بتن سبک از دانه‌های سبک‌تر با تراکم پایین تشکیل شده و مقدار زیادی هوا و گازهای دیگر در آن وجود دارد. بتن سبک معمولاً وزن فضایی کمتری نسبت به بتن معمولی دارد، زیرا از سنگدانه‌های سبک و تخلخل بیشتر تشکیل شده است. انواع بتن سبک با توجه به مواد پرکننده، بسیار متنوع بوده و حدود ۸ نوع مختلف دارد. در ادامه، ضمن معرفی انواع بتن سبک، به بررسی روش ساخت، مزایا و معایب، کاربردها و برخی از کارخانه‌های تولیدکننده بتن سبک خواهیم پرداخت.
نسخه صوتی مقاله معرفی انواع بتن سبک
بتن سبک چیست؟
زمانی که تراکم مواد تشکیل‌دهنده بتن پایین باشد، بتن سبک ساخته می‌شود. در واقع بتن سبک دارای یک عامل منبسط کننده است که حجم مخلوط را افزایش داده و در نتیجه تراکم بتن کم می‌شود. در این حالت چگالی بتن پایین آمده و بتن وزن مرده کمتری پیدا می‌کند. این ویژگی‌ها امکان ساخت سریع‌تر با هزینه حمل و نقل کمتر را فراهم می‌کند.
بتن سبک به انگلیسی lightweight concrete نامیده می‌شود، این اصطلاح توسط موسسه بتن آمریکا (ACI) انتخاب شده است. اصطلاح علمی دیگری که برای بتن سبک استفاده می‌شود « lower density concrete» به معنی بتن با چگالی کمتر است.
انواع بتن سبک
انواع بتن های سبک به سه گروه زیر تقسیم می‌شود:
- بتن با دانه‌بندی سبک
- بتن سبک گازی (حباب دار – هوادار)
- بتن سبک بدون ریزدانه (با دانه‌بندی درشت و متخلخل)
۱- بتن با دانه‌بندی سبک
خیلی از ریزدانه‌ها یا مواد پرکننده سبک که در بتن سبک استفاده می‌شوند، یا مستقیماً از منابع طبیعی به دست می‌آیند و یا محصولاتی هستند که از عملیات صنعتی دیگر تولید می‌شوند.
تنها استثناء پلی استایرین منبسط شده است که بالاترین اندازه نارسانایی (عایق بودن حرارتی) را دارد، ولی چون از محصولات پتروشیمی به دست می‌آید، نسبتاً گران است. بتن سبک با دانه های پلی استایرن در دسته بتن فوق سبک قرار می‌گیرد.
در ادامه مواد لازم برای ساخت بتن سبک با استفاده از ریزدانه‌ها را معرفی می‌کنیم:
مواد تشکیل دهنده بتن سبک با ریزدانه‌ها
ترکیبات بتن سبک و مواد پرکننده‌ای که برای ساخت بتن با دانه‌بندی ریز و سبک استفاده می‌شود در 6 دسته زیر قرار می‌گیرد.
۱-۱- خاکستر بادی یا دوده
خاکستر بادی و یا خاکستر پودر شده‌ی سوخت، جزء مصالح زائد در نیروگاه‌های حرارتی است. خاکستری بادی با روش الکتریسیته ساکن یا به صورت مکانیکی، از گازهای خروجی نیروگاه‌های با سوخت ذغال سنگ، جمع‌آوری می‌شود.
پودر نرمِ خاکستر بادی را مرطوب، گلوله، داغ و یک‌پارچه می‌کنند تا ماده پرکننده‌ی سبک و همگنی به دست آید. می‌توان از این ماده در جاهایی که تحمل بار لازم است استفاده کرد.
۱-۲- پوکه سرباره کوره آهن‌گدازی
سرباره کوره بلند، یک تولید جانبی صنعت فولادسازی است. نحوه ساخت بتن سبک با سرباره کوره بلند به این صورت است:
سرباره‌ی مذاب را در برابر آبی که با فشار زیاد پاشیده می‌شود قرار می‌دهند تا ماده‌ای به شکل سنگ‌پا تولید شود. این ماده را خرد کرده و دانه‌بندی می‌کنند تا ماده پرکننده‌ای که قابل استفاده در بتن باشد، تولید کنند. از آن در محل‌هایی که تحمل بار لازم است استفاده می‌شود و می‌توان آنها را به صورت پوکه‌های کروی شکل نیز درآورد.
