آشنایی با بتن شفاف و بررسی کاربردهای آن

در این پست ابتدا تاریخچه ابداع بتن شفاف را مورد بررسی قرار می دهیم سپس در ادامه مشخصات فنی، نحوه ساخت و موارد کاربرد این نوع بتن را برمی شماریم، با ما همراه باشید.

مقدمه

ساخت مصالحي كه بتوانند نور را از خود عبور دهند، يكي از اهدافي بوده است كه همواره مهندسين در پي آن بوده اند. براي اين منظور ويل ويتينگ مدرس دانشگاه ديترويت توانست ماسه و سيليكاي سفيد و سيمان سفيد را با نسبت هاي مختلف مخلوط نماید و خميري بدست آورد كه در مقايسه با مخلوط هاي استاندارد، با ضخامت كمتري اهداف مورد نظر او را برآورده مي كند. او نوارهاي كوتاه پشم شيشه را براي تقويت به خمير اضافه نمود. پس از آن ويتينگ خمير توليد شده را در قالبي چهارگوش ريخت، نمونه هاي متعددي ساخت و تلاش كرد كه هر بار از ضخامت آن كم كند ولي نه آنقدر نازك كه موجب شكستگي صفحات شود. آخرين نمونه، صفحه اي بود كه در مركز ضخامتي معادل يك سكه داشت و در كناره ها به يك سانتي متر مي رسيد، ويتينگ مي گويد : آرزوي من اين بود كه در يك روز آفتابي بتوانيد در داخل اتاق نشسته و نور كافي براي خواندن كتاب داشته باشيد.

او نازك ترين پانلي كه توانست توليد كند به ميزان يك درصد از نور خورشيد را عبور مي داد. به هر حال او هرگز اين ساختمان را نساخت و آزمايش ها در لابراتوار نشان داد كه پانل ها بيشتر از آن شكننده هستند كه بتوانند تحمل بار، باد و باران را داشته باشند. يك شركت كوچك آلماني، به جاي اينكه بتن شفاف توليد كند راهكار ديگري را در پيش گرفت و آن اضافه كردن مصالح شفاف به بتن بود. اولين بتن سبك شفاف توسط دانشمندي مجارستاني به نام لوسانزي تحت عنوان ليتراكن ابداع شد.

ساخت بتن شفاف

بتن انتقال دهنده نور با نام تجاری Litracon محصول نسبتا جدیدی است که در سال 2004 توسط یک معمار 27 ساله مجارستانی به نام آرن لوسانزی ابداع گردید. هزاران فيبر نوري شيشه ای شکل، ماتريسي را بين سطوح اصلي هر قطعه به موازات يكديگر تشكيل مي دهند و سايه هاي طرف روشن در طرف تاريك قابل رويت می باشند. در اين صورت حتي رنگها نيز قابل تشخيص هستند. اين ويژگي خاص، تصوري ايجاد خواهد كرد كه ضخامت و وزن ديوار بتني محو شده است. این محصول با ترکیب 96 % بتن معمولی و 4% فیبرهای نوری، محصولی خاص را برای عصر جدید به ارمغان آورده است.

پیشنهاد مطالعه :  بهسازی و مقاوم سازی لرزه ای ساختمان های بتنی

مشخصات فنی بتن شفاف

هم اکنون بتن لیتراکن با دانسیته 2400-2100 کیلوگرم بر متر مکعب، مقاومت فشاری 50 نیوتن بر میلی متر مربع و مقاومت کششی 7 نیوتن بر میلی متر مربع در سه رنگ خاکستری، سیاه و یا سفید و با ابعاد استاندارد 300-600 میلیمتر و با ضخامت 500-25 میلی متر تولید می گردد. از نظر تئوری فیبرهای به کار رفته در لیتراکن، قادر به انتقال نور در بتنی به ضخامت 20 متر می باشد. همچنین استفاده از فیبر نوری در اجزای باربر سازه ای، بدون تاثیر منفی در مقاومت بالای فشاری و کششی آن می تواند اثری خوب با ایجاد فضاهایی روشن و جذاب داشته باشد.

