بتن سبک چیست؟

اولین استفاده مدرن از بتن سبک (LWC) در سال ۱۹۱۷ به ثبت رسیده است، زمانی که شرکت ناوگان اضطراری آمریکا، ساخت کشتی‌هایی با این ترکیب را با توجه به عملکرد و مقاومت بالای آن آغاز کرد. از آن زمان به بعد بتن سبک به یک ماده‌ی رایج برای ساخت دیوارهای با تحمل بالا، پل‌ها، و سیستم فاضلاب تبدیل شده است.

بتن سبک چیست؟

بتن سبک ترکیبی ساخته شده از مصالح درشت دانه با وزن سبک است، مانند: شیل، خاک رس، یا سنگ های متورق که ویژگی آن چگالی پایین است. سازه بتن سبک دارای تراکم ۱۴۰۰ تا ۱۸۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است، در حالی که تراکم بتن با وزن معمولی حدودا از ۲۲۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب است. این باعث می‌شود بتن سبک برای ساخت سازه‌های مدرن که به حداقل سطح مقطع در پی نیاز دارند، ایده‌آل باشد. این نوع بتن به طور فزاینده‌ای برای ساخت پایه‌ها و بعنوان یک جایگزین مناسب برای بتن معمولی ظاهر شده است.

با این وجود با بتن سبک می‌توان مقاومت فشاری بالاتری از ۴۸۰ تا ۶۹۰ بار بدست آورد. اگرچه، این ممکن است باعث شود چگالی ترکیب شده به اندازه‌ای که نیاز دارد پوزولان (نوعی خاکستر آتشفشانی) بیشتر به آن اضافه شود که باعث کاهش آب بتن می‌شود.

تفاوت بین بتن سبک و معمولی

برخلاف بتن سنتی، بتن سبک حاوی آب بیشتری است. استفاده از سنگدانه‌های متخلخل، باعث طولانی شدن در فرآیند خشک شدن می‌شود؛ بنابراین برای جبران این مشکل سنگدانه‌ها قبل از اضافه شدن به سیمان در آب خیس می‌شوند.

همانطور که قبلا اشاره شد، بتن معمولی به دلیل وجود سنگدانه‌های متراکم‌تر در حالت طبیعی، می‌تواند وزنی بین ۲۲۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب داشته باشد. در نتیجه، بسیاری معتقدند که بتن معمولی در مقایسه با بتن سبک باید ارزان‌تر باشد. اگرچه، پروژه‌های ساخته‌شده با بتن معمولی نیازمند مواد بیشتری برای قاب‌بندی، روکش فلزی، و آرماتورهای فولادی هستند و این در نهایت باعث افزایش هزینه‌ها می‌شود. از این رو بتن سبک برای پروژه‌های بزرگتر، جزء مصالح ساختمانی مقرون به صرفه است.

کاربردهای بتن سبک

یکی از معروف‌ترین سازه‌های ساخته شده با بتن سبک، ساختمان بانک آمریکا در شارلوت است. این بنا نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از بتن سبک در ساختن سازه‌های بزرگ استفاده کرد، بویژه از زمانی که امکان انتقال بار مرده از یک طبقه به طبقه دیگر کاهش یافته است.

بنابراین بتن سبک برای ساخت کفی اضافی در بالای سازه‌های قدیمی یا حتی جدیدتر مناسب است، و باعث کاهش خطر ریزش و خرابی می‌شود. بنابراین، می‌توان از آن برای ساختن پل، عرشه، تیرچه، اسکله، سازه‌های پیش‌ساخته و ساختمان‌های بلند مرتبه با تراکم پایین استفاده کرد. به عنوان مثال، استفاده از بتن سبک در پل رودخانه واباش در ایندیانا، به سازندگان اجازه داد تا تراکم پروژه را ۱۷٪ کم کنند و از نظر هزینه ۱۸٪ مقرون به‌صرفه‌تر شود.

در صورت لزوم از بتن سبک در پوشاندن کف و ضخیم کردن سقف استفاده می شود. همچنین میتوان از آن برای قالب گیری سازه های فولادی جهت محافظت از آن‌ها در برابر حریق و خوردگی استفاده کرد.

با توجه به هدایت حرارتی پایین بتن سبک و مقاومت حرارتی بالا، معمولا از آن برای عایق‌بندی لوله‌های آب، دیوار، پشت‌بام و غیره استفاده می‌شود. این نوع بتن با تشکیل یک لایه محافظ که برای عایق‌بندی سازه‌های فولادی در برابر پوسیدگی نیز کاربرد دارد، از خوردگی فولاد محافظت می‌کند.

