صفر تا صد بتن سبک؛ مزایا، معایب و ویژگی‌ها
ساختار بتن سبک به گونه است که می تواند به ظرز چشم گیری وزن سازه را کاهش دهد. در عین حال مقاومت سازه افزایش می کند و در مواقع زلزله نیز بهترین عملکرد را دارد. برای مطالعه بیشتر در مورد بتن سبک سازه ای با ما همراه باشید.
مسعود تاجیکبتن سبک یکی از انواع مدرن بتن است که در ساختمان‌های امروزی کاربرد زیادی دارد و رؤیای مهندسان سازه برای کاهش وزن سازه‌های بتنی را محقق کرده است. اگر شما هم نام این نوع بتن را شنیده‌اید و تمایل دارید از آن در سازه خود استفاده کنید، خواندن این مقاله را از دست ندهید.
سفارش و خرید: داربست مثلثی
بتن سبک چیست؟
بتن سبک نوعی بتن است که در ساختار آن از سنگ‌دانه‌های با دانسیته پایین (۱۴۴۰ تا ۱۸۵۰ کیلوگرم بر مترمربع) و مقاومت فشاری ۲۸ روزه کمتر از ۱۷.۵ مگاپاسکال استفاده شده است. فرمول بتن سبک باعث می‌شود که وزن بتن سبک به طرز محسوسی از وزن بتن معمولی ساخته شده از سنگ‌دانه‌های طبیعی یا شکسته کمتر شود؛ به‌نحوی‌که وزن بتن سبک بین ۱۴۰۰ تا ۱۸۵۰ کیلوگرم بر مترمکعب و وزن بتن معمولی حدود ۲۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است.
پایین بودن وزن بتن سبک باعث شده تا از آن به عنوان مکمل بتن معمولی و به‌منظور کاهش وزن سازه استفاده شود. گاهی اوقات هم برای ساخت سازه‌های سبک‌تر، بتن سبک را جایگزین بتن معمولی می‌کنند. سبک کردن وزن سازه بتنی، یکی از روش‌های معمول برای افزایش مقاومت آن در برابر زلزله است. همچنین کاربرد بتن سبک، منجر به کاهش آهن‌آلات موردنیاز و صرفه‌جویی در هزینه‌های نهایی پروژه می‌شود.
با تاریخچه بتن سبک آشنا شوید
تاریخچه استفاده از بتن به دوران روم باستان باز می‌گردد که از خاکسترهای آتشفشانی برای ساخت بلوک‌های بتنی استفاده می‌کردند و آن‌ها روی یکدیگر قرار می‌دادند تا بناهای بزرگ بسازند. بتن مورداستفاده در دوران باستان وزن کمتری نسبت به بتن معمولی داشته و به دلیل کمبود تجهیزات، از آن تنها در سازه‌های خاص استفاده می‌کردند.
اوج استفاده از این نوع بتن به کشف فرمول بتن سبک در دهه ۲۰ و ۳۰ میلادی بر می‌گردد که مطالعات متعدد منجر به تولید انواع بتن سبک شد. در آن دوران بتن سبک دوریسول که ساخت کشورهای بلژیک و هلند بود در سوئد و سایر کشورهای اروپایی محبوبیت زیادی پیدا کرد. در همین دوران یک مهندس سوئدی موفق به تولید بتن گازی شد و تولید بتن سبک را به سطح بالاتری برد.
استفاده از بتن سبک باعث شد تا اقبال عمومی به سازه‌های بتنی افزایش پیدا کند. تا پیش از اختراع این نوع بتن، بسیاری به دلیل وزن بالا و مدت‌زمان زیاد موردنیاز برای عمل‌آوری بتن، قید استفاده از سازه بتنی را می‌زدند.
