آشنایی با بتن‌های خاص و ویژه

امروزه بتن از اصلی‌ترین مصالح ساخت وساز در سرتاسر دنیا محسوب می‌شود.بتن در انواع ساخت وسازها و کارهای عمرانی کابرد دارد. بنابراین بتن بسیار متقاضی دارد و باید برای تقاضاهای مختلف،عرضه‌های مختلفی نیز در دسترس باشد. از ساخت خانه‌های مسکونی با ضریب اهمیت پایین گرفته تا مجتمع‌های بزرگ تجاری، اداری، مسکونی، تفریحی، انبارها، کارخانه‌ها، کارگاه‌های کوچک و بزرگ، راه آهن، فرودگاه‌ها، تاسیسات دریایی و … . با توجه به این گستره تقاضا، بدون شک بازار عرضه بتن به طور چشمگیری رشد می‌کند.برای هر کدام از کاربری‌های ذکر شده در بالا، بتن‌هایی متناسب با شرایط آن‌ها به بازار ارائه می‌شود. مثلا برای پروژه‌ای که زمان حرف اول را می‌زند، می‌توان از بتن‌هایی زودگیر استفاده نمود. و یا در جایی که فقط مسئله حجم بتن‌ریزی مطرح است می‌توان از بتن‌های رده پایین استفاده نمود ویا برای نما‌کاری از بتن با قابلیت پرداخت بالا بهره برد و … . به طور کلی، بتن‌های متنوعی در بازار ارائه می‌گردد. در ادامه این مقاله، به بررسی انواع بتن پرداخته شده است.

انواع بتن‌های ویژه و خاص

مواد پایه و اصلی تشکیل دهنده تمامی بتن‌ها آب،سیمان و سنگدانه‌های ریز و درشت می‌باشد. تنوع بتن‌ها از اضافه نمودن افزودنی‌ها، تقویت‌کننده‌ها،کیفیت مواد استفاده شده و یا تغییر در نسبت‌های اختلاطی مواد نشات می‌گیرد. به طور کلی تنوع بتن‌ها بسیار زیاد است. در زیر تنها برخی از مهم‌ترین انواع بتن ذکر شده است :

• بتن پارچه‌ای
• بتن پرمقاومت
• بتن لیکا
• بتن خود تراکم
• بتن ضد سایش
• بتن سبک acc
• بتن شفاف
• بتن سبز (سازگار با محیط زیست)
• بتن خلأ
• بتن نفوذپذیر
• بتن سنگین
• بتن حجیم
• بتن بدون ریزدانه
• بتن الیافی

نکته : هر کدام از این بتن‌ها، از قابلیتی خاص بهره‌مند است. اما از آن‌جا که در سال‌های اخیر  پارامترهای بنیادی چون زلزله و تقاضای زیادمسکن باعث ساخت وساز در ابعاد وسیع شد. در همین سو مسئله سبک سازی سازه نیز مطرح بود. بنابراین بتن سبک از تمام انواع بتن شاخص‌تر و بیشتر در معرض توجه قرار گرفت. البته صرفا تمرکز بر روی سبک‌سازی بتن، کاری از پیش نمی‌برد. بلکه توجه به جوانب دیگر ساخت بتن یعنی مقاومت فشاری آن، طرح اختلاط مناسب، اجرای بتن، عمل آوری بتن و در نهایت مسئله‌ی نمای زیبای بتن نیز باید مد نظر قرار گیرد. بتن سبک نیر ممکن است از نوع بتن با سنگدانه سبک، بتن فوم دار و یا بتن هوادهی شده با دیگ های اتوکلاو ساخته شده باشد که عموما بصورت قالب‌ها و بلوک‌های مربعی ساخته می‌شوند. سنگدانه‌های مورد استفاده در بتن‌های سبک ممکن است منشا معدنی داشته باشند مانند خاکسترهای آتش‌فشانی و سنگدانه‌های رسی و ماسه‌ای و یا به‌صورت صنعتی ساخته شده باشند مانند لیکا و کلینکر.

