هم زمان با تحولات تکنولوژی در جهان و افزایش ابزارهای مدرن در تمام عرصه‌ها، در زمینه ساخت و ساز نیز شاهد تغییرات روش‌های کار و تولیدات مرتبط هستیم. آنچه که پیش از این به‌صورت سنتی و با مصالح عادی انجام می‌شد، امروزه با شیوه‌هایی جدید و توسط محصولاتی خاص صورت می‌گیرد. مصالح ساختمانی جدید و متعددی وارد بازار شده‌اند که از نظر کیفیت و مقاومت در سطح بالاتری قرار دارند.
یکی از این مصالح کلیدی در هر سازهای، بتن است؛ که با توجه به تنوع آن، قبل از هر اقدامی برای تهیه و استفاده، بهتر است با بهترین و کاربردی ترین انواع آن آشنا شویم. این مقاله به نوعی از بتن با عنوان بتن پیش آکنده و معرفی مزایا و موارد استفاده از آن اختصاص دارد.
بتن پیش‌آکنده چیست؟
آنچه به‌عنوان بتن پیش آکنده یا PA معرفی می‌شود، نوعی بتن است که برای ساخت آن ابتدا سنگدانه‌های درشت در قالب چیده می‌شوند. سپس توسط یک ملات مخصوص از بخش پایین قالب، به آن ملات اضافه می‌شود. به‌صورتی که تمام فضاهای خالی پر شده و در نهایت جسمی یکپارچه حاصل شود.
استفاده از این بتن در مواردی که بتن معمولی کارایی مطلوب ندارد ضروری است. این نوع بتن، مقاوم و کاربردی است و مانع گرمازایی همزمان با بتن‌ریزی می‌شود. از این رو نقش برجسته ای در پیشبرد پروژه‌های ساخت و ساز مختلف در نواحی جغرافیایی خاص با دماهای متفاوت دارد. چون هیچگونه محدودیت فصلی خاصی برای ادامه کار ندارد.
به دلیل یکپارچگی محصول که در فرآیند نمونه‌گیری قالب‌ها مشخص است؛ و همچنین به دلیل قابلیت استفاده از آن در مکان‌ها و دماهای متفاوت و بتن‌ریزی های حجیم، مناسب‌ترین انتخاب برای پروژه‌های ساخت و ساز، به ویژه در شرایط متغیر، بدون اتلاف وقت و یا متوقف شدن مقطعی پروژه ها است.
استفاده از بتن پیش آکنده ضمن کاهش هزینه‌ها، سرعت اجرا را بالا می‌برد. همچنین در ایمنی بیشتر، ساده‌تر و ارزان‌تر شدن تجهیز کارگاه و افزایش کیفیت سازه نقش دارد. از این محصول برای مرمت سازه‌های خاص بتنی و سازه‌های زیر آب نیز استفاده می‌شود.
مصرف سیمان کمتر در جریان تولید، مقاومت بالای بتن در برابر سیالات به‌دلیل آب بندی دقیق و امکان طراحی و اجرای نماهای آرشیتکتی با کمک این محصول، دلایل دیگری هستند که نظر صاحبان پروژه‌های مرمت و معماری را به بتن پیش آکنده جلب کرده‌اند. گرچه سرعت بتن ریزی با این محصول بالا است؛ اما در صورتی که از افزودنی‌های مناسب استفاده نشود، ملات نمی‌تواند به‌خوبی میان ذرات شن و سنگ موجود در قالب نفوذ کند. به همین دلیل به نظارت تخصصی در حین عملیات بتن ریزی نیاز است.
کاربرد بتن پیش آکنده
استراتژی بهینه‌سازی محصولات ساخت و ساز، همراه با عامل به‌صرفه بودن اقتصادی، در تولید و عرضه این بتن اهمیت دارد. ساخت قالب‌های بتنی با کیفیت، متناسب با استانداردهای جهانی و در دسترس، ارزش زیادی دارد. در بتن پیش آکنده نیز همچون بتن بلوک نیوجرسی، تهیه متریال تازه و فرآیند بتن‌ریزی، از اهمیت بالایی برخوردار است. این بتن علاوه بر کاربردهای اصلی که در سازه‌های حجیم و سدسازی و ساخت و سازهای زیر آب است؛ در زمینه بلوک سازی با قالب‌های متنوع هم به‌کار گرفته می‌شود.
