مقـــاله بتن شفاف

1-بتن با قابلیت عبور نور 1%

ویل ویتینگ مدرس دانشگاه دیترویت ، ماسه و سیمان سفید و سیلیکای سفید را با نسبت های مختلف مخلوط نمود و خمیری بدست آورد که در مقایسه با مخلوط های استاندارد با ضخامت کمتری اهداف مورد نظر او را برآورده می کرد.او نوارهای کوتاه پشم شیشه رابرای تقویت به خمیر اضافه نمود ولی باز هم بدلیل نازک شدن ابعاد بتن افت مقاومت بالایی را ثبت کرد.
پس از اختلاط ویتینگ حمیر تولید شده را در قالبی چهار گوش ریخت،او نمونه های متعددی ساحت و تلاش کرد که هر بار از ضخامت آن کم کند ولی نه آنقدر نازک که موجب شکستگی صفحات شود!
آخرین نمونه صفحه ای بود که در مرکز ضخامتی معادل یک سکه داشت و در کناره ها به یک سانتیمتر می رسید.
ویتینگ همواره می گفت:آرزوی من این بود که در یک روز آفتابی بتوانید در داخل اتاق نشسته و نور کافی برای خواندن کتاب داشته باشیم.
ولی علی رغم تلاشهای بسیار نازکترین پانلی که ویتینگ توانست تولید کند به میزان یک درصد !از نورخورشید را عبور می داد.به هر حال او هرگز نتوانست پانلی با مقاومت قابل قبول برای تحمل بار باد یا باران را بسازد که بتواند رویایش را محقق کند









2- بتن با قابلیت عبور نور بالا
این متریال در سال 2001 توسط یک معمار مجار به نام «آرون لاسونسزی» اختراع شد و به ثبت رسید. این معمار زمانیکه در سن 27 سالگی در کالج سلطنتی هنر های زیبای استکهلم مشغول به تحصیل بود این ایده را بیان کرد و در سال 2004 شرکت خود را با نام لایتراکان تاسیس کرد و با توجه به نیاز و تمایل جامعه امروز به استفاده از مصالح جدید ساختمانی، از سال 2006 با شرکت های بزرگ صنعتی به توافق رسیده و تولید انبوه آن به زودی آغاز خواهد شد.
لایتراکان ،Litracon (Light Transmitting Concrete ) ، بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یک متریال ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا مطرح است. این متریال ترکیبی از (1)فیبرهای نوری و (2)ذرات بتن است و می تواند به عنوان بلوک ها و یا پانل های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک متریال دانه بندی شده را تشکیل می دهند. به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو متریال شیشه و بتن نیست، بلکه یک متریال جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می آید.
فیبر های شیشه باعث نفوذ نور به داخل بلوک ها می شوند. جالب ترین حالت این پدیده نمایش سایه ها در وجه مقابل ضلع نور خورده است. همچنین رنگ نوری که از پشت این بتن دیده می شود ثابت است به عنوان مثال اگر نور سبز به پشت بلوک بتابد در جلوی آن سایه ها سبز دیده می شوند. هزاران فیبر شیشه ای نوری به صورت موازی کنار هم بین دو وجه اصلی بلوک بتنی قرار می گیرند. نسبت فیبر ها بسیار کم و حدود 4 درصد کل میزان بلوک ها است. علاوه بر این فیبر ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و تبدیل به یک جزء ساختاری می شوند بنابر این سطح بیرونی بتن همگن و یکنواخت باقی می ماند. در تئوری، ساختار یک دیوار ساخته شده با بتن عبور دهنده نور، می تواند تا چند متر ضخامت داشته باشد زیرا فیبر ها تا 20متر بدون از دست دادن نور عمل می کنند و در دیواری با این ضخامت باز هم عبور نور وجود دارد.
ساختارهای باربر هم می*توانند از این بلوک*ها ساخته شوند. زیرا فیبر های شیشه ای هیچ تاثیر منفی روی مقاومت بتن ندارند. بلوکها می توانند در اندازه ها ی متنوع و با عایق حرارتی خاص نصب شده روی آنها تولید شوند.



موارد کاربرد
دیوار:
به عنوان متداول ترین حالت ممکن این بلوک می تواند در ساختن دیوارها مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب هر دو سمت و همچنین ضخامت این متریال جدید قابل مشاهده خواهد بود. بنابر این سنگینی و استحکام بتن به عنوان ماده اصلی «لایتراکان» محسوس تر می شود و در عین حال کنتراست بین نور و ماده شدیدتر می شود. این متریال می تواند برای دیوارهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد و استحکام سطح در این مورد بسیار مهم است. اگر نور خورشید به ساختار این دیوار می تابد قرار گیری غربی یا شرقی توصیه می شود تا اشعه آفتاب در حال طلوع یا غروب با زاویه کم به فیبر های نوری برسد و شدت عبور نور بیشتر شود. بخاطر استحکام زیاد این ماده می توان از آن برای ساختن دیوار های باربر هم استفاده کرد. در صورت نیاز، مسلح کردن این متریال نیز ممکن است، همچنین انواع دارای عایق حرارتی آن نیز در دست تولید است.





پوشش کف:
یکی از جذاب ترین کاربرد ها، استفاده از «لایتراکان» در پوشش کف ها و درخشش آن از پایین است. در طول روز این یک کف پوش از جنس بتن معمولی به نظر می رسد و در هنگام غروب آفتاب بلوک های کف در رنگهای منعکس شده از نور غروب شروع به درخشش می کنند.



طراحی داخلی:
همچنین از این نوع بتن عبور دهنده نور می توان برای روکش دیوار ها در طراحی داخلی استفاده کرد به صورتی که از پشت نور پردازی شده باشند و می توان از نور های رنگی متنوع برای ایجاد حس فضایی مورد نظر استفاده کرد.


کاربرد در هنر:
بتن ترانسپارانت برای مدتها به عنوان یک آرزو برای معماران و طراحان مطرح بود و با تولید لایتراکان این آرزو به تحقق پیوست. کنتراست موجود در پشت متریال تجربه شگفت آوری را برای مدت طولانی در ذهن بیننده ایجاد می کند. در واقع با نوعی برخورد سورئالیستی محتوای درون در ارتباط با محیط پیرامون قرار می گیرد و به این ترتیب بسیاری از هنرمندان تمایل به استفاده از این متریال در کارهای خود دارند. به طور کلی با پیشرفت های تکنولوژیکی و ارائه خلاقیت طراحان و مجسمه سازان با ابزار های مختلف، پتانسیل و قابلیت بتن توسط هنرمندان گوناگون در تمام جهان مورد استفاده قرار گرفته است.
لامپ لایترا کیوب Litracub Lamp
یکی از محصولات موفق لایتراکان در زمینه طراحی، لامپ لایترا کیوب است که در آن بلوکها با قرار گیری روی هم مکعبی را تشکیل می دهند که منبع نور در داخل آن قرار دارد و نور با عبور از بتن به بیرون ساطع می شود.
به این ترتیب این ماده جدید می تواند در عرصه های مختلف طراحی و همچنین در ایجاد فضاهای پویا و انعطاف پذیر داخلی بسیار مورد استفاده قرار گیرد.



بلوکها

مسلح کردن بلوک بتنی عبور دهنده نور: در صورت نیاز به مسلح کردن این بتن شیار هایی در داخل آن تعبیه می شوند. در حین ساختن دیوارها میلگرد ها بصورت عمودی یا افقی در این شیار ها قرار می گیرند و فیبر های اپتیکی بخاطر خاصیت انعطاف پذیری خود در اطراف میلگردها جمع می شوند و به این ترتیب میلگرد ها دیده نمی شوند. از این روش بصورت موفقیت آمیزی در چند پروژه و طراحی نمایشگاه استفاده شده است.
رنگها و بافت ها: با توجه به رنگ خاکستری متداول بتن معمولی، لایتراکان دارای رنگهای متنوعی است و بافت سطوح بیرونی آن نیز می تواند متنوع باشد، به گونه ای که بلوکهای متنوع در کنار هم قرار گیرند و یک ساختار واحد را به وجود آورند.
توزیع فیبرها: اندازه و ترتیب فیبر ها در هر بلوکی می تواند متفاوت باشد و این ترتیب قرار گیری می تواند کاملا منظم یا کاملا ارگانیک مانند مقطع چوب باشد.




مشخصات تکنیکی
ترکیبات: بتن و فیبر اپتیکی.
میزان فیبر حد اکثر 5 درصد کل بلوک.
عبور 3درصد نور تابیده از هر 4 درصد کل فیبر موجود.
مقاومت فشاری 49 نیوتن بر میلی متر مربع در بدترین حالت و 56 نیوتن بر میلی متر مربع در بهترین حالت.(در حالت بهره گیری از بتن معمولی با وزن مخصوص2000-2400 کیلوگرم بر متر مکعب)
مقاومت خمشی معادل 7/7 نیوتن بر میلی متر مربع.
کلیات فیزیکی :
بتن : 98%
فيبر نوري : 4%
چگالي : 2400 ـ 2100
مقاومت فشاري : 50
مقاومت خمشي : 7
حداكثر سايز : 300 * 600
سايز استاندارد : 300 * 600
ضخامت : 500 ـ 25
اندازه بلوکها:
ضخامت mm 500~25
عرض حداکثرmm 600
ارتفاع حد اکثر mm 300





همانطور که آورده شد این بتن از دو جزء بتن و فیبر نوری تشکیل شده است که بدلیل پراکندگی و تنوع بالای این محصولات به معرفی انواع مختلف قابل استفاده در بتن های شفاف می پردازیم:
1-جزء اول بتن
به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد اتلاق می*شود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمانهای هیدرولیکی و آب می*باشد. حتی امروزه چنین تعریفی از بتن شامل طیف وسیعی از محصولات می*شود. بتن ممکن است از انواع مختلف سیمان ونیز پوزولان ها، سرباره کوره ها، مواد مضاف، گوگرد، مواد افزودنی، پلیمر ها،الیاف و غیره تهیه شود. همجنین در نحوه ساخت آن ممکن است حرارت، بخار آب، اتوکلاو، خلا، فشارهای هیدرولیکی و متراکم کننده*های مختلف استفاده شود.
انواع بتن های قابل استفاده در بتن های شفاف:
الف-بتن معمولی (با وزن مخصوص 2000-2400 کیلوگرم بر متر مکعب)
ب-بتن سبک (با وزن مخصوص 1000-1500 کیلوگرم بر متر مکعب)
ج-بتن فوق سبک (با وزن مخصوص کمتر از 1000 کیلوگرم بر متر مکعب)








الف-بتن معمولی (با وزن مخصوص 2000-2400 کیلوگرم بر متر مکعب)
مواد عمده تشکیل دهنده این بتن عبارتند از:
سنگدانه ها در بتن تقریبا سه چهارم حجم آنرا تشکیل می*دهند که این نوع بتن عموما از سنگدانه*هایی به اندازه*های مختلف که حداکثر قطرآن بین ۱۰ میلیمتر و۵۰ میلیمتر می*باشد ساخته می*شود. به طور متوسط از سنگدانه*هایی با قطر ۲۰ میلیمتر استفاده می*شود. توزیع اندازه ذرات به نام «دانه بندی سنگدانه» مرسوم است.به طور کلی دانه*های با قطر بیشتر از چهار یا پنج میلیمتر به نام شن و کوچکتر از آن به نام ماسه نامگذاری شده اند که این حد فاصل توسط الک ۵ میلیمتری یا نمره چهار مشخس می*گردد. حد پایین ماسه عموما ۰.۰۷ میلیمتر یا کمی کمتر می*باشد.
سیمان نیز یک چهارم حجم بتن راو برای رسیدن به حجم و اسلامپ مورد نظر از آب بهره می گیریم که در این نوع بتن کیفیت آب در بتن از آن جهت حائز اهمیت است که ناخالصی های موجود در آن ممکن است در گیرش سیمان اثر گذاشته و اختلالاتی به وجود اورند. همچنین آب نامناسب ممکن است روی مقاومت بتن اثر نامطلوب گذاشته و سبب بروز لکه*هایی در سطح بتن و حتی زنگ زدن آرماتور بشود. در اکثر اختلاط ها آب مناسب برای بتن آبی است که برای نوشیدن مناسب باشد. مواد جامد چنین آبی به ندرت بیش از ۲۰۰۰ قسمت در میلیون ppm خواهد بود به طور معمول کمتر از ۱۰۰۰ ppm می*باشد. این مقدار به ازای نسبت آب به سیمان ۰.۵ معادل ۰.۰۵ وزن سیمان می*باشد. معیار قابل آشامیدن بودن آب برای اختلاط مطلق نیست و ممکن است یک آب اشامیدنی به جهت داشتن درصد بالایی از یونهای سدیم و پتاسیم که خطر واکنش قلیایی دانه*های سنگی را به همراه دارد، برای بتن سازی مناسب نباشد. به عنوان یک قاعده کلی هر آبی که ph (درجه اسیدیته) آن بین ۶ الی ۸ بوده و طعم شوری نداشته باشد می*تواند برای بتن مصرف شود. رنگ تیره و بو لزوما وجود مواد مضر در آب را به اثبات نمی رساند.






