کاربردهای بتن بدون ریزدانه و طرح اختلاط آن

اگر سنگدانه هاي درشت و تك اندازه را با سيمان و آب مخلوط كنيم و بدون تراکم در قالب بريزيم بتني فاقد ريزدانه و متخلخل به نام بتن بدون ریزدانه (No Fines Concrete) به دست مي آيد كه از وزن مخصوص كمتري نسبت به بتن معمولي برخوردار خواهد بود. اگر چگالي سنگدانه ها در حد معمولي باشد وزن مخصوص بتن فاقد ريزدانه حدود 1600 تا 2000 كيلوگرم در متر مكعب به دست مي آيد. اما اگر از مصالح درشت دانه سبک استفاده شده باشد ممكن است وزن مخصوص بتن حاصله از 1000 كيلوگرم بر متر مكعب نیز كمتر شود (حتي تا حدود 650 کیلوگرم بر متر مکعب). شكل ظاهري سنگدانه ها مانند سنگ دانه بتن معمولي می باشد و بهتر است سنگدانه هاي گرد گوشه يا نيمه شكسته براي توليد اين بتن استفاده شود.

طرح اختلاط بتن بدون ریزدانه

نسبت حجمي سيمان به سنگدانه در این نوع بتن عموماً 1 به 8 تا 1 به 10 مورد استفاده قرار مي گيرد. نمونه اي از طرح اختلاط بتن بدون ریزدانه در جدول 1 آورده شده است :

جدول 1 . مشخصات نسبت هاي مختلف طرح اختلاط در بتن بدون ريزدانه

ساختار بتن فاقد ريزدانه داراي تخلخل ظاهري است و حفرات موجود در بتن با چشم به راحتي ديده مي شوند كه در اين مجموعه خمير سيمان بايد صرفاً تا حد امكان سنگ دانه ها را به هم بچسباند و از پر كردن فضاها با خمير سيمان پرهيز شود زيرا در این صورت وزن مخصوص بالا خواهد رفت. وجود خمير سيمان با ضخامت حدود 1 ميليمتر روي سنگ دانه ها كاملاً مناسب است.

اگر از سنگدانه هاي معمولي استفاده شود معمولاً مقدار وزن مخصوص شن اشباع تك اندازه بين 1400 تا 1750 كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد. حجم اشغالي ذرات شن در حدود 550 تا 700 ليتر در هر متر مكعب است. وزن سيمان مصرفي بين 75 تا 150 كيلوگرم در متر مكعب يا بيشتر است كه حجم آن حدود 25 تا 50 ليتر مي باشد. معمولاً نسبت آب به سيمان مصرفي 0/4 تا 0/5 مي باشد که افزايش آن مي تواند به شلي خمير سيمان و رواني آن منجر شود كه موجب جدا شدگي و پر شدن خلل و فرج مي شود و بتن مورد نظر حاصل نمي شود. با كاهش نسبت آب به سيمان چسبندگي لازم به وجود نمي آيد و از نظر اجرايي مشكل ايجاد مي شود.

از جمع و تفريق احجام ذکر شده ملاحظه مي شود كه فضاي خالي اين بتن (پوكي) بين 25 تا 40 درصد مي باشد. درصد جذب آب به صورت وزني حدود 15 تا 25 درصد است. طبيعتاً با افزايش مقدار سيمان و آب و يا مصرف شن با دانه بندي پيوسته وزن مخصوص بتن بيشتر خواهد شد.

طرح اختلاط بتن بدون ریزدانه به صورت آزمون و خطا می باشد و به شدت تابع شرايط ساخت بتن است. بتن فاقد ريزدانه معمولاً بدون تراكم توليد مي شود و اگر مرتعش يا متراكم شود بسيار جزيي خواهد بود، زيرا خمير سيمان تمايل به پر كردن فضاي خالي بين سنگدانه ها را خواهد داشت و چسبندگي سنگدانه ها به يكديگر به حداقل خواهد رسيد.

معمولاً انجام آزمايش كارايي يا اسلامپ براي اين نوع بتن لزومي ندارد. از آنجا كه سنگدانه های تك اندازه مصرف مي شود جداشدگي سنگدانه ريز يا درشت ديگر معنايي ندارد و مي توان آن را از ارتفاع قابل ملاحظه اي ريخت.

مقاومت فشاری بتن فاقد ریزدانه

طبق تحقيقات انجام شده كه بخشي از نتايج آن در جدول 2 آورده شده است به علت محدوديت دامنه نسبت آب به سيمان و وجود فضاي خالي قابل توجه در اين نوع بتن، مقاومت فشاري 28 روزه اين نوع بتن اغلب در حدود 5 تا 15 مگاپاسكال كمتر از بتن معمولي مي باشد. اين نوع بتن كمتر به صورت مسلح مصرف مي شود با این وجود در صورت مسلح کردن بتن بدون ریزدانه بهتر است ميلگردها را با يك لايه ضد خوردگي (پوشش مناسب) آغشته کرد و سپس در بتن فاقد ريزدانه به كار برد.

