معماری - بتن سبک

شرح کامل مسائل اجرائی بتن سبكدانه سازه ای


بسیاری از اصول اجرائی حاكم بر بتن ریزیهای معمولی در بتن ریزی با بتن سبــكدانه سازه ای كماكان از اهمیت برخوردار است . مسلما" در بتن های غیر سازه و سبكدانه بسیاری از نكات مورد نظر نمیتواند با اهمیت تلقی شود و عدم رعایت برخی قواعد تا آنجا كه به وزن مخصوص بتن ریخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهمیت تلقـــی نمیشـــود.
اصل پیوستگی و تدوام در بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد ) ، اصل عدم گیرش یا نزدیكی به گیرش در بتن قبل از ریختن و تراكم ، اصل عدم جدا شدگی مواد (نا همگنی ) بتن ، اصل رعایت دمای مناسب بتن ریزی ، اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر ، اصل رعایت تراكم صحیح ، اصل رعایت پرداخت صحیح سطح بتن ، اصل انتخاب صحیح اسلامپ با توجه به وضعیت قطعه و وسایل تراكمی موجود ، اصل رعایت و بكارگیری نسبت ها و مقادیر صحیح مصالح و پرهیز از مصرف مواد نا مناسب ، و در نهایت اصل عمل آوری صحیح و قالب برداری به موقع و با دقت همواره در این نوع بتن ریزیها مانند بتن های معمولی از اهمیت برخوردار می باشد .

استفاده از مواد مناسب و نسبت های صحیح :
بكار گیری مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه ، رعایت مصرف سیمان تازه و غیر فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول كاملا" مهم می باشد . توزین یا پیمانه كردن دقیق و صحیح مصالح مصرفی طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهمیت برخوردار است . بهتر است مصالح سنگی مصرفی به ویژه سبكدانه در شرایطی قرار گیرد كه نوسانات رطوبتی اندكی داشته باشد . برای مثال خوبست بدانیم لیكاهای موجود در ایران میتواند تا بیش از 30 درصد آب را در خود جذب و نگهداری كند . بنا براین بین سنگدانه كاملا" خشك و كاملا" اشباع تفاوت فاحشی وجود دارد و میتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سیمان و در نتیجه به مقاومت و دوام بتن سبكدانه سازه ای اثر چشمگیری باقی گذارد . بهر حال اگر بدانیم مثلا" سنگدانه های ما حدود 5 درصد رطوبت دارد میتوانیم مقدار آب مصرفی را تنظیم نمائیم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست یابیم .
باید دانست مشكل بزرگ تولید بتن سبكدانه همین تغییر رطوبت است و لذا كنترل نسبت آب به سیمان در این بتن ها مشكل می باشد و حتی مانند بتن های معمولی نیز نمیتوان با كنترل اسلامپ به نتیجه مورد نظر رسید .

