بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت (شن) ، سیمان ، آب و ماسه به میزان اندک و گاهی اوقات بدون ماسه است .
همانطور که می دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می کند و یکی از عوامل بسیار موثر در سازه های بتنی در جهان است .
در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه ها 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 که حاصل این دست رنج بود ، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی های شهرهای اروپا و آمریکا ایجاد کند .
البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده ، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات ، مهندسین و متخصصین ، این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه های کشورمان نیز قرار بگیرد .
بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت (شن) ، سیمان ، آب و ماسه به میزان اندک و گاهی اوقات بدون ماسه است .
در ساختار این بتن 15 تا 25 درصد از لحاظ حجم فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می شود .
در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می شود و این مسئله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن ، آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا از آب تخلیه خواهد شد .
خواص بتن اسفنجی عبارتند از :
* مقاومت فشاری از 500 تا 4000 psi
* مقاومت خمشی 150 تا 550 psi
* افت بتن 6 تا 10×200
اگر چه بتن اسفنجی می تواند توسط همان تهیه کننده های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون های بتن توپر تحویل داده شود ، اما این ویژگی های فیزیکی منحصر به فردش است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد .
همچنین تفاوت های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است .
به هر حال ، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب کننده و خاصیت ضربه های ساختاری (کمپکت) دارد .
این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتا پایین آن 400 الی 4000 psi اساس مشخص شده و پذیرفته شده ای برای مقاومت بالا نیست و مساله مهم تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی (فضای خالی) آن است .
البته باید بدانیم که زیرسازی این بتن و زمین زیرینش نباید کاملا غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندکی خاکی و زیرسازی آن نفوذپذیری داشته باشد .
در مناطق ماسه ای هم بتن اسفنجی مستقیما بالای ماسه گذاشته می شود .
همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ زدن آب در داخل این بتن مشکلی ایجاد نمی کند ، زیرا آزمایش هایی صورت گرفته که 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 .
کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در به کار 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 که در بتن اسفنجی به کار می رود عبارتند از :
- رقیق کننده های سیمان
- خاکستر بادی و پوزولان طبیعی
- روباره
- بخار سیلیس
برخی از آن ها که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند که در ایران از آنها به ندرت استفاده میشود اشاره می کنیم .
در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش ، میزان افزایش مقاومت ، تخلخل ، نفوذپذیری و … در بتن تاثیر می گذارند و در یک کلام کلید عملکرد بالای بتن ، در استفاده از مواد افزودنی است .
از آن جمله به گاز سیلیس ، خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن را به وسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف (ترک خوردگی) افزایش می دهند اشاره می گردد :
گاز سیلیس (silica fume) :
یک فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است و از دانه های خیلی ریز و ذرات کروی شکلی تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن را افزایش می دهد .
به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن ( با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از 20000 psi هم فراتر می رود ) استفاده می شود و می توان از آن 5 تا 12 درصد به جای سیمان در بتن استفاده کرد .
خاکستر بادی (fly ash):
حاکستر بادی ، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه های برق است و سال ها قبل به عنوان ماده ای بی مصرف روی زمین انباشته می شد و بدون استفاده بود .
اما حالا به عنوان یک ماده مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده می شود و می توان از آن 5 تا 65 درصد به جای سیمان در بتن استفاده کرد .
روباره (Blastfurnace Slag) :
روباره محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می توان از آن 20 تا 70 درصد به جای سیمان در بتن اسفاده کرد .
بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مدنظر است .
از مزایای اقتصادی آن می توان به پایین آمدن هزینه های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت .
در واقع با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان و کوچه ها و همچنین کانال های بزرگ اب نیست .
زیرا این بتن بر گونه بارندگی را مستقیما به زمین و سفره های آب زیرزمینی منتقل می کند و در واقع یک مزیت زیست محیطی نیز محسوب می شود .
از دیگر مزایای زیست محیطی بتن اسفنجی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
- جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان ها به هنگام بارندگی
- جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی ها ( زیرا اگر زمین غیر قابل نفوذ باشد ، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی فراوان دارد جریان می یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می شود )
- پر شدن ذخابر آب زیرزمینی
- در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سرد شدن آن مناطق می شود می توان با استفاده از این بتن ، آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سرد تر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد .
- از این نوع بتن در مکان هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلا در زیرسازی چمن های استادیوم های فوتبال .
- در مناطق سردسیر ، به دلیل عبور آب از این بتن ، از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می کند که شهرداری های می توانند از این بتن در پیاده رو سازی ها و محوطه سازی پارک ها ، پارکینگ ها و معابری که مشکل آبگیری دارند استفاده نمایند .
- ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی ، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد .