بتن بدون سیمان چیست اهمیت و کاربرد + مزایای آن

بتن بدون سیمان چیست؟ تعریف بتن بدون سیمان

بتن بدون سیمان به معنای بتنی است که از مواد پودری دیگری به عنوان جایگزین سیمان در تولید آن استفاده شده است. با پیشرفت علم و تکنولوژی در عرصه ساخت و ساز و صنعت بتن و همچنین توجه روزافزون به محیط زیست همواره شاهد مصالحی هستیم که دوستدار محیط زیست بوده و به آن آسیب کمتری می‌زنند.

نمونه بتن ساخته شده بدون سیمان در واحد تحقیق و توسعه

زمانی که در مورد ساخت سازه‌ای با بتن صحبت می‌شود، مهندسین و پیمانکاران ساختمانی مزیت‌های مواد و مصالح را ارزیابی می‌کنند و با توجه به کیفیت، استحکام و هزینه نسبت به انتخاب آن‌ها اقدام می‌نمایند. بتن‌ بدون سیمان، از دسته بتن‌های نوینی است که به دلیل داشتن مشخصات مکانیکی و دوام محور مطلوب، محور اصلی آینده صنعت بتن و محققین حوزه فناوری‌های جدید ساخت و ساخت قرار گرفته است.

از آنجایی که توسعه پایدار از اهمیت بسزایی در عصر امروز برخوردار است؛ می‌بایست مواد و مصالح نوینی که حداقل تأثیرات را بر محیط زیست دارند مورد آزمایش قرار بگیرند تا توانایی استفاده از این بتن‌ سبز و بتن‌ بدون سیمان در مقیاس صنعتی بدست آید. همانگـونه که در مقاله بتن سبز اشاره شد، تلاش‌هایی در خصوص تولید مصالح پایدار و دوستدار محیط زیست صورت گرفته منجر به ایجاد نوع جدیدی از بتن به نام بتن سبز شده است. لازم یه یادآوری است که تولید بتن و خصوصا سیمان (جزو مواد اصلی و پایه بتن) میزان زیادی گاز کربن دی اکسید ایجاد می‌کند و با آلوده کردن هوا منجر به صدمه زدن به محیط زیست و فرسوده کردن اکوسیستم می‌شود.

اهمیت تولید بتن بدون سیمان

نمودار رشد روز افزون تولید سیمان در جـهان در نظر گرفتن بتن بدون سیمان

نمودار فوق نمایانگر این موضوع این است که تولید جهانی سیمان از حدود ۲٫۵۴ میلیارد تن در سال ۲۰۰۶ به ارقام بسیار بیشتری در سال‌های آینده خواهد رسید (دلیل اصلی برای نیاز به بتن بدون سیمان)، به طوری که در طبق اعداد و ارقام پیش‌بینی می‌شود که این مقدار تا سال ۲۰۵۰ به حدود ۴٫۳۸ میلیارد تن افزایش می‌یابد. در این روند صعودی رشد، کشورها و مناطق مختلف سهم‌های متفاوتی دارند: چین و هند به ترتیب بخش عظیمی از این افزایش تولید را به دوش می‌کشند، این در صورتی است که بقیه کشورهای آسیایی در حال پیشرفت، آفریقا و خاورمیانه سهم رو به افزایشی دارند. این افزایش مستمر تولید سیمان ناشی از نیاز گسترده به ساخت‌وساز، توسعه زیرساخت‌ها و شهری‌شدن در کشورهای در حال توسعه است و هشدار ضمنی دارد بر این که اگر این رشد همراه با تدابیر کاهش انتشار کربن همراه نشود، بحران‌های زیست‌محیطی و انتشار زیاد دی‌اکسید کربن و سایر گازهای گلخانه‌ای بیشتر خواهد شد.

برای استعلام قیمت بتن آماده و خرید بتن با شماره 1771 تماس بگیرید، کارشناسان ما پاسخگوی سوالات و راهنمای خرید شما هستند.

