بتن اکسپوز: طرح اختلاط، روش تولید، مزایا و کاربرد

بتن اکسپوز، بتنی است که برای نما و ظاهر زیبای یک سازه به کار می‌رود. این نوع بتن که قابلیت اجرا با ملات و پیچ را دارد، بیشتر در طراحی معماری استفاده می‌شود. مصالح این بتن همانند بتن معمولی است، اما نحوه اجرا، مزایا، طرح اختلاط، قالب‌ها و… آن با بتن معمولی متفاوت است. از این رو در این مقاله از بلاگ رامکا بر آن هستیم ضمن تبیین مفهوم بتن اکسپوز، به بررسی هر آنچه مربوط به بتن معماری است بپردازیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

بتن اکسپوز، بتن نما یا بتن معماری

بتن نما بتنی است که به صورت پیش‌ساخته تولید شده و به مصرف می‌رسد. معماران به دلیل امکان اجرای رنگ‌ها و طرح‌های مختلف، به این بتن علاقه‌مند هستند. این سیستم بخصوص در پروژه‌های بزرگ و مکان‌هایی که نیاز به نمای یکپارچه باشد، بسیار مناسب است

با توجه دقیق به بعضی سازه‌های عظیم – مثل سازه پل – متوجه می‌شوید نمای اکثر این سازه‌ها، بتنی است که با قالب‌بندی یا رنگ خاص تزیین شده‌ است. این روش برای نمای داخلی ساختمان نیز به کار می‌رود. شرط استفاده از بتن در نمای خارجی، مقاومت بالا و نفوذناپذیری است. این موضوع بتن را در برابر شرایط بد آب و هوایی و باران یا یخ زدن ایمن می‌کند.

بتن اکسپوز نیز همانند سایر مخلوط‌های سیمانی، مشکلاتی مثل: انقباض، جمع‌شدگی و خزش دارد؛ برای مثال اگر در سازه نشست و تغییر شکلی پدید آید، این تغییرات به شدت در بتن نمایان می‌شود. به همین دلیل ساخت بتن طبق استاندارد ASTM C157 بسیار مهم است. برای ساخت بتن اکسپوز بهتر است از انواع افزودنی بتن استفاده شود.

از میان افزودنی‌ها، انواع روان کننده بتن در ایجاد تراکم و تولید بتن غیر قابل نفوذ بسیار مناسب است. چسب بتن و الیاف پلی پروپیلن نیز برای تأمین چسبندگی بین اجزا کاربرد مناسبی دارند. در واقع از آن‌جا که در بتن‌های اکسپوز، گوشه‌ها در معرض تخریب و ترک خوردن هستند، چسب بتن می‌تواند با تقویت قدرت یکپارچگی، دوام بتن را در بلندمدت حفظ کند. البته استفاده از ژل میکروسیلیس نیز در بتن‌های اکسپوز توصیه می‌شود، زیرا پوزولان‌ها برای مسدود کردن منافذ بتن مناسبند.

کاربرد بتن اکسپوز

بتن اکسپوز به صورتی اجرا می‌شود که مصالح دیگر روی آن را نمی‌پوشاند. در استفاده از این بتن، محدودیت رنگ وجود ندارد. به همین دلیل، از رنگ‌های پوششی و عایق‌کننده یا پودر رنگ‌های قابل استفاده در بتن تازه روی سطح بتن استفاده می‌شود.

استفاده از بتن نما، در فضاهای اجتماعی بسیار رواج دارد؛ تا جایی که مسیرهای پرتردد را با استفاده از این بتن تزیین می‌کنند. در محوطه‌سازی پارک‌ها و مکان‌های تفریحی نیز استفاده از بتن با ظاهر زیبا، مکمل فضای طبیعی اطراف خواهد بود؛ برای مثال ساخت المان‌های شهری مثل صندلی یا نشیمنگاه با استفاده از این نوع بتن بسیار زیبا بوده و دوام طولانی هم دارد.