انتخاب اسلامپ صحیح :
مانند بتن های معمول انتخاب اسلامپ میتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگی ، آب انداختن ، رسیدن به تراكم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه ، طرز قرارگیری ، وضعیت درهمی میلگردها ، وسایل تراكمی موجود قابل تأمین این انتخاب كاملا" معنا دار و با اهمیت است . به دلیل سبكی سنگدانه ها بویژه سبكدانه های درشت احتمال جدا شدگی در بتن شل افزایش می یابد . لذا اسلامپ های بیش از ده سانتی متر ابدا" مطلوب نیست مگر اینكه بتن پر عیاری داشته باشیم ، همچنین با وجود موادی مانند میكرو سیلیس ممكنست این جدا شدگی به حداقل برسد .
بنا براین اگر قرار باشد بتن سبكدانه پمپی با اسلامپ 10 تا 15 سانتی متر را داشته باشیم عیار سیمان باید از حدود 400 كیلو در متر مكعب فراتر رود . در حالیكه اگر اسلامپ كمتر باشد حداقل عیار سیمان در ACI برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادی اسلامپ های 5 تا 8 سانتی متر برای بتن سبكدانه غیر پمپی و اسلامپ 7 تا 10 سانتی متر برای بتن سبكدانه پمپی مطلوب تلقی میشود بدون اینكه این اعداد جنبه آئین نامه ای داشته باشد .
تغییرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبكدانه بسیار جدی است . در بتن های معمولی نیز این پدیده به چشم میخورد بویژه وقتی سنگدانه های درشت خیلی خشك باشند ممكن است حتی در طول 15 دقیقه پس از ساخت شاهد افت جدی در اسلامپ باشیم . در بتن سبكدانه این امر به شدت وجود دارد . فرض كنید اگر در طول 15 تا 30 دقیقه جذب آب سبكدانه 5 تا 10 درصد فرض شود و فقط سبكدانه درشت به میزان 300 كیلو داشته باشیم 15 تا 30 كیلو آب را جذب می كند كه كاهش اسلامپ 6 تا 15 سانتی متر را میتوان شاهد بود . اگر قرار باشد طول مدت حمل و ریختن و تراكم زیاد باشد كاملا" دچار مشكل میشویم . همچنین در بتن های پمپی ، این كاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براین سعی میشود كه چنین پروژه هائی حتی الامكان از 24 ساعت قبل از ساخت بتن ، سبكدانه ها را خیس كرد (Presoaking ) تا آب قابل ملاحظه ای را جذب نماید و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زیادی نباشیم . این خیس كردن ممكن است حتی از سه روز قبل شروع شود ادامه یابد . خیس كردن سنگدانه ممكنست با آب پاشی تحت فشار و بصورت بارانی باشد و یا از سیستم خلاء برای نفوذ سریعتر آب به داخل سبكدانه استفاده شود كه در ایران روش ساده اول معمولتر و عملی تر می باشد . ریختن آب و سبكدانه در مخلوط كن و اضافه كردن سیمان و غیره پس از مدتی تأخیر میتواند به افت اسلامپ كمتر منجر شود .
میزان جذب آب سبكدانه ها علاوه بر زمان تابع میزان آب موجود در آن ( رطوبت اولیه ) نیز می باشد كه پیش بینی جذب آب را در مدت معین دشوار می كند مگراینكه قبلا" آزمایشهائی را با رطوبت اولیه موجود انجام داده باشیم .
اسلامپ های كمتر از 5 سانتی متری نیز كار تراكم را با مشكل مواجه می سازد و فضای خالی زیادی را در بتن بهمراه دارد .
بسیاری از تحقیقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن های سبكدانه كه با سبكدانه خشك ساخته شده اند بهتر از وقتی است كه از سبكدانه قبلا" خیس شده یا اشباع شده استفاده گشته است .

اصل رعایت دمای مناسب :
حداقل و حداكثر دمای مجاز و مطلوب در أئین نامه ها مشخص شده است . رعایت این امر برای بتن سبك سازه ای و با دوام بشدت ضروری است و از این نظر تفاوتی با بتن معمولی وجود ندارد .
حداقل دمای مجاز 5+ درجه سانتی گراد و حداقل دمای مطلوب 10+ درجه سانتی گراد است . حداكثر دمای مجاز معمولا" 32-30 درجه سانتی گراد تا هنگام گیرش می باشد و بهتر است از این حد فاصله معقولی را داشته باشیم . در هوای سرد و گرم كه بتن با دمای مناسب تولید می شود نباید در حین اجرا آنقدر تأخیر و معطلی بوجود آورد كه با تبادل گرمائی ، دمای مطلوب از دست برود .