در ادامه برخی از مهم‌ترین انواع بتن،به طور عمیق‌تر مورد بررسی قرار گرفته است :

بتن پارچه‌ای

قطعا اسم بتن پارچه‌ای، کنجکاوی همه فعالان در این حوزه را به سمت خود می‌کشد. در واقع این کنجکاوی به دلیل این است که اگر جسم سختی مثل بتن از خود رفتاری شبیه پارچه بروز دهد، انقلابی عظیم در صنعت ساخت وساز پدید می‌آید و تقریبا همین اتفاق رخ داده است. زمانی که در سال 2005 در بریتانیا دو محقق در رابطه با بتن پارچه ای تحقیقاتی انجام دادند، شاید حتی حدس نمی‌زدند که روزی از بتن پارچه‌ای به صورت روزافزون در صنعت ساخت و ساز استفاده شود. در ابتدا بریتانیا بیشتر برای مقاصد نظامی، جایی که مسئله زمان اهمیت حیاتی دارد از بتن پارچه‌ای استفاده کرد و کم کم برای پناهندگان در مناطق زلزله زده و پناهگاه‌های نظامی و استتار ادوات و انبارهای جنگی، راه سازی، سدسازی، برای دکورهای صحنه و در کل هرجایی که نیاز به سازه‌ای موقتی و فوری وجود دارد مورد استفاده قرار گرفت.

بتن پارچه‌ای از چه چیزی ساخته شده است؟

بتن پارچه‌ای نوعی کامپوزیت است که در ساخت آن از مخلوط اجزای بتن خشک با طرح اختلاطی خاص به همراه پلیمرهای الیافی سه بعدی و یک لایه پلیمر PVC در زیر، که سطح را ضدآب می‌کند و همچنین در سطح بالایی از الیاف جاذب آب مانند پلی پروپیلن یا پلی اتیلن نیز استفاده می‌شود.

اجرای بتن پارچه‌ای :

بتن پارچه‌ای که ممکن است با نام بوم بتن هم به شما معرفی شود، به شکل ورق‌هایی با پهنای یکسان و در طول‌های مختلف به محل پروژه حمل می‌شود. این نوع از بتن‌ها در سطح مورد نظر به صورت فرش پهن می‌شوند.در هنگام اجرای بتن‌های پارچه‌ای باید دقت نمود که همپوشانی لایه‌های بتن، رعایت شود.یعنی لازم است، که لایه‌ی جدید به اندازه‌ی معینی روی لایه قبلی قرار بگیرد. برای همپوشانی لایه‌های بتن‌ پارچه‌ای در کانل آب باید راستای بتن‌های پارچه‌ای با جهت جریان آب،هم راستا باشد.

 مزایای بتن پارچه‌ای :

از مزایای بتن پارچه‌ای می‌توان به سرعت اجرای بالا، سهولت در اجرا (می توانیم با ساده‌ترین ابزار های برش قطعات راببریم )، انعطاف پذیری بالا (به همین خاطر به بتن پارچه‌ای معروف است)، مقاومت در برابر آتش سوزی، دوام بالا، ضد ترک خوردگی، ضد گرد و خاک و هم راستایی با اهداف محیط زیستی اشاره نمود.

بتن پرمقاومت

چیزی که بتن پرمقاومت را از بتن‌های معمولی متمایز می‌کند، مقاومت فشاری آن در سن 28 روزگی می‌باشد. برای بدست‌آوردن بتن پرمقاومت، از روش‌ها و طرح اختلاط‌های متعددی می‌‌توان بهره برد.باید در نظر گرفت که بتن‌های پرمقاومت، در برابر تغییرات ناگهانی دوز مصالح مصرفی در طرح اختلاط، بسیار حساس هستند. در نتیجه باید تغییرات در پیمانه مصالح مورد نظر را به حداقل رساند. دستیابی به بتن پرمقاومت نیاز به دقت و دانش بالا دارد. زیرا فلسفه بتن پرمقاومت برابر ساختن و حتی بیشتر کردن مقاومت فشاری خمیر سیمان نسبت به مقاومت فشاری سنگدانه ها است. برای حصول این اصل مهم باید تغییرات اساسی در میزان مصالح مصرفی در طرح اختلاط بتن اعمال نمود. مثلا باید میزان سیمان بیشتری بکار برد که این باعث افزایش احتمال ترک‌خوردگی می‌شود. بنابراین باید برای تک‌خوردگی نیز راهکاری اندیشید. و یا شن با ابعاد درشت‌تر در نظر گرفته شود که ریزدانه‌های بیشتری فضاهای خالی را پر کنند. در نتیجه برای دستیابی به بتن‌پر مقاومت باید تمامی عوامل ارزیابی و برای رفع مشکلات پدید آمده، راهکارهایی ارائه شود. در این نوع از بتن‌ها معمولا از الیاف‌های فولادی،شیشه،کربن و… برای افزایش مقاومت استفاده می‌شود. بتن‌های پر مقاومت معمولا دارای مقاومت 28 روزه  بالاتر از 50 مگاپاسکال می‌باشند.