۱-۳- پوکه رسی (پوکه صنعتی)
یکی از روش‌های ساخت بتن سبک با پوکه معدنی، استفاده از مواد رسی طبیعی است. در این روش انواع خاصی از مواد رسی طبیعی را به صورت گلوله‌هایی در می‌آورند و سپس در کوره گرم می‌کنند. بر اثر رها شدن آرام گازها، گلوله‌ها از داخل منبسط و متخلخل می‌شوند. این واکنش‌ها پوسته سخت و محکمی نیز بر روی گلوله ایجاد می‌کند. این مواد پرکننده سبک وزن نیز در محل‌هایی که تحمل بار لازم است به کار می‌روند.
این پوکه‌های رسی با نام‌های لیکا یا لیکاپون (lecapon) نیز شناخته می‌شوند و بتن ساخته شده با آن نیز بتن سبک لیکا نام دارد.
۱-۴- پرلیت منبسط شده
پرلیت یا پرلایت نوعی سنگ آتشفشانی با بافت شیشه‌ای است. اگر آن را تا نزدیکی نقطه ذوبش گرم کنیم در داخل آن بخار ایجاد می‌شود که یک ماده متخلخل با چگالی پایین ایجاد می‌کند. بتن سبک پرلیتی یعنی بتنی که با پرلیت منبسط شده تولید شود، عایق حرارتی خوبی است، ولی مقاومت فشاری کمی دارد و بر اثر خشک شدن، سریع منقبض می‌شود.
۱-۵- ورمیکولیت متورق
ورمیکولیت یک کانی (ماده معدنی طبیعی) است که مثل میکا از لایه‌های نازک تشکیل شده است و وقتی گرم می‌شود این لایه‌ها از هم جدا می‌شوند. جدا شدن لایه‌ها، ماده را به حدود ۳۰ برابر حجم اولیه می‌رساند و ماده پرکننده بسیار سبک وزنی را ایجاد می‌کند. از این رو ورمیکولیت از جمله بهترین مواد سبک کننده بتن به شمار می‌رود.
ورمیکولیت بتن سبک دارای خصوصیات بسیار خوبی از نظر عایق گرمایی است، ولی مقاومت فشاری آن کم است و انقباض آن بر اثر خشک شدن بسیار زیاد است.
۱-۶- پلی استایرین منبسط شده
پلی استایرن (Polystyrene) یک پلیمر مصنوعی است که وزن سبک، انعطاف‌پذیری و هزینه پایینی دارد.
دانه‌های گرد پلی استایرینِ منبسط شده که به آن پلی استایرن انبساطی یا یونولیت نیز می‌گویند، بالاترین نارسانایی گرمایی را دارد، ولی مقاومت فشاری آن اندک است. از این رو بتن سبک با یونولیت یا همان بتن سبک پلی استایرن بیشتر اوقات به عنوان بتن سبک عایق حرارتی نام برده می‌شود. همچنین از آن به عنوان ماده اصلی عایق حرارتی، همراه با قطعات پیش ساخته بتن استفاده می‌کنند.
۲- بتن سبک گازی (حبابدار)
بتن سبک هوادار، حبابدار یا گازدار، از مواد کف‌ساز یا پودر آلومینیوم تهیه می‌شود. وزن مخصوص بتن سبک گازی بین ۴۰۰ تا ۱۶۰۰ kg/m۳ و مقاومت فشاری آن از ۱ تا ۱۰ نیوتن بر میلی‌متر مربع متغیر است.
انقباض در اثر از دست دادن رطوبت در بتن‌های با چگالی کمتر، زیاد است (۰.۳%)، ولی در عوض هدایت گرمایی آنها می‌تواند در حدود ۰.۱ w/mk باشد که عایق گرمایی خوبی در اختیار می‌گذارد. بلوک‌های پخته شده در کارخانه از این نوع بتن، انقباض بسیار اندکی دارند و مقاومت فشاری آنها از بتن حبابدار ریخته شده در کارگاه بهتر است.