اصل همگنی ( عدم جداشدگی ) :
اصول جداشدگی و عوامل مؤثر بر آن برای بتن سبكدانه همچون بتن معمولی است ، اما برای بتن سبكدانه یك عامل دیگر یعنی اختلاف در چگالی ذرات و خمیر سیمان یا ملات میتواند به جداشدگی منجر گردد . عوامل جداشدگی میتوانند داخلی باشند كه صرفا" استعداد جداشدگی را بوجود می آورند و یا عامل خارجی باشند كه مربوط به اجرا هستند و استعداد را شكوفا می كنند . از عوامل داخلی بالا رفتن حداكثر اندازه سبكدانه می باشد كه معمولا" باعث جداشدگی میگردد و بهتر است حداكثر اندازه سبكدانه برای بتن سازه ای به 20 میلی متر محدود شود و توصیه می گردد تا از حداكثر اندازه 15 – 12ر میلی متر استفاده شود . جالب است بدانیم معمولا" با افزایش حداكثر اندازه ، چگالی حجمی خشك ذرات سبكدانه درشت كاهش می یابد و از این نظر نیز امكان جداشدگی را قوت می بخشد .
بالا رفتن اسلامپ به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود . كاهش میزان عیار سیمان و مواد سیمانی و چسباننده میتواند بشدت باعث افزایش استعداد جداشدگی گردد . اختلاف وزن مخصوص ( چگالی ) ذرات سبكدانه با خمیر سیمان و یا اختلاف چگالی ذرات ریزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگی منجر می گردد . بالا رفتن نسبت آب به سیمان به افزایش پتانسیل جداشدگی می انجامد . درشت تر شدن بافت دانه بندی سنگدانه ها معمولا" امكان جداشدگی را افزایش می دهد . وجود مواد ریز دانه و چسباننده مانند پوزولان و میكروسیلیس و سرباره ها می تواند باعث كاهش استعداد جداشدگی بتن سبكدانه گردد ، همچنین بكارگیری مواد حبابزا و ایجاد حباب هوا میتواند جداشدگی و آب انداختن را كاهش دهد ضمن اینكه روانی و كارآئی مورد نظر تأمین میگردد .
از عوامل خارجی می توان حمل نامناسب ، ریختن غلط ، استفاده از شوت های طولانی و یا شیب نامطلوب ، برخورد بتن با قالب و میلگردها ، ریختن بتن از ارتفاع زیاد بدون لوله و قیف هادی و یا بدون پمپ معمولا" به جداشدگی منجر میشود . بخاطر حساسیت جداشدگی در این بتن ها باید دقت بیشتری را اعمال نمود . باید دانست نتیجه جداشدگی در بتن سبكدانه نیز از نظر مقاومتی و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولی است .

اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ریختن و تراكم نباید مواد مضر اعم از مواد ریزدانه رسی ( گل و لای ) ، مواد شیمیایی شامل چربی ها و مواد قندی یا انواع مختلف نمكها و آب شور و غیره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادی همچون گچ نیز توجیه ندارد . بهرحال در این رابطه هیچ تفاوتی بین بتن معمولی و سبكدانه سازه ای وجود ندارد .

اصل عدم كاركردن با بتن در مرحله گیرش :
اگر عملیات بتن ریزی با بتنی كه در مرحله گیرش است انجام گیرد مقاومت و دوام آن بشدت كاهش می یابد و نفوذپذیری آن زیاد میشود . از این نظر بتن مانند ملات گچ زنده است كه اگر آن را مرتبا" بهم بزنیم و ورز دهیم تبدیل به ملات گچ كشته میشود كه بشدت كم مقاومت و كم دوام است ، هرچند گیرش آن به تأخیر می افتد و یا اصلا" خود را نمی گیرد و صرفا" خشك می شود . بهرحال نباید بتن را در هنگامی كه در شرف گیرش است مخلوط نمود و یا ریخت و متراكم كرد . از این نظر بین بتن سبكدانه و بتن معمولی اختلافی احساس نمی گردد .
مسلما" در هوای گرم و یا بتن با دمای زیاد ، گیرش زودتر حاصل میشود . زمان گیرش تابع نوع سیمان ( جنس و ریزی ) ، نسبت آب به سیمان و وجود مواد افزودنی می باشد . برای افزایش زمان گیرش و ایجاد مهلت برای عملیات اجرائی می توان از بتن خنك ، كار در هنگام خنكی هوا یا شب ، سیمانهای كندگیر كننده استفاده نمود .

اصل پیوستگی و تداوم بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد در بین لایه ها ) :
اگر در هنگام بتن ریزی به هر علت ، لایه زیرین قبل از ریختن و تراكم لایه روئی گیرش خود را انجام داده باشد درز سرد Cold Joint بوجود می آید . در این رابطه فرقی بین بتن سبكدانه و معمولی وجود ندارد . باید با تجهیز مناسب كارگاه ، افزایش توان تولید و حمل در ریختن و تراكم بتن ، افزایش زمان گیرش بتن و یا ایجاد درزهای اجرائی مناسب و كاهش سطح بتن ریزی و یا كاهش ضخامت لایه ها امكان ایجاد درز سرد را به حداقل رساند .