در مواردی که بتن ریزی با گرمازایی زیاد همراه است؛ گرمای هسته بتن ممکن است منجر به ترک‌خوردگی شود. این مساله برای سرمایه گذارانی که دغدغه ساخت و سازهای مقاوم، امن و به‌صرفه را دارند؛ همواره موضوعی مهم بوده است. کارهای جانبی همچون کاهش مصرف آب و افزایش سایز سنگدانه ها، ضمن اینکه به‌صورت قطعی مشکل را رفع نخواهند کرد، هزینه بالایی دارند.
با این توصیف پیشنهاد استفاده از بتن پیش آکنده راه حل مساله ذکر شده محسوب می‌شود. در واقع استفاده از آن اقدامی حساب شده به‌نظر می‌رسد. در بتن ریزی حجیم، خصوصا در مناطق حساس، از سد سازی تا ساخت و سازهای مسکونی و معابر شهری که به دلیل رفت و آمد روزمره، باید تمام جوانب امنیت، با دقت سنجیده شوند؛ مناسب ترین گزینه در مقایسه با سایر محصولات مشابه، بتن پیش آکنده است. اطمینان از آسیب ندیدن بتن، در کنار امکان ترمیم تخصصی و به صرفه سازه‌ها، ویژگی‌های مهم این محصول هستند.
مزایا و معایب بتن پیش آکنده
این بتن نیز مانند سایر مصالح ساختمانی دارای مزایا و معایب خاصی است. مواردی که تصمیم‌گیری درباره استفاده از آن را در پروژه‌های مختلف ساده‌تر می‌کند. در این بخش به بررسی این موضوع پرداخته‌ایم.
ویژگی های خاص و مزایای بتن پیش آکنده
- در این نوع بتن از روش دانه‌بندی گسسته می‌توان استفاده کرد.
- مقاومت این بتن با اضافه کردن برخی روان‌کننده‌ها به ملات اولیه بالاتر می‌رود.
- کاربرد آن در بتن ریزی‌های بزرگ، همچون سدسازی، از نظر امنیت و استحکام و دوام سازه اهمیت دارد.
- در مقایسه با موارد مشابه، از نظر اقتصادی به‌صرفه‌تر است.
- متراکم سازی برای این بتن لازم نیست.
- قابلیت استفاده در هر دمایی را دارد.
- بتن پیش آکنده برای سازه‌های زیر آب، مطلوب و مناسب است.
- مخلوط این محصول، کاملا همگن است و دوام بالایی دارد. از این رو در مواردی که اطمینان از مقاومت سازه مهم است، استفاده می‌شود.
- میزان جمع‌شدگی آن کم و نصف میزان بتن‌های معمولی است.
- در ساخت و سازهایی با امکان شکنندگی‌های خسارت‌بار کاربردی است.
- در تولید این بتن از سیمان کمتر استفاده می‌شود. این نکته هم از نظر اقتصادی اهمیت دارد و هم در کاهش گرما زایی موثر است.
کاستی های بتن پیش آکنده
- فرآیند استفاده از این بتن دو مرحله‌ای بوده و از بتن‌ریزی معمولی زمان‌برتر است. همچنین لازم است قبل از شروع کار و تنظیم زمان‌بندی دقیق، این موضوع در نظر گرفته شود.
- در صورتی که از افزودنی‌های مناسب و روان‌کننده‌های متناسب استفاده نشود؛ ملات نمی‌تواند به‌خوبی در میان ذرات شن نفوذ کند. به همین دلیل به متخصص ناظر در مراحل اولیه و اجرایی، حتما نیاز است.
- برای نیروهایی که فقط با شیوه‌های سنتی ساخت بتن آشنا هستند؛ بتن‌ریزی به این شکل، بدون آموزش و ناظر، مشکل زا خواهد شد.
- در این روش نیز همچنان نمونه گیری از بتن ضروری است.
