بتن سبک سازه ای چیست؟

بتن سبک سازه ای جزو آن دسته از بتن هایی می باشد که علیرغم داشتن چگالی کمتر از ۲۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، دارای مقاومت فشاری بیش از ۱۷ مگا پاسکال می باشد. با این حال لازم است بدانید بتن سبک دارای انواع مختلفی بوده که طور کلی بیشتر آنها مزایای یکسانی دارند اما برای این که با این خصوصیات بیشتر آشنا شوید بهتر است در ادامه با ما همراه باشید.

بتن سبک سازه ای، همانند بتن سازه ای معمولی است، با این تفاوت که فقط بنا به دلایل اقتصادی، در ساخت آن از سنگدانه های سبک استفاده می شود. به این ترتیب وزن مخصوص آن تقریبا 2/3 وزن مخصوص بتن ساخته شده با سنگدانه های طبیعی معمولی است. در ساخت بتن های سبک سازه ای سازه ای ، مهمترین عامل ، سبک بودن وزن آن است و میزان مقاومت آن مهم نیست ، از این رو در آیین نامه ها ، حداکثر وزن مخصوص مجاز را قید می کنند. از آنجا که سنگدانه های سبک معمولا متخلخل اند و مقاومت بتن را به میزان زیادی کاهش می دهند، لذا به منظور کسب اطمینان از کیفیت سازه ای بتن ، در دفترچه مشخصات ، حداقل مقاومت مورد نیاز در سن ۲۸ روزه ارائه می شود.

ایین نامه 87-ACl 213R تحت عنوان «راهنمایی برای بتن سازه ای با سنگدانه های سبک»، این نوع بتن را چنین تعریف می کند:

بتن سازه ای با سنگدانه های سبک ، بتنی است که مقاومت فشاری ۲۸ روزه آن بیش از ۱۷ مگاپاسکال بوده و وزن مخصوص خشک شده در هوای آن از ۱۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب بیشتر نباشد.

بتن ممکن است تماما از سنگدانه های سبک و یا بنا به دلایلی خاص از مخلوطی از سنگدانه های معمولی و سبک ساخته شود. به منظور پاسخگویی به نیازهای کارایی و دیگر خصوصیات ، معمولا در عمل از ماسه و مصالح سنگی ریز دانه معمولی استفاده می شود.

حداکثر اندازه سنگدانه های سبک به 20 میلیمتر محدود شده است. مطابق ASTM C330 ، حداکثر وزن مخصوص خشک مصالح سنگی سبک ریزدانه و درشت دانه به ترتیب ۱۲۲۰ و ۸۸۰ کیلوگرم بر متر مکعب است. در این آیین نامه، همچنین مشخصات دیگری مانند دانه بندی ، مواد زیان آور و خواص سنگدانه های موجود در بتن ساخته شده ، نظیر مقاومت ، وزن مخصوص ، جمع شدگی ناشی از خشک شدن ، و دوام بتن حاوی سنگدانه ارائه شده است.

برای مطالعه بیشتر : نکات بتن ریزی در آب و هوای سرد

مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای

امروزه با توجه به مزایای متعددی که انواع بتن سبک سازه ای در بر دارند مشاهده شده استفاده از این بتن بیشتر از بتن معمولی در ساخت و ساز می باشد. دقت داشته باشید بتن های سبک خاص دارای مهندسی ویژه بوده که موجب می‌شود کاربرد آن در بخش ساختمان سازی رونق پیدا کند. این بتن همانطور که از اسمش پیداست دارای وزن کمی بوده که این امر یکی از مهمترین مزایای آن تلقی می‌شود. از طرفی لازم است بدانید مقاومت حرارتی بالای این بتن ها باعث کاهش سرعت انتقال حرارت در آنها شده که منافع زیادی را به دنبال دارد؛ از جمله مهمترین این منافع می‌توان به کاهش تلفات انرژی اشاره نمود به گونه ای که در فصل سرما انتقال حرارت از داخل به خارج و انتقال حرارت از خارج به داخل ساختمان در فصل تابستان بسیار ناچیز می باشد. همچنین لازم است بدانید عایق بودن این بتن ها باعث کاهش سرعت تغییرات حجمی در اثر تغییر های دمایی شده که موجب می شود مقاومت آنها در برابر حرارت و یخبندان افزایش پیدا کند. ساختار پفکی بتن های سبک سازی موجب شده این بتن ها قابلیت جذب صوت را داشته و یکی از مهمترین کاربردهای آن در آمفی تئاتر ها و سالن های کنفرانس می باشد. قابلیت برش یکی دیگر از مهمترین ویژگی های بتن سبک سازه ای به شمار می رود.