تراكم صحیح بتن سبكدانه :
از آنجا كه بتن های سبكدانه بشدت در معرض جدا شدگی هستند ، تراكم با قدرت زیاد و یا مدت بیش از حد مشكلات جدی را بوجود می آورد . به محض اینكه احساس می نمائیم كه شیره یا سنگدانه ها شروع به روزدن می نمایند باید تراكم را قطع كرد . لرزش ، بیش از فشار و ضربه میتواند موجب جدا شدگی گردد.
به هر حال باید كاملا" هوای بتن خارج و فضای خالی به حداقل برسد تا مقاومت و دوام كافی ایجاد گردد.

پرداخت سطح بتن سبكدانه :
آب انداختن بتن همواره مشكل بزرگی در پرداخت نهائی سطح بتن می باشد و این امر اختصاص به بتن سبكدانه ندارد . خوشبختانه به دلیل جذب آب تدریجـــی توسط سبكدانه ها ، آب انداختن میتواند به كمترین مقدار برسد اما اگر سبكدانه ها قبل از اختلاط كاملا" اشباع شده باشد امكان آب انداختن بیشتر می گردد . كم بودن عیار سیمان و مواد چسباننده سیمانی ، فقدان مواد ریزدانه ، عدم وجود حباب هوا در بتن ، درشتی بافت دانه بندی ، افزایش حداكثر اندازه سبكدانه ، گردگوشه گی سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه ، بالا بودن اسلامپ ، زیادی نسبت آب به سیمان و ... میتواند موجب افزایش آب انداختن شود .
وقتی بتن آب می اندازد باید اجازه داد آب تبخیر گردد و اگر تبخیر به سرعت میسر نمی گردد یا نگران گیرش هستیم باید سعی كنیم آب روزده را با وسیله مناسبی ( گونی یا اسفنج ) از سطح پاك نمائیم و سپس سطح را با ماله چوبی و بدنبال آن با ماله فلزی یا لاستیكی صاف كنیم .
عدم رعایت این نكات موجب افزایش نسبت آب به سیمان در سطح و كاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذپذیری بتن سطحی می گردد .

عمل آوری بتن و سبكدانه :
هر چند عمل آوری رطوبتی و حرارتی بتن سبكدانه با بتن معمولی تفاوت چندانی ندارد اما اعتقاد بر این است كه سبكدانه ها بعلت پوكی و تخلخل و جذب آب میتوانند در صورت فقدان عمل آوری رطوبتی از ناحیه اجرا كنندگان ، بخشی از آب خود را در اختیار خمیر سیمان قرار دهند و توقف شدیدی در هیدراسیون سیمان رخ ندهد . این امر را عمل آوری داخلی بتن سبكدانه می گویند .

كنترل كیفی بتن سبكدانه :
كنترل كیفی بتن سبكدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . كنترل روانی ، وزن مخصوص و هوای بتن از مهمترین كنترلهای بتن تازه است . استفاده از آزمایش اسلامپ ، میز آلمانی ( روانی ) و درجه تراكم برای این بتن ها پیش بینی شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبكدانه متراكم معمولا" كنترل می شود و در آئین نامه های مختلف اختلاف 2 تا 3 درصد مجاز شمرده میشود ( نسبت به طرح اختلاط ) . هوای بتن را برای بتن سبكدانه نمیتوان بكمك روش فشاری بدست آورد و حتما" باید از روش حجمی بهره گرفت . برای بتن سبكدانه سخت شده ، وزن مخصوص ، مقاومت فشاری ، كششی خمشی و نفوذپذیری ، جذب آب ، جذب موئینه و آزمایشهای دوام در برابر خوردگی قابل كنترل است .
وزن مخصوص بتن سخت شده سبكدانه بصورت اشباع و خشك اندازه گیری میشود و گاه بجای خشك كردن از جمع زدن مقادیر اجزاء در هر متر مكعب و افزودن مقداری رطوبت ثابت به آن ، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست می آورند .
برای تعیین مقاومت فشاری و سایر پارامتر ها تفاوت چندانی بین بتن سبكدانه و معمولی وجود ندارد و شباهت جدی و كامل بین آنها وجود دارد . بهرحال ممكنست در مواردی نتایج حاصله در مقایسه با بتن های معمولی گمراه كننده باشد . مثلا" اگر جذب آب بتن سبكدانه را بصورت درصد وزنی گزارش كنیم و آنرا با جذب آب بتن معمولی مقایسه نمائیم دچار اشتباه میشویم و لذا توصیه میشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمی گزارش گردد .

