استفاده از بتن از دیرباز به دلیل مقاومت فشاری بالا مورد استقبال سازندگان بناهای عظیم قرار گرفته است. یکی از ایرادهای اساسی بتن بالا بودن جرم آن است که بار مرده بالایی را به سازه تحمیل میکند. بتن سبک میتواند تا حد زیادی از این بار کم کند اما ایراد بتن سبک را میتوان در کاهش میزان مقاومت فشاری دانست. سال‌ها تحقیق و بررسی انجام شد تا راه های افزایش مقاومت بتن سبک توسعه یابد.هر چه راهکارهای بیشتری ایجاد شد، دامنه کاربرد بتن سبک نیز گسترش پیدا کرد.
لیکا یکی از سبک دانه‌های مهم در ساخت بتن سبک است که بیش از بقیه روی بالا بردن مقاومت آن کار شده است.
استفاده از میکروسیلیس به همراه متاکائولن در حالت پوزولان به عنوان جایگزین درصدی از سیمان از راه‌‌هایی است که میتواند روی مقاومت کششی و مدول الاستیسیته و مقاومت فشاری تاثیر بگذارد. آزمایشات در نهایت نشان داد که استفاده از میکروسیلیس میتواند با بتن سبک کاری کند که به عنوان بتن سازه‌ای مورد استفاده قرار گیرد.
تاریخچه بررسی راه های افزایش مقاومت بتن
اگر قصد داشته باشید به اولین موارد استفاده از بتن سبک اشاره کنید باید تا زمان روم باستان به عقب برگردید. معبد پانتئون و استادیوم کلوزیوم اولین موارد استفاده مصالح سبک در تاریخ است. قرن بیستم با ورود سبک دانه‌های مصنوعی برای اولین بار وارد مرحله جدیدی از ساخت بتن سبک دانه شد. با به کار بردن کوره‌هایی که به صورت چرخشی رس و شیل در آن ریخته می‌شود امکان منبسط شدن آن‌ها فراهم شد و به این ترتیب اولین سبکدانه مصنوعی با نام هایدیت روانه بازار شد. پروژه‌های متعددی بر مبنای همین سبک دانه‌ها ساخته شد تا سال ۱۹۷۰ که مسیر ساخت سبک دانه به پیدا کردن راه های افزایش مقاومت بتن سبک سوق پیدا کرد.
شناخت راه های افزایش مقاومت بتن
از حدود ۵۰ سال گذشته روز به روز تعداد مطالعات در زمینه افزایش مقاومت بتن بیشتر شده است. استفاده از بتن سبک در سقف ساختمان‌های بلند مرتبه امکان افزایش ارتفاع برج‌ها را به سازندگان داد. عرشه پل‌هایی با دهانه بلند و دکل‌های استخراج اولین کاربردهای بتن سبک پر مقاومت بود.
در تحقیقات اخیر بتن سبک خود تراکم با نسبت آب به سیمان ۳۸ و مقاومت ۲۸ روزه حدود ۳۲ مگا پاسکال بدست آمد.
محققان ایرانی در این زمینه تحقیقات جامعی انجام دادند. با توجه به اینکه ایران یکی از قدرتمندترین تولید کنندگان بتن و سیمان در جهان است، بهبود مقاومت آن نیز همواره در دستور کار محققان ایرانی قرار داشته است. استفاده از الیاف فولادی در بتن سبک که حاوی لیکا باشد با مقاومت ۲۸ روزه ۲۶٫۴۳ تا ۳۳٫۰۴ دستاورد مهمی به شمار میرفت و افزودن میکروسیلیس به بتن سبک حاوی لیکا به مقاومت فشاری ۲۸۷ روز از ۲۱٫۲ تا ۹۰٫۲ رسید.
نماد بتن سبک مقاوم
یکی از نمادهایی که بتن سبک پر مقاومت را میتوان ساختمان BMW در آلمان است که سال ۲۰۰۲ بر اساس آخرین راه های افزایش مقاومت بتن ساخته شد. از نظر ابعاد نیز بزرگترین بنایی که با بتن سبک مقاوم ساخته شده است در تگزاس قرار دارد که ارتفاعی برابر ۲۱۵۰ متر داشته و ۵۲ طبقه است.
دو نمونه از راه های افزایش مقاومت بتن
در این بخش شما را با دو مورد از راه های افزایش مقاومت بتن آشنا خواهیم کرد. مورد اول اضافه کردن میکروسیلیس است و مورد دوم به اضافه کردن متاکائولن مرتبط است:
۱- میکروسیلیس یکی از راه های افزایش مقاومت بتن
میکروسیلیس از مصالحی است که نزدیک ساحل دریا مورد استفاده مصالح ساختمان قرار میگیرد. از آنجایی که میکروسیلیس خصوصیات بارز پوزولانی دارد، بهترین انتخاب برای بهبود خواص مکانیکی بتن بوده و یکی از راه های افزایش مقاومت بتن و بالا بردن عمر بتن در کشورهای پیشرفته است. میکروسیلیس یک محصول فرعی است از کوره‌هایی که با نام کوره قوس الکتریکی شناخته می‌شود، از این کوره ماده‌ای بیرون میاید که بیش از ۹۰ درصد سیلیس دارد با حالتی غیر کریستالی که ابعاد آن بسیار ریز است و قطر متوسط هر کدام ۰٫۱ میکرون بودن و به شدت خاصیت پوزولانی داشته برای استفاده در بتن ایدهآل است. پودر میکرو سیلیکا شرایط آب بندی و طول عمر سازه‌های بتنی را خصوصا در مناطق ساحلی بالا میبرد. در این مناطق بناها در معرض خوردگی شدید آراتور قرار دارند و سولفات در این مناطق دردسر ساز است که میکروسیلیس میتواند یکی از راه های افزایش مقاومت بتن باشد.
۲- استفاده از متاکائولن برای بالا بردن مقاومت بتن
متاکائولن سیلیکات آلومینیوم است که با سیمان معمولی واکنش داده و چسبندگی ترکیبات سیمان را بالا میبرد. مطالعات متعددی در این زمینه انجام شده که همگی تایید میکند جایگزین کردن ۵ تا ۲۰ درصد وزن سیمان از این ماده میتواند خواص بتن را بهبود دهد. این بهبود را می‌توانید در میزان افزایش مقاومت بتن و کاهش نفوذ پذیری و دوام بیشتر بتن و کنترل سفیدک زدگی و خسارت‌های ناشی از سیلیکات‌های قلیایی به وضوح مشاهده کنید.
