همه چیز درباره بتن سبک (انواع، ترکیبات، کاربرد و معایب بتن سبک)

بتن سبک به نوعی از بتن گفته می شود که نه تنها باعث صرفه جویی در وزن مرده سازه می شود بلکه عایق خوبی در برابر گرما و صدا نیز می باشد. وزن بتن سبک در هر متر مکعب یک الی یک‌ و نیم برابر از بتن معمولی کمتر است و به دلیل کارایی و مزایایی که دارد می ‌تواند جایگزین بسیار مناسبی برای بتن معمولی باشد. بتن سبک با سنگدانه های درشت سبک مانند خاک رس، تخته سنگ یا شیل تحت فشار مستقیم (پرس) ساخته می شود که به آن چگالی کم می دهد. بتن سبک برخلاف وزنی که دارد از استحکام بالایی برخوردار بوده و می تواند وزن سازه و هزینه‌ های مربوط به بتن‌ ریزی یا تعمیر بتن را به طرز قابل توجه ای کاهش دهد. بتن سبک را براساس وزن و مواد تشکیل دهنده دسته بندی می کنند و به عنوان مصالح کاربردی در ساختمان های بلند و چند طبقه مورد استفاده قرار می گیرد.

بتن سبک چیست؟

بتن سبک  (Lightweight Concrete) ماده ای با ترکیبات جدید و فوق العاده سبک و مقاوم است که نسبت به بتن معمولی از وزن کمتری برخوردار می باشد. ترکیبات بتن سبک شامل  ورموکولیت، پرلیت، سنگ بازالت و سیمان تیپ ۲ و … می باشد و نکته مهم اینکه در ساخت بتن سبک برخلاف بتن آماده از ماسه استفاده نمی شود. این ویژگی باعث می شود تا مواد تشکیل دهنده بتن سبک بهتر همدیگر را جذب کنند .بتن سبک، ساختمانی متخلخل دارد و این تخلخل موجود در بتن موجب مقاوم شدن در برابر زلزله و عایق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما می شود. همچنین ترکیبات بتن سبک به گونه ای عمل می کند که حالت ضد رطوبت به خود می گیرد و برخلاف بتن معمولی آب را از خود دفع می کند. به یاد داشته باشید که طرح اختلاط انواع بتن سبک با یکدیگر تفاوت دارد. به فرآیند ترکیب کردن مواد اولیه بتن برای دستیابی به مشخصات فیزیکی (مقاومت، دوام و دیگر خواص) مورد نظر طرح اختلاط بتن سبک گفته می شود.   

نکته: در بتن سبک برخلاف ترکیبات بتن سنگین از دانه های فلزی استفاده نمی شود.

ویژگیها و خواص بتن سبک

1. چگالی کم

چگالی کم را می توانیم به عنوان مهمترین ویژگی بتن سبک نام می بریم که به دلیل استفاده از سنگدانه سبک و متخلخل از 500 تا 900 کیلوگرم در متر مکعب بیشتر نمی شود. چگالی کم بتن سبک آن را برای واحدهای پیش ساخته کف و سقف که حمل و نقل آن از کارخانه به سایت آسان است را مناسب می کند.

2. مقاوم در برابر آتش

خواص ضد حریق عالی از دیگر ویژگیهای بتن سبک می باشد. هدایت حرارتی پایین، این بتن را برای محافظت از ساختار در برابر درجه حرارت بالا ایده آل ساخته است.

3. عایق صدا

بتن سبک به دلیل ساختار متخلخل خود نسبت به بتن معمولی عایق صدا خوبی دارد.

4. عایق حرارتی

عایق بودن بتن سبک در برابر گرما و سرما ، علاوه بر صرفه جوئی چشمگیری در فضاهای تاسیساتی و سطح حرارتی برودتی موجب کاهش قابل ملاحظه در مصرف انرژی لازم برای سرمایش و گرمایش ساختمان در آینده خواهد شد .عایق حرارتی بتن سبک حدود سه تا شش برابر آجر و حدود ده برابر بتن معمولی است. به این معنا که از انتقال هوای گرم به بیرون از ساختمان جلوگیری می‌ کند.

5. ساختار یکپارچه

از دیگر ویژگیهای بتن سبک می توان به ساختار یکپارچه این ماده اشاره کرد که به دلیل شکل گیری بتن در فشار به وجود می آید.

