تولید بتن سبک با استفاده از سنگدانه های متخلخل

کاهش در وزن حجمی بتن در ساختمان‌های بتنی که بخش بزرگی از بار‌های وارده به سازه را موجب می‌شوند می‌تواند نقش مهمی در سبک سازی سازه داشته باشد.

این بتن‌ها عمدتا به سه روش زیر تولید می‌شوند:

•   استفاده از سنگدانه‌های متخلخل و سبک.
•   ایجاد حباب‌های گاز در ملاط خمیری بتن.
•    استفاده از بتن بدون ریزدانه.

استفاده از سنگدانه‌های متخلخل و سبک:

استفاده از سنگدانه‌های متخلخل و سبک وزن مخصوص بتن را به طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از وزن مخصوص بتن با سنگدانه‌های معمولی تبدیل می‌کند.

این نوع بتن به بتن دانه سبک شناخته می‌شود، البته باید توجه داشت که استفاده از ریزدانه‌های سبک مشکلاتی را در کارایی بتن ایجاد می‌کند، زیرا اگر بتن با سنگدانه سبک با همان کارایی بتن با سنگدانه معمولی طراحی شود خواهیم دید که اسلامپ پایین تری خواهد داشت و ضریب تراکم کمتری از خود نشان خواهد داد و اگر کارایی بیشتری را تامین کنیم خطر جداشدگی سنگدانه‌ها از مخلوط بتنی را افزایش داده ایم.

مشکل دومی که وجود دارد طبیعت متخلخل سنگدانه‌ها که خاصیت جذب آب را بالا می‌برد است، بنا بر این اگر سنگدانه‌ها متخلخل به صورت خشک در طرح اختلاط بتن شرکت کنند، به سرعت آب بتن را به خود جذب کرده و این امر موجب می‌شود که کارایی بتن به شدت پایین بیاید، سه پیشنهاد برای رفع این مشکل مطرح می‌شود:

• افزودن نیمی از سنگدانه‌های سبک به آب قبل از اختلاط با سیمان می‌تواند میزان جذب اب ان‌ها را مشخص نماید و در نتیجه می‌توان نسبت آب به سیمان را متناسبا افزایش داد، عیب این روش این است که هم موجب افزایش وزن حجمی بتن می‌شود و هم عایق سازی حرارتی ان را کاهش می‌دهد.
• نفوذ نا پذیر کردن سنگدانه‌های سبک: این فرایند که به ندرت انجام می‌پذیرد و شیوه خاصی هم می‌طلبد استفاده از پوشش قیری برای نفوذ نا پذیر کردن سنگدانه‌ها سبک است.
• استفاده از ریزدانه‌های معمولی در کنار درشت دانه‌های سبک و تولید بتن نیمه سبک که هم وزن حجمی بالاتری دارد و هم قابلیت انتقال حرارت بیشتری را از خود نشان می‌دهد ولی انقباض ان در اثر خشک شدن کمتر است، در این روش می‌توان نصفی از ریزدانه‌ها را معمولی و نصف دیگر را ریزدانه سبک طراحی کرد.

سنگدانه‌های سبک: سنگدانه‌های سبک به دو گروه اصلی سنگدانه‌های طبیعی (که زیاد مورد استفاده قرار نمی‌گیرند) و سنگدانه‌های مصنوعی تقسیم می‌شوند:

1) سنگدانه‌های طبیعی: از انواع معروف این سنگدانه‌ها سبک می‌توان به سنگدانه‌های سنگ پا، پوکه سنگ و توف اشاره کد، که در این بین سنگ پا به علت دست رسی بهتر بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد، از انواع سنگ پا که ساختار ضعیفی نداشته باشند می‌توان بتن سبک با ویژگی‌های مناسبی تولید نمود، بتن‌های سبک که در طرح اختلاط آن‌ها از سنگدانه‌های سنگ پا استفاده شده باشد عایق حرارتی خوبی محسوب می‌شوند، اما مشکل این سنگدانه جذب آب بالا و انقباض بتن در هنگام خشک شدن می‌باشد.

2) سنگدانه‌های مصنوعی: این سنگدانه‌ها به سه روش عمده تولید می‌شوند:

• منبسط کردن رس و شیل، پرلیت و ورمیکولیت توسط حرارات دادن در کوره:

  • رس و شیل منبسط شده: ابتدا مصالح مرطوب می‌شوند و در کوره تا دمای 1200 درجه سانتیگراد گداخته می‌شوند، چسبندگی بین مصالح موجب می‌شود که گازهای تولید شده متصاعد نشود و بین آن‌ها محبوس بماند، بتن ساخته شده با این نوع سنگدانه مصنوعی سبک مقاومت بالاتری نسبت به بقیه انواع سنگدانه‌ها سبک مصنوعی دارد.

  • پرلیت: یک سنگ اتشفشانی بلوری است که در دمای حدود 1100 درجه سانتیگراد به خاطر متصاعد شدن گازها منبسط می‌شود، استفاده از این سنگدانه‌های سبک موجب ساخت بتن با خشک شدن سریع و جدا شدن آسان از قالب می‌شود، اما با مقاومت بسیار پایین و انتقباض بسیار بالا، لذا این نوع بتن‌ها به عنوان جدا کننده استفاده می‌شود (دیوار‌های غیر باربر).

  • ورمیکولیت: ساختار ورقه‌ای دارد در دمای حدود 1000 درجه سانتیگراد تا 30 برابر افزایش حجم می‌دهد، مقاومت بسیار پایین و و انقباض بالایی از خود نشان می‌دهد اما عایق حرارتی بسیار خوبی می‌باشد.

• استفاده از روش فواره آب برای سرد کردن سرباره‌های کوره تولید آهن: هنگام تخلیه سرباره‌ها یا تفاله‌ها از کوره‌های تولید آهن مقدار محاسبه شده‌ای از آب که به شکل ذرات خیلی ریز تهیه شده است روی سرباره پاشیده می‌شود و سنگ‌های متخلخلی شبیه سنگ پا تولید می‌شود و برای تولید بتن سبک استفاده می‌شود.

• خاکستر‌های کوره‌های صنعتی: از انواع معروف این سنگدانه‌ها سنگدانه کلینکر است که از خاکسترهای ته نشین شده و یا کلوخه‌ای کوره‌های صنعتی تولید می‌شود، این سنگدانه‌ها به علت داشتن مقداری سولفات در بتن مسلح استفاده نمی‌شود، وجود ترکیبات اهن نیز ممکن است که باعث لکه دار شدن سطوح شود.

در انتها باید توجه داشت که در بتن‌های سبک مسلح که در آن‌ها از سنگدانه‌های سبک استفاده شده است باید پوشش روی آرماتور‌ها بیشتر در نظر گرفته شود، چون به علت نفوذ پذیری سنگدانه ها، عمقی که ممکن است در آن خوردگی آهن ایجاد شود گاهی حتی به دو برابر موارد استفاده از بتن معمولی می‌رسد.