مقدمه
بتن یکی از مهم ترین مصالح ساختمانی شناخته شده تا امروز می باشد. این ماده ی مقاوم از اختلاط مواد اصلی (سنگدانه ها، سیمان و آب) تشکیل شده است. اما با اضافه کردن، مواد افزودنی متفاوت به مواد اولیه می توان به بتون با ویژگی های متفاوت دست یافت. مانند بتن اکسپوز یا بتن نما ( بتن نمایان ) که تنها تفاوت اصلی آن با بتن معمولی، استفاده از مواد افزودنی متفاوت در طرح اختلاط آن می باشد.
به طور کلی با افزودن مواد متفاوت به طرح اختلاط بتن معمولی در زمان خاص، همچنین با استفاده از روش های مختلف درمانی و تقویتی، پس از سخت شدن بتن، می توان آن را به بتون اکسپوز تبدیل کرد.
این نوع بتون، برای اولین بار در ساخت ساختمان تجاری Corbusier مورد استفاده قرار گرفته و توجه مهندسان و معماران را به خود جلب و به سرعت مراحل رونق و گسترش در ساخت سازه های مختلف را طی کرد. در ادامه این مقاله با ما همراه باشید تا با مشخصات، ویژگی ها و خواص بتون اکسپوز آشنا شوید.
تاریخچه
همانطور که گفته شد، اولین مورد استفاده از این نوع بتون، در ساخت ساختمان تجاری Corbusier هم نام با معمار شناخته شده سوئیسی می باشد. اما به طور کلی باید ازعان داشت که استفاده از بتون اکسپوز در مقیاس وسیع و در نمای ساختمان برای اولین بار در آمریکا به ثبت رسیده است. همچنین در سال های 1945 تا 1950، تایل های بتن نما برای دیوار و به عنوان پوشش استفاده شد.
پس از آن، در بین سال های 1950 تا 1955 میلادی، استفاده از بتن نما در کشور بلژیک، به دلایل مختلفی اعم از: تضمین ماندگاری و دوام بالای بتن، ظاهری زیبا و با کیفیت و همچنین قیمت مناسب رایج شد. در ادامه در دهه ی 1960 تایل های بتن اکسپوز پیش ساخته مصارف معماری پیدا کرد و با استفاده در ساخت سازه های مختلف، مزایای آن آشکار تر شد.
قابل ذکر است که در سال 1965 تا 1970 اولین بروشور بین المللی در رابطه با پیشنهادات فنی به کار گیری این نوع بتون برای مصارف تزئینی معماری، به چاپ رسید. همچنین در دهه 70 میلادی نیز، پیشنهادات مختلفی در خصوص ترکیبات و طرح اختلاط این نوع بتون، توسط معماران و مهندسان بسیاری، ارائه شد.
از ابتدای سال های 1960 میلادی، کارخانه ها و شرکت های بسیاری، اقدام به ساخت و تولید قطعات پیش ساخته بتنی کردند و به طور کلی استفاده از این نوع بتون، به دلیل خواص ویژه آن و همچنین زیبایی منحصر به فرد خود، در سبک معماری مختلفی رایج شده است:
سبک های مدرن
پسا مدرن
های تک و غیره.
هم اکنون نیز، استفاده از این متریال در جهان و ایران در سیر صعودی کاربرد و استفاده می باشد.
بتن اکسپوز چیست؟
به بتنی که بیشتر برای استفاده در نمای ساختمان های مختلف مورد استفاده قرار گرفته و سطح بسیار صاف و یکنواختی دارد، بتن اکسپوز (Exposed concrete) یا بتن نما گفته می شود.
