انواع بتن از سازه تا معماری ، از مقاومت تا زیبایی

مقدمه – انواع بتن

نیاز به دانش تکنولوژی انواع بتن با توجه به جایگاه ویژه ای که در صنعت ساختمان دارد ، برای طراحان و همچنین عوامل اجرایی امری ضروری به نظر می رسد. چرا که استفاده فراوان بتن در ساخت و تولید سازه های گوناگون و گستردگی کاربردهای آن، از گذشته تا به امروز، گوی سبقت را از دیگر مصالح ساختمانی ربوده است. تاریخچه استفاده از بتن به حدود ۲۰۰۰ سال قبل یعنی زمانی که مصریان از ترکیب مواد مختلف جهت احداث ساختمان های خود استفاده می کردند بر می گردد.

همچنین بررسی تاریخی کاربرد بتن در معماری نشان می دهد که این ماده توسط معماران رومی و صدر مسیحیت مورد استفاده قرار می گرفته و در قرون وسطی و رنسانس اغلب بی استفاده مانده است. امروزه مبحث تکنولوژی بتن بجز اجزا اصلی تشکیل دهنده آن یعنی سیمان ، سنگدانه ها و آب بسیار وسیع تر گردیده و به دنبال گسترش کاربردهای گوناگون ، مفهومی فراتر از گذشته را پیدا کرده است.

کیفیت بتن، کارایی مناسب، قابلیت طراحی، نداشتن اثرات مخرب زیست محیطی سبب گردیده است که کاربرد این ماده روز به روز بیشتر گردیده ، بطوریکه در حال حاضر تولید کمی بیش از یک تُن بتن در سال به ازای هرنفر در جهان و ساخت ۲ زیر ساخت های بشری از این ماده بیانگر این مسئله است که اهمیت انواع بتن در جامعه مدرن امروزی امری اجتناب ناپذیر است .

از آنجایی که بسیاری از خواص دیگر بتن نظیر وزن مخصوص ،نفوذ پذیری و … به مقاومت فشاری آن بستگی دارد، در سالهای اخیر بیشتر تحقیقات انجام شده به منظور دستیابی به مقاومت فشاری مورد نیاز بتن بوده است. اما امروزه، باتوجه به استفاده روز افزون از بتن در سازه های شهری، نیاز به تغییر و دگرگونی رویه های سطوح بتنی اجرا شده، به منظور دستیابی به ظاهری زنده، زیبا و غیر یکنواخت بیش از پیش احساس می گردد. پیشرفت تکنولوژی در گرو توجه به این احساس نیاز از یک سو و دسترسی آسان ، قیمت مناسب و از همه مهمتر شکل پذیری مطلوب بتن در کنار بالا بودن مقاومت فشاری آن از سوی دیگر سبب گردیده است که نقش بتن بیش از پیش پر رنگ تر گردد از اینرو فرهنگ سازی و اشاره به استفاده از فناوریهای نوین در صنعت ساختمان در سیستمهای تدریسی موجود در مراکز عالی باید بگونه ای گنجانده شود که همواره دانشجو بر اساس رشد فناوری ،تفکری همسو و منطبق با آن پیدا کرده تا با ورود در عرصه ی صنعت ساختمان دیدگاه لازم به جهت بهره گیری مناسب از فناوریهای نوین موجود را دارا باشد.

امروزه نقش بتن در فناوری های نوین ساختمانی به وضوح قابل رویت است. تبلور این نقش از معماری فضا و مبلمان داخلی گرفته مؤید این ادعاست. حتی در مواردی که ذات مصالح مصرفی بتنی نیست تا ساخت بتن های پودری با مقاومت فشاری ۸۶۰ مگاپاسکال که در نهایت شاتکریت بر روی آن اجرا می شود.

در مطالب پیشرو اشاره ای خواهیم داشت به تولید بتن هایی که باعث تحولی چشمگیر در صنعت ساخت و سازدر حیطه ی مصالح ساختمانی گشته که با آشنایی و بررسی این محصولات بینشی نو و دیدی گسترده پیش روی خواننده قرار خواهد گرفت.

