شرح کامل مسائل اجرایی بتن سبكدانه سازه ای

بسیاری از اصول اجرائی حاكم بر بتن ریزیهای معمولی در بتن ریزی با بتن سبــكدانه سازه ای كماكان از اهمیت برخوردار است. مسلما" در بتن های غیر سازه و سبكدانه بسیاری از نكات مورد نظر نمیتواند با اهمیت تلقی شود و عدم رعایت برخی قواعد تا آنجا كه به وزن مخصوص بتن ریخته شده لطمه نزند و آنرا بالا نبرد با اهمیت تلقـــی نمیشـــود. اصل پیوستگی و تدوام در بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد ) ، اصل عدم گیرش یا نزدیكی به گیرش در بتن قبل از ریختن و تراكم ، اصل عدم جدا شدگی مواد (ناهمگنی ) بتن، اصل رعایت دمای مناسب بتن ریزی، اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر، اصل رعایت تراكم صحیح، اصل رعایت پرداخت صحیح سطح بتن، اصل انتخاب صحیح اسلامپ با توجه به وضعیت قطعه و وسایل تراكمی موجود، اصل رعایت و بكارگیری نسبت ها و مقادیر صحیح مصالح و پرهیز از مصرف مواد نا مناسب، و در نهایت اصل عمل آوری صحیح و قالب برداری به موقع و با دقت همواره در این نوع بتن ریزیها مانند بتن های معمولی از اهمیت برخوردار می باشد.
استفاده از مواد مناسب و نسبت های صحیح :
بکار گیری مواد و مصالح مناسب طبق مشخصات پروژه، رعایت مصرف سیمان تازه و غیر فاسد از نوع مورد نظر و مطابق با استاندارد مورد قبول کاملا" مهم می باشد. توزین یا پیمانه کردن دقیق و صحیح مصالح مصرفی طبق طرح اختلاط ارائه شده از اهمیت برخوردار است. بهتر است مصالح سنگی مصرفی به ویژه سبکدانه در شرایطی قرار گیرد که نوسانات رطوبتی اندکی داشته باشد . برای مثال خوبست بدانیم لیکاهای موجود در ایران میتواند تا بیش از 30 درصد آب را در خود جذب و نگهداری کند . بنابراین بین سنگدانه کاملا" خشک و کاملا" اشباع تفاوت فاحشی وجود دارد و میتواند بر اسلامپ حاصله و نسبت آب به سیمان و در نتیجه به مقاومت و دوام بتن سبکدانه سازه ای اثر چشمگیری باقی گذارد . بهر حال اگر بدانیم مثلا" سنگدانه های ما حدود 5 درصد رطوبت دارد میتوانیم مقدار آب مصرفی را تنظیم نمائیم تا به طرح اختلاط مورد نظر دست یابیم.
باید دانست مشکل بزرگ تولید بتن سبکدانه همین تغییر رطوبت است و لذا کنترل نسبت آب به سیمان در این بتن ها مشکل می باشد و حتی مانند بتن های معمولی نیز نمیتوان با کنترل اسلامپ به نتیجه مورد نظر رسید.

انتخاب اسلامپ صحیح :
مانند بتن های معمول انتخاب اسلامپ میتواند مهم باشد . از نظر جدا شدگی، آب انداختن، رسیدن به تراکم مورد نظر با توجه به ابعاد قطعه، طرز قرارگیری، وضعیت درهمی میلگردها، وسایل تراکمی موجود قابل تأمین این انتخاب کاملا" معنا دار و با اهمیت است . به دلیل سبکی سنگدانه ها بویژه سبکدانه های درشت احتمال جدا شدگی در بتن شل افزایش می یابد. لذا اسلامپ های بیش از ده سانتی متر ابدا" مطلوب نیست مگر اینکه بتن پر عیاری داشته باشیم، همچنین با وجود موادی مانند میکرو سیلیس ممکنست این جدا شدگی به حداقل برسد.
بنا براین اگر قرار باشد بتن سبکدانه پمپی با اسلامپ 10 تا 15 سانتی متر را داشته باشیم عیار سیمان باید از حدود 400 کیلو در متر مکعب فراتر رود. در حالیکه اگر اسلامپ کمتر باشد حداقل عیار سیمان در ACI برابرkg/m3 335 مطرح شده است . در حالات عادی اسلامپ های 5 تا 8 سانتی متر برای بتن سبکدانه غیر پمپی و اسلامپ 7 تا 10 سانتی متر برای بتن سبکدانه پمپی مطلوب تلقی میشود بدون اینکه این اعداد جنبه آئین نامه ای داشته باشد.
تغییرات اسلامپ در طول اجراء در بتن سبکدانه بسیار جدی است. در بتن های معمولی نیز این پدیده به چشم میخورد بویژه وقتی سنگدانه های درشت خیلی خشک باشند ممکن است حتی در طول 15 دقیقه پس از ساخت شاهد افت جدی در اسلامپ باشیم . در بتن سبکدانه این امر به شدت وجود دارد. فرض کنید اگر در طول 15 تا 30 دقیقه جذب آب سبکدانه 5 تا 10 درصد فرض شود و فقط سبکدانه درشت به میزان 300 کیلو داشته باشیم 15 تا 30 کیلو آب را جذب می کند که کاهش اسلامپ 6 تا 15 سانتی متر را میتوان شاهد بود. اگر قرار باشد طول مدت حمل و ریختن و تراکم زیاد باشد کاملا" دچار مشکل میشویم. همچنین در بتن های پمپی، این کاهش و افت در اسلامپ مسئله ساز است . بنا براین سعی میشود که چنین پروژه هائی حتی الامکان از 24 ساعت قبل از ساخت بتن، سبکدانه ها را خیس کرد (Presoaking ) تا آب قابل ملاحظه ای را جذب نماید و پس از اختلاط بتن شاهد افت اسلامپ زیادی نباشیم . این خیس کردن ممکن است حتی از سه روز قبل شروع شود ادامه یابد. خیس کردن سنگدانه ممکن است با آب پاشی تحت فشار و بصورت بارانی باشد و یا از سیستم خلاء برای نفوذ سریعتر آب به داخل سبکدانه استفاده شود که در ایران روش ساده اول معمولتر و عملی تر می باشد. ریختن آب و سبکدانه در مخلوط کن و اضافه کردن سیمان و غیره پس از مدتی تأخیر میتواند به افت اسلامپ کمتر منجر شود.
میزان جذب آب سبکدانه ها علاوه بر زمان تابع میزان آب موجود در آن ( رطوبت اولیه ) نیز می باشد که پیش بینی جذب آب را در مدت معین دشوار می کند مگراینکه قبلا" آزمایشهائی را با رطوبت اولیه موجود انجام داده باشیم.
اسلامپ های کمتر از 5 سانتی متری نیز کار تراکم را با مشکل مواجه می سازد و فضای خالی زیادی را در بتن بهمراه دارد .
بسیاری از تحقیقات نشان داده اند مقاومت و دوام بتن های سبکدانه که با سبکدانه خشک ساخته شده اند بهتر از وقتی است که از سبکدانه قبلا" خیس شده یا اشباع شده استفاده گشته است.