استفاده از بتن معماری در پوشش قطعات بتنی، روشی برای جذاب کردن محوطه است؛ البته باید در این مواقع به موضوعات مهمی مثل: جنس زمین، راه، زه‌کشی و عوامل جوی نیز توجه شود. بتن در برابر عوامل محیطی نسبتاً ضعیف بوده و برای جبران نواقص بتن لازم است از افزودنی‌های مکمل بتن استفاده ‌شود.

علاوه بر تمام موارد مذکور، با طراحی مناسب بتن معماری، می‌توان از آن به عنوان عضو سازه‌ای هم استفاده نمود؛ البته طراحی این بتن نما، نیاز به رعایت مواردی از جمله مسلح کردن با الیاف پلی پروپیلن و استفاده از ژل میکروسیلیس دارد.

بتن اکسپوز کف

این بتن به دلیل مقاومت، دوام زیاد و سطح غیر لغزنده در کف استفاده می‌شود. به همین دلیل بسیاری از مکان‌ها در کفسازی‌های خود از بتن اکسپوز استفاده نموده‌اند. بتنی که در کف استفاده می‌شود، باید در برابر رطوبت و نفوذ مایعات ایمن باشد. به دلیل تراکم بالای این بتن، قابلیت استفاده در کف هم برای آن وجود دارد.

بتن اکسپوز کف، معمولاً به صورت قطعه‌ای تولید می‌شود. در صورتی که قطعات پیچی باشد، باید در مورد سوراخ زدن بتن به استاندارد بودن دستگاه سوراخ زن و رعایت حدود مطرح شده در استاندارد ACI توجه کرد. قدرت کافی و آب‌بند بودن مواد درز گیر نیز باید در نظر گرفته شود.

اندازه این قطعات قابل تغییر است و بنا بر نیاز مشتری طراحی می‌شود. این مواد جایگزین مناسبی برای آجر، سنگ و موزاییک هستند. قابلیت رنگ دادن به این قطعات نیز وجود دارد. به دلیل ترکیب رنگ با مخلوط بتنی در گذر زمان، این ظاهر رنگی فرسوده نشده و از بین نخواهد رفت.

یکی از ویژگی‌های پنل اکسپوز کف، قابلیت استفاده مجدد آن است. این قطعات قابلیت نصب موقت در مکان را دارند. پس از اتمام بهره‌بری در یک زمان مشخص، قابلیت تعویض و حتی جابجایی در سایر مکان‌ها را نیز دارند. به طور معمول پنل بتن اکپسوز کف، ضخامتی بین ۲ تا ۵ سانتی‌متر دارد. ضخامت لایه کفسازی و بتن مورد استفاده در لایه زیرین به دلیل تحمل بار بسیار زیاد نیاز به تأمین شرایط موجود دارد. از این رو لایه زیرین باید توسط مصالح مرغوب و تیم متخصص اجرا شود.

یکی از روش‌های مراقبت و نگهداری از کف بتنی، استفاده از پوشش‌های مختلف روی آن است؛ از موادی مثل رزین و رنگ برای غیر قابل نفوذ کردن بتن استفاده می‌شود.

بتن اکسپوز یکی از مخلوط‌های سیمانی نوین در صنعت ساختمان است. پیشرفت علم مواد سبب توسعه بیشتر بتن و مصرف این ماده در اکثر ساخت و سازهای موجود شده است. این بتن که در نمای ساختمان استفاده شده، باید ظاهر زیبا و چشم‌نواز داشته باشد. پس کیفیت سطح بتن اهمیت ویژه‌ای دارد.

بتن نما قابلیت رنگ زدن و رنگی کردن مخلوط سیمان را دارد. البته برای مدرن شدن نمای ساختمان، بسیاری افراد استفاده از رنگ اصلی بتن و اندکی تیره یا روشن کردن آن را پیشنهاد می‌دهند. جهت زیبایی بیشتر سازه، این قطعات به صورت ترکیبی با سایر مصالح – مثل آجر نسوز رنگی – اجرا می‌شوند.