بتن بدون سیمان، به عنوان زیر مجموعه‌ای از بتن سبز، گامی جسورانه و نوآورانه در راستای پیشرفت حوزه بتن و پایداری صنعت ساخت و ساز است چرا که با حذف کامل سیمان پرتلند که یکی از عوامل اصلی انتشار دی اکسید کربن در تولید بتن است، تأثیرات زیست محیطی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. در این نوع بتن از مواد شبه سیمانی مانند پوزولان‌های مصنوعی (مانند انواع سرباره‌ها، خاکستربادی، میکروسیلیس یا متاکائولن) و مصالح بازیافتی و حاصل از بازگردانی زباله‌های صنعتی حاصل از سایر صنایع به عنوان واکنش‌دهنده برای تولید عامل چسباننده و پرکننده خمیر در بتن استفاده می‌شود. این مواد بازیافتی، که اغلب محصولات جانبی صنایع هستند، نه تنها به مدیریت زباله‌های صنعتی کمک می‌کنند، بلکه با کاهش نیاز به منابع طبیعی و کاهش مصرف انرژی در تولید، بتن را به گزینه‌ای سازگارتر با محیط زیست تبدیل می‌کنند، این در حالی است که خواص مکانیکی و دوام مورد نیاز را حفظ می‌کند.

 لینک مقاله بتن سبز

بتن‌ بدون سیمان به عبارتی همان بتن پلیمری یا ژئوپلیمری تلقی می‌شوند، از نظر فنی به بتن‌هایی که در تولید آن‌ها از هیچ‌گونه سیمان پرتلند و حتی مواد سیمانی استفاده نشود، بتن پلیمری یا ژئوپلیمری گفته می‌شود. از منظری دیگر هر دو دسته بتن پلیمری و بتن ژئوپلیمری هر دو جزو بتن‌ سبز می‌باشد. در مقاله‌ای مجــزا به بررسی کامل بتن ژئوپلیمری پرداخته شده.

لینک مقاله بتن ژئوپلیمری

بررسی اجمالی بتن‌ فاقد سیمان

بتن‌های بدون سیمان از دو گونه مواد اصلی تشکیل می‌شوند.

1- مواد پــایه

2- مواد فعال‌ساز

بتن ژئوپلیمری (بتن بدون سیمان) از مواد آلومینوسیلیکاتی (مانند خاکستر بادی، سرباره کوره بلند یا متاکائولین) به‌عنوان بیس متریال و ماده پایه (چسبنده) استفاده می‌کند. این مواد با فعال‌کننده‌های قلیایی (مانند سدیم هیدروکسید یا سدیم سیلیکات) واکنش داده و شبکه‌ای ژئوپلیمری تشکیل می‌دهند که نقش چسبندگی و کنار هم قرار دادن سنگدانه‌ها را ایفا می‌کند.

کاربردهای بتن بدون سمیان و یا بتن ژئوپلیمری

این نوع بتن با فعال‌سازی قلیایی مواد معدنی، ساختاری پلیمری و بسیار مقاوم ایجاد می‌کند که علاوه بر مقاومت فشاری و حرارتی بالا، در برابر خوردگی، حملات شیمیایی و چرخه‌های ذوب و یخ‌زدگی نیز پایداری چشمگیری دارد.

مزایای بتن‌ بدون سیمان

• مقاومت بالا در برابر آتش و دماهای تا ۱۲۰۰ درجه
• دوام عالی در برابر سولفات، اسید و محیط‌های شیمیایی
• نرخ گیرش بسیار سریع و دستیابی به مقاومت در سنین اولیه
• انقباض و تخلخل کمتر و در نتیجه دوام و نفوذپذیری پایین‌تر
• حرارت هیدراتاسیون کم

عوامل تأثیرگذار بر خواص بتن بدون سیمان (بتن ژئوپلیمری)

خواص فیزیکی:

خواص فیزیکی سیمان ژئوپلیمری تابع نوع ماده پـایه و فعال‌ساز، مقدار فعال‌ساز، ریزی ماده پایه، افزودنی‌های شیمیایی و معدنی (مانند آهک) و زمان اختلاط می‌باشد. (به عبارتی وجود Cao بیشتر باعث گیرش سریع‌تر و از طرفی وجود هر نوع ترکیب به جز Al2o3 و Sio2 ممکن است باعث تأخیر در گیرش شود و لازم به ذکر است بطور کلی، افزایش دما باعث کاهش زمان گیرش می‌شود.

