up
Search      menu
ساختمان و معماری :: مقاله بتن اسفنجي PDF
QR code - بتن اسفنجي

بتن اسفنجي

بررسي رفتار و خصوصيات بتن اسفنجي

مقدمه
همانطور که مي‌دانيم امروزه صنعت بتن نقش بسيار مهمي در ساخت و سازهاي جوامع بشري ايفا مي‌کند و يکي از عوامل بسيار مؤثر در سازه‌هاي بتني در جهان است. در اين راستا انجمن سيمان پرتلند (PCA) تحقيقاتي را به منظور استفاده از بتن در ديگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمايشات و تحقيقات فراوان موفق شد به راه حل بسيار خوبي به نام بتن اسفنجي (بتن تراوا ) دست يابد. بتن اسفنجي که حاصل اين دست رنج بود، توانست تحولات زيادي را در محوطه سازي‌هاي شهر‌هاي اروپا و آمريکا ايجاد کند. البته اين نوع بتن هنوز در ايران جا نيفتاده، ولي اميد است با تلاش مسئولين ادارات، مهندسين و متخصصين فن اين بتن به منظور حفظ بيشتر محيط زيست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌هاي کشورمان نيز قرار بگيرد.
بتن اسفنجي چيست؟
بتن اسفنجي يک مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سيمان، آب و ماسه به ميزان اندک(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 کمتر استفاده مي‌شود و اين مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخير شده و مخلوط در مدت يک ساعت کاملا از آب تخليه خواهد شد.
نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجي
براي آشنايي بيشتر با اين بتن، در جدول، زير ميزان مواد مختلف به کار رفته شده از آن ذکر 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 اسفنجي
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:
مخلوط کردن
جاگذاري کردن (گماردن، قراردادن)
تراکم و فشرده سازي (کوبيدن )
عمل آوردن بتن
بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجي همه به جاي اينکه در يک کارخانه زير شرايط يکسان انجام شوند، در محل کار (پاي کار) انجام مي‌شوند.
اگر چه بتن اسفنجي مي‌تواند توسط همان تهيه کننده‌هاي بتن توپر تهيه شده و توسط همان کاميون‌هاي بتن توپر تحويل داده شود، اما اين ويژگي‌هاي فيزيکي منحصر به فردش است که نياز به يک پيمانکار 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، کيفيت و عملکرد بتن اسفنجي بستگي به ميزان آشنايي و عملکرد نصب کننده و خاصيت ضربه‌هاي ساختاري (کمپکت) 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 يک روسازي بتن اسفنجي مقدار پوکي (فضاي خالي) آن است.
البته بايد بدانيم که زير سازي اين بتن و زمين زيرينش نبايد کاملاً غير قابل نفوذ باشد و بايد حداقل اندکي خاک 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 کرد که يخ‌زدن آب در داخل اين بتن مشکلي ايجاد نمي‌کند، زيرا آزمايش‌هايي صورت گرفته که 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. کاربرد موفق بتن اسفنجي در اين مناطق اين مساله را حل نموده است و مشکلي در به کار 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) که در بتن اسفنجي بکار مي‌روند عبارتند از: رقيق‌کننده‌هاي سيمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاکستر بادي و پوزولان طبيعي (ASTM C 618)، روباره (ASTM C 989) و بخار سيليس(ASTM C 1240‌).
حال به برخي از آن‌ها که نقش بسيار مهمي در ساختار بتن دارند و مي‌توانند به جاي سيمان مورد استفاده قرار گيرند(که در ايران از آنها به ندرت استفاده مي‌شود) اشاره مي‌کنيم. در واقع اين مواد بر عملکرد زمان گيرش، ميزان افزايش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذيري و ... در بتن تأثير مي‌گذارند و در يک کلام کليد عملکرد بالاي بتن، در استفاده از مواد افزودني (SCMS) است.
از آن جمله مي‌خواهيم به گاز سيليس، خاکستر بادي و روباره که همگي دوام بتن را بوسيله کم کردن نفوذ پذيري و شکاف ( ترک خوردگي) افزايش مي‌دهند اشاره مي‌کنيم:
گاز سيليس (Silica fume): يک فرآورده فرعي (محصول جانبي) از توليد سيليکون است، و از دانه‌هاي خيلي ريز و ذرات کروي شکلي تشکيل شده است و به طور موثري مقاومت و دوام بتن را افزايش مي‌دهد. به طور مکرر براي ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزايش مقاومت فشاري بتن(با استفاده از گاز سيليس مقاومت بتن از psi 2000 هم فراتر مي‌رود.) استفاده مي‌شود و مي‌توان از آن %12- 5 به جاي سيمان در بتن استفاده کرد.
خاکستر بادي (fly ash): خاکستر 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 يک ماده مهم در صنعت سيمان سازي به کار برده مي‌شود و مي‌توان از آن %65-5 به جاي سيمان در بتن استفاده کرد.
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 کرد.
مزاياي بتن اسفنجي چيست و موارد استفاده از آن کدام است؟
بتن اسفنجي داراي مزاياي اقتصادي و زيست محيطي فراواني است، که 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 کنار خيابان و کوچه‌ها و همچنين کانال‌هاي بزرگ آب نيست. زيرا اين بتن هر گونه بارندگي را مستقيماً به زمين و سفره‌هاي آب زيرزميني منتقل مي‌کند و در واقع يک مزيت زيست محيطي نيز محسوب مي‌شود. از ديگر مزاياي زيست محيطي آن مي‌توان به موارد زير اشاره کرد:
جلوگيري از بروز آب گرفتگي در معابر و مکان‌ها به هنگام بارندگي
جلوگيري از آلوده شدن آب بارندگي‌ها (زيرا اگر زمين غيرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمين که آلودگي فراوان دارد جريان مي‌يابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگي مي‌شود.)
پر شدن ذخاير آب زيرزميني
در نقاط سرد که 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 کرد و از سردتر شدن آن ناحيه جلوگيري کرد.
همچنين مي‌توان از اين نوع بتن در مکان‌هايي که نياز به زمين خشک است استفاده کرد مثلاً در زير سازي چمن‌هاي استاديوم‌هاي فوتبال.
همچنين در مناطق سردسير، بدليل عبور آب از اين بتن از يخ زدگي سطح معابر و در نتيجه ايجاد خطر جلوگيري مي‌کند که شهرداري‌هاي محترم مي‌توانند از اين بتن در پياده‌رو سازي‌ها و محوطه سازي پارک‌ها، پارکينگ‌ها و معابري که مشکل آبگيري دارند استفاده نمايند.(مترجم)
ايجاد مناظري زيبا به هنگام بارندگي، زيرا با وجود اين بتن ديگر هنگام بارندگي آب گرفتگي وجود ندارد.

