وحید 0319
23rd August 2012, 02:29 AM
بتن اسفنجی
همانطور كه می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌كند و یكی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است.
http://memarinews.com/Image/News/2011/3/3656_634357305172187500_l.jpgمقدمه
همانطور كه می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌كند و یكی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمایشات و تحقیقات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا ) دست یابد. بتن اسفنجی كه حاصل این دست رنج بود، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی‌های شهر‌های اروپا و آمریكا ایجاد كند. البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات، مهندسین و متخصصین فن این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌های كشورمان نیز قرار بگیرد.
بتن اسفنجی چیست؟
بتن اسفنجی یك مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سیمان، آب و ماسه به میزان اندك(وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می‌شود.
در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن كمتر استفاده می‌شود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یك ساعت كاملا" از آب تخلیه خواهد شد.
نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی
برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول، زیر میزان مواد مختلف به كار رفته شده از آن ذكر شده است:
نسبت مواد
مقدار مواد
1-مواد دارای خواص بتن (البته در مورد مواد دارای خواص سیمای یا همان افزونی‌های بتن بعدا" بیشتر توضیح داده می‌شود.)
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 سیمان (از لحاظ جرم)
0.27 to 0.30
4-نسبت سنگدانه به سیمان (ازلحاظ جرم)
4 to 4.5:1
5- نسبت سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن)
0 to 1:1
رفتار بتن سنجی
همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی‌های آن در زیر بیان شده است:
مشخصات
مقدار
اسلامپ یا نشست (stump)
20 mm (3/4 in)
چگالی (وزن مخصوص)
1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گیرش (setting time)
1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم)
15% to 25%
میزان نفوذ پذیری (از لحاظ میزان سرعت)
120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاری
3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشی
1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن
200x10^-6
نصب بتن اسفنجی
نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:
1- مخلوط كردن
2- جاگذاری كردن (گماردن، قراردادن)
3- تراكم و فشرده سازی (كوبیدن )
4- عمل آوردن بتن
بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجی همه به جای اینكه در یك كارخانه زیر شرایط یكسان انجام شوند، در محل كار (پای كار) انجام می‌شوند.
اگر چه بتن اسفنجی می‌تواند توسط همان تهیه كننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان كامیون‌های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی‌های فیزیكی منحصر به فردش است كه نیاز به یك پیمانكار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت‌های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است.
به هر حال، كیفیت و عملكرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملكرد نصب كننده و خاصیت ضربه‌های ساختاری (كمپكت) دارد.
این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن psi400 الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یك روسازی بتن اسفنجی مقدار پوكی (فضای خالی) آن است.
البته باید بدانیم كه زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید كاملاً غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندكی خاك و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.
همچنین باید به این موضوع اشاره كرد كه یخ‌زدن آب در داخل این بتن مشكلی ایجاد نمی‌كند، زیرا آزمایش‌هایی صورت گرفته كه در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ می‌زد. كاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشكلی در به كار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.
نقش مواد افزودنی ( مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی
مواد افزودنی(یا همان مواد دارای خواص سیمانی) كه در بتن اسفنجی بكار می‌روند عبارتند از: رقیق‌كننده‌های سیمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاكستر بادی و پوزولان طبیعی (ASTM C 618)، روباره (ASTM C 989) و بخار سیلیس(ASTM C 1240).
حال به برخی از آنها كه نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می‌توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند(كه در ایران از آنها به ندرت استفاده می‌شود) اشاره می‌كنیم. در واقع این مواد بر عملكرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و ... در بتن تأثیر می‌گذارند و در یك كلام كلید عملكرد بالای بتن، در استفاده از مواد افزودنی (SCMS) است.