خواص مکانیکی:

• نوع و غلظت ماده فعال‌ساز
• دما و مدت زمان عمل‌آوری
• مقدار آب و مقدار نسبی Si, AI, K , Na
• همچنین نسبت مولی Si/Al در محلول

جمع‌بــندی

بتن بدون سیمان یا همان بتن ژئوپلیمری، یکی از نوآوری‌های مهم در صنعت بتن و حوزه تکنولوژی بتن است که با حذف کامل سیمان پرتلند، علاوه بر کاهش محسوس انتشار دی‌اکسید کربن، ویژگی‌های مکانیکی و دوام مطلوبی ارائه می‌دهد. این نوع بتن با به کارگیری مواد و مصالح جانبی صنایع مثل خاکستر بادی و سرباره نه‌تنها مشکل زباله‌های صنعتی را کاهش می‌دهد، بلکه با مقاومت بالا در برابر حرارت، حملات شیمیایی و سولفات‌ها به گزینه‌ای پایدار برای آینده تبدیل شده است. سرعت گیرش بالا و مقاومت در برابر حریق، این بتن را مناسب برای پروژه‌های عمرانی، قطعات پیش‌ساخته و حتی صنایع نسوز کرده است. با نگاهی به مشکلات اجرایی موجود برای تولید این بتن در مقایس صنعتی می‌توان به این موضوع پی برد که این دسته از بتن‌های خاص همچنان جای رشد بسیاری برای تکامل و عرضه صنعتی دارند. چرا که محدودیت‌های اجرایی و همچنین مشکلات استفاده از برخی مواد فعال‌ساز (مانند خطرناک بودن آب شیشه) نقطه توفقی برای تولید این محصول گردیده است. به طور خلاصه، بتن بدون سیمان راهکاری نوین و دوستدار محیط زیست برای ساخت‌وساز مدرن به شمار می‌آیـد.

• بتن بدون سیمان چیست؟

بتنی است که در آن به جای سیمان پرتلند، از مواد پوزولانی و فعال‌کننده‌های قلیایی استفاده می‌شود تا بتواند به عنوان جایگزین سیمان فعالیت چسبانندگی را ایفا کند.

• آیا در بتن بدون سیمان، مصرف سیمان به صفر می‌رسد؟

بله، قابلیت تولید بتن‌های بدون سیمان در مقیاس آزمایشگاهی بصورت کامل مهیا می‌باشد به گونه‌ای که در فرآیند ساخت این نوع بتن، ذره‌ای سیمان مصرف نشده است.

• آیا بتن بدون سیمان همان بتن ژئوپلیمری است؟

بله، در بیشتر موارد بتن بدون سیمان همان بتن ژئوپلیمری تلقی می‌شود. این دسته از بتن‌های ویژه زیرمجموعه‌ای از بتن سبز هستند که دوستدار محیط زیست می‌باشند.

• مزیت اصلی بتن بدون سیمان نسبت به بتن معمولی چیست؟

مقاومت بیشتر در برابر آتش، دوام عالی در برابر محیط‌های شیمیایی، گیرش سریع، انقباض کمتر و کاهش چشمگیر مصرف انرژی و در نهایت کاهش اثرات مخرب محیط زیست.

• آیا بتن ژئوپلیمری گران‌تر از بتن معمولی است؟

در حال حاضر به دلیل محدودیت‌های تولید و مواد اولیه ممکن است کمی هزینه‌برتر باشد، اما در آینده  و مقیاس صنعتی و با توسعه فناوری می‌تواند به‌صرفه‌تر شود. (منوط به دسترسی آسوده به منایع و فرآوانی محصولات مورد استفاده)

• مهم‌ترین کاربردهای بتن بدون سیمان کدام‌اند؟

پروژه‌های عمرانی و زیرساختی، تولید قطعات پیش‌ساخته، مصالح نسوز و مقاوم در برابر حرارت، تثبیت زباله‌های صنعتی و رادیواکتیو، و همچنین کاربرد در کاشی، آجر و پانل‌های ساختمانی.

• آیا این بتن می‌تواند جایگزین کامل بتن پرتلند شود؟

در ایران خیر؛ در سطح جهانی نیز، هنوز به صورت کامل در همه پروژه‌ها جایگزین نشده، اما روند تحقیقات و اجرای آزمایشی نشان می‌دهد که در آینده نزدیک می‌تواند جایگاه خود را در صنعت بتن، خصوصا در صنایع پیش‌ساخته و مصارف خاص داشته باشد.