اصل رعایت دمای مناسب :
حداقل و حداکثر دمای مجاز و مطلوب در أئین نامه ها مشخص شده است. رعایت این امر برای بتن سبک سازه ای و با دوام بشدت ضروری است و از این نظر تفاوتی با بتن معمولی وجود ندارد.
حداقل دمای مجاز 5+ درجه سانتی گراد و حداقل دمای مطلوب 10+ درجه سانتی گراد است . حداکثر دمای مجاز معمولا" 32-30 درجه سانتی گراد تا هنگام گیرش می باشد و بهتر است از این حد فاصله معقولی را داشته باشیم . در هوای سرد و گرم که بتن با دمای مناسب تولید می شود نباید در حین اجرا آنقدر تأخیر و معطلی بوجود آورد که با تبادل گرمائی، دمای مطلوب از دست برود.

اصل همگنی ( عدم جداشدگی ) :
اصول جداشدگی و عوامل مؤثر بر آن برای بتن سبکدانه همچون بتن معمولی است، اما برای بتن سبکدانه یک عامل دیگر یعنی اختلاف در چگالی ذرات و خمیر سیمان یا ملات میتواند به جداشدگی منجر گردد. عوامل جداشدگی میتوانند داخلی باشند که صرفا" استعداد جداشدگی را بوجود می آورند و یا عامل خارجی باشند که مربوط به اجرا هستند و استعداد را شکوفا می کنند . از عوامل داخلی بالا رفتن حداکثر اندازه سبکدانه می باشد که معمولا" باعث جداشدگی میگردد و بهتر است حداکثر اندازه سبکدانه برای بتن سازه ای به 20 میلی متر محدود شود و توصیه می گردد تا از حداکثر اندازه 15 – 12ر میلی متر استفاده شود. جالب است بدانیم معمولا" با افزایش حداکثر اندازه، چگالی حجمی خشک ذرات سبکدانه درشت کاهش می یابد و از این نظر نیز امکان جداشدگی را قوت می بخشد.
بالا رفتن اسلامپ به افزایش استعداد جداشدگی منجر می شود. کاهش میزان عیار سیمان و مواد سیمانی و چسباننده میتواند بشدت باعث افزایش استعداد جداشدگی گردد. اختلاف وزن مخصوص ( چگالی ) ذرات سبکدانه با خمیر سیمان و یا اختلاف چگالی ذرات ریزدانه و درشت دانه به بالا رفتن استعداد جداشدگی منجر می گردد. بالا رفتن نسبت آب به سیمان به افزایش پتانسیل جداشدگی می انجامد. درشت تر شدن بافت دانه بندی سنگدانه ها معمولا" امکان جداشدگی را افزایش می دهد . وجود مواد ریز دانه و چسباننده مانند پوزولان و میکروسیلیس و سرباره ها می تواند باعث کاهش استعداد جداشدگی بتن سبکدانه گردد، همچنین بکارگیری مواد حبابزا و ایجاد حباب هوا میتواند جداشدگی و آب انداختن را کاهش دهد ضمن اینکه روانی و کارآئی مورد نظر تأمین میگردد.
از عوامل خارجی می توان حمل نامناسب، ریختن غلط، استفاده از شوت های طولانی و یا شیب نامطلوب، برخورد بتن با قالب و میلگردها، ریختن بتن از ارتفاع زیاد بدون لوله و قیف هادی و یا بدون پمپ معمولا" به جداشدگی منجر میشود. بخاطر حساسیت جداشدگی در این بتن ها باید دقت بیشتری را اعمال نمود. باید دانست نتیجه جداشدگی در بتن سبکدانه نیز از نظر مقاومتی و دوام بمراتب حادتر و مضرتر از بتن معمولی است.

