صفر تا صد بتن اسفنجی یا بتن متخلخل
بتن انواع مختلفی دارد که نوع آن بتن متخلخل است که نام‌های دیگری مثل بتن اسفنجی نیز شناخته می‌شود. در حقیقت بتن اسفنجی بتنی است که اسلامپ یا روانی آن صفر است. مانند سایر مواد بتنی، بتن متخلخل نیز از سنگ‌دانه‌ها البته از نوع درشت آن، آب، ریزدانه‌ها، سیمان و مواد افزودنی درست شده است. در حقیقت این بتن حفره‌هایی دارد که آب از آن عبور می‌کند. برای ساخت فونداسیون پیش ساخته تهران مهم است که مقدار تخلخل بتن به چه مقدار است. در این مطلب توضیحات بیشتری در این باره ارائه خواهیم داد.
بررسی بتن متخلخل یا بتن اسفنجی و ویژگی‌های آن
در بتن اسفنجی فاصله سنگ‌دانه‌ها به‌گونه‌ای است که حفره‌هایی داخل آن به وجود می‌آید و بین 2 تا 8 میلی‌متر فاصله بین حفره‌ها است. برای همین از سنگ‌دانه‌های درشت استفاده می‌کنند تا این حفره‌ها به وجود بیاید چراکه فاصله بین سنگ‌دانه‌ها اجازه ایجاد چنین چیزی را می‌دهد. به دلیل وجود حفره‌ها، معمولاً بتن اسفنجی همان گونه که از نام آن پیداست، مقاومت کمی دارد در نتیجه برای فونداسیون دکل خود ایستا اصلا گزینه مناسبی نیست. سیمانی که در بتن اسفنجی به کار برده می‌شود اسلامپ یا روانی کمی دارد اما چسبندگی آن بالا است.
از بتن متخلخل یا بتن اسفنجی در کجا استفاده می‌شود؟
برای فضاهایی که آبهای زیرزمینی در آن جاری است معمولاً از بتن متخلخل استفاده می‌کنند.
روسازی بتن متخلخل در کنترل آب نقشی اساسی دارد. با این کار از به‌وجودآمدن سیلاب‌ها جلوگیری می‌شود چراکه آب به داخل بتن کشیده می‌شود. استفاده از بتن متخلخل در حفاظت از منابع آبی مؤثر است. علاوه بر این برای محل‌های عبور و مرور، این بتن امنیت را بالاتر می‌برد. از جمله موارد و مزایای دیگر بتن متخلخل عبارت‌اند از:
- بتن متخلخل عایق صوتی است.
- بتن متخلخل عایق گرما است و از آن می‌کاهد.
- بتن اسفنجی موجب حفظ منابع آبی می‌شود.
- این بتن برای درخت‌ها مفید است.
همان گونه که می‌دانید یکی از اشکالات در شهرهای بزرگ آب‌گرفتگی معابر در اثر بارندگی‌ها است، چیزی که در شهرهای بزرگ خودمان از جمله تهران نیز می‌توانیم مشاهده کنیم. یکی از علل جمع‌شدگی آب، عدم نفوذپذیری سطوح شهری است، این اتفاق عملاً موجب به راه‌افتادن روان‌آب‌ها شده است. به همین دلیل باید در طراحی شهری، سطوح و معابر به‌گونه‌ای طراحی شود که این آب به داخل زمین نفوذ کرده و موجب تقویت منابع آب زیرزمینی شود. روسازی به‌وسیله بتن متخلخل یا بتن اسفنجی می‌تواند این مشکل را برطرف کند.
بتن متخلخل چه معایبی دارد؟
باوجوداینکه کاربردهای بتن متخلخل زیاد است بااین‌وجود بحث‌هایی درباره استفاده از این بتن وجود دارد. علت اصلی مخالفان بتن متخلخل عدم دوام و پایداری آن و عدم استاندارد آن است. پایین بودن مقاومت مکانیکی بتن متخلخل نیز از جمله مواردی است که باعث شده مهندسان ساختمانی در این باره تردید داشته باشند. به دلیل عدم روان بودن ملات سیمان این بتن و وجود حفره‌ها داخل بتن، پیوستگی بین سنبا گسترش ساختمان‌ها و سازه‌های بتنی یکی از مشکلاتی که برای شهرهای بزرگ پیش آمد عدم امکان نفوذ آب به منابع زیرزمینی و شکل‌گیری سیلاب در خیابان‌ها بود.
این مسئله به دلیل ساختار نفوذناپذیر بتن پیش آمده است و شهرهای بزرگ را با بحران‌های جدی روبه‌رو کرده است. یکی از راه‌حل‌های کاربردی و مهم برای این مسئله استفاده از بین متخلخل است. این ماده که به نام‌های بتن اسفنجی یا نفوذپذیر هم شناخته می‌شود می‌تواند آب را از خود عبور دهد و البته مقاومت فشاری ساختمان را نیز افزایش می‌دهد.
