موضوعات علمی ، فنی مهندسی و بازرسی و دانلود کتاب و جزوه

بتن سبک و انواع آن

بتن سبک، طبق تعریف موسسه بتن آمریکا  R ACI 87-116  عبارت است از" بتنی که وزن مخصوص آن از وزن مخصوص بتنی که با سنگدانه های طبیعی با شکسته ساخته می شود به طور محسوسی کمتر است ."

بتن سبک ، خصوصیاتی داشته و برای طبقه بندی آن نیز معیارهای فراوانی وجود دارد . گروهی آن را برحسب چگونگی تولید ، و گروهی دیگر برحسب نوع کاربرد ، طبقه بندی می کنند . در ذیل ابتدا این طبقه بندی ها به تفکیک بررسی گردیده و سپس خصوصیات کلی بتن سبک ارائه شده است .

1- طبقه بندی بتن سبک از نظر تولید

1-1- بتن سبکدانه :

در این نوع بتن از مصالح متخلخل سبک با وزن مخصوص ظاهری کم به جای سنگدانه های معمولی که وزن مخصوص آنها تقریباً است . استفاده می شود . بتن حاصله را عموماً بنامه بتن سبکدانه ( Light Weight Aggregate Concrete ) می شناسند .

لازمه ساخت این نوع بتن ، استفاده از سبکدانه مناسب با ویژگی های مورد نیاز است. سبکدانه ها را می توان به سبکدانه سازه ای و غیرسازه ای و طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی نمود. عمده بتن های سبکی که دارای کاربرد سازه ای هستند در طبقه بندی بتن سبکدانه قرار می گیرند . حداکثر وزن مخصوص بتن سبک سازه ای به دو هزار کیلوگرم بر مترمکعب محدود می شود . ساخت بتن سبکدانه سازه ای با وزن مخصوص کمتر از هزار و 300 کیلوگرم بر مترمکعب نیز معمولاً عملی نمی باشد.

1-2- بتن اسفنجی :

در این دسته که به بتن های اسفنجی معروفند ، سبک سازی خمیر سیمان به دو طریق انجام می شود :

الف- بتن گازی که با افزودن موادی مانند پودر آلومینیوم به بتن تازه تولید می شود. واکنش این مواد باعث ایجات گاز در بتن و در نتیجه سبک شدن آن می شود.

ب - بتن کفی که با تولید کف در بتن تازه و افزودن مقدار زیادی حباب هوا به بتن تولید می شود . حباب مورد نظر یا از طریق مواد کف زا در حین اختلاط تولید شده و یا به صورت کف آماده به مخلوط اضافه می شود.

ویژگی اصلی مورد نیاز در ساخت بتن اسفنجی پایدار بودن حباب ها و توزیع یکنواخت آنها در هنگام اختلاط ، حمل و نقل و بتن ریزی می باشد . وزن مخصوص بتن اسفنجی عمدتاً در محدوده 200 تا 700 کیلوگرم بر مترمکعب تنظیم می شود اما بتن اسفنجی می تواند وزن مخصوصی تا حدود هزار و 200 کیلوگرم بر مترمکعب نیز داشته باشد .

1-3- بتن اسفنجی :

تولید بتن این دسته برحذف سنگدانه های ریز از مخلوط بتن استوار است به طوری که منافذ متعددی بین ذرات به وجود می آیند و عموماً سنگدانه های درشت دانه با وزن معمولی مصرف می شوند . این نوع بتن را " بتن بدون ریزدانه " می نامند . در این نوع از بتن ها ، ماسه از مخلوط بتن حذف گردیده و دانه های درشت با خمیر سیمان به یکدیگر چسبیده اند . ساخت بتن سبک با ساختار باز هم با استفاده از سنگدانه های طبیعی و هم با استفاده از سبکدانه امکان پذیر است . این بتن ها برای مصارفی چون زهکش و یا پرکننده های سبک به کار می روند . وزن مخصوص این بتن ها عمدتاً در محدوده 700 تا هزار و 500 کیلوگرم برمترمکعب قرار می گیرد.

2- طبقه بندی بتن سبک برحسب نوع کاربرد

بتن های سبک بر حسب نوع کاربرد ، در سه نوع طبقه بندی می شوند که عبارتند از بتن سبک سازه ای و بتن سبک با مقاومت متوسط . در ادامه به توضیح هر یک از این نوع بتن ها خواهیم پرداخت .