اصل عدم آلودگی بتن به مواد مضر :
در طول حمل و ریختن و تراکم نباید مواد مضر اعم از مواد ریزدانه رسی ( گل و لای )، مواد شیمیایی شامل چربی ها و مواد قندی یا انواع مختلف نمکها و آب شور و غیره با بتن مخلوط شود . مخلوط شدن موادی همچون گچ نیز توجیه ندارد. به هرحال در این رابطه هیچ تفاوتی بین بتن معمولی و سبکدانه سازه ای وجود ندارد.

اصل عدم کارکردن با بتن در مرحله گیرش :
اگر عملیات بتن ریزی با بتنی که در مرحله گیرش است انجام گیرد مقاومت و دوام آن بشدت کاهش می یابد و نفوذپذیری آن زیاد میشود . از این نظر بتن مانند ملات گچ زنده است که اگر آن را مرتبا" بهم بزنیم و ورز دهیم تبدیل به ملات گچ کشته میشود که بشدت کم مقاومت و کم دوام است، هرچند گیرش آن به تأخیر می افتد و یا اصلا" خود را نمی گیرد و صرفا" خشک می شود . بهرحال نباید بتن را در هنگامی که در شرف گیرش است مخلوط نمود و یا ریخت و متراکم کرد . از این نظر بین بتن سبکدانه و بتن معمولی اختلافی احساس نمی گردد.
مسلما" در هوای گرم و یا بتن با دمای زیاد، گیرش زودتر حاصل میشود . زمان گیرش تابع نوع سیمان ( جنس و ریزی )، نسبت آب به سیمان و وجود مواد افزودنی می باشد . برای افزایش زمان گیرش و ایجاد مهلت برای عملیات اجرائی می توان از بتن خنک، کار در هنگام خنکی هوا یا شب، سیمانهای کندگیر کننده استفاده نمود .

اصل پیوستگی و تداوم بتن ریزی ( عدم ایجاد درز سرد در بین لایه ها ) :
اگر در هنگام بتن ریزی به هر علت، لایه زیرین قبل از ریختن و تراکم لایه روئی گیرش خود را انجام داده باشد درز سرد Cold Joint بوجود می آید . در این رابطه فرقی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد . باید با تجهیز مناسب کارگاه، افزایش توان تولید و حمل در ریختن و تراکم بتن، افزایش زمان گیرش بتن و یا ایجاد درزهای اجرائی مناسب و کاهش سطح بتن ریزی و یا کاهش ضخامت لایه ها امکان ایجاد درز سرد را به حداقل رساند.

تراکم صحیح بتن سبکدانه :
از آنجا که بتن های سبکدانه بشدت در معرض جدا شدگی هستند، تراکم با قدرت زیاد و یا مدت بیش از حد مشکلات جدی را بوجود می آورد. به محض اینکه احساس می نمائیم که شیره یا سنگدانه ها شروع به روزدن می نمایند باید تراکم را قطع کرد. لرزش، بیش از فشار و ضربه میتواند موجب جدا شدگی گردد.
به هر حال باید کاملا" هوای بتن خارج و فضای خالی به حداقل برسد تا مقاومت و دوام کافی ایجاد گردد.

پرداخت سطح بتن سبکدانه :
آب انداختن بتن همواره مشکل بزرگی در پرداخت نهائی سطح بتن می باشد و این امر اختصاص به بتن سبکدانه ندارد . خوشبختانه به دلیل جذب آب تدریجـــی توسط سبکدانه ها، آب انداختن میتواند به کمترین مقدار برسد اما اگر سبکدانه ها قبل از اختلاط کاملا" اشباع شده باشد امکان آب انداختن بیشتر می گردد . کم بودن عیار سیمان و مواد چسباننده سیمانی، فقدان مواد ریزدانه، عدم وجود حباب هوا در بتن، درشتی بافت دانه بندی، افزایش حداکثر اندازه سبکدانه، گرد گوشه گی سنگدانه ها و بافت صاف سطح سنگدانه، بالا بودن اسلامپ، زیادی نسبت آب به سیمان و ... میتواند موجب افزایش آب انداختن شود.
وقتی بتن آب می اندازد باید اجازه داد آب تبخیر گردد و اگر تبخیر به سرعت میسر نمی گردد یا نگران گیرش هستیم باید سعی کنیم آب روزده را با وسیله مناسبی ( گونی یا اسفنج ) از سطح پاک نمائیم و سپس سطح را با ماله چوبی و بدنبال آن با ماله فلزی یا لاستیکی صاف کنیم.
عدم رعایت این نکات موجب افزایش نسبت آب به سیمان در سطح و کاهش مقاومت و دوام و افزایش نفوذپذیری بتن سطحی می گردد.

عمل آوری بتن سبکدانه :
هر چند عمل آوری رطوبتی و حرارتی بتن سبکدانه با بتن معمولی تفاوت چندانی ندارد اما اعتقاد بر این است که سبکدانه ها بعلت پوکی و تخلخل و جذب آب میتوانند در صورت فقدان عمل آوری رطوبتی از ناحیه اجرا کنندگان، بخشی از آب خود را در اختیار خمیر سیمان قرار دهند و توقف شدیدی در هیدراسیون سیمان رخ ندهد. این امر را عمل آوری داخلی بتن سبکدانه می گویند.

کنترل کیفی بتن سبکدانه :
کنترل کیفی بتن سبکدانه شامل بتن تازه و سخت شده است . کنترل روانی، وزن مخصوص و هوای بتن از مهمترین کنترلهای بتن تازه است . استفاده از آزمایش اسلامپ، میز آلمانی ( روانی ) و درجه تراکم برای این بتن ها پیش بینی شده است . وزن مخصوص بتن تازه سبکدانه متراکم معمولا" کنترل می شود و در آئین نامه های مختلف اختلاف 2 تا 3 درصد مجاز شمرده میشود ( نسبت به طرح اختلاط ) . هوای بتن را برای بتن سبکدانه نمیتوان بکمک روش فشاری بدست آورد و حتما" باید از روش حجمی بهره گرفت. برای بتن سبکدانه سخت شده، وزن مخصوص، مقاومت فشاری، کششی خمشی و نفوذپذیری، جذب آب، جذب موئینه و آزمایشهای دوام در برابر خوردگی قابل کنترل است.
وزن مخصوص بتن سخت شده سبکدانه بصورت اشباع و خشک اندازه گیری میشود و گاه بجای خشک کردن از جمع زدن مقادیر اجزاء در هر متر مکعب و افزودن مقداری رطوبت ثابت به آن، وزن مخصوص بتن سخت شده را بدست می آورند .
برای تعیین مقاومت فشاری و سایر پارامتر ها تفاوت چندانی بین بتن سبکدانه و معمولی وجود ندارد و شباهت جدی و کامل بین آنها وجود دارد . بهرحال ممکنست در مواردی نتایج حاصله در مقایسه با بتن های معمولی گمراه کننده باشد. مثلا" اگر جذب آب بتن سبکدانه را بصورت درصد وزنی گزارش کنیم و آنرا با جذب آب بتن معمولی مقایسه نمائیم دچار اشتباه میشویم و لذا توصیه میشود جذب آب بتن بصورت درصد حجمی گزارش گردد.