استفاده از انواع بتن های پیش ساخته در طراحی فضاهای داخلی و خارجی

از آنجایی که بتن دارای خاصیت شکل پذیری است از فرآورده های آن می توان در طراحی آشپزخانه (ظرفشویی بتنی) ، حمام ، شومینه و حتی مبلمان استفاده نمود. این محصولات می توانند نقش واسطه را در طراحی فضا های داخلی ایفا کرده و با قرار گرفتن در کنار عناصر دیگر فضای زیبایی را به وجود آورند در این میان بهره گیری از بتن های رنگی می تواند بر دل انگیزی فضا بیفزاید.

استفاده از محصولات بتنی پیش ساخته در طراحی فضاهای خارجی نیز کاربرد دارد. بتن دارای خواصی چند گانه می باشد و بسته به قالب مورد استفاده می تواند صاف ، ساده و یا دارای طرح های دقیق و پیچیده باشد. بنابراین استفاده از آن در طراحی فضاهای خارجی مقرون به صرفه تر از سنگ و آجر می باشد ضمن اینکه شکل پذیری این ماده در حد مطلوب نسبت به سایر مصالح مصرفی بحساب می آید. بتن های خود تراکم مصداقی از سهولت اجرا و شکل پذیری جهت ساخت و تولید انواع خاص سازه ها و فضاهای داخلی و خارجی می باشد.
کاربرد های بتن در طراحی فضاهای خارجی شامل استفاده از آن در سنگ فرش های بتنی ، احداث آب نماها ،گلجای ها، (مجسمه ها، سطل های بتنی وساخت جداول بتنی می باشد. (شکل ۲)

انواع بتن های رنگی و مبلمان شهری

در محیط شهری معابر، پارکها و تفرجگاه ها همواره جداول، نیمکت ها، گلجایها و زباله دان هایی از جنس بتن مشاهده می کنیم که اغلب فاقد رنگ مناسب بوده و یا در صورت رنگ شدگی با گذشت زمان از کیفیت ظاهری آنها کاسته شده و معمولا با خوردگی و سایش سطح بتن رو به رو هستیم که منظری نا مناسب در فضای شهری ایجاد نموده و به بیننده القا می سازد.

البته اغلب شاهد رنگ آمیزی اینگونه مبلمان شهری نیز هستیم در این میان استفاده از بتن های رنگی با دوام و کیفیت بسیار بالا تا حد زیادی میتواند گره گشای این نا همگونی ها باشد.

در اولین نظر به ساخت بتنهای رنگی، هزینه ی بالای آن در جهت تولید، کیفیت و عدم دوام بلند مدت آن به ذهن می رسد اما با پیشرفت فناوریی ساخت این بتن ها با هزینه های کمتر و دوام بسیار بالا، داشتن این ذهنیت نوعی عقب افتادگی علمی از تکنولوژی نوین بتن میباشد.

بهره گیری از رنگدانه های سرامیکی و فلزی از فناوری های نوین در تولید بتن رنگی به حساب می آید. با استفاده از این رنگدانه ها میتوان بتن هایی به رنگهای آبی، قرمز، سیاه، زرد، سبز و نارنجی تهیه نمود. با توجه به اینکه رنگدانه های سرامیکی مورد استفاده دارای دانه بندی های بسیار ریز هستند لذا توزیع یکنواخت و همگنی را در بتن ایجاد می کند که به افزایش مقاومت و کاهش نفوذ پذیری این بتن ها کمک میکند علاوه بر آن مقدار مورد استفاده ی رنگدانه ها بسیار اندک و درصد ناچیزی از کل ترکیب است.

بنابراین هزینه ی زیادی را تحمیل نمی کند و قیمت تمام شده ی این بتن ها خیلی بیشتر از بتن های معمولی نیست. برای تهیه این نوع، حدود ۱ تا ۳ درصد از رنگدانه مورد نظر در شرایطی که بتن تحت عمل آوری است به مخلوط اضافه می شود و بقیه مراحل کار نیز مشابه ساخت بتن معمولی است. اما نکته قابل توجه در ساخت بتن های رنگی در قطعات و احجام بزرگ این است که می توان به جای رنگ کردن کل توده ی جسم، فقط لایه رویی آنها را رنگی تهیه نمود و توده ی درونی جسم به رنگ بتن معمولی باشد.