مصالح مورد استفاده در این نوع بتن چیست؟
از مهم‌ترین مشکلات ساخت و سازها، کم دوامی مصالح ساختمانی خصوصا بتن و در نتیجه ایجاد مشکلات متعدد در روند کار است. چون علاوه بر خسارات مالی ناشی از به کار گرفتن جنس نامرغوب، خرابی و ترک در مصالح، امکان خطرساز بودن برای امنیت و سلامت شهروندان را هم دارد. تصمیم برای انتخاب بهترین متریال، کاری اساسی پیش از آغاز هر پروژه ساخت و ساز است. نکته مثبت در بتن پیش آکنده امکان ارزیابی مشتری و مقایسه کیفیت و مصالح به‌کار گرفته شده در تولید آن با سایر انواع بتن است.
سیمان
هر نوعی از سیمان، مناسب است. اما باید ماسه ملات دارای ویژگی‌های استاندارد و دانه‌بندی ریز باشد. تا در کار اختلالی ایجاد نشود.
سنگدانه ها
یک‌نواختی دانه‌بندی در تولید این بتن اهمیت دارد. بنابراین ضریب نرمی یک نمونه تهیه شده از ماسه نباید نسبت به ضریب نرمی متوسط آن تفاوت زیادی داشته باشد. سنگدانه‌های درشت باید شکسته شده و به‌صورتی باشند که میزان فضای خالی آنها، به کم‌ترین حد برسد.
بنابر تحقیقات موجود، این میزان از حدود ۳۵ درصد بیشتر نباشد. همچنین فضای کافی برای عبور ملات و پر شدن حجم خالی باید موجود باشد. اگر اندازه سنگدانه‌هایی که ابتدا درنظر گرفته می‌شوند؛ از ۲۰ میلی‌متر کمتر باشد؛ دوغاب از فضای بین سنگدانه‌ها عبور نکرده و در مسیر ورود آن انسداد ایجاد می‌شود.
افزودنی ها
به متریالی که گاهی لازم است برای بهبود کارایی استفاده شود، افزودنی گفته می‌شود. مثلا روان‌کننده‌های رایج یا گرد آلومینیوم که برای کم شدن جمع‌شدگی ملات مناسب هستند؛ در ساخت این بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مراحل تولید بتن پیش آکنده
در این بخش ابتدا به طرح اختلاط مصالح و پس از آن به بتن ریزی با تمرکز بر انتخاب قالب مناسب می‌پردازیم.
طرح اختلاط بتن پیش آکنده
سنجش کمی و کیفی ملات، در ایجاد تراکم و استحکام بتنی که حاصل خواهد شد، نقش مهمی دارد. کم و زیاد به‌کاربردن ترکیب ملات، منجر به مشکلاتی همچون عدم پوشش کامل حفره‌ها خواهد شد. بنابراین باید کاملا همگن باشد و با هربار مخلوط شدن، مدام یکنواخت‌تر شود. نسبت اختلاط مصالح تشکیل دهنده ملات، به نوع کار بستگی دارد. در ادامه به یک نمونه طرح اختلاط بتن پیش آکنده، براساس تحقیق‌های پیشین اشاره می‌کنیم:
۱۰۰ کیلوگرم سیمان + ۱۷۰ کیلوگرم ماسه + ۴۰ کیلوگرم فیلر پوزولانی (ماده افزودنی مناسب)
مطابق نتایج این بررسی، ملات حاصل شده، مابین سنگدانه‌های درشت (شن گرد گوشه ۲۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر و گرانیت شکسته شده ۲۰ تا ۶۳ میلی‌متر)، بدون هیچ مشکلی تزریق می‌شود. با کمک همین نمونه و با تغییر متناسب مصالح به‌کارگرفته شده در این ترکیب آزمایشی، می‌توان به ملات مناسب برای کار خود دست یافت.