بتن فاقد ریزدانه ( Concrete finez – No ) :
اگر سنگدانه های درشت تك اندازه را با سیمان و آب مخلوط كنیم و در قالب بدون تراكم بریزیم بتن فاقد ریزدانه و متخلخل بدست می آید كه از وزن مخصوص كمتری نسبت به بتن معمولی برخوردار خواهد بود . اگر چگالی سنگدانه ها در حدود معمولی باشد وزن مخصوص بتن فاقد ریزدانه حدود 1600 تا kg/m3 2000 بدست می آید اما اگر از سبكدانه درشت استفاده نمائیم ممكنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 كمتر شود ( حتی تا حدود kg/m3 650 ) . بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبك یا نیمه سبك تلقی می شود اما اگر سنگدانه معمولی استفاده شود نمیتوان آنرا بتن سبكدانه دانست .
مسلما" اگر سنگدانه تك اندازه بكار نرود و حاوی ذرات ریز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نیز زیاد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفی باید 20-10 میلی متر باشد و 5 درصد ذرات درشتر و 10 درصد ذرات ریزتر در این نوع سنگدانه تك اندازه (Singl Size) مجاز است اما بهرحال نباید ذرات ریزتر از 5 میلی متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولكی و كشیده و یا بسیار تیزگوشه نباشد . سنگدانه های گرد گوشه یا نیمه شكسته برای تولید این بتن ارجح است .
ساختار بتن فاقد ریزدانه دارای تخلخل ظاهری است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتی دیده می شود كه در این مجموعه خمیر سیمان باید صرفا" تا حد امكان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر كردن فضاها با خمیر سیمان پرهیز شود زیرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمیر سیمان با ضخامت حدود 1 میلی متر بر روی سنگدانه ها كاملا" مناسب است .
اگر سنگدانه معمولی بكار رود معمولا" مقدار شن اشباع تك اندازه بین 1400 تا 1750 كیلوگرم می باشد . حجم اشغالی ذرات شن در حدود 550 تا 700 لیتر در هر متر مكعب است . وزن سیمان مصرفی بین 75 تا 150 كیلو در متر مكعب یا بیشتر است كه حجم آن حدود 25 تا 50 لیتر می باشد . معمولا" نسبت آب به سیمان مصرفی 4/0 تا 5/0 می باشد كه افزایش آن می تواند به شلی خمیر سیمان و روانی آن منجر شود كه موجب جداشدگی و پرشدن خلل و فرج می گردد و بتن مورد نظر حاصل نمی شود . با كاهش نسبت آب به سیمان چسبندگی لازم بوجود نمی آید و از نظر اجرائی دچار مشكل می شویم . نسبت وزنی سیمان به سنگدانه تا می باشد . همانطور كه از محاسبات فوق بر می آید فضای خالی این بتن ( پوكی ) بین 25 تا 40 درصد می باشد و ابعاد این فضاها نیز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزنی حدود 15 تا 25 درصد است . طبیعتا" با افزایش مقدار سیمان و آب و یا مصرف شن با دانه بندی پیوسته ( Graded Size ) وزن مخصوص بتن بیشتر خواهد شد . توصیه می شود شن ها قبل از مصرف خیس و اشباع گردند .
طرح اختلاط این بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرایط ساخت بتن می باشد . بتن فاقد ریزدانه معمولا" بدون تراكم تولید می شود و اگر مرتعش یا متراكم شود بسیار جزئی خواهد بود زیرا خمیر سیمان میل به پر كردن فضای خالی بین سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگی سنگدانه به یكدیگر به حداقل خواهد رسید .
معمولا" انجام آزمایش كارآئی یا اسلامپ برای این نوع بتن موردی نخواهد داشت . از آنجاكه سنگدانه تك اندازه مصرف می شود جداشدگی از نوع جدائی ریز و درشت سنگدانه معنائی ندارد و می توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ریخت .
بعلت محدودیت دامنه نسبت آب به سیمان و وجود فضای خالی قابل توجه در این نوع بتن ، مقاومت فشاری این نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگا پاسكال می باشد و طبیعتا" یك بتن سبك سازه ای تلقی نمی گردد و بصورت مسلح مصرف نمی شود . برخی اوقات سعی می كنند میلگردها را با یك لایه ضد خوردگی ( پوشش مناسب ) آغشته كنند و سپس در بتن فاقد ریزدانه بكار برند . اگر از سبكدانه برای ساخت این بتن استفاده شود ، مقاومت فشاری آن 2 تا 8 مگا پاسكال می باشد .
جمع شدگی بتن های فاقد ریزدانه بمراتب كمتر از بتن معمولی است زیرا مقدار سنگدانه در مقایسه با خمیر سیمان زیاد است و یقه قابل توجه بوجود می آورد . بتن فاقد ریزدانه سریعا" خشك می شود زیرا خمیر سیمان در مجاورت هوای موجود و فضای خالی است و علی القاعده در ابتدا از جمع شدگی بیشتری نسبت به بتن معمولی برخوردار می باشد و عمل آوری آن از اهمیت برخوردار است . قابلیت انتقال حرارتی آن بمراتب از بتن معمولی با سنگدانه مشابه كمتر است ( حدود تا ) كه با افزایش رطوبت و اشباع بودن این بتن ، این قابلیت انتقال حرارت افزایش می یابد .
مدول الاستیسیته این بتن ها بین 5 تا Gpa20 است ( برای مقاومت های 2 تا 15مگا پاسكال ) . نسبت مقاومت خمشی به فشاری حدود 30 درصد است كه از نسبت مقاومت خمشی به فشاری بتن های معمولی بیشتر می باشد . ضریب انبساط حرارتی این نوع بتن در حدود تا بتن معمولی است . نفوذپذیری زیاد از مزایا و شاید معایب این نوع بتن است . اما نكته مهم آنست كه موئینگی در این نوع بتن كم تا ناچیز می باشد . اگر اشباع از آب نباشد در برابر یخبندان مقاوم است . بعنوان یك نفوذپذیر زهكش و تثبیت شده و همچنین یك مسیر درناژ و مقاوم بسیار مفید است . بازی كردن لایه های قلوه سنگ و شن درشت و متوسط یا ریز بعنوان زهكش یا بلوکاژ و فیلتر از مشكلات اجرائی محسوب می شود بویژه اگر بخواهد باربر باشد یكی از معدود راههای حل مشكل ، استفاده از بتن فاقد ریزدانه است و در این حالت مسئله سبكی زیاد مهم نیست .
این نوع بتن مانند بسیاری از بتن های سبك می تواند جاذب صوت باشد ( نه عایق صوت ) و برای این منظور نباید سطح این بتن با اندودی پوشانده شود .
اندودكردن این بتن بسیار خوب و ساده انجام می شود . استفاده از این بتن برای روسازی و پیاده رو سازی اطراف درختان و یا پاركینگ ها بسیار مفید است ( بدلیل نفوذپذیری ) . در دیوارهای باربر با طبقات كم می توان از این نوع بتن استفاده نمود . برای ایجاد نفوذپذیری بعنوان لایه اساس یا زیر اساس میتواند بطور مؤثر عمل نماید . همچنین بعنوان یك لایه بتن مگر نفوذپذیر مناسب است در زیر دال كف یا شالوده منابع آب بتنی نیز از این بتن می توان استفاده نمود .

