بتن شفاف ، بتنی میباشد که این روزها بسیار رایج شده است.
همانطور که می دانید بتن یکی از پرمصرف ترین مصالح می باشد که کاربردهای مختلفی در صنعت ساخت و ساز دارد.
از گذشته و با معرفی بتن از قرن نوزدهم، بتن به عنوان ماده ای دارای مقاومت بالا و خواص منحصر بفرد دیگر مورد
توجه بوده است اما به مرور زمان نظر ها علاوه بر مقاومت بالای بتن و کاربرد سازه ای آن به دیگر خواص جالب منحصر بفردی از بتن منعطف گردید که باعث محبوبیت بیش از پیش این ماده گردید.
از جمله این دستاورد ها می توان به بتن های تزیینی یا صیقلی، بتن هایی که مورد پسند معماران می باشند اشاره کرد که نمونه ای از این نوع بتن ها بتن شفاف یا لیتراکن نام دارد.
در این مقاله با فرگاه دیزاین به معرفی این نوع بتن و ویژگی های آن و همچنین کاربرد بتن شفاف پرداخته ایم.
تعریف بتن شفاف
بتن شفاف یا انتقال دهنده نور (Translucent concrete) بر اساس مفهوم نانو اپتیک تولید شده است، جایی که فیبرهای نوری به عنوان شکاف‌هایی عمل می‌کنند تا نور را از یک طرف سطح به طرف دیگری منتقل کنند.
این فیبرهای نوری به طور یکنواخت در بتن پخش شده‌اند و در دو طرف بلوک بتنی قابل مشاهده هستند.
در حالی که الگوها در یک طرف سطح شکل می‌گیرند، می‌توانند به صورت خطوط سایه‌ای در بتن ظاهر شوند.
چندین روش برای تولید بتن شفاف وجود دارند.
همه این روش‌ها براساس یک بتن دانه ریز در حدود ۹۵ درصد (سیمان و ماسه) و عناصر رسانای نور به اندازه پنج درصد تعریف می‌شوند که در طول فرآیند طرح اختلاط اضافه می‌شوند.
همچنین، این نوع بتن را میتوان با افزودن فیبر نوری یا الیاف شیشه‌ای با قطر بزرگ در مخلوط بتن توسعه داد تا نور بیشتری به فضا منعکس شود.
بتن شفاف دارای ویژگی هدایت نور خوبی است و نسبت حجم فیبر نوری به بتن متناسب با انتقال نور است.
این بتن در مقایسه با بتن معمولی پارامتر مقاومت را از دست نمی‌دهد و همچنین از نظر زیبایی سرآمد همه بتن‌هاست.
میتوان از آن برای ایجاد ظاهری روشن و مدرن در طراحی معماری استفاده کرد.
این نوع جدید مصالح ساختمانی مفهوم صرفه جویی در مصرف انرژی سبز را تداعی کرده است.
معرفی بتن شفاف
بتن شفاف بتنی است که با دارا بودن فیبرهای نوری قادر به انتقال نور از سمتی به سمت دیگر است.
فیبرهای نوری فیبرهایی هستند که معمولا از پلاستیک یا شیشه برای انتقال نور ساخته می شوند.
این فیبرها رشته های قابل انعطافی به ضخامت قطر موی انسان می باشند.
با استفاده از این تکنولوژی مقدار زیادی از اطلاعات می تواند در فواصل طولانی انتقال یابد.
ازنظر تئوری فیبرهای به کار رفته در لیتراکن قادر به انتقال نور در بتنی به ضخامت ۲۰ 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.
ویژگیهای بتن شفاف
بتن لیتراکن دارای ویژگیهای زیر است:
- می توان دیوار با هر ضخامتی توسط لیتراکن‌ها ساخت.
- میتوان نور را تا ۲۰ متر در سراسر بتن بدون اتلاف روشنایی انتقال داد.
- نور طبیعی بیشتری میتواند فضای داخل را روشن کند. این مهم میتواند منجر به کاهش مصرف برق شود.