انواع بتن سبک

انواع بتن سبک را از روش های متفاوتی درست می کنند که 3 مورد از مهم ترین روش ها عبارت است از :

1. استفاده از سنگدانه سبک به جای سنگدانه معمولی

2. استفاده از گاز یا کف ایجاد شده در داخل بتن

3. بتن سبک با حذف ریزدانه ها و ایجاد تخلخل

انواع بتن سبک بر اساس روش تولید

1. بتن سبک دانه

این نوع بتن های سبک با استفاده از سبکدانه ها و با جایگزینی سنگدانه ها تولید می شوند و از مقاومت بالاتری نسبت به سایر بتن های سبک برخوردارند. سنگدانه های سبک مورد استفاده در ساخت بتن سبک دانه باید دارای وزن مخصوص کمتر از 1120 کیلوگرم بر متر مکعب باشند. دانه های سبک را می توان به روش های مختلفی به دست آورد. مواد طبیعی مانند شیل، خاک رس، پامیس، دیاتومیت، خاکستر آتشفشانی و اسلیت ها و مواد مصنوعی مانند پوشش کوره بلند، خاک رس، خاکستر بادی و شیل رایج ترین مواد مورد استفاده در تولید بتن سبک دانه هستند. در مورد مراحل گیرش بتن چه می دانید!

2. بتن گازی یا هوادار (Aerated Concrete)

بتن‌ های گازی نوعی از بتن سبک می باشند که با استفاده از گاز هیدروژن متصاعد شده از ترکیب پودر آلومینیوم و خمیر سیمان تولید می شود. وزن مخصوص بتن هوادار با استفاده از افزودنیه مخصوص بنام پودر آلومینیوم و سیلیس بسیار کاهش پیدا کرده است. بتن ‌های سبک گازی را بر اساس روش تولید‌  به دو نوع بتن کفی یا اسفنجی و بتن اتوکلاو تقسیم می کنند.

الف. بتن سبک اتوکلاو (AAC)

 AAC مخفف عبارت Concrete Aerated calaved Auto به معنی بتن هوادار اتوکلاو شده است. بتن هوادار اتوکلاو  نوع خاصی از بتن‌های سبک متخلخل است که از پخت مخلوط سیمان‌، سیلیس یا ماسه سیلیسی ، آهک ، پودر آلومینیم و آب در فشار و دمای بالا حاصل می‌شود. در تولید این نوع بتن سبک، مقدار مشخصی پودر آلومینیوم به ملات بتن اضافه می شود. این پودر واکنش های شیمیایی و حباب هایی را در ملات بتن تازه ایجاد می کند که به سبک شدن آن کمک می کند. نمونه هایی از کاربردهای این بتن سبک شامل شیب بندی، کف سازی بتنی، کف سازی و دیوارکشی ساختمان ها می باشد.

نکته: بررسی‌های انجام شده نشان می‌دهد بتن AAC  با محیط زیست سازگاری کامل دارد، به گونه‌ای که برای طبیعت مضر نیست و هیچگونه زباله یا مواد آلاینده تولید نمی‌کند.

ب. بتن کفی یا بتن سبک اسفنجی(NAAC)

اگر در فرایند تولید بتن سبک اتوکلاو استفاده از دما و فشار برای تولید بتن حذف شود، بتن حاصله بتن غیر اتوکلاوی (NAAC) به دست می‌آید. بتن کفی یا بتن هوادار غیر اتوکلاو از طریق تزریق ثابت و یکنواخت کف یا به وسیله اضافه کردن عامل کف ‌ساز به مخلوط پایه سیمان یا ملات تولید‌ می شود. عامل کف ساز را به عنوان اصلی‌ترین جزء بتن کفی در نظر می گیرند. این عامل کف‌ساز با اضافه شدن به آب، موجب ایجاد حباب‌ می‌شود. ویژگی ‌های بتن کفی تا مقدار زیادی به کیفیت کف نیز وابسته می باشد.

3. بتن سبک بدون ریزدانه یا متخلخل

این نوع بتن سبک همانطور که از نامش پیداست با حذف کامل ریزدانه‌ ها ساخته می ‌شود. در ساخت بتن بدون ریزدانه یا متخلخل از سنگ ‌دانه‌ های درشت مثل سنگ‌ دانه‌ های شکسته و یا گوشه گرد به علاوه آب، سیمان و در صورت نیاز مواد افزودنی استفاده می‌ شود. برای تهیه این نوع، آب بسیار کمی نسبت به موارد دیگر مصرف می‌ شود. به دلیل حذف ریزدانه‌ ها از این بتن، ظاهر آن به صورت تخلخل‌ های قابل مشاهده است و به دلیل متخلخل بودن این بتن مقاومت آن ناچیز بوده و استحکام چندانی ندارد. از موارد کاربرد این بتن می توان به مقاطع مدولار بتنی، روسازی راه و همچنین استفاده در زیرسازی برخی زمین ‌ها که باید کاملا عاری از رطوبت باشند اشاره کرد.