اما از دیگر مزایا و کاربردهای این بتنها میتوان خط کشی خیابان ها ، رنگ آمیزی ساختمان های بتنی شهر که هم بر زیبایی معابر می افزاید و هم عمر سازه را افزایش می دهد ،بهره گیری در میادین ورزشی و استادیوم ها برای رنگ آمیزی سکوهای تماشاچیان و یا موارد مشابه را می توان نام برد. باید توجه داشت که این بتن ها علاوه بر زیبایی خاص در مقایسه با انواع دیگر با توجه به حذف مراحل تعمیر و نگهداری و نقاشی مجدد مقرون به صرفه تر است.

همانطور که اشاره شد به طور معمول در مواردی نظیر خط کشی و جدول بندی معابر که باید از رنگهای خاصی استفاده شود، سازه با انواع بتن معمولی ساخته شده و سطح خارجی آن با رنگ های معمولی رنگ آمیزی می شود که این رنگ چون بصورت یک پوشش خارجی است در معرض تخریب های محیط قرار دارد و مرتب باید تعمیر و نقاشی مجدد شود در حالی که بتن رنگی دوام بیشتری داشته و رنگ آن ثابت خواهد ماند. باید اذعان داشت که با آزمایش های صورت پذیرفته (۷ و ۲۸ روزه) مشخص شده که رنگدانه ها مقاومت فشاری و کششی اکثر نمونه ها را تقویت نموده است.

تلفیق بتن رنگی و بتن سبک درساخت مبلمان شهری با رویکرد افزایش دوام و کارایی آنها

بتنهای رنگی می تواند بطور عمده در تولید مبلمان شهری مورد استفاده قرار گیرد اما ممکن است در پاره ای از مواقع وزن مبلمان ایجاد شده نیز مورد توجه باشد. به عنوان مثال ساخت زباله دانها، گلجایها و یا بعضی جداول متحرک که نیاز به حمل آنها می باشد و یا حتی برخی پارامترهای دیگر نظیر مقاومت فشاری و کششی بالا.

امروزه تولید بتن های سبک نیز امکان پذیر شده و قادر هستیم حتی بتن های با وزن مخصوص کمتر از ۱۰۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب را نیز تولید کنیم البته با مقاومت های بالا.

این محصولات از جهت سبکی و شکل پذیری بالا بسیار مطلوب به لحاظ ساخت مبلمان شهری هستند. لیکا یا پوکه صنعتی یکی از عمده ترین مواد مصرفی به عنوان سنگدانه در این نوع بتن ها می باشد که از حرارت دادن ذرات رس در کوره های گردان حاصل میشود.

این سنگدانه ها به سبب وجود فضاهای خالی دارای وزن مخصوص پایین بوده که میتوانیم از آن در کنار میکروسیلیس و روان کننده ها در بتن های با نسبت آب به سیمان پایین و به تبع آن مقاومت بالا بهره بجوییم.

بدیهی است بدلیل تخلخل بالای ایجاد شده در ساختار بتن با استفاده از این مصالح به جهت سبک سازی باید به دنبال کاهش تخلخل به جهت افزایش مقاومت و کاهش نفوذپذیری بتن باشیم زیرا از عمده مسایلی که موجبات تخریب بتن بکار گرفته شده در مبلمان شهری را فراهم میسازد نفوذ پذیری زیاد و بدنبال آن عدم مقاومت در شرایط متغیر جوی و در نتیجه خوردگی سطح و تخریب سریع بتن می شود. این مهم نیز با کاهش قطر سنگدانه های لیکا (در موارد ساخت بتن سبک که از لیکا استفاده میکنیم) و همچنین سنگدانههای طبیعی مورد استفاده تا حدی تأمین می گردد.

به خاطر داشته باشیم برای رسیدن به بتنی مطلوب با کارایی و دوام مناسب استفاده از مواد مضاف بسیار مؤثر است. ماده ی مضاف حباب هواساز که در بتن های مورد استفاده ی مبلمان شهری نقش بسزایی را با افزایش مقاومت در مقابل سیکلهای گرم و سرد شدن متوالی محیط ایفا می کند و از خوردگی و سایش سطح بتن تا حدود زیاد محافظت میکند و همچنین روان سازها و … بهره گیری از مواد پوزولانی هم ثمربخش خواهد بود، مواد پوزولانی چون میکروسیلیس که ذرات آن حدود ۰.۰۱ قطر ذرات سیمان بوده که در مخلوط بتن جایگزین درصدی از سیمان مصرفی می شود و در نهایت نانوسیلیس که به جهت کاهش بسیار چشمگیر ذرات کارآمدتر از میکروسیلیس در بتن عمل میکند .

