مقاله اي در مورد بتن اسفنجي

مقدمه
همانطور كه مي دانيم امروزه صنعت بتن نقش مهمي در ساخت و سازهاي جوامع بشري ايفا مي كند و يكي از عوامل بسيار موثر در سازه هاي بتني در جهان است ، البته بايد به اين امر مهم هم توجه داشت كه مصرف بتن فقط در سازه هاي بتني و امثال آن نيست .در اين راستا تحقيقاتي به منظور استفاده از بتن در ديگر پروژه هاتوسط بسياري از محققين اين امر انجام شده و پس ازاين آزمايشات و تحقيقات فراوان ، محققان موفق شدند به راه حل بسيار خوبي به نام بتن اسفنجي
(بتن تراوا ) دست يابند.
بتن اسفنجي توانست تحولات زيادي را در محوطه سازي شهرهاي اروپا و آمريكا ايجاد كند، بتني كه از لحاظ وزني بسار سبك و با تخلخل بالا مي باشد .البته اين نوع بتن هنوز در ايران جا نيفتاده است ‚ ولي اينجانب اميدوارم با تلاش مسئولين ادارات ، مهندسين و متخصصين فن ، اين بتن نيز جايگاهي براي استفاده در پروژه هاي مختلف كشورمان داشته باشد . بعد از مطالعات ، تحقيقات و آزمايشاتي كه اينجانب در مورد اين بتن انجام دادم به نتايج بسيار ارزنده اي رسيده ام كه به بعضي از موارد مهم و اساسي آن در پايين اشاره كرده ام . مطمئنا هر چيزي معايب و مزايايي دارد ولي به حق مي توان گفت كه مزاياي اين بتن در نوع خود براي مصـارف در بسياري موارد نه تنها بهتر كه مقرون به صرفه تر نيز مي باشد . اميد وارم نتيجه مطالعات و آزمايشات بنده كه اين مقاله مي باشد مورد توجه انجمن مهندسين و متخصصين قرار بگيرد و به منظور تامين و تدارك زمينه هرچه بيشتر فايد اين بتن از جمله حفظ بيشتر محيط زيست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه هاي كشورمان نيز قرار بگيرد.

بتن اسفنجي چيست؟

بتن اسفنجي يك مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سيمان، آب و ماسه به ميزان اندك(وگاهي اوقات بدون ماسه) است. در ساختار اين بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضاي خالي وجود دارد و اين امر‌ موجب عبور آب از داخل اين بتن مي‌شود.
در بتن اسفنجي از آب نسبت به ديگر انواع بتن كمتر استفاده مي‌شود و اين مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخير شده و مخلوط در مدت يك ساعت كاملا" از آب تخليه خواهد شد.

نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجي

براي آشنايي بيشتر با اين بتن، در جدول، زير ميزان مواد مختلف به كار رفته شده از آن ذكر شده است:
نسبت مواد مقدار مواد
1-مواد داراي خواص بتن (البته در مورد مواد داراي خواص سيماي يا همان افزوني‌هاي بتن بعدا" بيشتر توضيح داده مي‌شود.) 270 to 415 kg/m^3 (450to 700 1b/y^3)
2-سنگدانه 1190 to 1480 kg/ m^3 (2000 to 2500 1b/y^3)
3-نسبت آب به سيمان (از لحاظ جرم) 0.27 to 0.30
4-نسبت ‌سنگدانه ‌به ‌سيمان (ازلحاظ جرم) 4 to 4.5:1
5- نسبت ‌سنگدانه ريز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن) 0 to 1:1

رفتار بتن سنجي

همچنين به منظور آشنايي بيشتر با رفتار اين بتن، ويژگي‌هاي آن در زير بيان شده است:
مشخصات مقدار
اسلامپ يا نشست (stump) 20 mm (3/4 in)
چگالي (وزن مخصوص) 1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گيرش (setting time) 1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم) 15% to 25%
ميزان نفوذ پذيري (از لحاظ ميزان سرعت) 120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاري 3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشي 1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن 200x10^-6

نصب بتن اسفنجي

نصب بتن اسفنجي شامل 4 مرحله اساسي است:
1- مخلوط كردن
2- جاگذاري كردن (گماردن، قراردادن)
3- تراكم و فشرده سازي (كوبيدن )
4- عمل آوردن بتن
بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجي همه به جاي اينكه در يك كارخانه زير شرايط يكسان انجام شوند، در محل كار (پاي كار) انجام مي‌شوند.
اگر چه بتن اسفنجي مي‌تواند توسط همان تهيه كننده‌هاي بتن توپر تهيه شده و توسط همان كاميون‌هاي بتن توپر تحويل داده شود، اما اين ويژگي‌هاي فيزيكي منحصر به فردش است كه نياز به يك پيمانكار با تجربه تخصصي دارد. همچنين تفاوت‌هاي ساختاري ما بين بتن اسفنجي و بتن غير قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نيازمند است.
به هر حال، كيفيت و عملكرد بتن اسفنجي بستگي به ميزان آشنايي و عملكرد نصب كننده و خاصيت ضربه‌هاي ساختاري (كمپكت) دارد.
اين نوع بتن به دليل مقاومت نسبتاً پايين آن psi400 الي psi 4000 اساس مشخص شده و پذيرفته شده‌اي براي مقاومت بالا نيست. و مساله مهم تر در موفقيت يك روسازي بتن اسفنجي مقدار پوكي (فضاي خالي) آن است.
البته بايد بدانيم كه زير سازي اين بتن و زمين زيرينش نبايد كاملاً غير قابل نفوذ باشد و بايد حداقل اندكي خاك و زير سازي آن نفوذ پذيري داشته باشد. در مناطق ماسه‌اي هم بتن اسفنجي مستقيماً بالاي ماسه گذاشته مي‌شود.
همچنين بايد به اين موضوع اشاره كرد كه يخ‌زدن آب در داخل اين بتن مشكلي ايجاد نمي‌كند، زيرا آزمايش‌هايي صورت گرفته كه در آن بتن اسفنجي را به مدت بيش از 15 سال در آب و هواي سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن يخ مي‌زد. كاربرد موفق بتن اسفنجي در اين مناطق اين مساله را حل نموده است و مشكلي در به كار بردن اين بتن در اين مناطق وجود ندارد.