بتن اسفنجی چیست؟
بتن متخلخل یا اسفنجی ماده‌ای با اسلامپ صفر است که از سیمان پرتلند، سنگ‌دانه‌های درشت، آب و مواد افزودنی فاقد ریزدانه تولید می‌شود. اندازه حفره‌های موجود در ساختار این ماده به ابعاد سنگ‌دانه‌های موجود و نسبت ترکیب آب و مواد معدنی بستگی دارد؛ اما در حالت کلی از 2 تا 8 میلی‌متر متفاوت است. مشخصه اصلی بتن‌های نفوذپذیر امکان نفوذ آب به داخل ساختار آن‌ها است و این موضوع اصلا بر روی مقاومت و کیفیت ماده تاثیر نمی‌گذارد. در واقع دانه‌بندی و سنگ‌دانه‌های موجود در ساختار این ماده می‌تواند بر روی مقاومت فشاری تاثیر مثبت بگذارد.
بتن متخلخل چه کاربردهایی دارد؟
بتن متخلخل را می‌توان برای روسازی خیابان‌ها و پی‌ریزی ساختمان‌ها به کار برد؛ در واقع تفاوت در اندازه حفره‌ها و ترکیبات این ماده می‌تواند باعث ایجاد مقاومت‌های متفاوت و در نتیجه کاربردهای مختلف آن شود. در ادامه این بخش تعدادی از مهم‌ترین کاربردهای بتن‌های نفوذپذیر را بیان می‌کنیم. استفاده از بتن متخلخل برای روسازی خیابان‌ها و کوچه‌های شهری تاثیر زیادی در جلوگیری از بروز سیلاب دارد. آب باران و برف می‌تواند به راحتی در داخل این ماده نفوذ کند و به منابع آبهای زیرزمینی برسد. انتقال رواناب‌های ناشی از بارندگی به زیر زمین باعث تقویت سفره‌های آب زیرزمینی می‌شود و از فرسایش و نشست زمین جلوگیری می‌کند.
علاوه بر این‌ها این موضوع مانع از فرسایش معابر و خیابان‌ها خواهد شد و هزینه‌های مربوط به ترمیم و بازسازی معابر شهری و روستایی و جاده‌ها را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. متخصصان زمین‌شناسی و جغرافیا معتقدند که به‌کارگیری این مواد در ساخت خیابان‌های شهری می‌تواند ایمنی معابر را بالا ببرد. به علاوه این نوع بتن برای کاهش آلودگی صوتی و گرمای سطحی بسیار مفید است و بسیاری از هزینه‌ها برای حل این مسائل را از بین می‌برد. علاوه بر این تقویت آبهای زیرزمینی به رشد درختان و حفظ اکوسیستم منطقه کمک می‌کند و باعث می‌شود که شهری سالم‌تر و زیباتر داشته باشیم.
ساخت سازه‌های بتنی در شهرهای سرد
با توجه به اینکه ماده اصلی برای ساخت انواع بتن آب است، احتمال یخ‌زدگی و انقباض و در نتیجه آسیب دیدن سازه عمرانی بسیار زیاد خواهد بود. در چنین مواقعی از ساختارهای ضدیخ در بتن متخلخل استفاده می‌شود که از تکنیک‌های سنتی برای روسازی جاده‌ها و خیابان‌ها بسیار بهتر عمل می‌کند. نکته مهم اینکه هوای گیر افتاده در حفره‌های این ماده خود یک لایه عایق است که مانع از یخ‌زدگی معابر می‌شود.
در واقع در شهرهای سرد کشور برف یا باران قبل از اینکه یخ بزنند به ناحیه گرم‌تر یعنی ساختار درون بتن فرو می‌روند و به این ترتیب دیگر نیازی به استفاده از شن یا نمک برای حل مشکلات یخ‌زدگی نیست. بسیار زیاد است و می‌تواند بر روی کیفیت سازه عمرانی نیز موثر باشد؛ به همین دلیل مهندسان در شهرهایی که هوای متغیری یا شرایط آب و هوایی خاصی دارند باید از ترکیبات مناسبی استفاده کنند.
بهبود سلامت آبهای زیرزمینی
یکی از مشکلاتی که هزینه‌های تصفیه آب شهری را بالا می‌برد آلودگی‌هایی است که بعد از نفوذ آبهای سطحی به سفره‌های زیرزمینی به آن‌ها منتقل می‌شود. ساختار بتن اسفنجی به‌گونه‌ای طراحی شده است که می‌تواند آلودگی‌های موجود در ساختار آب را جذب کند و به نوعی آب تصفیه شده را به سمت زیر زمین بفرستد. به همین دلیل کیفیت این آب‌ها افزایش پیدا می‌کند و دیگر نیازی به ساخت تصفیه‌خانه‌های بزرگ و پیچیده نیست.
علاوه بر موارد فوق می‌توان کاربردهای زیر را نیز برای بتن نفوذپذیر یا متخلخل بیان کرد.