بتن نمایان که به آن بتن تزئینی نیز گفته می شود، به دلیل سطح صاف و صیقلی، همچنین مقاومت و طول عمر بالا، در نما سازی پروژه های مختلفی به کار گرفته می شود. این بتن، یکی از مهم ترین مثالح و متریال مورد استفاده در سبک معماری مدرن، در جهان می باشد. بتن اکسپوز یا بتن نمایان عمدتا به دو صورت زیر مورد استفاده واقع می شود:
1- پنل پیش سخته
2- بتن ریزی در جا
بتن اکسپوز، یکی از محبوب ترین مصالح ساختمانی برای مهندسان معمار می باشد. زیرا علاوه بر این که به عنوان زیبا سازی نمای سازه های مختلف کاربرد دارد، امکان اجرای دکوراسیون در طرح و رنگ های مختلف را نیز امکان پذیر می سازد.
با استفاده از بتن اکسپوز به صورت پیش ساخته و یا درجا، سطح پروژه صاف و یک دست شده و نیازی به اجرای نازک کاری نخواهد بود. به همین دلیل، این بتن، هزینه های اجرای نازک کاری در پروژه ها را کاهش خواهد داد. بنابراین استفاده داز بتن اکسپوز، در پروژه های بزرگ، انتخاب و الویت اول بوده و صرفه اقتصادی بالایی دارد.
بتن پیش ساخته
به پنل های بتنی که به صورت پیش ساخته و برای استفاده در محل مورد استفاده قرار می گیرند، بتن نما یا بتن اکسپوز پیش ساخته گفته می شود.
همانطور که گفته شد یکی از روش های استفاده از بتن، استفاده از قطعات پیش ساخته در کارخانه می باشد که در ابعاد و اندازه های مختلف و با کیفیت بالایی تولید می شوند. بدین معنی که پس از نصب این پنل از پوشش یا مصالح دیگری بر روی آن استفاده نمی شود. لذا کیفیت و سطح ظاهری بتنی که به عنوان پنل نهایی نصب می شود از اهمیت زیادی برخوردار است.
بتن پیش ساخته اکسپوز در کار خانه ها و با توجه به استاندارد های لازم در قالب های پرکاربرد، بتن ریزی می شود. در ساخته قطعات بتنی پیش ساخته نمایان باید به امکان چسباندن قطعات در سطوح مورد نیاز توجه شود.
این پنل ها به صورت پیش ساخته تولید می شوند بنابراین از کیفیت بالایی برخوردارند. پنل هایی که برای سطوح خارجی مورد استفاده قرار می گیرند می بایست از مقاومت بالایی در برار عوامل مختلف برخوردار باشند. اما در نما های داخلی ساختمان، زیبایی و یکپارچه بودن سطح بتن اکسپوز و قابلیت رنگ آمیزی بتن اهمیت بیشتری دارد.
به جهت اهمیت مقاومت پنل ها در تحمل شوک های حرارتی و همچنین مقاومت در برابر جذب آب، از افزودنی های ویژه ای در بتن اکسپوز استفاده می شود. انواع متفاوت این محصول شامل بتن اکسپوز با سطح کاملا صاف صیقلی یا دارای خلل و فرج است و به طور کلی ضخامت پنل های مورد استفاده در کف 2.5 سانتی متر و نوع مورد استفاده در نما 1.5 سانتی متر می باشد.
بتن درجا
بتن ریزی درجا و در محل پروژه، یکی از روش های اجرای بتون اکسپوز می باشد. بتن ریزی درجا در واقع به معنی انجام مراحل قالب گذاری در محل پروژه و در زمان ساخت می باشد.
بتن اکسپوز درجا نیز به دلیل هزینه های بالای پنل های پیش ساخته در محل پروژه انجام می شود. بتن اکسپوز درجا بیشتر در اجرای ساختمان های بزرگ، ساخت پل ها و غیره کاربرد دارد. در بتن ریزی درجا باید توجه شود که قالب ها به خوبی درز بندی شده باشند.
برای ساخت قالب، برای استفاده در پروژه های کوچک، می توان به ترتیب تصاویر زیر عمل کرد:
موارد مختلفی در کیفیت نهایی بتن نما تاثیر گذار است، به عنوان مثال:
1- استفاده از آب تصفیه شده و آشامیدنی در تولید این نوع بتن
2- شرایط مناسب حمل و نقل، نگه داری و اختلاط بتن
3- توجه به کیفیت، نوع قالب ها و درز بندی مناسب آن
4- استفاده از سنگدانه های تمیز و شسته شده
5- استفاده از سیمان با کیفیت مناسب و غیره.