پس با بهره گیری بهینه و بجا از مواد مضاف و پوزولانی در کنار سایر مصالح مصرفی در بتنهای معمولی و سبک و حتی بتن های رنگی و پلیمری قادر به تولید محصولی با کیفیت بالا بوده و دیگر نگرانی از لحاظ عدم دوام بتن های تولیدی و خوردگی و سایش سطوح خارجی و حتی آرماتورهای مورد استفاده در داخل سازه های مورد نظر وجود نخواهد داشت.

با توجه به مواد مذکور خواهیم توانست به جهت زیبایی مبلمان های شهری از بتنی رنگی البته با وزن مخصوص پایین و سبکی قابل قبول که از همه ی جهات دارای کیفیتی تضمین شده می باشد، استفاده نماییم.

استفاده از نانو ذرات در انواع بتن و بهبود خواص آن

با توجه به ریز ساختار بتن و وجود حفراتی در ابعاد نانو در آن، استفاده ار نانو ذرات می تواند در پر کردن تخلخل های بسیار ریز خمیر سیمان و افزایش مقاومت و بخصوص دوام بتن موثر باشد.

در بسیاری از موارد که عامل مخرب بتن در محیط خارج وجود دارد، نفوذ پذیری بتن نقش بسیار مهمی در پایایی و سرعت تخریب خواهد داشت. استفاده از نانو پودرهایی مانند نانو ذرات کلسیم هیدراته در این زمینه می تواند بسیار مؤثر باشد، از سوی دیگر این ذرات با انجام واکنش هایی می توانند ترکیبات شیمیایی خمیر را نیز تغییر دهند.

یکی از موارد جالب توجه در این زمینه نانو سیلیس می باشد.

تحقیقات نشان می دهد که استفاده از ذرات سیلیس بی شکل در ابعاد زیر ۱۰۰ نانومتر می تواند به نحو بسیار مناسبی پایایی بتن را بهبود بخشد. از سوی دیگر میزان لازم این ماده برای رسیدن به تاثیری مشابه دوده سیلیسی بسیار کمتر است و این از جنبه های مختلفی باعث ایجاد مزیت نسبی در استفاده از نانو سیلیس می باشد. از طرفی استفاده از این ماده مزایای دیگری در انواع خواص بتن، مثلا بتن های خود متراکم و یا بتن های توانمند به همراه دارد.

به طورکلی استفاده از نانو ذرات، هر چند که در واکنش های هیدراتاسیون وارد نشود، به دلیل نقشی که به لحاظ فیزیکی در پر کردن حفره های بسیار ریز سیمان دارند، می تواند تاثیر مناسبی در بهبود ریز ساختار و پایایی بتن داشته باشد.

به کارگیری انواع بتن های هوشمند در فضای شهری

بتن های هوشمند نیز می تواند کاربرد گستردهای در ساخت مبلمان های شهری و با دید وسیع تر در عرصه معماری به صورت مجزا و یا تلفیق آن با بتنهای رنگی، سبک و پلیمری داشته باشد.
این نوع بتن ها از گروه بتن های ریز دانهای است که با تغییر نور و یا شرایط جوی تغییر رنگ می دهد. از مزایای این نوع فراگیر بودن مصالح مصرفی بوده و پیشینه ی آن تا حدودی به استفاده از پلیمر مقاوم ساروج که در اغلب بناهای تاریخی دیده می شود بر می گردد.

بتن های هوشمند دارای قابلیت هایی نظیر تغییر تصاویر یا نمادهای طراحی شده، هم رنگ سازی با محیط در مواقع لزوم و شناور ماندن دائمی بر سطح آب می باشند که از آن می توان در طراحی مجسمه های شهری، یادمان ها و نمای ساختمان ها، خط کشی های خیابان که به هنگام شب نمایانی قابل توجهی خواهد داشت و مصارفی از این دست بهره جست.

انواع تکنیک های زیبایی شناسی در بتن (کاربرد بتن در معماری)

به کارگیری رنگدانه ها و به وجود آوردن شکل یل فضائی خاص با بررسی و هدفمند نمودن رنگ و کاربرد آن

تنوع رنگ ها، دوام مطلوب سطوح رنگ آمیزی شده و محو نشدن رنگها در مدت زمان طولانی از جمله فوائد این روش به شمار می روند.