- معماران می‌توانند طیف وسیعی از سازه‌‌ها را برای کف‌‌ها، پیاده روها، بلوک‌‌های ساختمانی و دیوارهای باربر طراحی کنند.
- این بتن به عنوان یک المان باربر نیز قابل طراحی است (بتن مسلح).
- به صورت پیش ساخته تولید می‌شود و قابل سفارش است.
- از کیفیت و دقت بالا در تولید همراه است.
تاریخچه بتن شفاف
ساخت مصالحی که توانایی عبور نور را داشته باشد یکی از اهدافی بود که مهندسان همواره در پی آن بودند و با بتن شفاف محقق شد. ویل ویتینگ، مدرس دانشگاه دیترویت، توانست با ترکیب ماسه، سیلیکای سفید و سیمان سفید خمیری را به دست آورد که در مقایسه با مخلوط‌های استاندارد با ضخامت کمتری اهداف مورد نظرش را برآورده کند.
او با اضافه کردن نوار‌های کوتاه پشم شیشه سعی کرد که آن را تقویت کند.
نازک‌ترین پنلی که وی توانست تولید کند به میزان یک درصد از نور خورشید را عبور می‌داد.
آزمایش هایی که بر روی پنلها انجام گرفت نشان داد که مقاومت کافی برای تحمل بار، باد و باران را ندارند، ولی این باعث فراموشی این ایده نشد.
لذا در سال ۲۰۰۱ توسط یک معمار مجارستانی به نام «آرون لاسونسزی» بتنی با عنوان بتن شفاف اختراع شد و به ثبت رسید.
این معمار زمانی که در سن ۲۷ سالگی در کالج سلطنتی هنر های زیبای استکهلم مشغول به تحصیل بود، این ایده را بیان کرد و در سال ۲۰۰۴ شرکت خود را با نام “لیتراکن” تاسیس کرد و با توجه به نیاز و تمایل جامعه ی امروز به استفاده از مصالح جدید ساختمانی، از سال ۲۰۰۶ با شرکت های بزرگ صنعتی به توافق رسید.
این محصول با ترکیب ۹۶% بتن معمولی و ۴% فیبرهای نوری محصولی منحصر به فرد را برای هزاره ی جدید به ارمغان آورده است.
ساخت بتن شفاف
برای تولید بتن لیتراکن ابتدا قالب مورد نظر را با یک لایه بتن پر می کنند، سپس لایه ای از فیبرهای نوری روی این لایه بتن قرار داده می شود.
برای آن که فیبرها به بافت بتن نفوذ کنند در این مرحله، قالب ویبره شده و تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد.
به همین صورت این کار به طور منظم انجام می شود و لایه های بتن و فیبر نوری روی هم قرار گرفته و ویبره می شوند تا مخلوطی همگن ایجاد شود.
نکات مهم در تولید بتن شفاف
- فیبرهایی که برای این نوع بتن انتخاب می شوند باید از نظر چگالی با چگالی بتن همخوانی داشته باشند.
- در تولید این نوع بتن حتماً باید چسبندگی لازم بین بتن و فیبرها ایجاد شود. بدین منظور می توان از افزودنی های منبسط کننده برای پرهیز از جمع شدگی ناگهانی بتن استفاده نمود.
- در طرح اختلاط بتن شفاف از ماسه کوارتزی استفاده می شود زیرا این نوع ماده نه تنها مقاومت بتن را تامین می کند بلکه از تیره شدن بیش از حد آن جلوگیری می کند.
- بتن مصرفی در تولید بتن لیتراکن، بتن خود متراکم می باشد.
- بتن مصرفی باید دارای دانه بندی ریز باشد زیرا اگر بتن درشت دانه باشد فیبرهای نوری جا به جا خواهند شد و تراکم مورد نیاز حاصل نخواهد شد.
- سیمان مورد نیاز برای این نوع بتن باید دارای عیار بالا باشد.
