بتن دارای انواع و اقسام مختلفی می باشد. برخی از انواع بتن عبارتند از : بتن سبک، بتن سنگین ، بتن آماده ، بتن پیش ساخته ، بتن شفاف ، بتن مسلح ، بتن خود تراکم ، بتن مگر ، بتن عایق ، فوم بتن ، بتن پیش تنیده ، بتن نفوذ پذیر و بتن معمولی. محتوای بتن و ترکیبات آن منجر به شکل گیری سبک جدیدی از بتن با خواص متفاوت می گردد.
شناخت انواع بتن
ترکیب کلی انواع بتن مشابه می باشد و در واقع می توان گفت تمام انواع بتن از مخلوطی دارای ترکیبات سیمان، آب و سنگ دانه ها تشکیل شده اند. اما تغییر در میزان آب ، سیمان و تغییر در سایز سنگ دانه ها موجب تشکیل بتن با خواص متفاوت می گردد. در اینجا به شرح مهم ترین انواع بتن می پردازیم و درباره ی برخی مزایا و معیب و روش های تولید آنها صحبت می کنیم.
بتن نانو
HEM یک رویکرد “پایین به بالا” در فناوری نانو در بتن است.مخلوط مایع فعال شده به خودی خود برای ساخت جزییات کوچک معماری و اقلام تزئینی استفاده می گردد و همچنین برای ساخت بتن سبک استفاده می شود. بتن نانو HEM، در شرایط دمای پایین و زیر صفر، سخت می گردد و دارای افزایش حجم ژل است که به شدت قوه شعریه در جامدات و مواد متخلخل را کاهش می دهد.
بتن نانو،از طریق مخلوط پر انرژی (HEM) از سیمان، شن و ماسه و آب تشکیل شده است، که از انرژی مصرفی خاص 30 تا 600 وات / کیلوگرم برای مصرف خالص انرژی ویژه حداقل 5 کیلوژول / کیلو گرم از مخلوط، استفاده می نمایند. یک ماده افزودنی روان کننده و یا فوق روان کننده بتن ، سپس به مخلوط فعال شده که بعد ها می تواند با سنگ دانه ها در مخلوط بتن معمولی ترکیب شود، اضافه می گردد. در فرآیند HEM، شن و ماسه باعث اتلاف انرژی و افزایش تنش های برشی بر روی سطح ذرات سیمان می گردد. جریان شبه لمینار (دارای ورقه های نازک) مخلوط، مشخص شده با اعداد رینولز کمتر از 800، لازم است که جذب انرژی موثر بیشتری را فراهم نماید. این امر با افزایش حجم آب در تعامل با سیمان و تسریع شکل گیری کلوئید کلسیم سیلیکات هیدرات (CSH) به وقوع می پیوندد.
فرآیند طبیعی اولیه هیدراتاسیون سیمان با تشکیل گلبول های کلوئیدی دارای قطر حدود 5 نانومتر، بعد از 3 تا 5 دقیقه از HEM، حجم کلی ماتریس سیمان-آب را گسترش می دهد.
بتن الیافی
از دهه 1900 از الیاف آزبست در بتن استفاده می کردند در دهه 1950، مفهوم مواد کامپوزیت مطرح گردید و بتن الیافی ، اولین موضوع مورد توجه قرار گرفت.
وفتی که خطرات سلامتی مرتبط با آزبست کشف گردید، نیاز به یافتن یک جایگزین برای این ماده در بتن و سایر مصالح ساختمانی احساس شد. در دهه 1960، الیاف فولادی، شیشه ای (GFRC) و الیاف مصنوعی مانند پلی پروپلین در بتن مورد استفاده قرار گرفت. با این وجود تحقیقات در مورد الیاف قابل استفاده به منظور تقویت بتن همواره ادامه دارد.
بتن انواع مختلفی دارد. برای مثال بتن سبک که کابرد بسیار بالایی در صنعت ساخت و ساز دارد ، بتن آماده که به صورت مخلوط آماده به محل پروژه منتقل میگردد، بتن پیش ساخته که به طور کامل در کارخانه ساخته می شود، بتن پیش تنیده که در واقع نوعی بتن تقویت یافته است، بتن مگر ، بتن شفاف، بتن خود تراکم و بسیاری دیگر از انواع بتن.
