بتن متخلخل چیست؟

بتن متخلخل یا بتن اسفنجی نوعی بتن سبک و با وزن کم و اسلامپ صفر است که از سیمان، آب، سنگ دانه و مواد افزودنی تشکیل شده که سنگ دانه های آن درشت و فاقد ریزدانه است. در این بتن سنگ دانه های ریز حذف شده و فواصل سنگ دانه ها هم بیشتر شده که در نتیجه هوا، آب، حرارت و سرما به آن نفوذ می کند. اندازه حفره ها معمولا بین 2 تا 8 میلیمتر و 15 الی 20 درصد حجم این بتن دارای فضای خالی و خلل و فرج است که عواملی مثل اندازه سنگ دانه ها، مقدار تراکم و نسبت آب به سیمان در این اندازه ها موثر است. به علت فضای خالی زیاد باید بتن ویبره شود. خمیر سیمان در بتن متخلخل چسبندگی زیادی دارد و روان نیست. طول عمر روسازی با این بتن 30 تا 50 درصد بیشتر از روسازی با بتن معمولی است.

با توسعه شهرنشینی، یکی از مشکلات در شهرسازی شهرهای بزرگ، شکل گیری سیلاب در معابر و خیابان ها و در نتیجه فرسایش معابر و عدم نفوذ آب به منابع آب زیرزمینی است. برای حل این مشکل می توان از بتن متخلخل یا پوک که نفوذپذیری زیادی دارد و آب به راحتی از آن عبور می کند استفاده کرد. استفاده از بتن متخلخل در روسازی معابر باعث جلوگیری از وقوع سیلاب و مانع فرسایش آن می شود. آب از بین فضاهای خالی بتن عبور کرده و باعث تقویت سفره های آب زیرزمینی می شود. هم چنین باعث کاهش هزینه های ترمیم معابر، کاهش آلودگی صوتی، کاهش گرما، حفظ اکوسیستم و حفظ و رشد درختان است.

تاریخچه بتن متخلخل

بتن متخلخل برای نخستین بار در سال 1924 میلادی در کشور سوئد معرفی شد و به عنوان یکی از نوآوری های مهم در صنعت ساخت و ساز توجه بسیاری را به خود جلب کرد. هدف اصلی از تولید این نوع بتن، دستیابی به ماده ای بود که ویژگی هایی مشابه چوب داشته باشد، اما از معایب آن نظیر آسیب پذیری در برابر رطوبت و پوسیدگی مصون بماند. این خواص شامل وزن سبک، عایق حرارتی مناسب، امکان برش و شکل دهی آسان، و دوام بیشتر در برابر شرایط محیطی بود. این ویژگی ها بتن متخلخل را به گزینه ای جذاب برای جایگزینی مصالح سنتی در ساختمان سازی تبدیل کرد.

پس از موفقیت های اولیه در سوئد، تولید این محصول از سال 1950 میلادی در دیگر کشورها نیز آغاز شد. هر کشور با توجه به نیازهای خاص خود و فناوری های موجود، روش های متفاوتی برای تولید این بتن به کار گرفت و اسامی مختلفی برای آن انتخاب شد. این گسترش به دلیل مزایای فراوان بتن متخلخل، مانند کاهش وزن سازه ها، صرفه جویی در مصرف انرژی به دلیل خاصیت عایق حرارتی، و سازگاری با شرایط زیست محیطی، به سرعت در صنایع ساختمانی جهانی رواج یافت. در نتیجه، بتن اسفنجی یا متخلخل به یکی از مصالح ساختمانی کلیدی تبدیل شد که در پروژه های مختلف از ساخت دیوارهای سبک و عایق تا استفاده در سیستم های زهکشی و مدیریت آب به کار گرفته می شود. این روند نه تنها به ارتقای فناوری های ساخت و ساز کمک کرد، بلکه راه حل هایی پایدار برای چالش های محیطی ارائه داد.

مزایای بتن متخلخل چیست؟

بتن متخلخل در برابر حریق، آب، سایش، پوسیدگی، قارچ و حشرات مقاوم است. هم چنین مقاومت آن در برابر یخ زدگی آن را به گزینه مناسبی برای مناطق سردسیر تبدیل می کند. در مقابل آتش سوزی و زلزله نسبت به آجرهای سفالی مقاومت بیشتری دارند. سبکی و چگالی پایین که حدودا بین 300 تا 800 کیلوگرم در متر مکعب است باعث می شود که کار با این بتن آسان شود و انعطاف زیادی در اختیار طراحان قرار می دهد. هم چنین هوای محبوس و چگالی پایین بتن آن را به عایق صوتی و حرارتی تبدیل می کند. اجرا و نصب بتن اسفنجی آسان تر و سریع است در نتیجه از لحاظ اقتصادی به صرفه تر است. از دیگر مزایای بتن متخلخل قابلیت استفاده دوباره از ضایعات آن و سازگاری با محیط زیست است.

معایب این بتن

به علت وجود فضاهای خالی زیاد آب زیادی مصرف می کند. نمی توان در دیوارهای باربر از آن استفاده کرد، در صورت استفاده باید ضخامت دیوار زیاد شود که به صرفه نیست و فضای بیشتری اشغال می کند. مقاومت مکانیکی این بتن و استحکام آن در برابر ضربه زیاد نیست و امکان جدا شدن ذرات بزرگ تر و باقی ماندن ذرات کوچکتر و شن وجود دارد که با عمل آوری صحیح می توان میزان جداشدگی را به کمترین رساند. از دیگر مشکلات آن مقاومت نسبتا کم آن (400 تا 4000 پوند بر اینچ مربع) است. به طور کلی مزایای زیاد بتن متخلخل معایب آن را پوشش می دهد.