کاربرد بتن پر مقاومت :

معمولا بتن پرمقاومت در ستون‌های با بار فشاری زیاد، پایه پل‌ها، داخل تونل‌ها و در کل سازه‌هایی با بهره‌وری خاص استفاده می‌شود. از بتن‌های پر مقاومت نیز می‌توان در شرایطی که به مقطعی با ابعاد کوچک اما با مقاومت بالا نیاز است، استفاده نمود.

مزایا و معایب:

• کاهش درصد آرماتور
• کاهش بار مرده
• کاهش ابعاد مقاطع
• افزایش فضای معماری
• مقاومت فشاری بالا (مقاومت بالا تر از 50 مگاپاسکال)

بتن لیکا

برای شناخت بتن لیکا ابتدا باید با خود دانه لیکا آشنا شویم و بدانیم لیکا چجوری ساخته شده است. منشا اصلی لیکا از خاک رس گرفته شده و کلمه لیکا مخفف عبارت «lightweight expanded clay aggregate» می‌باشد که به معنی دانه‌های رسی حجیم شده سبک وزن است. لیکا یک سنگدانه سبک است که با گرم کردن خاک رس در حدود 1200 درجه سانتی‌‎گراد (2190 درجه فارنهایت) در کوره دوار ساخته می‌شود.

روش تولید لیکا بدین شکل است که خاک رس به کارخانه سیمان حمل شده و در آنجا خاک رس به شکل گل و خمیر در می‌آید و سپس از شبکه ای با سوراخ‌های حدود 18 میلی‌متر عبور کرده و سپس از زیر غلطک‌هایی با مجرای عبور 2 میلی‌متر عبور می‌کند. سپس وارد کوره حرارتی اصلی می‌شوند و در آنجا دما بصورت پلکانی بالا می‌رود تا دمای موجود به دمایی حدود 1200 درجه سانتی‌گراد برسد. در این دماست که قطعات خاک رس به خاطر دمای بیش از حد مانند دانه های ذرت حجیم و منبسط می‌شوند و در ابعاد متفاوت حدود 1 الی 20 میلی‌متر از کوره خشک کن خارج می‌شوند. حالا دانه‌های لیکا برای استفاده در صنعت آماده می‌باشند. بنابراین در این مرحله، می‌توان از آنها برای تولید بلوک لیکا، بتن سازه‌ای و غیرسازه‌ای و حتی روسازی راه‌ها استفاده نمود.

مزایای بتن لیکا :

ذرات لیکا وزن مخصوص بسیار پایین و مقاومت فشاری بسیار خوبی دارند. از طرفی امروزه در کشور ایران مسئله سبک بودن سازه برای مقابله با زلزله مدنظر است. بنابراین با استفاده از بتن لیکا، بلوک لیکا در المان‌های مختلف سازه، می‌توان به هدف سبک سازی سازه‌ها دست یافت.

بتن خود تراکم(scc)

بتن خود تراکم (scc) از انواع بتن‌های خاص، با کاربردهای خاص می‌باشد. بتن خودتراکم که به عنوان بتن خودتحکیم هم شناخته می‌شود، یک بتن بسیار روان و با کارایی بالا است که میزان جداشدگی اجزای آن هنگام بتن‌ریزی،حداقل است. همچنین بدون دخالت ابزار مکانیکی، به طور کامل در قالب پخش شده و تمام منافذ را می‌پوشاند.