به طور کلی بتن سبک گازی در مقابل یخبندان مقاوم است. اما سطح خارج آن باید پرداخت شود تا جلوی جذب اضافی آب را بگیرد. همچنین کارایی بتن گازدار بالاست و به راحتی بریده می‌شود و میخ در آن راحت فرو می‌رود.
۳- بتن سبک بدون ریزدانه
این نوع بتن سبک که در آن از ریزدانه استفاده نمی‌شود، با نام «بتن با دانه های درشت و متخلخل» یا «بتن خشن» نیز شناخته می‌شود.
تولید بتن سبک بدون ریزدانه، با استفاده از پرکننده‌هایی با دانه‌بندی یکنواخت (معمولاً بین ۱۰ تا ۳۰ میلی‌متر) و خمیر سیمان انجام می‌شود. برای ماده پرکننده می‌توان هم از مواد پرکننده چگال شن و ماسه و هم از مواد پرکننده سبک استفاده کرد. در هر صورت باید در تهیه مخلوط به طرح اختلاط بتن سبک دقت کرد که خمیر سیمان، ماده پرکننده را بپوشاند و از هم جدا نشود. خمیر ایجاد شده را نباید هم زد یا لرزاند. چون هنگامی که ماده در محل ریخته می‌شود، فضاهای خالی ایجاد می‌گردد.
بتن سبک متخلخل بر اثر از دست دادن آب زیاد منقبض نمی‌شود. وجود فضاهای خالی نارسانایی گرمایی بتن را در مقایسه با بتن چگال مشابه افزایش می‌دهد. سطح ناصاف بتن پس از خشک شدن نیاز به پرداخت یا اندود کردن دارد. این کار برای جلوگیری از نفوذ، باران، هوا و یا صدا لازم است. اگر بتن بدون ریزدانه با یک ماده پرکننده چگال ساخته شود، برای مکان‌هایی که در معرض وزش باد هستند، مناسب است.
وزن بتن سبک
در بتن سبک، مفاهیم وزن فضایی (Bulk Density) و وزن مخصوص (Specific Weight) اهمیت زیادی دارند.
وزن فضایی بتن سبک 300 تا ۱۶۰۰ کیلوگرم در متر مکعب است.
وزن فضایی، وزن حجمی یک ماده همراه با فضاهای خالی و منافذ موجود در آن است، یعنی شامل فضای بین ذرات نیز می‌شود. این مفهوم معمولاً در مواد متخلخل مثل بتن سبک، خاک، سنگدانهها و پودرها استفاده می‌شود. (وزن فضایی، کمتر از چگالی است)
وزن مخصوص از وزن فضایی به‌دست می‌آید؛ کافی است وزن فضایی را در ۹.۸۱ ضرب کنید.
بتن‌هایی که در آنها از شن و ماسه طبیعی استفاده می‌شود، وزن مخصوصی بین ۲۲۰۰ تا ۲۵۰۰ kg/m۳ دارند، ولی اگر وزن مخصوصی پایین‌تر از ۲۰۰۰ kg/m۳ داشته باشند، باید از بتن سبک مناسب استفاده کرد.
نتیجه: در بتن سبک، وزن فضایی کمتر از بتن معمولی است و به همین دلیل وزن مخصوص آن نیز کاهش می‌یابد که باعث کاهش بار مرده سازه می‌شود.
نکته: در بتن سبک، معمولاً از چگالی خالص استفاده نمی‌شود، بلکه وزن فضایی مهم‌تر است، زیرا بتن یک ماده متخلخل است. با این حال منظور از چگالی بتن سبک، چگالی مواد تشکیل‌دهنده آن (مثل سیمان، سنگدانه‌های سبک و افزودنی‌ها) است و همچنان در طراحی ترکیب بتن اهمیت دارد.