این نما برای اولین بار در سال ۱۹۴۵ میلادی در امریکا و در سال ۱۹۵۰ میلادی در بلژیک استفاده شد. در سال ۱۹۷۰ اولین نشریه مرتبط با بتن اکسپوز چاپ شد. این صنعت به سرعت رشد کرد و تا سال ۱۹۷۵، کارخانه تولید قطعات پیش‌ساخته بتن اکسپوز به ۳۱ کارخانه رسید.

یکی از مهم‌ترین مکان‌های استفاده از این بتن، نمای داخلی واحدهای تجاری است. از آن‌جا که بتن اکسپوز در محیط داخلی به دلیل بسته بودن فضا، کمتر در معرض تخریب است، امکان استفاده از این بتن و ساخت بتن ضعیف‌تر با هزینه کمتر نیز وجود دارد. از طرفی این سری از بتن‌ها قابلیت نصب قطعات روی بتن قبلی را دارند، پس محدودیتی در اجرای این روش در کلیه مکان‌ها وجود نخواهد داشت.

تایل بتن اکسپوز در دیوار

در تحقیقات انجام شده در کشور امارات مشخص شد کلیه هزینه‌های ساخت تایل این بتن، حدوداً در ۶ سال جبران می‌شود. ابعاد تایل بتنی متغیر و قابل طراحی از حدود ۳۰ سانتی‌متر تا مقادیر بیشتر و در حدود ۱۵۰ سانتی‌متر هم تولید شده است. تنها دلیل محدودیت ابعاد بزرگ، مقاومت و تحمل تایل است. هر چه قطعات بزرگ شود، خطر شکستن و ترک خوردن بتن بیشتر خواهد بود.

یکی از موضوعات مهم در تایل بتن اکسپوز، نحوه اتصال قطعات است. حداقل عمق چفت و بست در این قطعات باید ۳۸ میلی‌متر باشد. عمق شیار و برآمدگی در هر قطعه نیز باید حداقل ۲۰ میلی‌متر باشد. برای این روش بهتر است در یک قطعه حداکثر ۲۰% مساحت یک عضو برای اتصال به قطعه مجاور در نظر گرفته شود. استفاده از تایل بتن نما باید طبق اصول انجام شود. در صورتی که در ساخت تایل‌ها دقت پایین باشد، ظاهر آن به مرور زمان فرسوده می‌شود.

انواع بتن اکسپوز

بتن اکسپوز از نظر بافت و ساختار، به دو شکل بتن معماری مسلح و غیر مسلح تقسیم می‌شود. پنل مسلح را با استفاده از الیاف بتن، بخصوص الیاف پلی پروپیلن خشک تولید می‌کنند. مقاومت و دوام کافی در برابر بارهای سنگین، ضربه و شرایط آب و هوایی نامساعد، از ویژگی اصلی این روش ساخت است. در صورتی که روش اجرای پنل بتن اکسپوز به صورت تر یا با ملات باشد، نیازی به تقویت قطعات بتنی با الیاف نخواهد بود. البته باید به این مطلب توجه داشت که هزینه تولید و ساخت نمای ساختمان با بتن غیر مسلح کمتر است.

بتن نما از نظر ساختار استفاده نیز به دو دسته قابل اجرا در محل و پیش‌ساخته تقسیم می‌شود. در پروژه‌های عظیم مثل ساخت سد و پل، با توجه به نیاز زیاد بتن از بتن نما اجرا شده در محل استفاده می‌شود. در نتیجه، قالب‌بندی در مکان پروژه انجام شده و بتن‌ریزی نیز در همان محل صورت می‌گیرد. فقط کافی است برای گیرش سریع و حفظ بتن از افزودنی زودگیر بتن (ضد یخ بتن) استفاده شود.

در ساخت این بتن، بررسی مکان بتن‌ریزی و قالب از نظر کیفیت، استحکام و روغن‌کاری اهمیت زیادی دارد. همچنین استفاده از ویبراتور برای خروج هوا الزامی است، زیرا در غیر این صورت امکان تخلخل در سطح بتن وجود داشته و خاصیت نمای بتن از دست می‌رود. البته نباید از این نکته غافل شد که پس از باز کردن قالب از بتن اکسپوز، بهتر است سطح بتن شسته شود، زیرا کمترین سهل‌‌انگاری، نمای سازه را خراب می‌کند.