- هدف از استفاده از این نوع بتن بیشتر برای زیبایی است از این رو میزان مصرف سیمان در تولید آن بالا است. سیمان بیشتر کارایی و زیبایی بتن را افزایش می دهد.
موارد استفاده از بتن شفاف
دکوراسیون داخلی
همانطور که می دانید معماران و طراحان همواره سعی می کنند با استفاده از نورپردازی هنر خود را بیشتر به نمایش بگذارند.
بتن لیتراکن بهترین مصالح برای انتقال نور از نظر معماران می باشد زیرا این بتن به زیبایی نور را به نمایش می گذارد.
در طراحی ساختمان می توان دیوار را با این نوع بتن ها ساخت زیرا هم از نظر مقاومت استحکام بالایی دارند و هم به دیوار زیبایی می بخشند.
بتن لیتراکن نه تنها برای ساخت دیوار بلکه به عنوان کفپوش نیز مورد استفاده قرار می گیرد.
کفپوش بتن لیتراکن از نظر زیبایی بی نظیر است.
دیوارهای داخل و خارج ساختمان
بتن لیتراکن هم در ساخت دیوارهای خارجی و هم دیوارهای داخلی ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد.
در واقع رایج ترین کاربرد این بتن برای ساخت دیوار است.
با استفاده بتن شفاف می توان دیوار را در ضخامت های بالا نیز ساخت. علاوه بر آن، این بتن برای ساخت دیوار باربر نیز کاربرد دارد.
رنگ بتن لیتراکن
لیتراکن از رنگ های متنوعی برخوردار است ورنگ آن همانند بتن های معمولی صرفاً به رنگ خاکستری محدود نمی شود.
علاوه بر آن بافت سطح بیرونی این بتن نیز ممکن است متفاوت باشد.
مسلح کردن بتن لیتراکن
برای مسلح کردن این بتن درون آن شیار ایجاد می کنند. سپس هنگام ساخت دیوار، به صورت افقی یا عمودی در این شیارها،میلگرد قرار می دهند.
فیبرهای نوری موجود در بتن همانطور که گفته شد از انعطاف پذیری بالایی برخوردارند، از این رو به دلیل این خاصیت اطراف میلگردها را پوشانده و مانع از دیدن آنها می شوند.
نحوه مسلح کردن بلوک های ساخته شده از بتن شفاف
در صورت نیاز به مسلح کردن این بتن، شیار هایی در داخل آن تعبیه می شود.
در حین ساختن دیوار ها، میلگرد ها به صورت عمودی یا افقی در این شیارها قرار می گیرد و فیبرهای اپتیکی (نوری) به خاطر خاصیت انعطاف پذیری خود در اطراف میلگردها جمع می شوند و به این ترتیب میلگردها دیده نمی شوند.
مشخصات تکنیکی بتن شفاف
مشخصات بتن‌های ساخته شده با روش فوق به شرح زیر میباشد:
- میزان فیبر حداکثر ۵ درصد کل بلوک
- عبور ۳ درصد نور تابیده از هر ۴ درصد کل فیبر موجود
- چگالی ۲۴۰۰-۲۱۰۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مکعب
- مقاومت فشاری ۴۹ نیوتن بر میلی‌متر مربع در بدترین حالت و ۵۶ نیوتن بر میلی‌متر مربع در بهترین حالت
- مقاومت خمشی معادل ۷/۷ نیوتن بر میلی‌متر مربع
- اندازه بلوکها: ضخامت mm500-۲۵، عرض حداکثر mm600، ارتفاع حداکثر mm300.
بتن شفاف با لقب بتن عبور دهنده یا لیتراکن
بتن شفاف محصول منحصر به فردي است كه امروزه به عنوان يك متريال ساختماني جديد و پيشرفته با قابليت هاي بالا مطرح شده است.
اين محصول از تركيب %۹۶ بتن معمولي %۴ فيبر توليد شده است.
در ابتدا چنين به نظر مي آيد كه اين محصول يك ساختار دو جزئي دارد.