هر آنچه باید بدانید : مقایسه روش های اجرای شاتکریت تر و خشک

خواص بتن سبک سازه ای

کارآیی ، خصوصیات بتن تازه ساخته شده با سنگدانه های سبک وزن ، و عوامل موثر بر آنها ، همانند بتن با وزن معمولی است. در این نوع بتنها ، به دلیل کم بودن وزن مخصوص و خشن بودن بافت سنگدانه های متخلخل ، به خصوص در مرحله گسیختگی ، باید به کارآیی بتن اهمیت زیادی داده شود. به طور کلی ، ریختن ، تراکم ، و پرداخت بتن سبک نیاز به انرژی کمتری دارد و معمولا اسلامپ ۵۰ تا ۷۵ میلیمتر کافی است تا کارآیی معادل اسلامپ ۱۰۰ تا ۱۲۵ میلیمتر در بتن با وزن معمولی به دست آید. در مورد مخلوط بتن های ساخته شده با سنگدانه های سبک ، اسلامپ زیاد و ویبره کردن زیاد ، دو عاملی هستند ، در حالی که هنوز نیاز به پرداخت وجود دارد ، موجب فرونشستن و دور شدن ملات سنگین تر از سطح بتن می شوند. به این پدیده، «شناور شدن سنگدانه های درشت» می گویند و در آن عمل شناور شدن سنگدانه ها بر خلاف بتن با وزن معمولی است ، زیرا در پدیده جدا شدگی سنگدانه ها در بتن معمولی ، ملات در سطح بتن ظاهر می شود. بر طبق 79-ACI 213R ، برای پرداخت سطح کف های ساخته شده از بتن دارای سنگدانه های سبک ، حداکثر اسلامپ باید ۱۰۰ میلیمتر باشد. در این مورد کاهش اسلامپ برای سنگدانه های که به جذب آب ادامه می دهند می تواند مشکل جدی ایجاد کند. برای کنترل این مشکل ، می توان سنگدانه ها را در شرایط مرطوب نگه داشت.

کاربرد بتن سبک

براساس 87 – ACl 213 R استفاده از بتن سبک در سازه ها ، به دلیل هزینه کلی کمتر آنها است. علی رغم آنکه هر متر مکعب بتن سبک ، در مقایسه با بتن با وزن معمولی ، گران تر است ولی به علت کمتر بودن وزن مرده و ابعاد پی در آنها ، هزینه سازه های ساخته شده با این نوع بتن ها کمتر است. ویلسن با چندین مثال نشان داده است که کاربرد بتن سبک می تواند موجب کاهش هزینه پی ها آرماتور و ساخت سازه ها گردد.

در سال ۱۹۳۶ ساخت عرشه پل «اوکلند سانفرانسیسکو» با بتن سبک، موجب صرفه جویی در مصرف فولاد به میزان ۳ میلیون دلار گردید.

از آن زمان تاکنون، تعداد زیادی عرشه پل بتن سبک در تمام دنیا ساخته شده است. در دالهای سقف مقاومت عامل اصلی نیست، بنابراین ، از مقدار زیاد سنگدانه سبک برای کاهش وزن مرده بتن در سقف های سازه های بلند استفاده می شود. مثالی از این نوع کاربرد ، برج «لیک پوینت» در «شیکاگو، ایلینویز» است که در سال ۱۹۶۸ با ۷۱ طبقه ساخته شد. دالهای طبقات دوم تا هفدهم ، و دال کف گاراژ ، با بتن درجا با جرم مخصوص ۱۷۳۰ کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت فشاری ۷ روزه (نمونه استوانه ای ۱۵۰ در ۳۰۰ میلیمتر) ۲۰ تا ۲۲ MPa ساخته شده بود. در سال ۱۹۶۷ یک برج مدور ۵۰ طبقه، با ارتفاع ۱۸۴ متر و قطر 42.5 متر ، در سیدنی استرالیا ساخته شد. با استفاده از ۳۱۰۰۰ متر مکعب بتن سبک در تیرها، ستونها ، و سقف ها از طبقه هفتم به بالا، ۱۳ درصد در هزینه ساخت صرفه جویی گردید.

مقاومت فشاری میانگین بتن 34.3 مگاپاسکال و جرم مخصوص میانگین آن ۱۷۹۲ کیلوگرم بر متر مکعب در ۲۸ روزگی بوده است. در سال ۱۹۶۹ در هوستون ، تگزاس یک ساختمان تجاری ۵۲ طبقه با بتن سازه ای سبک ساخته شد که شامل یک پی گسترده به ابعاد 70*52*2.5 متر در تراز ۱۸ متری زیر سطح زمین بوده است.

جرم مخصوص بتن ۱۸۴۰ کیلوگرم بر متر مکعب و مقاومت فشاری ۲۸ روزه آن برای دیوارهای برشی ، ستونها ، و پی های گسترده برابر با ۴۱ MPa و برای کفهای سازه برابر با 31.3 MPa بوده است. اگر از بتن معمولی استفاده می گردید فقط امکان طراحی ۳۵ طبقه سازه ایمن وجود داشت زیرا که ظرفیت باربری خاک محدود بود.

کولکا و پولیفکا (۷) توصیه می کنند که عامل اصلی اقتصادی بودن بتن سبک در صرفه جویی آرماتور در آنها است. در بتن های مسلح معمولی، مزیت اقتصادی، مانند بتن های پیش تنیده چشمگیر نیست. در بیشتر موارد نیروی پیش تنیدگی برمبنای بار مرده سازه محاسبه می گردد، و در نتیجه، ۲۵ درصد کاهش وزن باعث کاهش وزن چشمگیر کابلهای پیش تنیدگی می شود. از دیگر مزایای کاهش وزن بتن ، افزایش مقاومت اعضای برشی در برابر نیروی زلزله است ، زیرا نیروهای لرزه ای عمدتأ تابع مستقیم وزن مرده سازه است.

باید توجه داشت که کاربرد اصلی بتن سبک در تمام دنیا ، همچنان تولید اعضای پیش ساخته بتنی و پانلهای پیش ساخته است. به دلیل هزینه کمتر انتقال، جابه جایی و ساخت، محصولات بتن سبک برای این نوع ساخت ایده آل می باشند.

هر چند که سنگدانه های رس و شیل منبسط شده ، برای تولید بتن سبک با کیفیت سازه ای مناسب ترین مصالح هستند ، اما افزایش هزینه سوخت در دهه ۱۹۷۰ سبب شد که این نوع سنگدانه ها از بازار خارج شوند. در نتیجه، مسئله یافتن سنگدانه سبک طبیعی با کیفیت مناسب مجددأ نظرها را جلب کرد.

هر آنچه باید بدانید : اثرات میکروسیلیس بر روی خواص بتن