مطلب مرتبط: چگونه بتن سبک بسازیم؟
بتن سبک سازه‌ای چیست؟
بتن سبک سازه‌ای بتنی است که می‌توان از آن در قسمت‌های باربر سازه استفاده کرد. البته استفاده از این بتن یک شرط دارد و آن هم رسیدن مقاومت فشاری آن به حد تعیین شده در آیین‌نامه بتن ایران است. مقاومت فشاری ۲۸ روزه استاندارد در این آیین‌نامه، حداقل ۱۶۰ کیلوگرم بر سانتی مترمربع تعیین شده است. مقاومت فشاری تعیین شده برای بتن سبک سازه‌ای در آیین‌نامه‌های بین‌المللی (مثل ASTM) نیز در همین حدود است.
بتن سبک در ایران چقدر کاربرد دارد؟
بتن سبک سازه‌ای کاربرد زیادی در کشورهای زلزله‌خیز دارد و به همین دلیل انتظار می‌رود که این نوع بتن در کشور ما هم کاربرد زیادی داشته باشد؛ اما متأسفانه این طور نیست. با وجود اثرات ثابت شده این بتن در کاهش نیروهای ناشی از زلزله و تلفات آن، تولید آن از بتن معمولی کمتر است.
علت کمتر بودن حجم تولید بتن سبک نسبت به بتن معمولی، کیفیت پایین و مقاومت فشاری کم آن است که به دلیل استفاده از سنگ‌دانه‌های نامرغوب رخ می‌دهد. برای جبران این کیفیت پایین، باید از سیمان بیشتری در سازه استفاده شود که این موضوع باعث می‌شود تا استفاده از بتن سبک در سازه‌های بتنی ایران چندان مقرون‌به‌صرفه نباشد.
مهم‌ترین مزایا و معایب استفاده از بتن سبک چیست؟
اگر قصد دارید تا از بتن سبک در سازه خود استفاده کنید و خواص آن شما را جذب کرده، بهتر است اول با مزایا و معایب آن آشنا شوید تا بتوانید بهتر تصمیم بگیرید:
مزایای استفاده از انواع بتن سبک
- صرفه‌جویی در زمان و هزینه
- مقاومت بالا در برابر آتش‌سوزی، زلزله و سیل
- حمل‌ونقل آسان‌تر به دلیل وزن کم
- استحکام و دوام زیاد
- کمک به محیط‌زیست به دلیل صرفه‌جویی در مصرف انرژی
- کاهش بار مرده سازه و افزایش مقاومت در برابر زلزله
- باز گذاشتن دست طراح به دلیل انعطاف‌پذیری بیشتر
- مقاومت بالا در برابر خستگی نسبت به بتن معمولی
مطلب مرتبط: بتن سبک هوادار؛ هر آنچه باید بدانید
معایب استفاده از بتن سبک
- نیاز به زمان بالا برای خشک‌شدن
- حساسیت بالا نسبت به آب در زمان عمل‌آوری
- نیاز به زمان طولانی برای اختلاط
- مقاومت پایین در مقابل بارهای متمرکز موضعی
- افزایش دما به دلیل حرارت هیدراتاسیون
با انواع بتن سبک آشنا شوید
به دلیل تنوع بالای روش‌های سبک‌سازی بتن، تولید انواع بتن سبک با روش‌های مختلفی صورت می‌گیرد:
انواع بتن سبک بر اساس روش ساخت
در این دسته‌بندی، فرمول بتن سبک مبنای تقسیم آن به انواع مختلف است. در ادامه با انواع بتن سبک بر اساس روش ساخت آشنا می‌شوید:
بتن اسفنجی (بتن گازی یا بتن هوادار)
بتن اسفنجی یکی از رایج‌ترین انواع بتن سبک است که در تولید آن از گاز یا کف استفاده می‌شود و ممکن است میزان ماسه سیلیسی به‌کاررفته در ساختار آن از حد معمول بیشتر باشد. همچنین پودر آلومینیوم هم نقش مهمی را در فرمول بتن سبک گازی ایفا می‌کند و سرعت واکنش را بالا می‌برد. این نوع بتن بیشتر نقش غیرسازه‌ای دارد.