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غیر سازه ای )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا باید خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نیز این خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاری در سن مورد نظر ، وزن مخصوص بتن تازه و خشک ، دوام بتن در شرایط محیطی یا سولفاتی ، اسلامپ و کارآئی بتن ، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرایط محیطی ، و احتمالا" موارد دیگری همچون مدول الاستیسیته یا خواص فیزیکی مکانیکی دیگر مثل قابلیت انتقال حرارت و غیره ، در کنار این موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بویژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدودیت ها و خواسته ها باشد .
- در کنار این خواسته ها ، داده هائی نیز بر اساس اطلاعات موجود از سیمان ، سنگدانه و ... در دست است و یا باید در آزمایشگاه بدست آید از جمله اینها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
نوع سیمان ، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سیمان ، حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان ، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن ، نوع سنگدانه درشت و ریزدانه ، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها ، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی ، رژیم و روند جذب آب سبکدانه ، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با میله ( در طرح امریکائی ) ، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها ، ویژگیهای مکانیکی و دوام سنگدانه ها ، مدول ریزی سنگدانه ها و ریزدانه ها ( بویژه در روش امریکائی ) ، چگالی ذرات سیمان و افزودنیها : گاه لازمست دانه بندی یا مدول ریزی سبکدانه ها معادل سازی شود یعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات ، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ریزی حجمی تبدیل گردد که در این حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعیین کنیم .

