بتن سبک
بتن از پر مصرف ترین مصالح ساختمانی به شمار می رود.با توجه به زلزله خیز بودن کشور ما،و نیاز به ساخت سازه های بلند، بتن سبک سازه ای از اهمیت بیشتری در ساختمان سازی برخوردار است.این بتن با کاهش وزن ساختمان هزینه های پی سازی را کاهش می دهد.همچنین با توجه به عایق بودن بتن های سبک در برابر حرارت و صدا از هزینه های مصرف انرژی جهت سرمایش و گرمایش ساختمان ها می کاهد.مقاومت این بتن در مقابل زلزله با وجود چگالی کم، بتن سبک سازه ای را به یکی از پرکاربردترین مصالح در سازه های مقاوم تبدیل کرده است.
خصوصیات بتن سبک
- مقاومت فشاری بالا
- وزن و چگالی کم
- کاهش بار مرده ساختمان
- کاهش تنش و نیروی وارد بر ساختمان از طریق زلزله
- عایق صوتی و حرارتی
- قابلیت بازیافت
- مقاومت در برابر آتش
- ساخت بلوک های ساختمانی
انواع بتن های سبک
بتن ها به سه دسته ی غیر سازه ای ، سازه ای و بتن سبک معمولی با مقومت متوسط تقسیم می شوند.
بتن سبک غیر سازه ای
این نوع بتن در عایق سازی کف و سقف و تیغه های جداساز کاربرد دارد.در ساختمان های نیاز به ایزولاسیون صوتی بیشتر، همچون بیمارستان ها، مدارس و آپارتمان ها این نوع بتن کاربرد بیشتری دارد.اهمیت استفاده از این بتن در کاهش مصرف انرژی در سیستم های گرمایشی و سرمایشی است.
بتن سبک سازه ای
این بتن ها با داشتن چگالی کمتر از 2000 کیلوگرم بر متر مربع،مقاومت فشاری بالای 17 مگا پاسگال دارند. مواد مصرف شده در ترکیب این نوع بتن عبارتند از : سیمان ، ماسه ، آهک ، مواد حباب زا ، آب و مواد افزودنی .بتن سبک از دو جزء خمیر سیمان و سنگدانه ها تولید می شود.هر کدام از اجزاء به صورت جداگانه سبک سازی می شود.
سبک سازی (سنگدانه ها)
سنگدانه های سبک با توجه به تخلخل زیاد دارای چگالی کمی هستند که به دو گروه مصنوعی و طبیعی تقسیم می شوند.
سنگدانه های مصنوعی شامل پرلیت، ورمیکولیت، لیکا، شیل منبسط شده به روش خاکسترکلوخه ای، اسلیت و ... می باشند.از جمله سنگدانه های طبیعی می توان از پومیس، اسکریا و توف نام برد.
توجه به سبک سازی و مقاومت فشاری باید در کنار هم انجام گیرد.سبک سازی باید به گونه ای باشد که حداقل مقاومت فشاری لازم برای سازه تامین شود.زیرا باکاهش وزن بتن مقاومت آن نیز کم می شود.البته نمیتوان گفت هر بتن سنگینی مقاومت فشاری بالایی دارد.
سبک سازی خمیر سیمان
یکی از روش ها استفاده از مواد حباب زا می باشد که با ایجاد تخلخل وزن بتن را کاهش می دهد.این روش با مواد طبیعی همچون سم شاخ ، خون و سایر اعضاء حیوانات یا با روش ترکیب مواد شیمیایی خاص انجام می گیرد.این نوع بتن سبک ، بتن کفی یا گازی( CLC ) نامیده می شود .
ساختار بتن سبکدانه
فازخمیری (ماتریس)
مقاومت و مدول الاستیسیته بیشتر
فازذرات (سنگدانه)
مقاومت و مدول الاستیسیته کمتر
فازوجهمشترك (ناحیه انتقال)
کیفیت بهتر نسبت به بتن معمولی
طرح تعیین نسبت مناسب حجم سنگدانه به حجم خمیر سیمان
تعیین نسبت مناسب اخلاط از لحاظ مقاومت فشار، چگالی کم و هزینه مناسب تر بسیار پر اهمیت است.
مصالح سنگی این طرح ها عبارت است از سنگدانه مصنوعی لیکا و ماسه معمولی با سه دانه بندی مختلف شامل
- مخلوط ریزدانه و درشت دانه به علاوه ماسه
- درشت دانه سبک به علاوه ماسه
- ریزدانه سبک به علاوه ماسه
طرح اختلاط
در تعیین طرح نسبت آب به سیمان در تمام مراحل یکسان در نظر گرفته می شود.روش اختلاط به این صورت است که کل لیکا و یک سوم ماسه و یک سوم آب را به مدت 1 دقیقه مخلوط می کنیم.سپس یک سوم ماسه و سیمان و پدر سنگ آهک و یک سوم آب و نصف فوق روان کننده را به مدت 2 دقیقه مخلوط می کنیم.در مرحله بعد یک سوم نهایی ماسه همراه با آب و فوق روان کننده به مدت 8 دقیقه مخلوط می شوند.
در این آزمایش سه گروه بتن سبک با حجم سنگدانه متفاوت تهیه شد.باتوجه به آزمایشات با افزایش حجم سنگدانه ها نسبت به خمیر سیمان، چگالی افزایش و هزینه کاهش می یابد.
افزایش حجم لیکا به نسبت خمیر سیمان باعث کاهش سطح مخصوص می شود.استفاده از سیمان در حدود 385 کیلوگرم در متر مکعب با افزایش مقاومت همراه بود.با توجه به اینکه کاهش سیمان باعث کاهش آلودگی و کاهش هزینه می شود،این روش بهینه است.
همچنین نتیجه ها نشان می دهد که استفاده از حجم سنگدانه 2.5 به نسبت حجم سیمان اقتصادی تر است.زیرا تفاوت چندانی با مقاومت فشاری حجم سنگدانه به نسبت 2 احساس نمی شود.
حذف لیکای ریز و استفاده از لیکا با دانه های درشت نیز تغییری در مقاومت فشاری بتن ایجاد نمی کند.که این روش باز هم به دلیل ارزان بودن لیکای درشت ، با صرفه اقتصادی همراه بوده است.
با حذف لیکای درشت هر چند مقاومت بالاتر می رود ولی با توجه به نیاز به خمیر سیمان بیشتر برای چسبندگی روشی اقتصادی نمی باشد.