بتن فاقد ریزدانه ( Concrete finez – No ) :
اگر سنگدانه های درشت تک اندازه را با سیمان و آب مخلوط کنیم و در قالب بدون تراکم بریزیم بتن فاقد ریزدانه و متخلخل بدست می آید که از وزن مخصوص کمتری نسبت به بتن معمولی برخوردار خواهد بود. اگر چگالی سنگدانه ها در حدود معمولی باشد وزن مخصوص بتن فاقد ریزدانه حدود 1600 تا kg/m3 2000 بدست می آید اما اگر از سبکدانه درشت استفاده نمائیم ممکنست وزن مخصوص بتن حاصله از kg/m3 1000 کمتر شود ( حتی تا حدود kg/m3 650 ). بهرحال در هر مورد بتن مورد نظر سبک یا نیمه سبک تلقی می شود اما اگر سنگدانه معمولی استفاده شود نمیتوان آنرا بتن سبکدانه دانست.
مسلما" اگر سنگدانه تک اندازه بکار نرود و حاوی ذرات ریز تا درشت باشد وزن مخصوص بتن حاصل نیز زیاد خواهد شد . سنگدانه درشت مصرفی باید 20-10 میلی متر باشد و 5 درصد ذرات درشتر و 10 درصد ذرات ریزتر در این نوع سنگدانه تک اندازه (Singl Size) مجاز است اما بهرحال نباید ذرات ریزتر از 5 میلی متر در آن مشاهده گردد . سنگدانه درشت بهتر است پولکی و کشیده و یا بسیار تیزگوشه نباشد . سنگدانه های گرد گوشه یا نیمه شکسته برای تولید این بتن ارجح است.
ساختار بتن فاقد ریزدانه دارای تخلخل ظاهری است و حفرات موجود در بتن با چشم براحتی دیده می شود که در این مجموعه خمیر سیمان باید صرفا" تا حد امکان سنگدانه ها را بهم چسباند و از پر کردن فضاها با خمیر سیمان پرهیز شود زیرا وزن مخصوص بالا خواهد رفت . وجود خمیر سیمان با ضخامت حدود 1 میلی متر بر روی سنگدانه ها کاملا" مناسب است.
اگر سنگدانه معمولی بکار رود معمولا" مقدار شن اشباع تک اندازه بین 1400 تا 1750 کیلوگرم می باشد . حجم اشغالی ذرات شن در حدود 550 تا 700 لیتر در هر متر مکعب است. وزن سیمان مصرفی بین 75 تا 150 کیلو در متر مکعب یا بیشتر است که حجم آن حدود 25 تا 50 لیتر می باشد . معمولا" نسبت آب به سیمان مصرفی 4/0 تا 5/0 می باشد که افزایش آن می تواند به شلی خمیر سیمان و روانی آن منجر شود که موجب جداشدگی و پرشدن خلل و فرج می گردد و بتن مورد نظر حاصل نمی شود . با کاهش نسبت آب به سیمان چسبندگی لازم بوجود نمی آید و از نظر اجرائی دچار مشکل می شویم . نسبت وزنی سیمان به سنگدانه تا می باشد . همانطور که از محاسبات فوق بر می آید فضای خالی این بتن ( پوکی ) بین 25 تا 40 درصد می باشد و ابعاد این فضاها نیز بزرگ است درصد جذب آب بصورت وزنی حدود 15 تا 25 درصد است . طبیعتا" با افزایش مقدار سیمان و آب و یا مصرف شن با دانه بندی پیوسته ( Graded Size ) وزن مخصوص بتن بیشتر خواهد شد . توصیه می شود شن ها قبل از مصرف خیس و اشباع گردند.
طرح اختلاط این بتن ها بصورت آزمون و خطا خواهد بود و بشدت تابع شرایط ساخت بتن می باشد . بتن فاقد ریزدانه معمولا" بدون تراکم تولید می شود و اگر مرتعش یا متراکم شود بسیار جزئی خواهد بود زیرا خمیر سیمان میل به پر کردن فضای خالی بین سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگی سنگدانه به یکدیگر به حداقل خواهد رسید.
معمولا" انجام آزمایش کارآئی یا اسلامپ برای این نوع بتن موردی نخواهد داشت. از آنجاکه سنگدانه تک اندازه مصرف می شود جداشدگی از نوع جدائی ریز و درشت سنگدانه معنائی ندارد و می توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه ریخت.
بعلت محدودیت دامنه نسبت آب به سیمان و وجود فضای خالی قابل توجه در این نوع بتن، مقاومت فشاری این نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگا پاسکال می باشد و طبیعتا" یک بتن سبک سازه ای تلقی نمی گردد و بصورت مسلح مصرف نمی شود . برخی اوقات سعی می کنند میلگردها را با یک لایه ضد خوردگی ( پوشش مناسب ) آغشته کنند و سپس در بتن فاقد ریزدانه بکار برند . اگر از سبکدانه برای ساخت این بتن استفاده شود، مقاومت فشاری آن 2 تا 8 مگا پاسکال می باشد.
جمع شدگی بتن های فاقد ریزدانه بمراتب کمتر از بتن معمولی است زیرا مقدار سنگدانه در مقایسه با خمیر سیمان زیاد است و یقه قابل توجه بوجود می آورد . بتن فاقد ریزدانه سریعا" خشک می شود زیرا خمیر سیمان در مجاورت هوای موجود و فضای خالی است و علی القاعده در ابتدا از جمع شدگی بیشتری نسبت به بتن معمولی برخوردار می باشد و عمل آوری آن از اهمیت برخوردار است . قابلیت انتقال حرارتی آن بمراتب از بتن معمولی با سنگدانه مشابه کمتر است ( حدود تا ) که با افزایش رطوبت و اشباع بودن این بتن، این قابلیت انتقال حرارت افزایش می یابد.
مدول الاستیسیته این بتن ها بین 5 تا Gpa20 است ( برای مقاومت های 2 تا 15مگا پاسکال ). نسبت مقاومت خمشی به فشاری حدود 30 درصد است که از نسبت مقاومت خمشی به فشاری بتن های معمولی بیشتر می باشد. ضریب انبساط حرارتی این نوع بتن در حدود تا بتن معمولی است. نفوذپذیری زیاد از مزایا و شاید معایب این نوع بتن است. اما نکته مهم آنست که موئینگی در این نوع بتن کم تا ناچیز می باشد. اگر اشباع از آب نباشد در برابر یخبندان مقاوم است. بعنوان یک نفوذپذیر زهکش و تثبیت شده و همچنین یک مسیر درناژ و مقاوم بسیار مفید است. بازی کردن لایه های قلوه سنگ و شن درشت و متوسط یا ریز بعنوان زهکش یا بلوکاژ و فیلتر از مشکلات اجرائی محسوب می شود بویژه اگر بخواهد باربر باشد یکی از معدود راههای حل مشکل، استفاده از بتن فاقد ریزدانه است و در این حالت مسئله سبکی زیاد مهم نیست.
این نوع بتن مانند بسیاری از بتن های سبک می تواند جاذب صوت باشد ( نه عایق صوت ) و برای این منظور نباید سطح این بتن با اندودی پوشانده شود .
اندودکردن این بتن بسیار خوب و ساده انجام می شود. استفاده از این بتن برای روسازی و پیاده رو سازی اطراف درختان و یا پارکینگ ها بسیار مفید است ( بدلیل نفوذپذیری ). در دیوارهای باربر با طبقات کم می توان از این نوع بتن استفاده نمود . برای ایجاد نفوذپذیری بعنوان لایه اساس یا زیر اساس میتواند بطور مؤثر عمل نماید. همچنین بعنوان یک لایه بتن مگر نفوذپذیر مناسب است در زیر دال کف یا شالوده منابع آب بتنی نیز از این بتن می توان استفاده نمود.