اما چنين نيست! چون فيبر ها به قدري كوچك هستند كه يك تركيب دانه بندي همگن را بوجود اورده اند.
هزاران فيبر نوري شيشه اي بين دو وجه اصلي بلوك بتني قرار مي گيرند و باعث عبور نور مي شوند.
قابل ذكر است اين الياف نوري كه قابليت انعطاف پذيري زيادي را دارا هستند را هيچ گونه تاثير منفي بر روي مقاومت كششي يا فشاري بتن مي گذارند.
نكته اي كه در اين جا بر زيبايي كاربرد ليتراكن مي افزايد همرنگ بودن رنگ نور و سايه ي ايجاد شده است.
پس اگر به ليتراكن نور آبي بتابد سايه ايجاد شده آبي خواهد بود و سايه قرمز هم حكايت از تابش نور قرمز دارد.
از نظر تئوري فيبرهاي به كار رفته در ليترا كن قادر به انتقال نور در بتني به ضخامتي حدود ۲۰ متر است كه در نوع
خودش بسيار بي نظير است .
ستفاده از لیتراکن چه مزایایی دارد؟
لیتراکن در بین انواع مختلف بتن از نظر روش ساخت و خواص فیزیکی بسیار منحصر به فرد است.
برای آشنایی بیشتر با خاصیت‌های مختلف بتن شفاف و شناخت مزایای استفاده از آن در ساختمان، این قسمت را مطالعه کنید.
- برای ساخت دیوار با ابعاد و ضخامت‌های مختلف مناسب است
- تا ضخامت ۲۰ متر نور را از خود عبور می‌دهد
- میتوان از لیتراکن برای بهره‌گیری از نور طبیعی در ساختمان استفاده کرد
- قابلیت مسلح شدن را دارد
- میتواند به جای سازه باربر مورد استفاده قرار بگیرد
- لیتراکن به صورت پیش ساخته و در شکل بلوک یا پنل تولید می‌شود
- در رنگ‌های متنوعی عرضه می‌شود
- دقت تولید بتن شفاف بسیار بالا است
- بسیار زیبا هستند و می‌توانند به عنوان یک جزء دکوراتیور در ساختمان استفاده شوند
- برای نورپردازی ساختمان گزینه‌ای بسیار عالی هستند
استفاده از بتن شفاف چه معایبی دارد؟
- فیبر نوری مصالحی گران قیمت است، در نتیجه استفاده از لیتراکن در ساختمان هزینه زیادی دارد.
- قالب گیری و ساخت لیتراکن کار بسیار حساسی است.
- تولید و اجرای لیتراکن نیازمند نیروی کار متخصص و ماهر است.
- برخی از انواع بتن شفاف مقاومت کافی و سازه‌ای را ندارند.
نقاط ضعف بتن شفاف
- قیمت بالا
- نیازمند نیروهای مجرب و متصص جهت قالب گیری
- برخی از نمونه‌های بتن شفاف مقاومت کافی در جهت کاربری سازه‌ای را ندارند
نمونه‌های استفاده شده از بتن شفاف
اگرچه استفاده از بتن شفاف چندان گسترده نیست اما چند پروژه وجود دارند که از آن در ساخت سازه‌های چشمگیر استفاده کرده‌اند. دروازه اروپا (European Gate) که در سال ۲۰۰۴ به عنوان بنای یادبودی برای تجلیل از پیوستن مجارستان به اتحادیه اروپا ساخته شد، به دلیل کیفیت انتقال نور، یکی از مشهورترین مکان‌های دیدنی در این کشور است.
نمونه اخیر دیگر کتابخانه شهر اشتوتگارت در آلمان است.
این سازه که توسط آرشیتکتس وای آی (Yi Architects) طراحی شده است، به دلیل سقف مکعبی و شفاف خود که به نور طبیعی اجازه می‌دهد تا منطقه را روشن کند، سازه‌ای است که در سراسر جهان محبوب میباشد.
ممنون که تا اینجا با فرگاه دیزاین در مقاله بتن های شفاف همراه بودید.