2-1- بتن سبک غیرسازه ای

این نوع بتن ها با جرم مخصوصی معادل 800 کیلوگرم برمترمکعب و با مقاومت فشاری کمتر از هفت مگا پاسکال ، به عنوان تیغه های جداساز در دیوار و عایق های صوتی در سقف و کف بسیار موثر هستند . این نوع بتن می تواند در ترکیب با مواد دیگر در دیوار ف کف و سیستم های مختلف سقف مورد استفاده قرار گیرد. مزیت عمده آن ، کاهش هزینه های لازم برای تهویه گرمایی یا سرمایی فضاها و کاهش انتقال صوت بین طبقات و فضاهای ساختمان می باشد . از معمولی ترین سنگدانه های مورد مصرف در این نوع بتن می توان به پرلیت ( نوعی سنگ آذین ) و ورمیکولیت ( ماده ای با ساختار ورقه ای شبیه لیکا ) اشاره کرد.

بتن های سبک غیرسازه ای بر اساس ساختار داخلی می توانند به دو گروه جداگانه تقسیم بندی شوند .

هنگام ساخت و استفاده از بتن سبک غیرسازه ای ، سعی براین است که با کاهش وزن ، بتوان خصوصیات حرارتی را افزایش داد ، اما ذکراین مطلب ضروری است که با کاهش وزن مخصوص بتن ، مقاومت آن نیز کاهش می یابد . مقاومت فشاری و وزن مخصوص بتن ، ارتباط نزدیکی با هم دارند و با افزایش وزن مخصوص ، بالتبع باید مقاومت بالاتری را انتظار داشت . با توجه به مقاومت به دست آمده از این نوع بتن ، محل کاربرد آن تعیین می گردد. به عنوان مثال بتن هایی با مقاومت فشاری حدود 70% نیوتن بر میلیمتر مربع و کمتر برای عایق سازی لوله های بخار زیرزمینی مناسب هستند و از بتن های بامقاومت بالاتر در پیاده روها استفاده می شود. باید توجه داشت که انقباض بتن های سبک در هنگام خشک شدن در اکثر موارد و به خصوص در موارد حذف سنگدانه های درشت از مخلوط ، همواره مشکل ساز است .

2-2- بتن سبک با مقاومت متوسط

این بتن ها از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشاری در محدوده ای بین بتن های سبک غیرسازه ای و سازه ای قرار دارند. به گونه ای که مقاومت فشاری آنها بین 7 تا 71 مگا پاسکال و جرم مخصوص آنها بین 800 تا هزار و 400 کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. سنگدانه هایی که با آنها چنین بتن هایی تهیه می شود . از یکی از روشهای آهکی شدن ( تکلیس ) ، سنگدانه ی کلینگر ، محصولات منبسط شده ای نظیر روباره های منبسط شده ، خاکستر بادی ، شیل و اسلیت یا سنگدانه های تولیدی از مصالح طبیعی مانند پوکه سنگ های آذرین و سنگهای آذرین متخلخل ( توف ) تولید می شوند . کاربرد مواد افزودنی نظیر تسریع کننده ها و روان کننده می تواند در تغییر مقاومت بتن های ساخته شده یا سنگدانه های تولید شده از روشهای مذکور موثر باشد.

2-3- بتن سبک سازه ای

در بتن های سبک سازه ای از سنگدانه هایی استفاده می شود که بتن حاصله مقاومتی بیش از 17 نیوتن بر میلیمتر مربع و جرم مخصوصی کمتر از دو هزار کیلوگرم بر مترمکعب را دارا باشد . سنگدانه هایی که این شرایط را عموماً برآورد می کنند و طبق استاندارد ASTM-330C برای ساخت بتن سبک سازه ای مورد استفاده قرار می گیرند . عبارتند از :

الف- شیل ، رس و اسلیت منبسط شده در کوره دوار

ب - سنگدانه هایی که از فرایند های ته نشینی بدست می آیند .

ج - سرباره های منبسط شده

د - پوکه های معدنی

ه - پوکه های صنعتی

و - خاکستر بادی ته نشین شده

تامین مقاومت فشاری معادل 27 مگاپاسکال و بیشتر با بعضی از این سنگدانه ها امکان پذیر است و مقاومت هایی تا 80 مگاپاسکال نیز در شرایط آزمایشگاهی قابل حصول است . شرایط سایر سنگدانه ها نیز به گونه ای است که قادر به حصول حداقل مقاومت فشاری تعیین شده برای بتن سبک سازه ای می باشند.

همانطور که در قبل نیز ذکر شد، مقاومت بتن سبک ، تابعی از جرم مخصوص آن است . باید توجه داشت که جرم مخصوص بتن ، عمدتا متاثر از جرم مخصوص سنگدانه ها مصرفی است . به گونه ای که استفاده از مصالح سبکتر موجب کاهش وزن مخصوص بتن می شود. ولی استفاده از مصالح سنگین تر از سبکدانه ها ، لزوماً باعث افزایش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد شد. بیشترین مقاومت برای بتن با استفاده از شیل ، رس و اسلیت منبسط شده در فرایند کوره ای دوار به دست می آید.