مثال چگالی سنگدانه‌های لیکا = 300 – ۱۰۰۰ kg/m³
(لیکا: مواد تشکیل دهنده یک نوع بتن سبک با پوکه معدنی)
کاربرد بتن سبک
اصلی‌ترین کاربرد های بتن سبک برای ایزولاسیون حرارتی، شیب‌بندی و قطعات سبک بتنی برای بارگذاری کم و جدا نمودن فضاها است. اما جهت دسته‌بندی کاربردها می‌توان گفت بتن سبک معمولاً در موارد زیر استفاده می‌شود:
- عرشه پل‌های با دهانه بلند
- محافظت در برابر آتش و خوردگی
- پوشش‌های تزئینی و معماری
- عایق حرارتی برای سقف‌ها
- عایق‌کاری لوله‌های آب
- پرکردن کف و سقف‌های سازه‌ای
- ساخت دیوارهای جداکننده و دیوارهای پنلی در سازه‌های اسکلت‌بندی‌شده
- تولید بلوک‌های پیش‌ساخته و خانه‌های ارزان‌قیمت
- ساخت دیوارهای عایق صوتی
ویژگی‌ها و خصوصیات بتن سبک
برای درک بهتر خصوصیات بتن سبک، لازم است تفاوت بتن سبک و بتن معمولی را متوجه شویم. بتن های سبک در مقایسه با بتن‌های چگال از جمله انواع بتن مسلح دارای خواص زیر هستند:
- نارسانایی حرارتی آنها بیشتر، ولی مقاومت فشاری آنها کمتر است.
- صداهایی با فرکانس بالا را بهتر جذب می‌کنند، ولی نارسانایی صوتی کمی دارند.
- مقاوت بالاتری در برابر آتش دارند.
- راحت‌تر قطعه قطعه می‌شوند.
- عملیات تکمیلی روی آنها مانند منقوش کردن، سفید کردن، روکاری کردن، صاف کردن و میخ زدن به آنها آسان‌تر است.
- وزن بار مرده ساختمان و سازه‌ها کمتر می‌شود.
مزایا و معایب بتن سبک
شاید به نظر برسد تغییر در وزن سنگدانهها، تاثیر قابل توجهی در مقاومت فشاری بتن نمی‌گذارد. اما بتن‌های سبک در این مورد یک مزیت و یک مشکل قابل توجه دارند؛ مزیت آنها کاهش وزن سازه پس از خشک شدن است و مشکل آنها حفظ رطوبت است که باعث می‌شود فرایند خشک شدن را به میزان قابل توجهی طولانی‌تر کند.
اما اگر بخواهیم به مزایا و معایب بتن سبک با جزئیات بیشتری بپردازیم باید به موارد زیر اشاره کنیم:
مزایای بتن سبک
مهم‌ترین مزایای انواع بتن سبک که آن را به مصالحی پرکاربرد تبدیل کرده است، شامل موارد زیر می‌شود:
۱- بار مرده ساختمان را به حداقل می‌رساند.
۲- رسیدگی به آن ساده است، در نتیجه هزینه حمل و نقل و جابجایی را کاهش می‌دهد.
۳- کارایی را افزایش می‌دهد.
۴- هدایت حرارتی با بتن سبک کاهش می‌یابد.
۵- استفاده از بتن سبک در اتاق هایی که قرار است تهویه مطبوع داشته باشند، بهترین گزینه هستند، زیرا باعث هدایت حرارتی خوب و کاهش مصرف برق می‌شوند.
۶- در مقایسه با بتن معمولی، مقاومت بالایی در برابر یخ‌زدگی و ذوب‌شدن دارند.
معایب بتن سبک
معایب بتن‌های سبک که باید به آنها توجه کنید عبارتند از:
۱- حساسیت بالا به میزان آب در ترکیب: بتن سبک معمولاً به مقدار آب موجود در مخلوط بسیار حساس است.
۲- دشواری در اجرا و پرداخت: به دلیل تخلخل و زوایای سنگدانهها، اجرای بتن و پرداخت نهایی آن دشوار بوده و نیاز به نیروی کار ماهر دارد.
۳- احتمال جداشدگی سنگدانهها: در برخی موارد نادر، ملات سیمانی ممکن است از سنگدانهها جدا شده و باعث شناور شدن آنها روی سطح بتن شود.
۴- زمان اختلاط طولانی‌تر: برای مخلوط شدن یکنواخت بتن سبک، زمان اختلاط آن نسبت به بتن معمولی بیشتر است.
۵- تخلخل و مقاومت کمتر: بتن سبک متخلخل‌تر بوده و مقاومت کمتری نسبت به بتن معمولی دارد.