اگر از سبك دانه براي ساخت اين نوع بتن استفاده شود مقاومت فشاري آن در محدوده 2 تا 8 مگاپاسكال مي باشد. مدول الاستيسيته اين نوع بتن بين 5 تا 20 گيگا پاسكال است. نسبت مقاومت خمشي به فشاري حدود 30 درصد است كه از نسبت مقاومت خمشي به فشاري بتن هاي معمولي بيشتر مي باشد.

جدول 2 . نتايج آزمايش مقاومت فشاري نمونه هاي مكعبي بتن معمولي با بتن بدون ريزدانه

مقایسه مقاومت کششی بتن معمولی و بتن بدون ریزدانه

نتايج آزمايش مقاومت كششي بتن معمولي و همچنین بتن بدون ريزدانه در جدول 3 آورده شده است.

جدول 3 . نتايج آزمايش مقاومت كششي بتن معمولي با بتن بدون ريزدانه

نکات حائز اهمیت در رابطه با بتن فاقد ریزدانه

جمع شدگي بتن هاي فاقد ريزدانه به مراتب كمتر از بتن معمولي است زيرا مقدار سنگ دانه در مقايسه با خمير سيمان زياد است. از طرفي بتن فاقد ريزدانه سريعاً خشك مي شود زيرا خمير سيمان در مجاورت هوا و فضاي خالي است و بنابراین در ابتدا از جمع شدگي بيشتري نسبت به بتن معمولي برخوردار مي باشد و عمل آوري آن از اهميت زيادي برخوردار است.

پیشنهاد مطالعه : انواع جمع شدگی بتن و روش های جلوگیری از آن

قابليت انتقال حرارتي آن به مراتب از بتن معمولي با سنگدانه مشابه، كمتر است كه با افزايش رطوبت و اشباع شدن اين بتن، قابليت انتقال حرارت افزايش مي يابد. نفوذپذيري زياد از مزايا و شايد معايب اين نوع بتن است، همچنین خاصيت موئينگي در اين نوع بتن كم و ناچيز مي باشد. اگر بتن بدون ریزدانه كاملاً اشباع نشود در برابر يخبندان مقاوم است.

اين نوع بتن مانند بسياري از بتن هاي سبك مي تواند جاذب صوت باشد (نه عايق صوت) و براي اين منظور نبايد سطح اين بتن با اندودي پوشانده شود. اگر چه اندود كردن اين بتن بسيار خوب و ساده انجام مي شود. استفاده از اين بتن براي روسازي و پياده رو سازي اطراف درختان و يا پاركينگ ها بسيار مفيد است (به دليل نفوذپذيري). در ديوارهاي باربر با طبقات كم مي توان از اين نوع بتن استفاده نمود. براي ايجاد نفوذپذيري در جاده سازي به عنوان لايه اساس يا زير اساس بتن بدون ریزدانه مي تواند به طور مؤثری کارایی داشته باشد. همچنین به عنوان يك لايه بتن مگر نفوذپذير در زير دال كف يا شالوده منابع آب بتني قابل استفاده است.

پیشنهاد مطالعه : آشنایی با بتن مگر و نکات اجرایی آن

مزایا و موارد کاربرد بتن بدون ریزدانه

بتن فاقد ریزدانه دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می توان به پایین آمدن هزینه های موجود به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می توان گفت با وجود بتن بدون ریزدانه نیازی به ساختن جوی های آب فراوان در سطح شهر، کنار خیابان و کوچه ها و همچنین کانال های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً 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 آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

1 . جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مكان ها به هنگام بارندگی

2 . جلوگیری از آلوده شدن آب حاصل از بارندگی، زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی فراوان دارد جریان می یابد و منجر به آلوده شدن آب حاصل از بارندگی می شود.

3 . پر شدن ذخایر آب زیرزمینی

4 . در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین منجر به سردتر شدن آن مناطق می شود می توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد.

5 . می توان از این نوع بتن در مكان هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلاً در زیر سازی چمن های استادیوم های فوتبال.

6 . همچنین در مناطق سردسیر، به دلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر جلوگیری می کند که شهرداری ها می توانند از این بتن در پیاده روها و محوطه پارك ها، پارکینگ ها و معابری که مشكل آب گیری دارند استفاده نمایند.

منابع :

1 . جزوه دوره ارتقاء پایه نظام مهندسی 2 به 1 از مهندس حمید رضا فرشچی

2 . مقاله بررسی بتن بدون ریزدانه NFC از مرضیه حیدری (مدیر فنی آزمایشگاه زرین بتن اکباتان)، چاپ شده در پنجمین کنفرانس ملی سالیانه بتن ایران (تهران، 15 مهرماه 1392)