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی ، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آید . نسبت آب به سیمان از جداول راهنما یا تجربیات گذشته و شخصی فرض می گردد . پس مقدار سیمان در این صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عیار سیمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان یا کارآئی ، مقدار آب مشخص می شود .
اختلاف عمده روش ها در تعیین مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بویژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه یا نیمه سبکدانه ، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی ، بیشتر می گردد .
در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحادیه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ریز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه یا یکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آید، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعیین شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گیرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آید .
اگر افزودنی داشته باشیم حجم افزودنی از تقسیم وزن به چگالی آن بدست می آید و در رابطه قرار داده می شود .
پس از تعیین با توجه به سهم هر سنگدانه ، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفیت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعیین کرد . وزن مخصوص بتن تازه نیز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آید ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتیجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن میتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانید و طرح اختلاط را نهائی کرد. امریکائی ها نیز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و یا نیمه سبکدانه توصیه نموده اند :


آنچه در اینجا اهمیت دارد آنست که در هنگام گیرش نسبت آب به سیمان واقعی چقدر است و با دانستن اینکه آبهای موجود در بتن ، در سنگدانه یا خمیر سیمان است به این نتیجه رسید که آب آزاد واقعی چیست و چقدر می باشد . مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقیقه یا 30 دقیقه تعیین می کنند . این امر مستلزم آنست که رژیم جذب آب سبکدانه را بدانیم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنیم .


در روش حجمی از یک مخلوط آزمون با مقادیر تخمینی استفاده می شود ( آب ، سیمان ، سنگدانه ریز و درشت ) . پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمایشهای لازم مانند : اسلامپ ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابلیت تراکم ، ماله خوری و کارآئی ، خصوصیات دیگر نیز می تواند در زمانهای بعد بدست آید ( مثل مقاومت و ..... ) . اما پس از ساخت بتن و اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه ، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن ، حجم بتن حاصله تعیین می شود . حجم محاسباتی بتن نیز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای یکی شدن این ها صورت می گیرد . مسلما" باید اهداف مقاومتی و دوام نیز تأمین گردد . در اینجا نیز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گیرد . لازم به ذکر است که این روش برای بتن های نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنین در این روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد .



این روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ریز دانه معمولی کاربرد دارد یعنی صرفا" برای بتن نیمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعریف خاصی است که فقط در ACI 211.2 ( در ضمیمه A ) آمده است و با تعریف چگالی تفاوت دارد . S فاکتور چگالی بصورت زیر می باشد. C وزن سبکدانه ( خشک یا مرطوب ) و B وزن پیکنومتر پر از آب و A وزن پیکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد.
بنابراین در این تعریف وضعیت رطوبتی مشخص نیست و میتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما باید وضعیت رطوبتی در هر مورد گزارش شود یعنی بگوئیم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معین برابر S می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امریکائی ، مقدار آب آزاد ، نسبت آب به سیمان ، مقدار سیمان ، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آید که در این رابطه مدول زیری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نیاز کاربرد دارد . جذب آب سبکدانه می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و یا ضمیمه B مربوط به ACI 211.2 مشخص شود که بر این اساس آب کل بدست می آید . در این روش نیز باتوجه به وزن یک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آید و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادیر بدست آمده صورت می گیرد تا بتن مطلوب حاصل شود .