ویژگی ها
بتن نما همانند بتن معمولی است، اگرچه ذکر این نکته نیز ضروری است که در طرح اختلاط آن از مواد افزودنی به منظور بهبود برخی از خواص آن، استفاده شده است. بنابراین ویژگی های بتن اکسپوز، مشابه با بتن معمولی می باشد. این ویژگی ها عبارتند از:
1- عایق صوتر و حرارتی مناسب در برخی از پانل ها
2- سازگاری با محیط زیست
3- دوام و طول عمر بالا
4- مقاومت بالا در برابر ذوب و یخبندان
5- مقاومت بالا در برابر شرایط جوی
6- مقاومت فشاری و کششی بالا
7- مقاومت در برابر نفوذ و جذب آب
8- مقاومت بالا در برابر آتش
9- مقاومت در برابر عوامل خورنده و سولفات ها
10- عدوم وجود حفره حباب در آن
11- قابلیت رنگ پذیری بالا
12- قابلیت استفاده در مناطق مرطوب
13- ضربه پذیری بالا
14- استحکام و دوام در برابر شرایط محیطی، باد و زلزله
15- قابلیت استفاده در ساخت سازه های آبی و غیره.
روش ساخت
به طور کلی از دو روش جهت ساخت بتن اکسپوز می توان استفاده کرد و تنها تفاوت این دو روش، قالب بندی در اجرای بتن نما است. قالب گذاری با ابعاد و اندازه دلخواه، به طراح کمک می کند تا ایده ها و طرح های مدنظر خود را به راحتی جامه عمل بپوشاند. البته در بسیاری از طراحی ها، از بتن اکسپوز پیش ساخته هم استفاده می شود که دارای ابعاد، اشکال و محصولات متنوعی هستند.
1- روش قالبی
در این روش الگوی اصلی سطح مورد پوشش، توسط مهندسین معمار و سازه مشخص شده و سپس قالب های مناسب تهیه شده و قالب گذاری می شوند. قبل از این که بتن ریزی صورت گیرد، قالب ها بسته می شوند و فشار اعمالی به هر کدام از آن ها، توسط مهندسین محاسبه شده و با توجه به حجم بتنی که باید تحمل کند، عملیات استحکام و پشتیبانی از سازه صورت گرفته و در انتها بتن ریزی انجام می شود. طرح قالب های بتن و یا قالب های آماده بایستی دارای ویژگی های زیر باشد:
استحکام کافی برای نگهداری بتن را داشته باشد.
در اثر فشارهای وارده مقاوم باشد.
هنگام بتن ریزی از فرم اصلی خارج نشده و اصطلاحا شکم ندهد.
هر یک از بخش های اصلی یک قالب را می توان به عنوان یک تیر تحلیل نمود و به طرح و محاسبه بارهای وارد بر هر یک از قسمت های اصلی قالب نمود. در این راستا بایستی حداکثر ممان، برش و خمشی که وارد می شود را محاسبه نمود و سپس به محاسبه بارهای کششی و فشارهای وارد بر قطعات تقویتی عمودی و تیر های نگه دارنده خارجی، اندازه لازم آنها را محاسبه نمود.
2- روش بالا رونده یا مرحله ای
بتن اکسپوز در مراحل مختلفی به صورت پلکانی ایجاد می شود. طرح کلی به قسمت های مختلفی تقسیم می شود و از قسمت های پایینی، بتن ریزی انجام می شود و پس از خشک شدن بتن، قالب جدا می گردد و به قسمت بالاتر منتقل می شود تا بتن ریزی انجام شود. به همین صورت ادامه سطح با بتون اکسپوز، پوشانده می شود.