بتن‌های با ساختار باز (بدون ریزدانه)
این بتن‌ها معمولاً فاقد ماسه یا ریزدانه هستند و در فرمول آن‌ها از ترکیب دانه‌های درشت با خمیر سیمان استفاده شده است. سنگ‌دانه‌های به‌کاررفته در ساختار این نوع بتن سبک ممکن است هم طبیعی و هم مصنوعی باشند. بتن ساختار باز به عنوان پرکننده یا در ساخت زهکش استفاده می‌شود.
بتن سبکدانه
همان‌طور که از نام آن مشخص است، در ساخت این بتن از سنگ‌دانه‌های سبک استفاده می‌شود. این سبک دانه‌ها می‌توانند از نوع طبیعی، مصنوعی، سازه‌ای و غیرسازه‌ای باشند. معمولاً بتن سبک سازه‌ای در این دسته قرار می‌گیرد.
انواع بتن سبک بر مبنای مقاومت
میزان مقاومت بتن سبک، کاربرد آن را مشخص می‌کند و به همین دلیل از این پارامتر نیز برای دسته‌بندی انواع آن استفاده می‌شود.
بتن سبک غیرسازه‌ای (مقاومت پایین)
وزن این نوع بتن و چگالی آن از تمامی انواع بتن سبک کمتر است و به همین دلیل از آن به عنوان بتن کم چگال نیز یاد می‌شود. از بتن سبک غیرسازه‌ای به عنوان جداسازهای سبک، عایق‌های حرارتی و … استفاده می‌کنند. با وجود وزن پایین، مقاومت فشاری این نوع بتن در حد ۰.۳۵ تا ۷ مگاپاسکال است.
مطلب مرتبط: طرح اختلاط بتن سبک چیست و چگونه اجرا می‌شود؟
بتن سبک نیمه سازه‌ای (مقاومت متوسط)
این نوع بتن سبک با نام بتن نیم چگال نیز شناخته می‌شود؛ چون چگالی آن چیزی بین بتن سبک سازه‌ای و غیرسازه‌ای است. مقاومت فشاری این نوع بتن بین ۷ تا ۱۷ مگاپاسکال است و به همین دلیل می‌توان از آن در اعضای غیرباربر استفاده کرد. همچنین ممکن است از آن به عنوان مکمل بتن سازه‌ای نیز استفاده شود.
بتن سبک سازه‌ای (مقاومت بالا)
بتن سبک سازه‌ای بیشترین کاربرد را در ساخت‌وساز دارد، چون مقاومت فشاری آن (حداقل ۱۷ مگاپاسکال) در حدی است که می‌توان از آن در اعضای باربر سازه استفاده کرد.
مهم‌ترین مشخصات عمومی بتن‌های سبک چیست؟
اطلاع از مشخصات عمومی بتن سبک به شما کمک می‌کند تا پیش از استفاده از آن متوجه شوید که آیا این نوع بتن با سازه شما و شرایط فنی آن هماهنگی دارد یا خیر.
مقاومت فشاری بتن سبکدانه
بر اساس استاندارد بتن ایران، حداقل مقاومت فشاری بتن سازه‌ای باید حداقل ۱۶ مگاپاسکال باشد و آیین‌نامه‌های بین‌المللی نیز این عدد را بین ۱۷ تا ۱۹ مگاپاسکال در نظر می‌گیرند. به همین دلیل مقاومت فشاری بتن سبکدانه نیز باید حداقل ۱۶ مگاپاسکال باشد.
مقاومت کششی و خمشی
روش عمل‌آوری بتن سبک و نوع سبکدانه، تعیین‌کننده مقاومت کششی و خمشی آن است. در صورت استفاده از روش خشک، مقاومت کششی بتن سبک حدود ۳۰ درصد بتن معمولی است.
مدول الاستیسیته
مدول الاستیسیته بتن سبک بسیار کمتر از بتن معمولی هم مقاومت آن است و تا ۰.۲ آن هم می‌رسد. میزان تخلخل بتن، نوع سبک دانه و مقاومت فشاری و وزن مخصوص تاثیر زیادی بر تعیین میزان مدول الاستیسیته دارند.