نگاه دقیق تر به بتن خودتراکم:

بتن خود تراکم(SCC)، یک فناوری جدید است. سهم بازار آن نیز به دلیل ویژگی‌هایی چون صرفه اقتصادی،بهبود کیفیت بتن و همچنین بهبود شرایط محیط کار به سرعت در حال افزایش است. با توجه به طرح اختلاط ویژه این نوع بتن، می‌توان آن را یک سیستم پیچیده تلقی نمود که معمولاً با یک یا چند افزودنی معدنی و یک یا چند افزودنی شیمیایی همراه است. برای حصول فرمولاسیون موفق طرح اختلاط باید درک واضحی از هدف به کاربری بتن و نقش اجزای مختلف در مخلوط آن داشت. خواص هیدرولیکی بتن خودتراکم شامل تنش تسلیم پایین، ویسکوزینه پایین و حفظ انرژی جنبشی مخلوط روان با کاهش کسر حجمی سنگدانه درشت می‌باشد. ویسکوزیته توسط مقدار آب آزاد، فوق‌روان کننده و کسر حجمی مواد جامد موجود در مخلوط، کنترل می‌شود. روانی مخلوط بتن هم توسط فوق روان کننده‌هایی مثل پلی کربوکسیلات تامین می‌شود.

 کاربرد بتن خودتراکم:

در پروژه‌هایی با آرماتوربندی پیچیده، منافذ زیادی در فضای آرماتوربندی وجود دارد. برای پر نمودن این منافذ از بتن‌های خودتراکم استفاده می‌گردد. همچنین در پروژه‌هایی که مسئله سرعت بتن‌ریزی، از اهمیت بالایی برخوردار است،مثلا در شرایط دمایی ویژه از این نوع بتن استفاده می‌‌شود.

بتن ضد سایش

یکی از رایج‌ترین مودهای خرابی که به سازه‌های بتنی تحمیل می‌شود، سایش سطح بتن است. سایش مکانیکی سطح بتن می‌تواند آغازی برای سایر خرابی‌ها مانند ترک‌خوردگی و خوردگی آرماتور فولادی باشد. در اینجا قصد داریم جنبه‌های کلیدی سایش بتن را مورد بحث قرار دهیم. عواملی چون نوع مواد تشکیل دهنده، کیفیت مواد تشکیل‌دهنده، نحوه اختلاط و… مقاومت سایشی بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهند. تاکنون چندین روش برای ارزیابی مقاومت‌سایشی بتن و همچنین حالت‌هایی که در آن حمله فیزیکی ظاهر می‌شود، ارائه شده است. بسیاری از محققان معتقد هستند که رابطه‌‌ای کلی، بین مقاومت در برابر سایش و مقاومت فشاری وجود دارد، که در آن افزایش مقاومت بتن اثرات سایش را کاهش می‌دهد.

بتن اسفنجی اتوکلاو شده( بتن aac)

بتن aac مخفف عبارت « aerated autoclaved concrete » است . در واقع بتن acc به معنای بتن اسفنجی اتوکلاو شده است. اصلی‌‍ترین ویژگی این نوع از بتن وزن فوق سبک آن می‌باشد. بتن aac از مصالح ساختمانی سبک، پیش‌ساخته و فوم بتنی مناسب برای تولید بلوک‌های بنایی بتنی (CMU) است.بتن‌های aac از ماسه کوارتز، گچ پودری، آهک، سیمان، آب و پودر آلومینیوم، تحت اثر حرارت و فشار در اتوکلاو عمل می‌آیند. محصولات aac ممکن است برای فضای داخلی و خارجی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار بگیرد.نصب این بتن‌ها سریع و آسان است. مواد aac را می‌توان با استفاده از ابزارهای برقی استاندارد و برش‌های فولادی کربنی در محل مورد نظر جهت‌گذاری، سمباده زنی یا برش داد.