از مزایای استفاده از این روش قالب بندی که معمولا برای دیوار های بلند استفاده می شود، این است که به تعداد دفعات بیشتری می توان از قالب استفاده کرد و سرعت عمل آن نیز بیشتر می باشد. در نخستین مرتبه استفاده از این قالب دو دیواره قالب با تکیه به پا خور بتنی به صورت معکوس قرار می گیرد.
پس از اینکه بتن ریزی انجام شد و بتن سخت شد، قسمت های داخلی قالب را تا حد نهایی بتن ریزی شده بالا می برند و پس از محکم کردن آن، بخش دوم بتن ریزی دیوار را به همین ترتیب و تا پایان کار ادامه می دهند.
روش های اجرا
بتون اکسپوز به طور کلی به دو روش خشک و با استفاده از ملات قابل اجرا می باشد. که در ادامه مفصلا بررسی خواهد شد.
روش خشک:
برای نصب قطعات بتنی پیش ساخته نما به روش خشک معمولا با استفاده از پیچ و نبشی انجام میشود. البته این روش احتیاج به زیرسازی دارد. از شیوه های متفاوتی که برای زیر سازی برای نصب قطعات بتنی نمایان به روش خشک استفاده می شود، عبارتند از:
استفاده از زیرسازی فلزی و یراق آلات نصب (نبشی و پیچ)
استفاده از زیرسازی فلزی و پیچ کردن پنل ها
استفاده از زیرسازی (دیوار نازک کاری شده، آجری یا بتنی) و پیچ
استفاده از زیرسازی (دیوار نازک کاری شده با هر متریالی) و چسب کاشی
روش دوغابی یا ملاتی:
در این روش، برای نصب پنل های بتون اکسپوز از ملات ماسه و سیمان و چسب بتن استفاده می شود. روش اجرا به این صورت است که ابتدا شکاف هایی در پشت پنل ها ایجاد می شود و با استفاده از سیم های مفتولی که از پشت پنل ها بیرون زده است، قطعات را کنار هم چیده و سپس پشت آن ها ملات (به ضخامت 3 الی 5 سانت) ریخته می شود.
سپس بندکش سطح کار انجام می شود. در این روش بهتر است از سیمان سفید استفاده شود، تا میزان اختلاف رنگی با سطح کار به حداقل برسد.
یکی از روش های رایج در اجرای بتن نما به روش دوغابی، استفاده از اسکوپ می باشد. اسکوپ که اتصال پنل ها به دوغاب را بهتر می کند، از جدا شدن بتن از دوغاب در فصول سرد و در سیکل های ذوب و یخبندان، جلوگیری می کند.
موارد استفاده
همانطور که اشاره شد، بتن نما به دلیل سطح یکپارچه و بدون تخلخلی که دارد موارد استفاده متفاوتی داشته و در نماکاری سازه ها استفاده می شود. از عمده ترین موارد استفاده بیتن نمایان پیش ساخته و درجا باید به این موارد اشاره کرد:
استفاده در ساخت استخر و حوض های آب
استفاده در ساخت دیواره ی سد ها
استفاده برای ساخت سازه های مختلف
ساخت پل ها و مسیرهای رفت و آمد
پوشش های جاده ای و حمل و نقل
استفاده برای کف سازی راه ها و پیاده رو ها
استفاده برای محوطه سازی باغ ها و پارک ها
طرح اختلاط
تهیه طرح اختلاط بتن از الزامات یک پروژه بتنی در کارگاه است. تهیه طرح مخلوط بتن روش های گوناگونی دارد. به طور کلی الزام خاصی در تهیه طرح اختلاط بتن وجود ندارد و بسته به شرایط منطقه می توان از طرح های گوناگونی بهره برد. در هر صورت طرح اختلاط بتن عملیاتی است فنی، محاسباتی، آزمایشگاهی و کارگاهی که تجربه، بسیار در آن تاثیر دارد. اما به دلیل ایجاد وحدت رویه روند مشخصی به کار گرفته می شود.
ترکیبات اصلی بتن اکسپوز عبارتند از:
سیمان پرتلند یا غیر پرتلند
آب
سنگدانه
افزودنی
الیاف.