بتن عبور دهنده نور (لایتراکان)

بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یکی از اجزای ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا، مطرح است. این مواد ترکیبی از فیبرهای نوری و ذرات بتن است و می تواند به عنوان بلوک ها و یا پانل های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبرها به خاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک مواد دانه بندی شده را تشکیل می دهند. به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو ماده شیشه و بتن نیست، بلکه یک ماده جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی، کامل همگن است، به دست می آید. فیبرهای شیشه باعث نفوذ نور به داخل بلوک ها می شوند. جالب ترین حالت این پدیده نمایش سایه ها در وجه مقابل ضلع نور خورده است. همچنین رنگ نوری که از پشت این بتن دیده می شود ثابت است. به عنوان مثال اگر نور آبی به پشت بلوک بتابد در جلوی آن سایه ها آبی دیده می شوند. در شکل 1 یک نمونه بتن شفاف نشان داده شده است.

شکل 1 . بتن شفاف

هزاران فیبر شیشه ای نوری به صورت موازی کنار هم بین دو وجه اصلی بلوک بتنی قرار می گیرند. نسبت فیبرها بسیار کم و حدود 4 درصد کل میزان بلوک ها است. علاوه بر این فیبرها به خاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و تبدیل به یک جزء ساختاری می شوند. بنابراین سطح بیرونی بتن همگن و یکنواخت باقی می ماند. در تئوری، ساختار یک دیوار ساخته شده با بتن عبور دهنده نور، می تواند تا چند متر ضخامت داشته باشد زیرا فیبرها تا 20 متر بدون از دست دادن نور عمل می کنند و در دیواری با این ضخامت باز هم عبور نور وجود دارد. ساختارهای باربر هم می توانند از این بلوک ها ساخته شوند. زیرا فیبرهای شیشه ای هیچ تاثیر منفی روی مقاومت بتن ندارند. بلوک ها می توانند در اندازه های متنوع و با عایق حرارتی خاص نصب شده روی آن ها تولید شوند.

مسلح كردن بتن شفاف

جدا از اين كه انواع عايق هاي حرارتي و صوتي متناسب با ليتراكن توليد شده اند، در نوع استحکام يافته آن، شيارهايي در داخل بتن تعبيه مي گردند كه ميلگردهايي به صورت عمودي يا افقي در اين شيارها قرار مي گيرند و همان طور كه قبلا ذكر شد چون فيبرهاي نوري به كار رفته در ليتراكن خاصيت انعطاف پذيري خوبي دارند، اطراف ميلگردها را مي پوشانند و از نمايش آنها جلوگيري مي كنند.

موارد کاربرد بتن شفاف

دیوار

به عنوان متداول ترین حالت ممکن، این نوع بلوک می تواند در ساختن دیوارها مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب هر دو سمت و همچنین ضخامت این مواد جدید قابل مشاهده خواهد بود. بنابراین سنگینی و استحکام بتن به عنوان ماده اصلی «لیتراکن» محسوس تر می شود و در عین حال کنتراست بین نور و ماده شدیدتر می شود. این مواد می توانند برای دیوارهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد و استحکام سطح در این مورد بسیار مهم است. اگر نور خورشید به ساختار این دیوار بتابد قرارگیری غربی یا شرقی توصیه می شود تا اشعه آفتاب در حال طلوع یا غروب با زاویه کم به فیبرهای نوری برسد و شدت عبور نور بیشتر شود. بخاطر استحکام زیاد این ماده می توان از آن برای ساختن دیوارهای باربر هم استفاده کرد. در صورت نیاز، مسلح کردن این مواد نیز ممکن است همچنین انواع دارای عایق حرارتی آن نیز در دست تولید است. در شکل 2 یک نمونه بتن شفاف نشان داده شده است.

شکل 2 . بتن شفاف

پوشش کف

یکی از جذاب ترین کاربردها، استفاده از «لیتراکن» در پوشش کف ها و درخشش آن از پایین است. در طول روز این پوشش، کف پوشی از جنس بتن معمولی به نظر می رسد و در هنگام غروب آفتاب بلوک های کف در رنگ های منعکس شده از نور غروب شروع به درخشش می کنند.

طراحی داخلی

از این نوع بتن عبوردهنده نور می توان برای روکش دیوارها در طراحی داخلی استفاده کرد به صورتی که از پشت نورپردازی شده باشند و می توان از نورهای رنگی متنوع برای ایجاد حس فضایی مورد نظر استفاده کرد. 

پیشنهاد مطالعه : معرفی بتن اکسپوز معماری و طرح اختلاط آن

پیشنهاد دانلود : جزوه آشنایی با انواع بتن

منبع :

مقاله ی بتن شفاف از مجید لطفی و همکاران