نوع دیگری از بتن نیز وجود دارد که به آن بتن الیافی (FRC) می گویند. این نوع بتن دارای الیاف فیبری می باشد که موجب افزایش یکپارچگی ساختاری بتن می شود.
بتن الیافی حاوی الیاف کوتاه و گسسته می باشد که به طور یکنواخت توزیع شده است و به طور رندوم جهت دار و متمایل می باشد. الیاف در این نوع بتن عبارتند از الیاف فولادی، الیاف شیشه ای، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی، که هرکدام از این الیاف یک خاصیت متفاوت را برای بتن به همراه دارند. علاوه بر این کاراکتر بتن تقویت شده با الیاف، بسته به تراکم، جهت گیری، توزیع، شکل هندسی و مواد الیاف، تغییر می نماید.
بتن سبک هوادار
بتن سبک هوادار نمونه ای دیگر از بتن می باشد، که در آن به مخلوط بتن هوا اضافه می نمایند. که موجب صرفه جویی بسیار در مصرف انرژی می گردد. از این رو این نوع بتن هزینه کمی را نیز برای انرژی در بر خواهد داشت. بتن معمولی در اکثر مواقع دارای چگالی بالایی می باشد این امر موجب میگردد تا وزن سازه بالا رفته و مشکلات عدیده دیگری را نیز برای سازه های بتنی فراهم نماید.
این نوع بتن معمولا در دو دانسیته متفاوت تولید می گردد که دارای خصوصیات یکسانی می باشند این دو سطح دانسیته که برای تولید بتن سبک هوادار مورد استفاده قرار می گیرد، به شرح زیر است:
- بتن با وزن مخصوص بین 400 تا 900 کیلوگرم بر متر مکعب که معمولا از آن برای بلوک های غیر باربر و همچنین برای نمونه های بلوک تزئینی مورد استفاده قرار می گیرد.
- برای ساخت بلوک های باربر و قطعات مسلح در اغلب موارد از بتن هوادار با وزن مخصوص بین 1000 تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده می گردد.
خصوصیات فنی بتن سبک هوادار
- بتن هوادار در برابر رطوبت و سرما و گرما، عایق می باشد.
- عایق بودن آن در برابر سرو صدا و صوت است.
- این نوع بتن سبک ، در برابر آتش سوزی و حریق ، مقاوم تر از سایر انواع بتن می باشد.
- در این بتن بین وزن و مقاومت فشاری آن ، تناسب وجود دارد.
- به دلیل وزن کم در این بتن ، بار مرده کاهش پیدا می نماید.
- جذب و دفع مناسب آب
- فرآیند بریدن و کوبیدن میخ در این نوع بتن به راحتی انجام می گردد.
- در هنگام خشک شدن ، این نمونه بتن سبک دارای انقباض مطلوبی می باشد.
- از دیگر خصوصیات بتن سبک هوادار به مقاومت آن در برابر یخ زدگی می توان اشاره نمود.
مزیت های بتن سبک هوادار
- صرفه جویی در هزینه های حمل و نقل که صرف جابه جاییقطعات پیش ساخته بتنی می گردد.
- در وزن ماسه و میلگرد نیز صرفه جویی می شود
- به دلیل تکرار بیشتر قالب در این نوع بتن ، عمر مفید قالب فلزی افزایش پیدا می نماید.
- هزینه های بنایی نظیر سفید کاری و گچ و خاک حذف می شود.
- هزینه مصالح مثل گچ و خاک نخواهیم داشت.
- دستمزدهایی که برای نماکاری و سیمان کاری باید پرداخت شود، حذف می شود.
- حذف هزینه انتقال مصالح به خارج از محل کارگاه ، از دیگر مزیت های استفاده از این نمونه بتن است.
- یکی از فواید عمده این بتن ، صرفه جویی در هزینه های مربوط به مصرف انرژی می باشد. زیرا بتن سبک هوادار دارای تبادل حرارتی و برودتی بهتری است.
- بتن ریزی این نوع بتن در مقایسه با سایر انواع بتن بسیار آسان تر می باشد زیرا بسیار سیال است، علاوه بر این سیستم عمل ویبره در این نوع بتن ریزی حذف می گردد.
- از دیگر مزیت های این بتن سبک ، صرفه جویی در مصرف میلگرد است.
- عملیات کنده کاری نیز با استفاده از بتن سبک هوادار آسان تر می باشد.
- مزیت دیگر این بتن ، سبک سازی ساختمان می باشد.
روش های کلی تولید بتن سبک
یکی از روش های تولید این نوع بتن پرمصرف، استفاده از مصالح متخلخل سبک است. این مصالح دارای وزن مخصوص ظاهری کم می باشند و در بتن جایگزین سنگدانه های معمولی می شوند. این سنگدانه های معمولی نسبتا چگالی بالایی دارند و چگالی آنها معادل 6.2 است.
روش دیگر برای تولید انواع بتن سبک ، ایجاد منفذ هایی در داخل بتن می باشد. منافذی که در بتن ایجاد می گردد باید کاملا واضح و قابل تمایز با منافذ ریز بتن با حباب هوا باشند. این نوع بتن سبک با نام های متعددی شناخته می شود. به این نوع بتن ، بتن سبک هوادار ، بتن منفذ دار و بتن گازی نیز می گویند.
روش دیگری که برای ساخت این بتن سبک مورد استفاده قرار می گیرد، حذف سنگدانه های ریز از ترکیب بتن می باشد. با حذف این سنگدانه ها از مخلوط بتن ، در بین ذرات ، منافذ متعددی ایجاد می گردد. و در تولید این نمونه بتن به طور معمول از انواع سنگدانه های درشت که دارای وزن معمولی هستند استفاده می گردد. نتیجه این روش تولید ، ایجاد بتنی با عنوان بتن بدون سنگدانه ریز است.
در تمام روش های تولید در بتنمنفذ هایی ایجاد می گردد. این منافذ بر مقاومت بتن تاثیر منفی داشته و موجب کاهش مقاومت بتن می شوند.
بتن نفوذپذیر
بتن نفوذپذیر، ترکیبی از دانه های مخصوص با درجه بندی درشت، سیمان، آب می باشد. این بتن ، با عنوان “no-fines” و یا بتن متخلخل نیز شناخته می گردد. مخلوط کردن مواد در یک فرایند با دقت کنترل شده، خمیری بوجود می آورد که ذرات سنگ دانه ها را پوشانده و موجب ایجاد پیوستگی بین سنگ دانه ها می شود. بتن سخت جمعا شامل حدود 15 تا 25 درصد حفره هوای به هم پیوسته می باشد.آب از طریق حفره های موجود در سنگ فرش به سمت خاک زیرین حرکت می نماید. افزودنی های حباب هوا اغلب در اقلیم هایی که یخ زدگی و به دنبال آن گرم شدن هوا رخ می دهد به منظور به حداقل رساندن آسیب های احتمالی سرما زدگی استفاده می گردند.
بتن شفاف
بتن شفاف برای اولین بار در کانادا در سال 1935 مورد توجه قرار گرفت. اما در طول توسعه فیبر های نوری شیشه ای و فیبرهای نوری مبتنی بر پلیمر، میزان اختراعات و تحولات در زمینه این بتن به شدت افزایش یافت. در اوایل دهه 1990 اشکالی مشابه محصولات بتن شفاف شکل گرفت که امروزه با الگوهای خوب و لایه بندی شده توسعه یافته و محبوب شده اند. اما در سال 2001 فردی به نام آرون لاسونسزی که یک معمار مجارستانی بود اختراع و به ثبت رسانید. در حال حاضر چندین شرکت و کمپانی بتن شفاف را از طریق سیستم های تولید بسیار متفاوت به وجود می آورند.
شرکت های سازنده بتن شفاف
- شرکت Florak Bauunternehmung GmbH واقع در هاینزبرگ، آلمان
- کمپانی LBM EFO واقع در برچینگ ، آلمان
- شرکت LiTraCon Bt در کاسنگرد، مجارستان
- کارخانه LUCEM GmbH واقع در استولبرگ، آلمان
- شرکت Luccon Lichtbeton GmbH در کلاوس، اتریش
- کمپانی LiCrete در جمهوری چک
ساختار بتن شفاف چیست؟
بتن شفاف در واقع ترکیبی از بتن معمولی و فیبر نوری می باشد به طوری مخلوط این نوع بتن حاوی 96 درصد بتن معمولی و 4 درصد فیبر نوری است. یکی از راه های تولید بتن شفاف عبور دادن فیبر نوری از میان پانل های بتن پیش ساخته است. لازم به ذکر است که استفاده از فیبر نوری در بتن، تاثیری بر ساختار و مقاومت آن ندارد. فیبر ها نوری به طور قابل توجهی نور را از یک سمت بتن به سمت دیگر بتن منتقل می نمایند و موجب شفاف شدن آن می گردند.