اجرای قطعات پیش‌ساخته بتنی نما به صورت خشک با پیچ و پرچ مکانیکی روی نوار و ریل امکان‌پذیر است، در حالی که در روش تر می‌توان از ملات و چسب برای نصب قطعات بهره برد.

بیشتر بخوانید: انواع بتن اکسپوز

یکی از انواع بتن اکسپوز، واش بتن است که همانند دیگر بتن‌های نما در نمای ساختمان و ساخت کف استفاده می‌شود. زبری سطح این بتن زیاد است، تا جایی که در مواردی سطح این بتن کاملاً زبر و شبیه کلوخه می‌شود. یکی از روش‌های ساخت این بتن، شستن لایه رویی سیمان است؛ به قدری که با از بین رفتن سطح سیمانی بتن، سنگدانه‌های آن نمایان شود.

روش دیگر، استفاده از قالب مخصوص یا خراشیدن سطح بتن نیمه سفت است. در این روش که برای ساخت قطعات پیش‌ساخته مناسب است، هم قبل از خشک شدن و هم پس از خشک شدن سنگدانه‌های زینتی و رنگی را روی سطح بتن ریخته و با استفاده از سیستم فشاری و تراکم این نوع از بتن تشکیل می‌شود.

مصالح بتن اکسپوز

مصالح بتن اکسپوز تقریباً مشابه بتن معمولی است. تنها تفاوت عمده این بتن، وجود الیاف – مثل الیاف پلی پروپیلن – در ساختار این بتن است. از آن‌جا که زیبایی و ظاهر این بتن مدنظر است، امکان استفاده از رزین سنگ مصنوعی و رنگ در مخلوط سیمانی وجود دارد. در صورتی که بتن سازه‌ای نباشد، از سیمان سفید برای ایجاد بتن زیبا استفاده می‌شود.

به طور کلی انواع افزودنی موجود در بتن اکسپوز برای تقویت و ظاهر زیبا و پایدار آن به کار گرفته شده است؛ برای مثال استفاده از روان کننده بتن به میزان لازم، برای قالب‌گیری مناسب و خروج هوا با ویبره کم استفاده می‌شود. این در حالی است که اگر از این ماده به میزان بیشتر استفاده شود، دانه‌های بتن از هم جدا شده و در نتیجه، بتن معماری غیرقابل استفاده خواهد بود.

اگر بخواهیم مواد تشکیل‌دهنده بتن اکسپوز را به صورت کلی بررسی کنیم باید گفت موادی در دسته‌بندی مصالح این بتن قرار دارند که در خمیر سیمانی استفاده نمی‌شوند؛ برای مثال سیلر و رزین از جمله موادی هستند که برای ایجاد سطح غیر قابل نفوذ روی بتن پاشیده می‌شوند و استفاده از آنها در کفسازی بتنی مکان‌های پرتردد مرسوم است.

از جمله استانداردهای تعیین شده برای بتن اکسپوز، استاندارد ACI شماره ۳۰۳R-12 است که به طور مفصل در مورد بتن معماری توضیحاتی بیان نموده است؛ مثلاً حد مجاز اندازه سنگدانه بین ۳ تا ۳۸ میلی‌متر تعیین شده که مقدار دقیق آن با توجه به ضخامت عضو معلوم خواهد شد.

طرح اختلاط و فرمول تولید

طرح اختلاط مناسب، رمز ساخت بتن با کیفیت است. برای هر بتن، طرح اختلاط‌های مختلفی وجود دارد. تعیین حدود مصالح مصرفی توسط طرح الزام آور نبوده و فقط یک پیشنهاد است. با توجه به شرایط هر پروژه و منطقه، امکان تغییر در طرح اختلاط وجود دارد. فرمول تولید بتن، یعنی نوع و مقدار هر یک از مصالح تعیین شود.