انواع بتن سبک بر اساس چگالی

بتن‌ های سبک بر اساس وزنی که قرار است تحمل کنند و مقاومت آنها به سه دسته تقسیم ‌بندی می‌ شوند:

1. بتن سبک کم چگال ( غیر سازه‌ای )

بتن غیر سازه ای در این دسته بندی از همه سبکتر است و از آن به عنوان جداسازهای سبک استفاده می ‌کنند. پرلیت و ورمیکولیت از سنگدانه ‌های مورد استفاده در ساخت این نوع بتن می باشند. این بتن عایق حرارتی بسیار خوبی است و معمولاً برای ساخت تیغه‌های جداساز و عایق‌های صوتی در کف استفاده می‌شود. همچنین بتن سبک غیرسازه ای دارای وزن مخصوص کمتر از ۸ کیلو نیوتن بر متر مکعب است و با وجود وزن مخصوص کم، مقاومت فشاری آن حدود ۳۵/ ۰ تا ۷ مگا پاسکال می باشد.

2. بتن سبک چگال (سازه‌ای)

بتن سبک سازه ای بیشترین استفاده را در ساخت انواع ساختمان ‌ها دارد زیرا دارای مقاومت و وزن مخصوص کافی برای اجرای بخش‌های باربر سازه است. به‌گونه‌ای که کاربرد آن در اعضای سازه‌ها مجاز شمرده می‌شود. این نوع بتن دارای وزن مخصوصی بین ۱۴ تا ۱۹ کیلو نیوتن بر متر مکعب بوده و حداقل مقاومت فشاری مورد نیاز برای آن ۱۷ مگا پاسکال است. خوب است بدانید بتن سبک سازه ای برای مصارف عایق‌ کاری مورد استفاده قرار نمی ‌گیرد ولی با این وجود عایق حرارتی خوبی نسبت به بتن معمولی است.

3. بتن سبک نیم چگال یا متوسط

بتن سبک متوسط از نظر وزن مخصوص و مقاومت فشاری ما بین بتن‌های سبک غیر سازه‌ای و سازه‌ای قرارمی گیرد. مقاومت فشاری این بتن‌ها بین ۷ تا ۱۷ مگا پاسکال بوده و جرم مخصوص آن‌ها ۸۰۰ الی ۱۴۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.

نکته: بتن سبک اغلب به عنوان جایگزین مناسب و یا مکمل بتن معمولی به کار برده می‌شود. این موضوع با هدف کاهش وزن ساختمان اهمیت زیادی دارد.

کاربرد بتن سبک

1.کاربرد بتن سبک به عنوان ماده پر کننده در پانل‌های دیواری در ساختمان ‌های چند طبقه

2. عایق کاری دیوارهای ساختمان

3. پوشاندن و ضخیم کردن سقف و کف در صورت لزوم

4. ساخت دیوار ‌های باربر با استفاده از بلوک ‌های بتنی سلولی

5. ساخت دیوار ‌های پارتیشن و دیوار ‌های پانلی

6. قالب‌گیری سازه‌های فولادی برای محافظ از آن‌ها در برابر آتش و خوردگی

7. عایق‌کاری لوله‌کشی ‌های آب

8. عایق ‌کاری سقف‌ ها به عنوان عایق حرارتی

9. ساخت سازه‌های خلاقانه و مدرن با استفاده از بتن سبک

مزایا و معایب بتن سبک

بتن سبک نیز مانند هر محصول دیگری دارای مزایا و معایبی است که در ادامه به آنها می پردازیم:

مزایای بتن سبک

1. کاهش زمان و هزینه ساخت و ساز

این یک واقعیت شناخته شده است که بتن سبک سازه از نظر زمان و هزینه کاملا مقرون به صرفه است زیرا  به فولاد تقویت کننده کمتری نیاز دارد که باعث صرفه جویی در هزینه و همچنین کاهش هزینه های پایه می شود.

2. مقاومت در برابر آتش، صوت و زلزله

بتن سبک ای به دلیل خواصی که دارد به عنوان ضد حریق شناخته شده است. این تنها یکی از مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای است زیرا حتی برای عایق صدا نیز استفاده می شود. نگرانی اصلی ایمنی آتش گرفتن خانه یا شرکت و به خصوص ساختمان های چند طبقه به راحتی با استفاده از آن برطرف می شود. این نوع بتن به دلیل ویژگی عایق صدا در استودیوها نیز برای ایجاد نقطه آکوستیک استفاده می شود. در هنگام زلزله، بتن سبک ترک نمی‌خورد و نمی‌شکند زیرا انعطاف‌پذیرتر است.

3. حمل و نقل آسان تر

حمل و نقل آسان از دیگر مزایای بتن سبک محسوب می شود. بتن معمولی باید در محل ساخت و ساز ایجاد شود و به کارگر و تجهیزات برای حمل آن نیاز دارد درحالیکه  بتن سبک را می توان در یک محیط کاری راحت در کارخانه بتن آماده ایجاد کرد و به راحتی به مکان مقصد حمل کرد. این باعث صرفه جویی در هزینه های نیروی کار و تلاش و همچنین هزینه حمل و نقل برای تهیه مواد مورد نیاز می شود. اندازه و وزن سنگدانه بتن سبک حمل و نقل آن را آسان می کند.