مطلب مرتبط: همه چیز در مورد بتن مسلح
چگالی
چگالی بتن سبک بین ۳۰۰ تا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. دلیل این موضوع هم ین است که حداقل چگالی بتن سبک در استانداردهای مختلف متفاوت است.
جذب رطوبت
اگر بتن سبک با استفاده از سنگ‌دانه‌های باکیفیت ساخته شود، پس از خشک‌شدن آب کمی را جذب می‌کند و به همین دلیل چگالی آن تغییری نمی‌کند. در حالت کلی هم نفوذپذیری بتن سبک از بتن معمولی کمتر است.
هدایت حرارتی
هدایت حرارتی بتن سبک به چگالی و رطوبت آن بستگی دارد. معمولاً چگالی پایین و هوای زیاد موجود در این نوع بتن باعث می‌شود که هدایت حرارتی کمی داشته باشد و از آن به عنوان عایق حرارتی هم استفاده می‌کنند.
عمل‌آوری داخلی
هر چه رطوبت مخلوط بتن سبک و میزان سیمان آن بیشتر باشد، امکان افزایش سرعت عمل‌آوری داخلی و گیرایش بتن افزایش پیدا می‌کند و این کار با جایگزین کردن سنگ‌دانه‌های سبک با معمولی صورت می‌گیرد.
مقاومت در برابر آتش
مقاومت المان‌های سازه‌ای ساخته شده از بتن سبک در برابر آتش، بیشتر از نمونه‌های ساخته شده از بتن معمولی است.
سنگ‌دانه‌های مورداستفاده در بتن سبک
معمولاً از انواع سنگ‌دانه‌های مکعبی، گرد، گوشه‌دار یا نامنظم در ساخت بتن سبک استفاده می‌شود. استفاده از هر کدام باعث می‌شود تا سطح بتن سبک صاف، نامنظم یا دارای حفره‌های بزرگ شود.
برای ساخت بتن سبک از چه استانداردهایی استفاده می‌شود؟
به جز آیین‌نامه بتن ایران که از آن برای تعیین مشخصات عمومی بتن استفاده می‌شود، برای ساخت بتن سبک از استانداردهای زیر که همگی توسط سازمان ملی استاندارد ایران تدوین شده‌اند استفاده می‌شود:
- استاندارد ۸۵۹۱: بتن سبک- تعیین مدول ارتجاعی استاتیکی فشاری بتن هوادار اتوکلاو شده
- استاندارد ۹۶۸۰: بتن سبک-تعیین چگالی خشک بتن سبک دانه با ساختار باز
- استاندارد ۷۷۸۲: بلوک‌های سیمانی سبک غیر باربر-ویژگی‌ها
- استاندارد ۹۱۶۰: بتن سبک- قطعات پیش‌ساخته مسلح بتن هوادار اتوکلاو شده
- استاندارد ۹۱۶۱: بتن سبک-قطعات پیش‌ساخته مسلح بتن هوادار اتوکلاو شده
بتن سبک با چه فرمولی ساخته می‌شود؟
برای ساخت بتن سبک از فرمول زیر استفاده می‌شود:
fc=fm(vm)+fa(۱-vm)
معنای پارامترهای به‌کاررفته در فرمول بتن سبک به شرح زیر است:
- fc : مقاومت فشاری
- fa : میزان مقاومت سبکدانه
- fm : میزان مقاومت ملات
- vm : حجم نسبی ملات
سخن نهایی
همان‌طور که گفتیم استفاده از سنگ‌دانه‌های نامرغوب منجر به کاهش مقاومت فشاری بتن سبک و کاهش استفاده از آن شده است؛ بنابراین اگر قصد استفاده از این نوع بتن را دارید، آن را از فروشندگان معتبر تهیه کنید و پیش از سفارش در حجم بالا، حتماً از فروشنده نمونه بگیرید و آن را تست کنید.