کاربردهای بتن سبک
همانطور که می دانیم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود ، مثلا" سازه ای و غیر سازه ای . از این نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی دیگری استفاده می نمائیم مثل بتن سبکدانه ، بتن اسفنجی و بتن فاقد ریز دانه . در این نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد .
• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند . در نوع سازه ای نیز دو نوع بتن داریم : مسلح و غیر مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غیر مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را باید از این جمله موارد دانست . بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبیه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پیش تنیده هم باشد . جالب است بدانیم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است . کشتی Atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی Selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند . همچنین در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدلیل محدودیت هائی در تولید ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زیادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود . 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریائی تا پایان جنگ جهانی دوم در امریکا ساخته شد که ظرفیت آنها از 3 تا 000/ 140 تن بود .
جالب است بدانیم تا این اواخر یک کشتی بنام Peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود ، شناور بود و آزمایشهای ارزشمندی نیز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی میلگردها و کربناسیون می باشد .
مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نیز بر خلاف ساخت کشتی ها ، تولید و ساخت آنها ادامه یافته است اما بدلیل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی ، تولید کشتی مقرون به صرفه نمی باشد .
در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زیادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنیا ساخته شد . بطور مثال در ایالات متحده و کانادا بیش از 150 پل و ساختمان از این نوع مورد بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز امریکا ، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده اند .
ساختمان 42 طبقه در شیکاگو ، ترمینال TWA در فرودگاه نیویورک ( 1960 ) ، فرودگاه Dulles واشنگتن در 1962 ، کلیسائی در نروژ در 1965 ، پلی در وایسبادن آلمان در 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله این موارد هستند . در هلند ، انگلستان ، ایتالیا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 میلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظیم گاز طبیعی ، اسکله شناور ، مخزن نفت در زیر آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نیمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی ، جایگاه تماشاچی در برخی استادیومها و همچنین سقف این استادیومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است .
بزرگترین بنای بتن سبکدانه ، یک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 میلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 میلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدلیل نیاز برخی شرکتهای نفتی در امریکا ، نروژ و مکزیک ، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسید و نتایج آن منتشر شده است .


• بتن اسفنجی معمولا" بع دو نوع گازی و کفی تقسیم میشود . این نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نیز می نامند و در برخی منابع بتن Cellular نام دارد . اغلب بتن های گازی و کفی غیر سازه ای هستند اما برخی بتن های گازی از قابلیت سازه ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار می باشند .
3. روش وزنی یا فاکتور چگالی ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) : 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 اسفنج غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن گازی است . نوعی بتن گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتنی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفی و گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است . FIP ( fib ) برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد . 1. روش حجم مطلق : در این روش عملا" پس از تعیین آب آزاد ، سیمان ، سنگدانه درشت خشک و اشباع ، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آید . این روش برای بتن معمولی ، نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در این حالت تعیین مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفیت جذب آب آنهاست . علاوه بر آن عملا" یک اشکال مفهومی نیز در این حالت وجود دارد و آن اینکه آیا اصولا" در هنگام ریختن و گیرش بتن ، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسیده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعیین حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خیلی زیاد است . استفاده از این روش بویژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اینکه از یک چگالی یا وزن دیگر با توجه به جذب آب واقعی در این حالت استفاده نمود که روش بسیار دقیقی حاصل می گردد . امروزه سعی شده است با این روش به طرح اختلاط مناسب دست یافت . مثلا" در روش های اروپائی که این مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نیم ساعته ، 1 ساعته یا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد. 2. روش حجمی ( Volumetric )

منبع :

كد - لینک:
پورتال تخصصی مهندسی عمران و معماری
:104:
گردآونده:طه-Borna66
__________________