تولید بتن شفاف چگونه است؟
برای تولید بتن شفاف : ابتدا یک لایه نازک از بتن را در قالب از پیش تعیین شده می ریزند سپس فیبرهای نوری را در طول قالب قرار می دهند. سپس بتن را اندازه های مورد نیاز برش می دهند. زمانی بتن کاملا خشک شد به دلیل وجود فیبر های نوری در آن بتن حالت شفاف به خود می گیرد. توجه کنید که فیبرهای نوری به دلیل اندازه کوچکی که دارند در داخل بتن به مانند سنگ دانه ها جلوه می نمایند و در نتیجه خاصیت همگن بودن بتن را حفظ می کنند.
کاربرد بتن شفاف
- طراحی داخلی
- کف پوش
- دیوارها
- بلوک
- لامپ لایتراکیوب
بتن پیش ساخته
بتن پیش ساخته نوعی بتن می باشد که در کارخانه و با مقاومت بالا ساخته و شکل می گیرد و سپس به صورت کاملا آماده به محل کار منتقل و ارسال می گردد. استفاده از این نوع بتن دارای مزیت های است که در اینجا به 10 مورد از مزیت بتن پیش ساخته اشاره می نماییم.
- بتن پیش ساخته موجب راحتی می گردد: این نوع بتن دارای خواص ذاتی اینرسی حرارتی (تنظیم درجه حرارت ثابت در هر دو هوای سرد و گرم) و عایق صوتی می باشد.
- بتن امن است: این مزیت تقریبا برای تمام انواع بتن از جمله بتن سبک ، بتن آماده و غیره نیز صادق است. همه ما می دانیم که بتن ضد آتش سوزی می باشد. نه تنها ساختار بتن تا مدت ها بدون آسیب می ماند بلکه ضد حریق نیز است. و به اندازه کافی در برابر ضربه، انفجار و فجایع طبیعی مانند زلزله، گردباد و سیل مقاوم می باشد.
- بتن پیش ساخته را می توان برای مقاصد مختلفی استفاده نمود. در واقع می توان گفت این نوع بتن همه کاره می باشد.
- بتن پیش ساخته سلامت است. کیفیت هوای داخل ساختمان یک نگرانی برای همه می باشد. بتن پیش ساخته در طول زندگی خود پایدار است و به درمان شیمیایی برای محافظت در برابر پوسیدگی و حمله حشرات نیاز ندارد: این بدان معنی است که از تولید گازهای گلخانه در محیط داخلی خودداری می نماید.
- این نوع بتن بهینه می باشد.
- بتن پیش ساخته با دوام است.
- بتن پیش ساخته زیست محیطی است.
- ساخت و ساز با استفاده از این بتن به سرعت انجام می گردد.
- بتن پیش ساخته مقرون به صرفه می باشد.
- و در نهایت بتن پیش ساخته پایدار است.
بتن عایق
اشکال بتن عایق (ICFs) نتیجه قرار گیری بتن در بین دولایه مواد عایق می باشد. این نوع سیستم بتن قوی است و از نظر مصرف انرژی بسیار کارآمد است. این نوع بتن در ساخت ساختمان با استفاده های مختلف نظیر مسکونی، تجاری و صنعتی کاربرد دارد. محصول نهایی بتن عایق به قسمت های داخلی و خارجی کار اعمال می گردد معمولا این نوع دیوار ساخته شده از بتن، ضخیم تر می باشد.
مزیت بتن عایق برای مالکان
- دیوار های بتنی قوی
- ساختمان های مقاوم و امن در برابر فاجعه
- مقاومت در برابر پوسیدگی، کپک، و حشرات ( بتن درجه پایین در برابر موریانه دارای ضعف است)
- عایق صوتی
- بهره وری انرژی و صرفه جویی در هزینه حاصل
مزیت بتن عایق برای پیمانکاران
- افزایش سرعت ساخت و ساز
- سهولت استفاده از این بتن عایق
- انعطاف پذیری
- حمل و نقل آسان بتن
- وزن کم این بتن
- سازگار با معاملات نجاری