انواع بتن سبک

بتن با سنگدانه سبک یا بتن سبک دانه

این شکل از بتن سبک با استفاده از سنگدانه‌های متخلخل و سبک شامل سنگ‌های متورق، شیل، خاک رس، خاکسترهای آتشفشانی یا پرلیت تولید می‌شود. سنگدانه‌های ضعیف‌تر نیز ممکن است به این ترکیب اضافه شود که در هدایت حرارتی آن تاثیر گذار است؛ اگرچه انجام این کار ممکن است از قدرت آن بکاهد.

بتن سبک دانه برای بلوک‌های بتنی پیش‌ساخته یا تقویت‌کننده‌های فولادی مناسب است. اگرچه، انواع متراکم‌تر آن بین فولاد و بتن نتایج پیوندی بهتری دارد، و در برابر خوردگی فولاد محافظت بیشتری می‌کند.

بتن هوادار یا فوم دار

این نوع بتن سبک با نام بتن گازی یا بتن فوم‌دار نیز شناخته می‌شود، زیرا با ایجاد تخلخل در جرم ملات یا بتن تولید می‌شود. ایجاد تخلخل معمولا از طریق یک واکنش شیمیایی یا با استفاده از تزریق هوا تولید می‌شود.

بتن فوم‌دار یا هوادار نیازی به مسطح کردن ندارد، عایق حرارتی مناسبی است و خودمتراکم است. این امر باعث استفاده آسان از آن در فضاهای صعب العبور و سیستم‌های فاضلاب می‌شود.

بتن با سنگدانه درشت (بدون ریزدانه)

این شکل از بتن با حذف سنگدانه‌های ریز از ترکیب بتن ایجاد می‌شود، در نتیجه ترکیب نهایی فقط شامل سنگدانه‌های درشت و متخلخل است. به همین دلیل است که این نوع بتن عایق‌بندی بهتری دارد و به دلیل عبور آب از این بتن کمتر خشک و منقبض می‌شود. بتن بدون ریزدانه مناسب‌ترین گزینه برای دیوارهای باربر است و می‌تواند برای سازه‌های داخلی و خارجی استفاده شود. اگرچه، این نوع از بتن سبک به دلیل چگالی کم و محتوای سیمان نباید با بتن مسلح استفاده شود.

بتن سبک به شکل ساندویچ پانل ها

این مصالح که به شکل های گوناگونی عرضه می شوند؛ در قالب پانل کارکرد بیشتری از خود نشان می دهند. این پانل ها می توانند به عنوان پارتیشن اتاق ها و یا مصالح دیوار های اصلی استفاده شوند. پانل های سبک بتی در انواع محیط های مسکونی، صنعتی، تجاری استفاده می شوند و با توجه به تغییر ترند های روز طراحی و دیزاین از طرفداران زیادی برخوردارند.

 

مزایا و معایب بتن سبک

بتن سبک یک ماده ساختمانی قابل انعطاف و قابل حمل و نقل است و نیاز به حمایت کمی از موادی مانند فولاد یا بتن اضافی دارد. همین امر باعث مقرون به صرفه بودن آن بویژه برای پروژه‌های ساختمانی بزرگ می‌شود.

علاوه بر این، با توجه به هدایت حرارتی کم و ضدحریق بودن آن، بتن سبک ماده‌ای ایده‌آل برای عایق‌بندی در برابر آسیب‌های حرارتی است. همچنین اجرای آن به نیروی کار ماهر نیاز ندارد و هزینه ی حمل و نقل آن ارزان تر است به دلیل وزن کمتر مصالح. همچنین بتون سبک باعث کاهش وزن مرده ساختمان نیز می شود.

علی‌رغم چگالی کم، ساختارهای ساخته شده با بتن سبک بعید به نظر می‌رسد فرو بریزند. در واقع، انقباض بتن سبک در مقایسه با بتن معمولی کمتر است و مقاومت بیشتری در برابر پوسیدگی و هجوم موریانه دارد.

با این حال، بتن سبک معایبی نیز دارد. از آنجا که حاوی آب بیشتری هستند، خشک شدن آن بیشتر طول می‌کشد. علاوه بر این، اضافه کردن مقدار زیاد آب منجر به خوردگی در لایه‌ها می‌شود، در حالی که اگر استفاده از آب را محدود کنید ممکن است ترکیب ضعیف‌تری به شما تحویل دهد.

از آنجا که بتن سبک بسیار متخلخل است، ترکیب کردن صحیح آن کار دشواری است. مسئله دیگر در مورد بتن سبک این است که در صورت ترکیب نا درست، سیمان از دیگر سنگدانه‌ها جدا می‌شود.

جمع بندی

بتن سبک یک جایگزین مقرون به صرفه برای بتن معمولی است، بویژه از این جهت که مقاومت سازه را به خطر نمی‌اندازد. تخلخل بالاتر بتن سبک بر هدایت حرارتی آن تاثیر می‌گذارد، و آن را برای پروژه‌هایی که به عایق‌بندی در برابر آسیب حرارتی نیاز دارند، مناسب می‌کند.