4. دوام و ماندگاری بالا

بتن سبک آنقدر بادوام شناخته شده است که در ساخت پل ها، کشتی ها و ساختمان ها استفاده می شود. حتی در مکان هایی با شرایط آب و هوایی شدید نیز مقاومت بالایی دارد. رویکرد سازگار با محیط زیست آن چیزی است که آن را در مقایسه با هر نوع بتن دیگری انتخاب بهتری می کند. از مواد 100% طبیعی ساخته شده است و دارای عایق حرارتی، فشرده سازی بالا و مقاومت در برابر جذب آب است که به دوام بیشتر آن کمک می کند.

5. کاهش ترک خوردگی

با وجود کاهش تراکم، سازه های ساخته شده با LWC بعید است که فرو بریزند. در واقع، LWC در مقایسه با بتن معمولی احتمال انقباض کمتری دارد و همچنین مقاومت بیشتری در برابر پوسیدگی و آلودگی موریانه نشان می دهد.

6. افزایش مقاومت به دلیل عمل‌آوری درونی

7. کاهش ترک‌خوردگی در اثر انقباض به دلیل نگهداری بالاتر رطوبت

8. کاهش وزن کلی سازه

معایب بتن سبک

1. زمان خشک شدن طولانی‌تر

2. در زمان عمل‌آوری حساسیت آن نسبت به مقدار آب بسیار بالا می باشد.

3. نیاز به مخلوط نمودن طولانی‌تر در مقایسه با انواع معمولی بتن

بتن سبک و بتن معمولی چه تفاوت هایی با هم دارند؟

بتن سبک به دلیل وجود حفره های در آن وجود دارد نسبت به بتن های معمولی خیلی سبک تر است ولی در مقابل نیز به دلیل همین حفره ها نسبت به به بتن های معمولی از مقاومت کمتری برخوردار می باشد. همچنین بر خلاف بتن معمولی، بتن سبک دارای محتوای آب بیشتری است. همچنین استفاده از سنگدانه های متخلخل زمان خشک شدن را افزایش می دهد. از این رو، برای رفع این مشکل، سنگدانه ها قبل از اضافه شدن به سیمان، در آب خیس می شوند.

همانطور که قبلا ذکر شد، بتن معمولی به دلیل وجود سنگدانه های متراکم تر در حالت طبیعی، می تواند بین 140 تا 150 پوند بر فوت وزن داشته باشد. در نتیجه، بسیاری بر این باورند که بتن معمولی در مقایسه با LWC ارزان تر است. با این حال، پروژه‌هایی که با بتن معمولی ساخته می‌شوند به مواد اضافی برای قاب، روکش فلزی و تقویت‌کننده‌های فولادی نیاز دارند که در نهایت هزینه کلی را افزایش می‌دهد. از این رو، LWC یک مصالح ساختمانی مقرون به صرفه باقی می ماند، به ویژه برای پروژه های بزرگتر.

این نوع بتن نسبت به بتن های معمولی نیازمند میزان دقت بیشتری در طرح اختلاط، نقل و انتقال و ریختن است. از این گذشته بتن سبک‌ در مقایسه با بتنهای معمولی، میزان رطوبت بیشتری را از خود عبور می‌دهد. پس دارای جمع شدگی ناشی از خشک شدن و خزش بیشتری است که باید در امر طراحی به آن توجه کرد.

کارایی بتن سبک‌ و معمولی با هم یکی است. چرا که دانسیته دانه‌ها پایین تر بوده و بنابراین اسلامپ کمتری نیز خواهد داشت.

سخن پایانی

انواع بتن سبک از هر نظر در مقایسه با بتن معمولی بهتر است. شکی نیست که با توجه به ویژگیهای خاص و همچنین مزایایی مانند کاهش هزینه، کاهش وزن، مقاومت در برابر آتش، آب و ایمنی در برابر زلزله گزینه مناسبی برای انتخاب به حساب می آید. مهمترین ویژگی بتن سبک، کاهش وزن ساختمان می باشد که یک امتیاز بزرگ به ویژه در مناطق زلزله خیز به شمار می آید. تولید بتن سبک به محیط زیست آسیب نمی رساند و به طور غیرمستقیم به نفع ما انسان هاست. بتن سبک کاربردهای بسیاری دارد و معمولا برای ساخت دیوارهای میانی ، افزایش ضخامت سقف ، محافظت از سازه های فولادی در برابر آتش یا خوردگی ، عایق کاری دیوار ها ، عایق کاری لوله کشی ها ، ایجاد عایق حرارتی در سقف ها و ماده پرکننده پانل های دیواری استفاده می شوند.