طرح اختلاط بتن سبکدانه ( سازه ای و غیر سازه ای )
در طرح اختلاط هر نوع بتن ابتدا باید خواسته ها را بررسی و فهرست نمود که در مورد بتن سبک نیز این خواسته ها عبارتند از : مقاومت فشاری در سن مورد نظر، وزن مخصوص بتن تازه و خشک، دوام بتن در شرایط محیطی یا سولفاتی، اسلامپ و کارآئی بتن، مقدار حباب هوای لازم با توجه به حداکثر اندازه وشرایط محیطی، و احتمالا" موارد دیگری همچون مدول الاستیسیته یا خواص فیزیکی مکانیکی دیگر مثل قابلیت انتقال حرارت و غیره، در کنار این موارد ممکنست محدوده دانه بندی مطلوب ( بویژه در روشهای اروپائی ) از جمله محدودیت ها و خواسته ها باشد.
- در کنار این خواسته ها، داده هائی نیز بر اساس اطلاعات موجود از سیمان، سنگدانه و ... در دست است و یا باید در آزمایشگاه بدست آید از جمله اینها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
نوع سیمان، حداقل و حداکثر مجاز مصرف سیمان، حداکثر مجاز نسبت آب به سیمان، نوع مواد افزودنی مورد نظر و مشخصات آن، نوع سنگدانه درشت و ریزدانه، شکل و بافت سطحی سنگدانه ها، چگالی و جذب آب سبکدانه ها و سنگدانه های معمولی، رژیم و روند جذب آب سبکدانه، وزن مخصوص توده ای سنگدانه درشت متراکم با میله ( در طرح امریکائی )، دانه بندی سنگدانه ها و حداکثر اندازه آنها، ویژگیهای مکانیکی و دوام سنگدانه ها، مدول ریزی سنگدانه ها و ریزدانه ها ( بویژه در روش امریکائی )، چگالی ذرات سیمان و افزودنیها : گاه لازمست دانه بندی یا مدول ریزی سبکدانه ها معادل سازی شود یعنی با توجه به اختلاف در چگالی ذرات، دانه بندی وزنی به دانه بندی و مدول ریزی حجمی تبدیل گردد که در این حالت لازمست برای چگالی ذرات هر بخش اندازه ای را تعیین کنیم.

روش طرح اختلاط و جداول و اطلاعات ضروری در هر روش :
معمولا" در هر نوع روش طرح اختلاط لازمست حدود مقدار آب آزاد با توجه به کارآئی، حداکثر اندازه سنگدانه و شکل آن فرض گردد و بدست آید. نسبت آب به سیمان از جداول راهنما یا تجربیات گذشته و شخصی فرض می گردد. پس مقدار سیمان در این صورت مشخص می گردد . هر چند گاه در طرح اختلاط بتن سبک ابتدا عیار سیمان فرض شده و با در نظر گرفتن نسبت آب به سیمان یا کارآئی، مقدار آب مشخص می شود.
اختلاف عمده روش ها در تعیین مقدار سنگدانه ها خواهد بود و بویژه در طرح مخلوط بتن سبکدانه یا نیمه سبکدانه، اختلافات موجود روشها برای بتن معمولی، بیشتر می گردد.
در روشهای اروپائی ( آلمانی و اتحادیه بتن اروپا ) با توجه به محدوده مطلوب دانه بندی حجمی، سهم سنگدانه های ریز و درشت ( خواه هر دو سبکدانه یا یکی از آنها سبکدانه باشد ) بدست می آید، سپس چگالی متوسط سنگدانه ها تعیین شده و در فرمول حجم مطلق قرار می گیرد و مقدار کل سنگدانه بدست می آید.
اگر افزودنی داشته باشیم حجم افزودنی از تقسیم وزن به چگالی آن بدست می آید و در رابطه قرار داده می شود.
پس از تعیین با توجه به سهم هر سنگدانه، وزن آن مشخص می گردد و با توجه به ظرفیت جذب آب هر نوع سنگدانه می توان وزن خشک هر کدام و آب کل را تعیین کرد. وزن مخصوص بتن تازه نیز از جمع اوزان اجزاء بتن بدست می آید ( بصورت محاسباتی ) در عمل پس از ساخت مخلوط آزمون با توجه به نتیجه محاسبات و اطلاعات حاصله مانند اسلامپ، کارآئی و مقاومت و وزن مخصوص بتن میتوان اصلاحات لازم را در محاسبات به انجام رسانید و طرح اختلاط را نهائی کرد. امریکائی ها نیز در ACI 211.1 و ACI 211.2 و ACI 213 R سه روش را برای طرح اختلاط بتن سشبکدانه و یا نیمه سبکدانه توصیه نموده اند :


آنچه در اینجا اهمیت دارد آنست که در هنگام گیرش نسبت آب به سیمان واقعی چقدر است و با دانستن اینکه آبهای موجود در بتن، در سنگدانه یا خمیر سیمان است به این نتیجه رسید که آب آزاد واقعی چیست و چقدر می باشد. مسلما" کارآئی و اسلامپ را آب آزاد مربوط به زمانهای کوتاهتر مثل 15 دقیقه یا 30 دقیقه تعیین می کنند . این امر مستلزم آنست که رژیم جذب آب سبکدانه را بدانیم و در هر حالت چگالی سبکدانه را محاسبه کنیم.