انتخاب قالب مناسب
قالب مناسب برای این بتن، مانند سایر قالب‌ها است. اما در انتخاب جنس آن دقت بیشتری لازم است. جنس قالب باید از نوعی باشد که بتواند رطوبت را تا جای ممکن جذب کند. به دلیل وجود آب زیاد در ملاتی که با فشار پمپ می‌شود؛ قالب باید آب‌بندی شده باشد تا چیزی به بیرون درز نکند. همزمان لازم است برای تخلیه هوای موجود در آن، تدبیر اندیشی شده باشد. سنگدانه‌های درشت در ابتدا به داخل قالب منتقل می‌شوند؛ و به‌صورتی این کار انجام می‌شود که دانه‌ها از یک‌دیگر جدا نشوند.
سپس لوله‌های عمودی که قطری حدود ۲۰ میلی‌متر دارند؛ با رعایت فاصله از هم، ورود ملات را از قسمت پایین قالب به داخل آن آغاز می‌کنند. برای تنظیم فاصله مناسب میان لوله‌های ورود ملات به قالب، ابعاد قالب، فشردگی مصالح از قبل آماده شده و اندازه سنگدانه‌های داخل قالب را باید درنظر گرفت. تزریق ملات باید به آرامی انجام شود. همچنین در صورت نیاز با لرزاندن قالب در محلی که ملات وارد می‌شود؛ حباب‌های هوا را باید خارج کرد. با این کار نمای محصول بهتر خواهد شد.
تجهیزات مورد نیاز ساخت بتن
تجهیزات اصلی تولید بتن پیش آکنده، شامل لوله‌ها (تزریق، بازدید، تخلیه هوا)، اتصالات مسیر ورود ملات و قالب‌ها هستند.
لوله های تزریق، بازدید و تخلیه هوا
این لوله‌ها با قطر داخلی ۲ تا ۵ سانتی‌متر، به حالت عمود در قالب گذاشته می‌شوند و تا کف قالب ادامه دارند. فاصله لوله‌های تزریق ملات، قدری متغیر است. اما به‌طور میانگین بین یک تا دو و نیم متر مناسب است. برخی اوقات از لوله‌هایی برای بررسی عمق ملات استفاده می‌شود؛ که به آنها لوله‌های بازدید می‌گویند. لوله‌های تخلیه هوا نیز برای جلوگیری از حبس شدن هوا در زمان تزریق ملات به داخل قالب کاربرد دارند.
اتصالات مسیر تزریق ملات
در مسیر تزریق ملات، شیرآلاتی با جنس خاص، وسایل تمیز کردن مسیر لوله‌ها، سه راهی‌ها و چند راهی‌های ویژه هم به‌کار می‌روند. اگر چند لوله از یک مسیر تغذیه شوند؛ ابزار و شیرهای موجود در مسیر و انعطاف‌پذیر بودن لوله بیرون از قالب، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.
قالب ها
قالب‌های مناسب برای این بتن، لازم است کاملا محکم، درزبندی شده و آب‌بندی‌شده باشند. تا هم فشارهای وارده در زمان ورود ملات را تحمل کنند؛ و هم مانع از درز ملات به خارج قالب شوند. چون درزهای بزرگ‌تر از ۱.۵ میلی‌متر، در حین کار مشکل ساز می‌شوند. بنابراین باید از همان ابتدا، قالب ها دقیق بررسی شوند.
بطورکلی در میان انواع محصولاتی که در ساخت و سازهای مختلف به‌کارگرفته می‌شوند؛ با آنچه درباره کاربردی بودن، هدفمند بودن تولید بتن پیش آکنده و قابل استفاده بودن آن در مواردی که انواع قدیمی‌تر، کارایی ندارند؛ این محصول یکی از قابل اطمینان ترین انتخاب‌های پیش‌روی دست اندرکاران پروژه‌های ساخت و ساز است.
چنانچه استراتژی مدنظر تولیدکننده، عرضه و فروش بالا با سود کمتر اما کیفیت خوب باشد؛ و با هدف گسترش بهترین ابزار به تخصصی‌ترین شکل برای ساخت و سازهای شهری، می‌توان گفت که تولید و رواج استفاده از این نوع بتن، حرکتی به‌سوی فرداست. چرا که هم در زمینه بهبود زیست روزمره، هم برای تحقق اهداف توسعه‌‌محور در زمینه‌ی شهرسازی و سازه‌های مدرن و مقاوم، تاثیر قابل توجهی دارد.