مهمی در طراحی به خصوص برای ساختمان های بلند است.

استفاده از LWC گاهی اوقات امکان ادامه طراحی را فراهم می کند که در غیر این صورت به دلیل وزن زیاد کنار گذاشته می شد. در سازه های قاب، صرفه جویی قابل توجهی در هزینه می توان با استفاده از LWC برای کف ساختمانی، پارتیشن و روکش خارجی ایجاد کرد.

بیشتر مصالح ساختمانی مانند آجرهای سفالی بار حمل و نقل را نه از نظر حجم بلکه از نظر وزن محدود می کند. با ظروف طراحی مناسب، حجم بسیار بیشتری از LWC می تواند به لحاظ اقتصادی حمل شود.

یکی از مشخصه های نه چندان بارز اما با این وجود مهم LWC رسانایی حرارتی نسبتا کم آن است، خاصیتی که با کاهش چگالی در سال های اخیر بهبود می یابد، با افزایش هزینه و کمبود منابع انرژی، قبلاً به نیاز به کاهش سوخت توجه بیشتری شده است. مصرف همزمان با حفظ و در واقع بهبود شرایط آسایش ساختمان ها. این نکته با این واقعیت نشان داده می شود که یک دیوار جامد 125 میلی متری از بتن هوادهی عایق حرارتی تقریباً چهار برابر بیشتر از یک دیوار آجری 230 میلی متری ایجاد می کند.

دوام بتن سبک

دوام به عنوان توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تأثیر محیط تعریف می شود. در مصالح ساختمانی مانند حمله شیمیایی، استرس فیزیکی و حمله مکانیکی:

حمله شیمیایی به عنوان سنگدانه آب زیرزمینی به ویژه سولفات، هوای آلوده، و ریختن مایعات واکنشی است LWC هیچ مقاومت خاصی در برابر این عوامل ندارد: در واقع، به طور کلی متخلخل از سیمان پرتلند معمولی است. استفاده از آن زیر سطح مرطوب توصیه نمی شود. یکی از جنبه های شیمیایی دوام، پایداری خود ماده است، به ویژه در حضور رطوبت.

تنش‌های فیزیکی که LWC در معرض آن قرار می‌گیرد، عمدتاً یخبندان و تنش‌های انقباض و دما هستند. تنش ممکن است به دلیل خشک شدن انقباض بتن یا به دلیل حرکات حرارتی متفاوت بین مواد غیر مشابه یا سایر پدیده های مشابه باشد. در صورتی که اقدامات احتیاطی مناسب انجام نشود، انقباض خشک شدن معمولاً باعث ترک خوردن LWC می شود.

منبع  NRM

گردآوری روابط عمومی شرکت جهاد بتن