بتن از شن و ماسه به عنوان ستون فقرات اصلی، سیمان به عنوان چسباننده و آب برای روانی و واکنش شیمیایی سیمان تشکیل شده است. در بعضی موارد، آب به تنهایی قادر به تأمین روانی نبوده و باید از مواد روان کننده بتن استفاده شود. در بتن اکسپوز از افزودنی‌هایی مثل: ابر روان کننده بتن برای افزایش روانی و کاهش تخلخل و از چسب بتن برای تقویت ساختار استفاده می‌شود.

اطلاع از طرح اختلاط بتن نما زمانی اهمیت خود را نشان می‌دهد که بتن نیاز به ترمیم پیدا کند. وقتی میزان دقیق مصالح را بدانیم، بتن جدید و قدیم ظاهر و رنگ یکسانی خواهند داشت. در غیر این صورت، لکه‌ای روی سطح بتن ایجاد شده و زیبایی و معماری سازه از دست خواهد رفت. بتن اکسپوز قابلیت تجویز یک طرح اختلاط خاص برای همه پروژه‌ها را ندارد. بهتر است در صورت نیاز به این تکنولوژی با متخصصان و مشاوران بتن رامکا ارتباط برقرار فرمایید.

انواع قالب‌ بتن اکسپوز

قالب بتن اکسپوز، در کیفیت نهایی و شکل زیبای آن مؤثر است. استفاده از روغن قالب بتن برای ایجاد سطح مناسب الزامی است. قالب نیز باید سالم و تمیز باشد، زیرا هر گونه صدمه وارد شده به قالب، سطح کار بتن را خراب می‌کند. مهار و محکم کردن قالب نیز برای جلوگیری از به هم خوردن سطح بتن باید انجام شود.

برای بتن اکسپوز، استفاده از قالب فلزی با سطح آبکاری شده و براق بسیار مناسب است. البته بعضی قالب‌های پلاستیکی و فایبرگلاس نیز به عنوان قالب‌بندی و ایجاد طرح خاص وجود دارد. برای استفاده از قالب‌ها، قدرت و تحمل فشار قالب الزامی است.

اخیراً برای ایجاد اشکال پیچیده و خاص از قالب دولایه استفاده می‌شود. در این قالب‌ها، یک صفحه فلزی محکم زیر کار برای تحمل نیرو وجود دارد و سطح روی قالب از مواد پر کننده برای ایجاد طرح ویژه روی سطح بتن تشکیل شده است.

در هنگام قالب‌ریزی باید به تراز بودن قالب توجه کرد. اندکی کج بودن زیر قالب، سبب ایجاد قطعه‌ای ناموزون خواهد شد که سطح کار را خراب می‌کند. در صورتی که پنل بتن اکسپوز به صورت خشک کار شود، قطعه خراب زیبایی نما را از بین خواهد برد، زیرا قابلیت تغییر در حالت نصب وجود ندارد.

از جمله مشکلات ساخت بتن نما، خروج شیره بتن در هنگام قالب‌گیری است. در صورت بروز مشکلات جزئی در قالب، بتن کرمو خواهد شد. قابلیت ویبره در قالب‌گیری و حتی استفاده از میز ویبره و سایر روش‌های هواگیری در بتن اکسپوز الزامی است. در صورت استفاده از ویبراتور، باید میله‌ای با قطر حداقل ۵۰ میلی‌متر استفاده شود.

روش ساخت و اجرا

مراحل ساخت بتن اکسپوز، تقریباً مشابه بتن معمولی است، ولی دقت و ظرافت کار در این روش، شرط اصلی است. برای ساخت هر متر مربع بتن اکسپوز در جا، نیاز به ۴۰ کیلوگرم بتن است. بهتر است پس از افزودن روان کننده در بتن، مدت مخلوط کردن کمتر از ۵ دقیقه باشد تا بتن یکنواختی خود را از دست ندهد. برای اجرای این بتن، بهتر است موارد زیر را در نظر بگیرید:

• تراز کردن و شاقول کردن بلوک به بهترین شکل ممکن
• جلوگیری از بکارگیری قطعات معیوب و پنل شکسته یا ترک خورده
• تمیز کردن سطوح برای اتصال قطعات به یکدیگر و ایجاد شرایط مناسب
• توجه به اندازه قطعات در سازه و ترتیب چینش

البته روش ساخت قطعات پیش‌ساخته در بتن نما رواج بیشتری دارد. در این روش، قطعات در ابعاد بین ۳۰ تا ۱۵۰ سانتی‌متر تولید می‌شوند. ضخامت این قطعات نیز از ۱ تا ۱۵ سانتی‌متر متفاوت است. برای ساخت بتن معماری، نیاز به سنگدانه با دانه‌بندی مناسب و ریز است تا میزان کیفیت آن افزایش یابد.