از آن جمله می‌خواهیم به گاز سیلیس، خاكستر بادی و روباره كه همگی دوام بتن را بوسیله كم كردن نفوذ پذیری و شكاف ( ترك خوردگی) افزایش می‌دهند اشاره می‌كنیم:
گاز سیلیس (Silica fume): یك فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیكون است، و از دانه‌های خیلی ریز و ذرات كروی شكلی تشكیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می‌دهد. به طور مكرر برای ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن(با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 20000 هم فراتر می‌رود.) استفاده می‌شود و می‌توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
خاكستر بادی(fly ash): خاكستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه‌های برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌ای بی‌مصرف روی زمین انباشته می‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یك ماده مهم در صنعت سیمان سازی به كار برده می‌شود و می‌توان از آن %65-5 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می‌توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
مزایای بتن اسفنجی چیست و موارد استفاده از آن كدام است؟
بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، كه البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می‌توان به پایین آمدن خرج‌های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می‌توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی‌های آب فراوان در سطح شهر و كنار خیابان و كوچه‌ها و همچنین كانال‌های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره‌های آب زیرزمینی منتقل می‌كند و در واقع یك مزیت زیست محیطی نیز محسوب می‌شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
1- جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مكان‌ها به هنگام بارندگی
2- جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی‌ها (زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین كه آلودگی فراوان دارد جریان می‌یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می‌شود.)
3- پر شدن ذخایر آب زیرزمینی
4- در نقاط سرد كه ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق می‌شود می‌توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت كرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری كرد.
5- همچنین می‌توان از این نوع بتن در مكان‌هایی كه نیاز به زمین خشك است استفاده كرد مثلاً در زیر سازی چمن‌های استادیوم‌های فوتبال.
6- همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می‌كند كه شهرداری‌های محترم می‌توانند از این بتن در پیاده‌رو سازی‌ها و محوطه سازی پارك‌ها، پاركینگ‌ها و معابری كه مشكل آبگیری دارند استفاده نمایند.(مترجم)
7- ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.
همانطور كه می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌كند و یكی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است.
http://memarinews.com/Image/News/2011/3/3656_634357305172187500_l.jpgمقدمه
همانطور كه می‌دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می‌كند و یكی از عوامل بسیار مؤثر در سازه‌های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه‌ها آغاز نموده؛ پس از آزمایشات و تحقیقات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا ) دست یابد. بتن اسفنجی كه حاصل این دست رنج بود، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی‌های شهر‌های اروپا و آمریكا ایجاد كند. البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات، مهندسین و متخصصین فن این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه‌های كشورمان نیز قرار بگیرد.
بتن اسفنجی چیست؟
بتن اسفنجی یك مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سیمان، آب و ماسه به میزان اندك(وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می‌شود.
در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن كمتر استفاده می‌شود و این مسأله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یك ساعت كاملا" از آب تخلیه خواهد شد.
نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی
برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول، زیر میزان مواد مختلف به كار رفته شده از آن ذكر شده است:
نسبت مواد
مقدار مواد
1-مواد دارای خواص بتن (البته در مورد مواد دارای خواص سیمای یا همان افزونی‌های بتن بعدا" بیشتر توضیح داده می‌شود.)
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 سیمان (از لحاظ جرم)
0.27 to 0.30
4-نسبت سنگدانه به سیمان (ازلحاظ جرم)
4 to 4.5:1
5- نسبت سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن)
0 to 1:1
رفتار بتن سنجی
همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی‌های آن در زیر بیان شده است:
مشخصات
مقدار
اسلامپ یا نشست (stump)
20 mm (3/4 in)
چگالی (وزن مخصوص)
1600 to 2000 kg/m^3 (100 to 125 1b/ft^3)
زمان گیرش (setting time)
1 ساعت
تخلخل (از لحاظ حجم)
15% to 25%
میزان نفوذ پذیری (از لحاظ میزان سرعت)
120 L/min to 320 L/m^2/min (3ga1/ft^2/ min to 8 gal /ft^2/min)
مقاومت فشاری
3.5 Mpa TO 28 Mpa (500psi to4000 psi)
مقاومت خمشی
1 Mpa to 3.8 Mpa (150 psi to 550 psi)
افت بتن
200x10^-6
نصب بتن اسفنجی
نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:
1- مخلوط كردن
2- جاگذاری كردن (گماردن، قراردادن)
3- تراكم و فشرده سازی (كوبیدن )
4- عمل آوردن بتن
بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجی همه به جای اینكه در یك كارخانه زیر شرایط یكسان انجام شوند، در محل كار (پای كار) انجام می‌شوند.