بتن اساسا از دو قسمت دانه­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - در ...

بتن اساسا از دو قسمت دانه ­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­باشد. - د ...

مباني بتن بتن اساسا از دو قسمت دانه­هاي سنگي (Aggregates) و خمير سيمان (Concrete) تشکيل شده است. خمير سيمان که در واقع مخلوطي از سيمان پرتلند و آب مي­ ...

علل مختلفي که باعث فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني مي شوند - علائم هشدار دهنده که کار مرمت را الزامي مي دارند. ۱) علل فرسودگي و تخريب سازه هاي بتني (CAU ...

▪ پي سازي چند مرحله دارد : ۱) آزمايش زمين از لحاظ مقاومت ۲) پي کني ۳) پي سازي پي وسيله اي است که بار و فشار وارد از نقاط مختلف ساختمان و همچنين بارهاي ...

آجر سنگي است ساختگي (مصنوعي) که نوع رسي آن از پختن خشت (گل شکل داده شده) و نوع ماسه آهکي آن از عمل آوردن خشت ماسه آهکي (که از فشردن مخلوط همگن ماسه سي ...

شهر «مل مو» در کشور سوئد از جمله شهرهايي است که برنامه هاي توسعه بسيار دقيقي در آن اجرا شده است. به طوري که پس از بررسي هاي فراوان و دقيقي که به وسيله ...

با توجه به وسعت کشور ايران و شرايط اقليمي متفاوت در نواحي مختلف اين سرزمين لازم است روشهاي ساختمان سازي متناسب با ويژگيهاي خاص منطقه اي تدوين و به مور ...

دانلود نسخه PDF - بتن اسفنجي