در قالب های بتنی که به صورت پیش ساخته در کارخانه آماده می شوند، کارشناسان کارخانه به میزان حرارت و آماده بودن قالبها برای خط برش توجه زیادی می کنند. همچنین برای جلوگیری از پایین آمدن کیفیت بتن، مواد اولیه پیش از ورود به خط کنترل می شوند تا از تغییر نکردن مواد اولیه اطمینان حاصل کنند.
در طرح اختلاط بتن اکسپوز از مواد افزودنی مختلفی نظیر روان کننده و فوق روان کننده ها استفاده می شود. استفاده از این افزودنی ها به منظور افزایش مقاومت، کاهش تخلخل و غیره می باشد. در واقع می توان گفت تفاوت اصلی بتن نما و بتن معمولی در همین مواد افزودنی می باشد.
نکته
اما برای استفاده از بتن اکسپوز در جا باید به مواردی توجه شود که کیفیت نهایی بتن حفظ شود. برای مثال:
قالب ها باید کاملا سالم و نو باشند
قالب ها باید تراز و شاغول باشند
قالب ها می بایست به وسیله بولت و رامکا مهار شوند
قالب ها باید به خوبی درز بندی شوند
برای قالب ها از روغن مناسب استفاده شود
برای خروج حباب های هوا به خصوص در مجاورت قالب از ویبره مناسب استفاده شود.
بتون اکسپوز با سنگدانه نمایان
بتون اکسپوز با سنگدانه نمایان، یا اصطلاحا واش بتن، در نتیجه فرایند پرداخت این بتن، به دست می آید. در پرداخت بتن اکسپوز، چسب روی آن شسته می شود تا سنگدانه های آن نمایان شود. به همین دلیل به آن واش (wash) بتن گفته می شود. این بتن، که بیشتر کاربرد دکوراتیو یا تزئینی دارد، از ترکیب مواد زیر ساخته می شود:
ماسه
سیمان
سنگدانه
چسب بتن
مواد روان کننده.
از واش بتن یا بتن با سنگدانه نمایان، در مکان هایی مانند اطراف استخر، پیاده رو ها و غیره استفاده می شود.
روش ساخت واش بتن
همانطور که گفته شد، با شستن سطح بتن، سنگدانه های آن نمایان شده و بتن واش به دست می آید. اما به طور کلی چند روش برای شستن سطح بتن وجود دارد که در ادامه به آن ها اشاره خواهد شد.
1- شستن و برس کشیدن
2- سمباده کشی
3- کند گیر سطح
1- در روش شستن و برس کشیدن، روی لایه ی سطح بتن، با آب اسپری و لایه روبی می شود. با این روش می توان تا عمق دلخواه، (به شرط آسیب نرساندن به سنگ دانه ها) بتن را لایه روبی کرد.
2- در روش سمباده کشی، با متد های شن ریزی، سطح بتن را می کوبند تا سنگ دانه ها نمایان شوند. اما در این روش امکان آسیب رسیدن به سنگ دانه ها نیز شدید تر است.
3- در روش کندگیر سطح، یک ماده ی کند گیر کننده بر روی سطح بتن اسپری می شود تا زمان گیرش نهایی بتن را به 1 الی 3.5 ساعت به تاخیر بیندازد. این زمان، برای لایه روبی سیمان از سطح بتن و مشخص کردن سنگ دانه ها، کافی می باشد.
بتن با سنگدانه نمایان، زیبایی منحصر به فردی دارد و به همین دلیل در امور تزئینی و دکوراتیو، کاربرد دارد. از مزیت های این بتن نیز باید به موارد زیر اشاره کرد:
مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی و جوی
تنوع بالا و رنگ بندی بی نظیر سنگ دانه ها
نصب آسان
هزینه ی پایین ساخت و ساز و غیره.