۶- خطرات زیست محیطی: استفاده از بتن سبک، باعث خروجی پسماندهای صنعتی مانند خاکستر بادی، کلینکر، سرباره و … را می‌شود که در محل دفن زباله مشکل ایجاد می‌کند.
تولید کننده های بتن سبک
کارخانه‌های بسیاری در کشور قادر به تولید بتن سبک هستند که در ادامه چند نمونه از آنها را معرفی می‌کنیم. بتن سبک تولید شده در این کارخانه‌ها قابل استفاده برایانبوه‌سازان، پیمانکاران و کلیه فعالان صنعت ساختمان است.
۱- کارخانه پَرین بتن آمود: تولیدکننده انواع بتن سبک از جمله بتن هوادار اتوکلاو شده است که در جاده مشهد – نیشابور قرار دارد.
۲- شرکت سبک سازان شرق: قادر به تولید بتن سبک اتوکلاو شده است که در بجنورد، مرکز استان خراسان شمالی قرار دارد.
۳- شرکت عایق بلوک مبنا صنعت: تولیدکننده بلوک‌های بتنی سبک و عایق دیواری در جنوب کشور و در استان شیراز است. بلوک‌های بتنی سبک تولیدی این شرکت با نام پرلکس فارس تولید می‌شوند.
۴- کارخانه سورنا هبلکس: یکی از بزرگ‌ترین عرضه‌کننده‌های بتن سبک هبلکس در تهران است. بلوک هبلکس، یک نوع بلوک سبک بتنی تشکیل شده از سیمان، آهک، پودر آلومینیوم و سیلیس است.
۵- سما بتن اسپادانا: تولیدکننده بتن سبک در اصفهان است که از جمله محصولات آن می‌توان به بلوک‌های سبک دیواری CLC و بتن سبک با فوم پلیمری اشاره کرد.
۶- شرکت پلیمر بتن آران: این شرکت با نام تجاری آران لکس تولیدکننده بتن سبک در تبریز (بتن گازدار اتوکلاو شده AAC) است.
۷- شرکت تک سامان هور: تولیدکننده انواع بلوک سبک بتن مطابق مبحث ۱۸ و ۱۹ استاندارد ملی ایران است که در جاده قدیم تهران ساوه، شهرک صنعتی زاویه قرار دارد.
۸- شرکت سبک سازان آذربایجان: گروه فوم بتن سبک سازان آذربایجان یکی دیگر از تولیدکننده‌های بتن سبک در تبریز است که محصولات آن در راستای سبک‌سازی و کاهش بار مرده سازه‌ها و خصوصیات حرارتی و صوتی استفاده می‌شود.
۹- گروه کارخانجات بهنام: این کارخانه قدمتی بیش از ۶۰ سال دارد که از سال ۱۳۹۱ کارخانه بتن سبک خود را راه‌اندازی کرد. بتن سبک بهنام تبریز از اولین‌های شهر تبریز است.
۱۰- کارخانه بتن نوبهار مرند: یکی دیگر از بزرگ‌ترین تولیدکننده‌های بلوک دیواری سبک اتوکلاو شده (هبلکس) است که در استان آذربایجان شرقی و شهر مرند قرار دارد.
۱۱- کارخانه کیمیای بهروز: کارخانه بلوک سبک کیمیای بهروزی با برند «کیبکس» تولید کننده بتن سبک یا همان بلوک‌های سبک اتوکلاو شده در شهرستان قوم و شهرک صنعتی محمودآباد است.
سخن نهایی
بتن سبک از سنگدانه‌های با چگالی پایین و ساختاری متخلخل تشکیل شده است که باعث کاهش وزن آن نسبت به بتن معمولی می‌شود. این نوع بتن، به دلیل دارا بودن مقدار زیادی هوا و گازهای محبوس، وزن فضایی کمتری داشته و ویژگی‌هایی مانند عایق بودن در برابر حرارت و صوت را ارائه می‌دهد. بتن سبک بر اساس نوع مواد پرکننده، در دسته‌بندی‌های متنوعی قرار می‌گیرد.
پی‌نوشت: برخی از اطلاعاتی که در این مقاله به آنها اشاره شد، برگرفته از منبع زیر است.
منبع: «مصالح ساختمانی» – انتشارات اسوه – تالیف سام فروتنی