انواع بتن متخلخل

بتن متخلخل از نظر فرآیند تولید به دو دسته اصلی بتن کفی و بتن گازی تقسیم بندی می شود. این دو نوع بتن با استفاده از فرآیندهای متفاوتی تولید می شوند که ویژگی ها و کاربردهای خاصی به آنها می بخشد. به طور کلی، اغلب بتن های کفی و گازی در دسته بتن های غیرسازه ای قرار می گیرند، اما در برخی موارد، بتن های متخلخل گازی را می توان به عنوان بتن های سازه ای و مسلح نیز مورد استفاده قرار داد.

بتن گازی، که به دلیل خواص عایق حرارتی برجسته اش شناخته می شود، عمدتاً در ساخت دیوارهای جداکننده به کار می رود. این نوع بتن با ایجاد گاز در مخلوط اولیه و تشکیل حباب های پایدار تولید می شود که باعث ایجاد ساختاری متخلخل می گردد. یکی از مزایای کلیدی بتن گازی، کاهش وزن سازه و بهبود عملکرد عایق بندی حرارتی در ساختمان ها است. این ویژگی ها باعث شده که بتن گازی به عنوان یکی از گزینه های محبوب در طراحی سازه های مدرن و پایدار شناخته شود.

از سوی دیگر، بتن کفی از طریق افزودن کف به مخلوط پایه تولید می شود. این فرآیند منجر به ایجاد ماده ای سبک تر نسبت به بتن گازی می شود. بتن کفی در ساخت لایه میانی ساندویچ پانل ها، پر کردن حفره ها و حفاری ها، و پروژه های مشابه کاربرد دارد. یکی از مزیت های کلیدی بتن کفی، وزن سبک تر آن در مقایسه با بتن گازی است که باعث سهولت در حمل ونقل و نصب می شود.

در تولید هر دو نوع بتن، پایداری حباب های گازی و توزیع یکنواخت آنها در مخلوط بتن از اهمیت بالایی برخوردار است. این عوامل نه تنها بر کیفیت نهایی بتن تأثیر می گذارند، بلکه دوام و عملکرد آن در شرایط مختلف را نیز تعیین می کنند. انتخاب نوع بتن متخلخل باید بر اساس نیاز پروژه و ویژگی های مورد انتظار از محصول نهایی صورت گیرد. بتن کفی و گازی هر دو با ارائه ویژگی های منحصر به فرد خود، نقش مهمی در کاهش وزن سازه ها، بهبود عایق بندی حرارتی، و سازگاری با الزامات زیست محیطی ایفا می کنند.

کاربرد بتن متخلخل

از این بتن در جاده هایی که امکان وقوع سیل دارند، در پیاده روهایی که مشکل آب گرفتگی دارند، در معابر با حجم ترافیک کم مثل پارکینگ های روباز، خیابان های با ترافیک سبک، کف پوش ها و عایق سقف و پشت بام، زیرسازی چمن‌های استادیوم فوتبال، قالب‌گیری سازه‌های فولادی برای محافظت در برابر آتش و خوردگی و شیب بندی استفاده می شود. بتن های متخلخل پرکننده هم هستند و در تولید بلوک های ساختمانی هم از آنها استفاده می شود.

مواد افزودنی در بتن متخلخل

افزودنی ها یا مواد دارای خاصیت سیمان به منظور افزایش کارایی بتن متخلخل با تغییر زمان گیرش، افزایش مقاومت بتن، نفوذ پذیری و تخلخل و افزودنی هایی هم برای رقیق کردن بتن به کار می روند. افزودنی هایی که به جای سیمان می توان به بتن متخلخل اضافه کرد شامل خاکستر بادی، گاز سیلیس و روباره می‌باشند.

خاکستر بادی

متریال خاکستر بادی از محصولات فرعی انبار زغال واقع در نیروگاه‌های برق است. در گذشته بر روی زمین انباشته می‌شد و ماده‌ای بی‌مصرف بود اما امروزه متریالی مهم در سیمان‌سازی به محسوب می شود. این ماده را می‌توان جایگزین سیمان کرد و به مقدار ۶ تا ۶۵ درصد از آن استفاده نمود.

گاز سیلیس

گاز سیلیکون فراورده جانبی از تولید سیلیکون است که دانه‌بندی بسیار ریز و کروی شکل دارد. این ماده استحکام، دوام و مقاومت فشاری بتن متخلخل را بالا می برد و در ساختمان‌های بلند می توان از آن استفاده کرد. از این ماده می‌توان به مقدار ۵ تا ۱۲ درصد به جای سیمان استفاده کرد.

روباره

روباره محصول زباله در صنایع فولاد است و برای افزایش مقاومت و دوام بتن استفاده می‌شود. از این ماده می توان به مقدار ۲۰ تا ۷۰ درصد به جای سیمان استفاده کرد.

نصب بتن اسفنجی (متخلخل)

نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اصلی مخلوط کردن، جاگذاری، تراکم یا کوبیدن و عمل آوری بتن است. نصب بتن متخلخل با نصب بتن های نفوذ ناپذر به علت تفاوت خصوصیات فیزیکی متفاوت است. نصب صحیح آن در کیفیت و عملکرد بتن نقش مهمی دارد در نتیجه باید از نیروی متخصص و باتجربه استفاده کرد.