نقش مواد افزودني ( مواد داراي خواص سيماني ) در بتن اسفنجي

مواد افزودني(يا همان مواد داراي خواص سيماني) كه در بتن اسفنجي بكار مي‌روند عبارتند از: رقيق‌كننده‌هاي سيمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاكستر بادي و پوزولان طبيعي (ASTM C 618)، روباره (ASTM C 989) و بخار سيليس(ASTM C 1240‌).
حال به برخي از آن‌ها كه نقش بسيار مهمي در ساختار بتن دارند و مي‌توانند به جاي سيمان مورد استفاده قرار گيرند(كه در ايران از آنها به ندرت استفاده مي‌شود) اشاره مي‌كنيم. در واقع اين مواد بر عملكرد زمان گيرش، ميزان افزايش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذيري و ... در بتن تأثير مي‌گذارند و در يك كلام كليد عملكرد بالاي بتن، در استفاده از مواد افزودني (SCMS) است.
از آن جمله مي‌خواهيم به گاز سيليس، خاكستر بادي و روباره كه همگي دوام بتن را بوسيله كم كردن نفوذ پذيري و شكاف ( ترك خوردگي) افزايش مي‌دهند اشاره مي‌كنيم:

گاز سيليس (Silica fume): يك فرآورده فرعي (محصول جانبي) از توليد سيليكون است، و از دانه‌هاي خيلي ريز و ذرات كروي شكلي تشكيل شده است و به طور موثري مقاومت و دوام بتن را افزايش مي‌دهد. به طور مكرر براي ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزايش مقاومت فشاري بتن(با استفاده از گاز سيليس مقاومت بتن از psi 20000 هم فراتر مي‌رود.) استفاده مي‌شود و مي‌توان از آن %12- 5 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

خاكستر بادي(fly ash): خاكستر بادي، محصول فرعي انبار زغال سنگ سوزان در نيروگاه‌هاي برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌اي بي‌مصرف روي زمين انباشته مي‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان يك ماده مهم در صنعت سيمان سازي به كار برده مي‌شود و مي‌توان از آن %65-5 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعي زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بيشتر است و مي‌توان از آن %70-20 به جاي سيمان در بتن استفاده كرد.

مزاياي بتن اسفنجي چيست و موارد استفاده از آن كدام است؟

بتن اسفنجي داراي مزاياي اقتصادي و زيست محيطي فراواني است، كه البته مزاياي زيست محيطي آن بيشتر مد نظر است. از مزاياي اقتصادي آن مي‌توان به پايين آمدن خرج‌هاي فراوان به منظور هدايت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع مي‌توان گفت با وجود بتن اسفنجي نيازي به ساختن جوي‌هاي آب فراوان در سطح شهر و كنار خيابان و كوچه‌ها و همچنين كانال‌هاي بزرگ آب نيست. زيرا اين بتن هر گونه بارندگي را مستقيماً به زمين و سفره‌هاي آب زيرزميني منتقل مي‌كند و در واقع يك مزيت زيست محيطي نيز محسوب مي‌شود. از ديگر مزاياي زيست محيطي آن مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:
1- جلوگيري از بروز آب گرفتگي در معابر و مكان‌ها به هنگام بارندگي
2- جلوگيري از آلوده شدن آب بارندگي‌ها (زيرا اگر زمين غيرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمين كه آلودگي فراوان دارد جريان مي‌يابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگي مي‌شود.)
3- پر شدن ذخاير آب زيرزميني
4- در نقاط سرد كه ماندن برف و باران روي زمين (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق مي‌شود مي‌توان با استفاده از اين بتن آب باران و برف را به داخل زمين هدايت كرد و از سردتر شدن آن ناحيه جلوگيري كرد.
5- همچنين مي‌توان از اين نوع بتن در مكان‌هايي كه نياز به زمين خشك است استفاده كرد مثلاً در زير سازي چمن‌هاي استاديوم‌هاي فوتبال.
6- همچنين در مناطق سردسير، بدليل عبور آب از اين بتن از يخ زدگي سطح معابر و در نتيجه ايجاد خطر جلوگيري مي‌كند كه شهرداري‌هاي محترم مي‌توانند از اين بتن در پياده‌رو سازي‌ها و محوطه سازي پارك‌ها، پاركينگ‌ها و معابري كه مشكل آبگيري دارند استفاده نمايند.(مترجم)
7- ايجاد مناظري زيبا به هنگام بارندگي، زيرا با وجود اين بتن ديگر هنگام بارندگي آب گرفتگي وجود ندارد.

مقاله اي در مورد بتن اسفنجي

مطالب مشابه :

نحوه ی تشکیل و کاربرد پوزولان

سیمان های پوزولانی

مقاله اي در مورد بتن اسفنجي

کلیاتی در مورد سیمان

تاریخچه بتن

میکرو سیلیس در بتن پر مقاومت

مباني بتن و بتن آرمه

خلاصة پروژه‌هاي مركز تحقيقات تكنولوژي و دوام بتن

پوزولان چیست و ویژگیهای سیمانهای پوزلانی