در روش حجمی از یک مخلوط آزمون با مقادیر تخمینی استفاده می شود ( آب، سیمان، سنگدانه ریز و درشت ). پس از ساخت مخلوط آزمون و انجام آزمایشهای لازم مانند : اسلامپ، درصد هوا و وزن مخصوص بتن تازه و مشاهده قابلیت تراکم، ماله خوری و کارآئی، خصوصیات دیگر نیز می تواند در زمانهای بعد بدست آید ( مثل مقاومت و ..... ). اما پس از ساخت بتن و اندازه گیری وزن مخصوص بتن تازه، با توجه به وزن مصالح مورد استفاده در ساخت بتن، حجم بتن حاصله تعیین می شود . حجم محاسباتی بتن نیز قبلا" مشخص شده است و لذا و اصلاح در مخلوط برای یکی شدن این ها صورت می گیرد . مسلما" باید اهداف مقاومتی و دوام نیز تأمین گردد . در اینجا نیز مشکل چگالی ذرات و جذب آب وجود دارد که معمولا" رطوبت و چگالی موجود مد نظر قرار می گیرد . لازم به ذکر است که این روش برای بتن های نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه کاربرد دارد. همچنین در این روش از حجم سنگدانه ها بصورت شل استفاده می گردد.


این روش صرفا" برای سبکدانه درشت و ریز دانه معمولی کاربرد دارد یعنی صرفا" برای بتن نیمه سبکدانه مورد استفاده قرار می گیرد . در این روش از فاکتور چگالی بجاب چگالی ذرات سبکدانه استفاده می شود . فاکتور چگالی تعریف خاصی است که فقط در ACI 211.2 ( در ضمیمه A ) آمده است و با تعریف چگالی تفاوت دارد . S فاکتور چگالی بصورت زیر می باشد. C وزن سبکدانه ( خشک یا مرطوب ) و B وزن پیکنومتر پر از آب و A وزن پیکنومتر پر از آب و سبکدانه می باشد.
بنابراین در این تعریف وضعیت رطوبتی مشخص نیست و میتواند از حالت خشک تا کاملا" اشباع انجام شود اما باید وضعیت رطوبتی در هر مورد گزارش شود یعنی بگوئیم فاکتور چگالی برای سبکدانه ای با رطوبت معین برابر S می باشد . با توجه به روند معمولی طرح اختلاط امریکائی، مقدار آب آزاد، نسبت آب به سیمان، مقدار سیمان، وزن سبکدانه درشت خشک و مرطوب بدست می آید که در این رابطه مدول زیری ماسه و حداکثر اندازه سنگدانه ها و کارآئی مورد نیاز کاربرد دارد. جذب آب سبکدانه می تواند طبق دستورهای استاندارد موجود و یا ضمیمه B مربوط به ACI 211.2 مشخص شود که بر این اساس آب کل بدست می آید. در این روش نیز باتوجه به وزن یک متر مکعب بتن مقدار ماسه بدست می آید و بتن مورد نظر با اصلاحات رطوبتی ساخته شده و حک و اصلاح لازم بر روی مقادیر بدست آمده صورت می گیرد تا بتن مطلوب حاصل شود.