مزایای بتن نمایان
بتن اکسپوز یا بتن نما با توجه به گستردگی کاربرد آن در سازه های مختلف، مزیا و معایبی نیز دارد. که به دلیل خواص و ویژگی های متفاوت آن می باشد. از مهم ترین مزایای بتن نمایان باید به این موارد اشاره کرد:
بتن های اکسپوز سطح صاف، براق، یک پارچه و بدون تخلخلی دارند.
استفاده از این بتن هزینه های نازک کاری در نما را کاهش می دهد.
این بتن نسبت به سایر مصالح ساختمانی وزن کمتری دارد.
طول عمر و دوام بالایی دارد
عدم وجود ترک و منافذ مختلف در سطح نهایی آن.
سرعت بالای اجرای پروژه ها با استفاده از پنل های پیش ساخته اکسپوز.
امکان اجرا در تمام فصول سال و در شرایط آب و هوایی مختلف.
مطابق با ابعاد و اندازه های هر پروژه ای قابل اجرا می باشد.
امکان تولید در ابعاد مختلف.
قابلیت اجرای آن با ملات های چسبنده، چسب و به صورت خشک فراهم است.
مقاومت بالا در برابر سرما و یخبندان.
دستیابی به رتبه LEED به عنوان مصالح ساختمانی سبز.
زیبایی منحصر به فرد.
نفوذ نا پذیری و جذب آب بسیار پایین.
مقاومت بالا در برابر ساییدگی.
می توان به صورت خشتی، حصیری و ساده از آن ها استفاده کرد.
در سه تنالیته رنگی، کمرنگ، میانه و پررنگ موجود است.
رنگدانه های مصرفی
همانطور که اشاره شد، یکی از قابلیت های این بتن، امکان استفاده از رنگ دانه در آن می باشد. البته این رنگ دانه ها محدود هستند، زیرا باید در برابر اکسید ها و محیط قلیایی بتون، مقاومت کافی داشته باشند.
این رنگ دانه ها به سه صورت، پودر های خشک، مایع و پودر گرانول، موجود می باشند. پر کاربرد ترین نوع نیزبرای استفاده از رنگدانه ها، پودر خشک است که می تواند مستقیماً با بتن تازه و یا مخلوط شده با سیمان، ترکیب شود.
نکته قابل توجه این است در صورت استفاده از رنگ در بتون نما باید توجه شود که رنگ دانه های مصرفی باید در آب نا محلول باشند، همچنین در محیط قلیایی قوی بتن (در شرایط آب و هوایی متفاوت) پایداری و مقاومت مناسبی داشته باشند.
ترمیم و مرمت
بتون نما مانند تمامی مصالح و متریال های موجود، علی رغم کیفیت بالا و مزایای ویژه ی خود، معایبی نیز دارد و ممکن است با افت کیفیت و یا خرابی مواجه شود. بنابراین نیاز به مرمت و ترمیم سطوح بتون اکسپوز بدیهی می باشد. نکته قابل توجه این است که عملیات مرمتی بتون اکسپوز به موارد مختلفی بستگی داشته و نیازمند تمهیدات مختلفی می باشد. برای مثال:
ضخامت
سازه ای یا غیر سازه ای بودن
ابعاد بتن
محل پروژه و غیره.
همانطور که گفته شد، سخن در خصوص عملیات ترمیم سطوح بتن نما به موارد مختلفی بستگی دارد اما به طور کلی دو موضع و تکنیک که می تواند در ترمیم بتن اکسپوز موفق و موثر باشد استفاده ازسیمان سفید در طرح مخلوط بتن ترمیم، دانه بندی ملات ترمیمی و همچنین پرداخت و ساب سطح نهایی ترمیم می باشد.
نکته قابل توجه این است که به منظور نیل به یک نتیجه خوب و قابل قبول، می بایست از پرسنل مجرب و متخصص، همچنین مصالح با کیفیت برای این امر، استفاده کرد.
منابع و ماخذ
ESSENTIAL CHARACTERISTICS OF EXPOSED CONCRETE
NOWADAYS, BY GABRIEL TUDORA.
http://binnagroup.ir
https://www.wikihow.com
https://www.concretecentre.com