انواع به کارگیری رنگ ها در این تکنیک در نمودار بعدی نشان داده شده است. به کارگیری این روش در کف محوطه ها، خیابانها، پیاده روها و حتی سطوح عمودی مانند دیوار

به کارگیری نقوش در روی سطح بتن

• نقاشی کردن الگوهای مورد نظر برروی سطوح بتنی و درآوردن آنها بصورت سطوحی همگن
• استفاده از الگوهایی هم شکل مصالح دیگر مانند آجر، سنگ و چوب در روش منقوش کردن سطوح
• انتخاب الگوها بوسیله طراحان و معماران و با توجه به نوع کاربری سطوح
• به کارگیری آنها در کف محوطه ها، خیابانها، پیاده روها و حتی سطوح عمودی مانند دیوار

حکاکی کردن بر روی انواع بتن

روشی مانند منقوش کردن بتن که نیازمند وسایل و تجهیزات خاصی به منظور بریدن و اضافه کردن طرح های گرافیکی به انواع بتن می باشد.

لکه دار نمودن هدفمند کفپوش های بتنی با هدف زیبایی شناسی معماری

صیقل دادن و پرداخت کردن بتن (بتن رنگی)

به کارگیری این روش در جلا دادن سطوح بتنی تازه، بطوری که سطح مورد نظر را شبیه مرمر می کند. استفاده از این روش در دفاتر اداری، تجاری و اماکن عمومی به ویژه نمایشگاه جهت جلوه بخشیدن به سطوح بتنی می باشد.

روکش های تزئینی سطوح بتنی بد منظر

بتن دانه نما یا تمام کردن سطوح با دانه های نمایان

استفاده از آن در طراحی فضاهای خارجی با وسعت نسبتاً زیاد می باشد.

صاف کردن سطوح بتنی با استفاده از ابزار و تجهیزات لازم صورت می پذیرد و سپس جاسازی مصالح سنگی در سطوح هموار امکان پذیر می شود. همچنین امکان به کارگیری سنگ های طبیعی رنگی، شیشه های رنگی بازیافتی و همچنین صدف های تزئینی، به این سطوح جلوه خاصی می بخشد.

استنسیل کردن سطوح بتنی

این روش بصورت اضافه نمودن طرحهای ساده ومرکب به بتن می باشد که با استفاده از چارچوب ها و ترکیبی از خطوط و نقش های مختلف در طراحی سطوح مورد نظر امکان پذیر می باشد.

به کارگیری این روش در طراحی کف محوطه ها، خیابان ها، ساختمان ها و همچنین در طراحی سطوح عمودی مانند پارتیشن ها، بعنوان روشی مقرون به صرفه مطرح می گردد.

بلوک های سیمانی شفاف و بتن سازه معماری (بتن سازه ای نیمه شفاف)

ماده اصلی این بلوک ها بتن ، سیمان ، پلاستیک ، فلز و موادی مانند آنها بوده که به علت استفاده معمول از بتن و سیمان در ساخت این بلوک ها چگالی متوسط آن ها بین ۲۲۰۰ و ۲۴۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب می باشد.

بلوک های ساختمانی شفاف می توانند با هردو نوع منبع نور طبیعی و مصنوعی کار نمایند. فیبرهای اننقال دهنده نور این بلوک ها می توانند از نوع شیشه ای ، نوری و پلاستیکی شفاف باشند که ضخامتی درحدود ۰.۱ میلی متر دارند.

روشنایی عبوری از این بلوکها بستگی به تعداد فیبرها دارد به طوریکه یک دهم نور یک وجه را به وجه دیگر منتقل می کنند. تعداد فیبرهای بکار برده شده در هر بلوک ساختمانی می تواند بین چند صد تا چندین هزار بوده و مناسب ترین نسبت حجمی ماده اصلی و فیبرها بین ۱:۱۵ تا ۱:۸ باشد.

منبع : مقاله بتن از سازه تا معماری ، از مقاومت تا زیبایی. نیما امینیان ، شاهین ظهوری ، شهریاز ظهوری. اولین کنفراس ملی دوام بتن