کاربردهای بتن سبک
همانطور که می دانیم بتن سبک می تواند به صورت های مختلفی طبقه بندی شود، مثلا" سازه ای و غیر سازه ای . از این نوع طبقه بندی می توان کاربردها را حدس زد . اما گاه از طبقه بندی دیگری استفاده می نمائیم مثل بتن سبکدانه، بتن اسفنجی و بتن فاقد ریز دانه . در این نوع طبقه بندی ظاهرا" نمی توان کاربردها را حدس زد.
• ساخت قطعاتی است که صرفا" جنبه پر کننده دارند. در نوع سازه ای نیز دو نوع بتن داریم : مسلح و غیر مسلح . مثلا" اجزاء سازه ای غیر مسلح مثل بلوکهای ساختمانی را باید از این جمله موارد دانست. بتن سبکدانه ای سازه ای مسلح کاربردهائی شبیه بتن معمولی مسلح دارد و حتی ممکن است پیش تنیده هم باشد. جالب است بدانیم بتن های سبکدانه سازه ای مسلح در ابتدا عمدتا" در ساخت کشتی های تجاری و جنگی در جنگ جهانی اول از سال 1918 تا 1922 بکار رفته است. کشتی Atlantus به وزن 3000 تن در سال 1918 و کشتی Selmaبه وزن 7500 تن و طول 132متر در سال 1919 به آب افتادند. همچنین در جنگ جهانی دوم ( تا اواسط جنگ) بدلیل محدودیت هائی در تولید ورق فولادی ( مانند جنگ جهانی اول ) کشتی ها و بارج های زیادی ساخته شدند که در همه آنها از بتن سبکدانه ( و معمولا" سبکدانه رسی منبسط شده ) استفاده شده بود. 24 کشتی اقیانوس پیما و 80 بارج دریائی تا پایان جنگ جهانی دوم در امریکا ساخته شد که ظرفیت آنها از 3 تا 000/ 140 تن بود.
جالب است بدانیم تا این اواخر یک کشتی بنام Peralta که در جنگ جهانی اول ساخته شده بود، شناور بود و آزمایشهای ارزشمندی نیز بر روی آن انجام شده است که نشان دوام عالی بتن آن از نظر خوردگی میلگردها و کربناسیون می باشد.
مخازن شناور آب و مواد نفتی از جمله موارد استفاده بتن سبکدانه ای مسلح در طول دوران جنگ جهانی اول و دوم بوده است که ظاهرا" بعدها نیز بر خلاف ساخت کشتی ها، تولید و ساخت آنها ادامه یافته است اما بدلیل اقتصادی در زمان صلح بواسطه وفور ورق فولادی، تولید کشتی مقرون به صرفه نمی باشد.
در سالهای 1950 و 1960 پل ها و ساختمانهای زیادی با بتن سبکدانه مسلح سازه ای در دنیا ساخته شد . بطور مثال در ایالات متحده و کانادا بیش از 150 پل و ساختمان از این نوع مورد بهره برداری قرار گرفت . بطور مثال ساختمان هتل پارک پلازا در سنت لوئیز امریکا، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربی در کانزاس سیتی در سال 1929 از ساختمانهائی هستند که در دهه 20 و 30 میلادی ساخته شده اند .
ساختمان 42 طبقه در شیکاگو، ترمینال TWA در فرودگاه نیویورک ( 1960 )، فرودگاه Dulles واشنگتن در 1962، کلیسائی در نروژ در 1965، پلی در وایسبادن آلمان در 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در 1968 از جمله این موارد هستند . در هلند، انگلستان، ایتالیا و اسکاتلند در دهه 70 و 80 میلادی پلهائی از نوع ساخته شده اند .
مخازن عظیم گاز طبیعی، اسکله شناور، مخزن نفت در زیر آب و ساختمانهای فرا ساحلی مانند سکوهای استخراج نفت و گاز با بتن سبکدانه مسلح سازه ای ساخته شده اند که اغلب بصورت نیمه سبکدانه و گاه تمام سبکدانه بوده اند . سکوی بزرگ پرش اسکی، جایگاه تماشاچی در برخی استادیومها و همچنین سقف این استادیومها گاه از بتن سبکدانه ساخته شده است.
بزرگترین بنای بتن سبکدانه، یک ساختمان اداری 52 طبقه در تکزاس با ارتفاع 215 متر می باشد. در هلند در سالهای 60 تا 73 میلادی 15 پل با دهانه بزرگ با بتن سبکدانه ساخته شده است. در سالهای دهه 70 میلادی ساخت بتن های سبکدانه پر مقاومت آغاز شد و در دهه 80 بدلیل نیاز برخی شرکتهای نفتی در امریکا، نروژ و مکزیک، ساخت سازه ها و مخازن ساحلی و فرا ساحلی مانند سکوهای نفتی با بتن سبکدانه پر مقاومت آغاز شد که در اواخر دهه 80 و اوائل دهه 90 به بهره برداری رسید و نتایج آن منتشر شده است.


• بتن اسفنجی معمولا" بع دو نوع گازی و کفی تقسیم میشود. این نوع بتن ها را بتن پوک و متخلخل نیز می نامند و در برخی منابع بتن Cellular نام دارد. اغلب بتن های گازی و کفی غیر سازه ای هستند اما برخی بتن های گازی از قابلیت سازه ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار می باشند.

1. روش حجم مطلق : در این روش عملا" پس از تعیین آب آزاد، سیمان، سنگدانه درشت خشک و اشباع، ازفرمول حجم مطلق استفاده نموده و وزن ماسه اشباع با سطح خشک بدست می آید. این روش برای بتن معمولی، نیمه سبکدانه و تمام سبکدانه قابل اجراست . مشکل عمده در این حالت تعیین مقدار چگالی اشباع با سطح خشک سبکدانه ها و ظرفیت جذب آب آنهاست. علاوه بر آن عملا" یک اشکال مفهومی نیز در این حالت وجود دارد و آن اینکه آیا اصولا" در هنگام ریختن و گیرش بتن، سبکدانه ها به مرحله اشباع با سطح خشک رسیده اند که بتوان از چگالی اشباع با سطح خشک آنها برای تعیین حجم اشغال آنها در بتن استفاده نمود . از آنجا که تفاوت حالت واقعی با فرضی گاه خیلی زیاد است. استفاده از این روش بویژه اگر قرار باشد وزن اشباع با سطح خشک و چگال مربوط در فرمول حجم مطلق بکار رود محل تأمل است مگر اینکه از یک چگالی یا وزن دیگر با توجه به جذب آب واقعی در این حالت استفاده نمود که روش بسیار دقیقی حاصل می گردد. امروزه سعی شده است با این روش به طرح اختلاط مناسب دست یافت . مثلا" در روش های اروپائی که این مشکل وجود دارد سعی می شود از جذب آب و چگالی نیم ساعته، 1 ساعته یا 2 ساعته و حتی 4 ساعته استفاده گردد.
2. روش حجمی Volumetric 3. روش وزنی یا فاکتور چگالی ( Weight Method or Specificgravity factor Method ) : بتن های اسفنجی عمدتا" پر کننده هستند. ساخت برخی پانل های جداکننده، ایجاد کف سازی و شیب بندی، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنج غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن گازی است . نوعی بتن گازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتنی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن کفی و گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .( FIP fib ) برخی پروژه های مهم ساخته شده با بتن سبکدانه را منتشر نموده است که کاربرد آن را نجومی نشان می دهد.
منبع: انجمن بتن ایران