روش عمل‌آوری بتن اکسپوز اهمیت زیادی دارد. در این بتن بهتر است از شیوه عمل‌آوری مرطوب استفاده شود. حفظ دمای بالای ۱۱ درجه سانتی‌گراد در این روش، کیفیت نهایی بتن را افزایش می‌دهد. در نظر داشته باشید همان قدر که دمای کم برای این بتن مضر است، دمای زیاد هم بتن را خراب می‌کند. به طور کلی برای ساخت و اجرای بتن نما یا اکسپوز، لازم است موارد ذیل رعایت شود:

• بازدید از پروژه و تهیه نقشه نما
• تعیین نوع مصالح مصرفی و ابعاد لازم برای ساخت نما
• تهیه نقشه اجرایی
• برنامه زمان‌بندی
• اجرا به روش خشک یا تر و تحویل پروژه

البته نگهداری و ترمیم پروژه انجام شده نیز بسیار حائز اهمیت است و لازم است توسط متخصصان زمینه بتن اکسپوز انجام شود.

مزایا و ویژگی‌ها

بتن اکسپوز مزایا و ویژگی‌هایی زیادی دارد که از جمله آن می‌توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• استفاده از بتن معماری در نماهای داخلی، به دلیل براق بودن سطح
• بکارگیری بتن اکسپوز در کف ساختمان، به دلیل صاف نبودن سطح بتن
• قابلیت ساخت بتن کم‌رنگ، متوسط و پررنگ، بدون استفاده از پودر رنگ
• قابلیت رنگ‌پذیری مخلوط تازه بتن اکسپوز
• سرعت اجرا در مقایسه با سایر روش‌های نماکاری
• طول عمر بالای بتن اکسپوز، به دلیل دوام فوق‌العاده
• مقاومت زیاد بتن نما در برابر نور خورشید و سایر عوامل محیطی
• ساختار غیر قابل نفوذ
• سبک‌سازی به دلیل حذف مصالح اضافی نما
• وزن مخصوص در حدود ۱۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب
• نفوذپذیری کم و آب‌بند بودن
• مقاومت دو برابری نسبت به بتن معمولی
• طول عمر بهره‌برداری بیش از ۷۰ سال در شرایط عادی
• قابلیت برش قطعات پیش‌ساخته بتن اکسپوز
• سازگاری بتن اکسپوز با محیط اطراف؛ برای مثال ترکیب بتن و شیشه یا چوب در نما
• خاصیت عایق بودن بتن در صورت رعایت دقیق ساخت و اجرای این بتن
• عایق حرارتی و صوتی با درزبندی مناسب
• مصالح بهینه انرژی و زیست محیطی
• کمتر شدن تخریب محیط زیست

بتن اکسپوز یا بتن نما از جمله بتن‌هایی است که عمدتاً در دو شکل مسلح و غیر مسلح ساخته شده و به صورت پیش‌ساخته یا در محل اجرا می‌شود. این محصول که مانند هر بتن، طرح اختلاط و فرآیند ساخت ویژه‌ای دارد با وزن مخصوص حدود ۱۶۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، نسبت به بتن معمولی از مقاومت بیشتری برخوردار است.

در این مقاله از بلاگ رامکا به طور کامل و همه‌جانبه به مفهوم بتن اکسپوز پرداخته شد و تمام زوایای این بتن مورد بررسی قرار گرفت. امیدواریم این مقاله توانسته باشد اطلاعات کاملی در اختیار شما قرار دهد.