- ساخت لایه زهکش در پیاده‌روها
- ساخت خاک‌ریز پل‌ها
- مناسب برای دیوارهای سازه‌ای سبک و عایق
- ساخت سازه‌های ساحلی و دریایی
- مناسب برای ساخت حوضچه‌های تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب
- مناسب برای روسازی زمین‌های تنیس، فوتبال، کف گلخانه و باغ‌وحش
- ساخت استخرها و جوی‌های عبور آب در کنار خیابان‌ها
مزایای استفاده از بتن اسفنجی
- کاهش مناطق نفوذناپذیر در نواحی شهری
- کاهش حجم رواناب در خیابان‌ها و کوچه‌ها و جلوگیری از بروز سیلاب
- کاهش هزینه‌های مربوط به ساخت تجهیزات مهار رواناب‌ها
- تقویت سفره‌های زیرزمینی و جلوگیری از نشست زمین
- کاهش آلودگی‌های صوتی و گرمایی
- جلوگیری از جمع شدن آب در خیابان‌ها و لیز خوردن ماشین‌ها
- بهبود شرایط رشد درختان در محیط‌های شهری
- جلوگیری از ایجاد جزیره گرمایی در سطح شهر با جذب مقدار کمتری از حرارت
- جلوگیری از یخ‌زدگی معابر در شهرهای سرد
معایب بتن نفوذپذیر چیست؟
- بتن اسفنجی مقاومت خیلی زیادی ندارد و به همین دلیل نمی‌توان از آن در معابر پرترافیک و پر رفت‌وآمد، زیرسازی ساختمان‌های چندطبقه یا روسازی جاده‌هایی که محل رفت‌وآمد ماشین‌های سنگین هستند استفاده کرد. برای چنین کاربردهایی بتن الیافی مناسب‌ترین گزینه است.
- استحکام مکانیکی این ماده در برابر ضربه کم است و نمی‌تواند تنش‌های ناشی از بلایای طبیعی مانند زلزله را تحمل کند.
- امکان جداشدگی ساختار و شکست آن در صورت انتخاب نامناسب ترکیب وجود دارد؛ منظور از جداشدگی خارج شدن ذرات درشت‌دانه و باقی ماندن شن‌های سست و ریز است.
- عدم استفاده از ریزدانه‌ها در ساختار بتن باعث سفت شدن سریع ماده و ایجاد ساختارهای خالی و غیر مقاوم خواهد شد.
انواع بتن متخلخل
این ماده در دو نوع گازی و کفی تولید می‌شود که هریک دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند و در صنایع مختلفی استفاده می‌شوند. در ادامه این بخش توضیحاتی درباره هریک از آن‌ها ارائه خواهیم داد. این ماده بیشتر برای ساخت دیوارهای سبک جداکننده و یا دیوار های بتنی پیش ساخته در ساختمان‌ها به کار برده می‌شود و برای روسازی جاده‌ها مناسب نیست.
بتن اسفنجی گازی عایق حرارتی بسیار خوبی است و جرم حجمی پایینی دارد؛ به همین دلیل برای ساخت سازه‌هایی که باید سبک باشند و در زمانی کوتاه ساخته شوند بسیار مناسب است. علاوه بر این خاصیت جمع شدگی پایین این ماده باعث می‌شود که در برابر تغییرات آب و هوایی، سرما و گرما ساختمان کاملا سالم و ایمن باقی بماند. این ماده از ترکیب خمیر سیمان یا ملات و کف به دست می‌آید و به دلیل اینکه خیلی خوب آب را از خود عبور می‌دهد برای روسازی جاده‌ها گزینه بسیار مناسبی است. وزن پایین بتن اسفنجی کفی باعث می‌شود که بتوان از آن برای ساخت سازه‌های ارتفاع دار نیز استفاده کرد.
ساخت بتن اسفنجی
همان‌طور که گفتیم مواد اصلی در ساخت این ماده سیمان، آب، سنگ‌دانه‌های درشت، ماسه و مواد افزودنی برای افزایش چسبندگی و مقاومت بتن است. نحوه ترکیب این مواد و انتخاب مقدار مناسب از هرکدام از آن‌ها بر عهده مهندسین سازه است؛ این متخصصان استانداردهای جهانی را می‌دانند و با توجه به محلی که بتن متخلخل در آن به کار می‌رود ترکیب مواد را انتخاب می‌کنند. نکته مهم این است که نسبت سیمان و آب در این ماده بسیار مهم است؛ به‌نحوی‌که اگر سیمان بسیار بیشتر از آب باشد بتن خیلی سفت می‌شود و اگر مقدار آن از آب کمتر شود ساختار ماده شکننده و آسیب‌پذیر خواهد شد.
سخن پایانی
بتن متخلخل از بهترین مواد برای روسازی خیابان‌ها و جاده‌های شهری است؛ این بتن به راحتی آب را از خود عبور می‌دهد و مانع از بروز سیلاب در شهر می‌شود. این موضوع علاوه بر تاثیری که در کاهش خسارات ناشی از سیلاب و هزینه‌های مهار رواناب‌ها دارد می‌تواند به تقویت سفره‌های آب زیرزمینی هم کمک کند. این موضوع خطرات ناشی از برداشت بی‌رویه از این منابع را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و شهری ایمن‌تر و مقاوم‌تر برای ما می‌سازد.