بتن اسفنجی ، طرح اختلاط بتن اسفنجی ، کاربرد بتن اسفنجی ، بتن اسفنجی چیست؟ ، مقاله درباره بتن اسفنجی ، بتن اسفنجی گازی ، نصب بتن اسفنجی ، مزایای بتن اسفنجی ، پاورپوینت بتن اسفنجی
مقدمه
همان طور که میدانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا میکند و یکی از عوامل بسیار موثر در سازه های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژها آغاز نموده است.پس از تحقیقات و آزمایشات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا) دست یابد. بتن اسفنجی توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی های شهرهای اروپا و آمریکا ایجاد کند. البته استفاده از این نوع بتن در ایران هنوز به رشد خود نرسیده است. امید است به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و صرفه جویی منابع در پروژهای درون کشور استفاده گردد.
بتن اسفنجی چیست ؟
بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت ( شن ) ، سیمان ، آب و ماسه به میزان اندک ( و گاهی اوقات بدون ماسه ) میباشد.در ساختار بتن اسفنجی %25 – 15 ( به لحاظ حجم ) فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن میشود. در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده میشود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن اسفنجی آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط بتن اسفنجی در مدت یک ساعت کاملا از آب تخلیه میشود.
طرح اختلاط بتن اسفنجی (نسبت مواد مختلف)
| نسبت مواد | مقدار مواد |
|---|---|
| مواد دارای خواص بتن | 270 to 415 kg/m ^ 3 |
| سنگدانه | 1190 to 1480 kg/m ^ 3 |
| نسبت آب به سیمان (از لحاظ حجم) | 0.27 to 0.30 |
| نسبت سنگدانه به سیمان (از لحاظ جرم) | 4 to 4.5:1 |
| نسبت سنگدانه ریز به سنگدانه درشت (ماسه به شن) | 0 to 1:1 |
رفتار بتن اسفنجی
| مشخصات | مقدار |
|---|---|
| اسلامپ | 20 mm |
| چگالی | 1600 to 2000 kg/m ^ 3 |
| زمان گیرش | 1 ساعت |
| تخلخل (از لحاظ حجم) | 15% to 25% |
| میزان نفوذ پذیری (از لحاظ میزان سرعت) | 120 L/m ^ 2/min to 320 L/m ^ 2/min |
| مقاومت فشاری | 3.5 Mpa to 28 Mpa |
| مقاومت خمشی | 1 Mpa to 3.8 Mpa |
| افت بتن | 200x10^6 |
نصب بتن اسفنجی
نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی میباشد :
- مخلوط کردن در بتن اسفنجی
- جاگذاری کردن ( گماردن، قراردادن ) در نصب بتن اسفنجی
- تراکم و فشرده سازی ( کوبیدن ) در نصب بتن اسفنجی
- عمل آوری بتن اسفنجی
اگر چه بتن اسفنجی میتواند توسط همان تهیه کننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون‌های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی‌های فیزیکی منحصر به فرد بتن اسفنجی است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت‌های ساختاری بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است.
به هر حال، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب کننده بتن اسفنجی و خاصیت ضربه‌های ساختاری ( کمپکت ) دارد.
بتن اسفنجی به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن 400 psi الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی ( فضای خالی ) آن است.
البته باید بدانیم که زیر سازی بتن اسفنجی و زمین زیرین بتن اسفنجی نباید کاملا غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندکی خاک و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیما بالای ماسه گذاشته میشود.
همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ‌زدن آب در داخل بتن اسفنجی مشکلی ایجاد نمی‌کند، زیرا آزمایش هایی صورت گرفته که در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ میزد. کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در به کار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.
افزودنی های بتن اسفنجی
مواد افزودنی ( یا همان مواد دارای خواص سیمانی ) که در بتن اسفنجی بکار می‌روند عبارتند از: افزودنی فوق روان کننده سیمان در بتن اسفنجی ، افزودنی خاکستر بادی و پوزولان طبیعی در بتن اسفنجی ، افزودنی روباره و بخار سیلیس در بتن اسفنجی.
حال به برخی از افزودنی های بتن اسفنجی که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می‌توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند ( که در ایران از آنها به ندرت استفاده میشود ) اشاره می‌کنیم. در واقع مواد افزودنی بتن اسفنجی بر عملکرد زمان گیرش بتن اسفنجی ، میزان افزایش مقاومت بتن اسفنجی ، تخلخل، نفوذ پذیری و … در بتن اسفنجی تأثیر می‌گذارند و در یک کلام کلید عملکرد بالای بتن اسفنجی ، در استفاده از مواد افزودنی بتن است.
از جمله افزودنی های بتن اسفنجی می‌خواهیم به گاز سیلیس، خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن اسفنجی را بوسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف ( ترک خوردگی ) افزایش می‌دهند اشاره می‌کنیم:
افزودنی گاز سیلیس در بتن اسفنجی
یک فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است، و از دانه‌های خیلی ریز و ذرات کروی شکلی تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن اسفنجی را افزایش می‌دهد. به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن اسفنجی (با استفاده از افزودنی گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 20000 هم فراتر می‌رود.) استفاده میشود و می‌توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن اسفنجی استفاده کرد.
افزودنی خاکستر بادی در بتن اسفنجی
اکستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه‌های برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌ای بی‌مصرف روی زمین انباشته می‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یک ماده افزودنی بتن مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده میشود و می‌توان از این افزودنی به جای سیمان در بتن اسفنجی استفاده کرد.
افزودنی روباره در بتن اسفنجی
افزودنی روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد ( فولاد ) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن اسفنجی بیشتر است و می‌توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن اسفنجی استفاده کرد.
کاربرد بتن اسفنجی
بتن های اسفنجی عمدتا پر کننده هستند . ساخت برخی پانل های جداکننده ، ایجاد کف سازی و شیب بندی ، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنجی غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنایی از جمله کاربردهای بتن اسفنجی گازی میباشد. نوعی بتن اسفنجی گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتن اسفنجی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دال های بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن اسفنجی کفی و بتن اسفنجی گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .
مزایای بتن اسفنجی و موارد استفاده از آن
بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، که البته مزایای زیست محیطی بتن اسفنجی بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی بتن اسفنجی می‌توان به پایین آمدن خرج‌های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می‌توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی‌های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان و کوچه‌ها و همچنین کانال‌های بزرگ آب نیست. زیرا بتن اسفنجی هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره‌های آب زیرزمینی منتقل میکند و در واقع یک مزیت زیست محیطی برای بتن اسفنجی نیز محسوب میشود. از دیگر مزایای زیست محیطی بتن اسفنجی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی ها با استفاده از بتن اسفنجی
- بتن اسفنجی مناسب برای پر کردن ذخایر آب زیرزمینی
- جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان‌ها به هنگام بارندگی با استفاده از بتن اسفنجی
- در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق میشود می‌توان با استفاده از بتن اسفنجی آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه با استفاده از بتن اسفنجی جلوگیری کرد.
- همچنین می‌توان از بتن اسفنجی در مکان‌هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلاً در زیر سازی چمن‌های استادیوم‌های فوتبال.
- ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود بتن اسفنجی دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.
- همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از بتن اسفنجی از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری میکند که شهرداری‌های محترم می‌توانند از بتن اسفنجی در پیاده‌رو سازی‌ها و محوطه سازی پارک‌ها، پارکینگ‌ها و معابری که مشکل آبگیری دارند استفاده نمایند.