اگر چه بتن اسفنجی می‌تواند توسط همان تهیه كننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان كامیون‌های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی‌های فیزیكی منحصر به فردش است كه نیاز به یك پیمانكار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت‌های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است.
به هر حال، كیفیت و عملكرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملكرد نصب كننده و خاصیت ضربه‌های ساختاری (كمپكت) دارد.
این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن psi400 الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یك روسازی بتن اسفنجی مقدار پوكی (فضای خالی) آن است.
البته باید بدانیم كه زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید كاملاً غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندكی خاك و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.
همچنین باید به این موضوع اشاره كرد كه یخ‌زدن آب در داخل این بتن مشكلی ایجاد نمی‌كند، زیرا آزمایش‌هایی صورت گرفته كه در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ می‌زد. كاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشكلی در به كار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.
نقش مواد افزودنی ( مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی
مواد افزودنی(یا همان مواد دارای خواص سیمانی) كه در بتن اسفنجی بكار می‌روند عبارتند از: رقیق‌كننده‌های سیمان(C 1157، C 595 ASTM )، خاكستر بادی و پوزولان طبیعی (ASTM C 618)، روباره (ASTM C 989) و بخار سیلیس(ASTM C 1240).
حال به برخی از آنها كه نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می‌توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند(كه در ایران از آنها به ندرت استفاده می‌شود) اشاره می‌كنیم. در واقع این مواد بر عملكرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و ... در بتن تأثیر می‌گذارند و در یك كلام كلید عملكرد بالای بتن، در استفاده از مواد افزودنی (SCMS) است.
از آن جمله می‌خواهیم به گاز سیلیس، خاكستر بادی و روباره كه همگی دوام بتن را بوسیله كم كردن نفوذ پذیری و شكاف ( ترك خوردگی) افزایش می‌دهند اشاره می‌كنیم:
گاز سیلیس (Silica fume): یك فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیكون است، و از دانه‌های خیلی ریز و ذرات كروی شكلی تشكیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می‌دهد. به طور مكرر برای ارتفاعات بلند ساختمان‌ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن(با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 20000 هم فراتر می‌رود.) استفاده می‌شود و می‌توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
خاكستر بادی(fly ash): خاكستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه‌های برق است و سال‌ها قبل به عنوان ماده‌ای بی‌مصرف روی زمین انباشته می‌شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یك ماده مهم در صنعت سیمان سازی به كار برده می‌شود و می‌توان از آن %65-5 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می‌توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن استفاده كرد.
مزایای بتن اسفنجی چیست و موارد استفاده از آن كدام است؟
بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، كه البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می‌توان به پایین آمدن خرج‌های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می‌توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی‌های آب فراوان در سطح شهر و كنار خیابان و كوچه‌ها و همچنین كانال‌های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره‌های آب زیرزمینی منتقل می‌كند و در واقع یك مزیت زیست محیطی نیز محسوب می‌شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می‌توان به موارد زیر اشاره كرد:
1- جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مكان‌ها به هنگام بارندگی
2- جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی‌ها (زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین كه آلودگی فراوان دارد جریان می‌یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می‌شود.)
3- پر شدن ذخایر آب زیرزمینی
4- در نقاط سرد كه ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق می‌شود می‌توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت كرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری كرد.
5- همچنین می‌توان از این نوع بتن در مكان‌هایی كه نیاز به زمین خشك است استفاده كرد مثلاً در زیر سازی چمن‌های استادیوم‌های فوتبال.
6- همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می‌كند كه شهرداری‌های محترم می‌توانند از این بتن در پیاده‌رو سازی‌ها و محوطه سازی پارك‌ها، پاركینگ‌ها و معابری كه مشكل آبگیری دارند استفاده نمایند.(مترجم)
7- ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.