2-بتن سبک (با وزن مخصوص 1000-1500 کیلوگرم بر متر مکعب)
این نوع بتن که به علت وزن مخصوص بسیار مناسب امروزه در سراسر دنیا کاربردهای فراوانی دارد و به تدریج در کشورهای پیشرفته جایگزین انواع شناخته شده بتن شده است در کشور ما به عل مختلف مهجور مانده است. در یک تقسیم بندی کلی می توان انواع بتن سبک را به دو گروه متکی بر سبکدانه بجای سنگدانه و متخلخل یا سلولی تقسیم بندی نمود. در گروه اول انواع گوناگون سبکدانه های طبیعی و یا صنعتی بجای سنگدانه مورد استفاده قرار می گیرد و در گروه دوم ایجاد چگالی پائین در بتن بر مبنای ایجاد تخلخل در خمیر سیمان صورت می گیرد. وزن مخصوص فضايي بتن سبك بستگي به روش ساخت، مقدار و انواع اجزاي متشكله آن دارد. تمام بتن*هاي سبك، وزن مخصوص كم خود را مديون همراه داشت هوا در ساختمان داخليشان هستند. بتن فوق سبك با وزن فضايي 300 تا 1000 كيلوگرم در متر مكعب را براي گرمابندي و به عنوان پركننده مي*توان مورد استفاده قرار دارد. مقاومت بتن سبك به وزن مخصوص آن بستگي دارد به طوري كه هر چه وزن مخصوص زيادتر شود مقاومت آن افزايش مي*يابد. البته نحوه به عمل آوردن قطعات بتنی ساخته شده، روش ساخت، دانه*بندي و مقادير اجزاي متشكله آن در اين امر مؤثرند.
این وزن مخصوص با استفاده از 2 کانی ورمیکولیت و پرلیت و با بهره گیری از سنگدانه لیکا و یا تزریق حباب های گازی بدست می آید:
ورميكيوليت يك ماده معدني و در گروه مينرال*هاي پلي*سيليكات جاي دارد. در ظاهر شبيه به ميكا است. اين ماده در مكانهاي گوناگوني در جهان يافت مي*شود اما امروزه بيشتر در آفريقاي جنوبي، چين، برزيل، زيمبابوه و آمريكا وجود دارد. در ايران منابع معدني قابل توجهي از ورميكيوليت كشف نشده است و يا اينكه به دليل حجم بالاي باطله كه روي اين معادن را پوشانده است استخراج آنها در شرايط فعلي مقرون به صرفه نيست. اين ماده نيز به دليل برخورداري از آب تركيبي در اثر گرم شدن با پديده*اي به نام پوسته شدن (Exfoliation) منبسط مي شود و مي*تواند ماده*اي سبك در توليد بتن سبك و فوق*سبك ايجاد نمايد.
ورميکوليت، نام عمومى گروهى از آلومينوسيليکات هاى آبدار آهن و منيزيم و يا بخشى از گروه کانى هاى فيلوسيليکاته (سيليکات هاى صفحه اى) است که در ظاهر شبيه به ميکا مى باشد و از دگرسانى و يا هوازدگى کانى هاى بيوتيت و فلوگوپيت ايجاد مى شود. نام کانى ورميکوليت از واژه لاتين vermiculus (کرم يا کرم _ حشره)، Vermiculita يا Vermiculit و Vermicular به معناى کرم مانند گرفته شده است زيرا در اثر ضربه گرمايى (دماى بيش از C ° 870 ) حجم آن تا 30-20 برابر حجم اوليه افزايش يافته (منبسط شده) و رشته هاى کرم مانندى به وجود مى آورد.
ملات حاصل از این ترکیب با آب و سیمان براحتی توسط دستـگاه های ساده بلـوک زن تخم کن و ثابت و یا ماشین آلات تمام اتومـاتیک به بلـوک های سبـک دیواری و سقفـی با وزن مخصوص 600 الی 800 کیلوگرم در متر مکعب (شناور روی آب) تبدیل می شود و ضمناً از این ملات جهت تولید انواع پانل با ابعاد دلخواه در قالبهای معمولی و همچنین پوشش احجـام حتی کـروی نیز می توان استفاده نمود. جهت تولید قطعات سبک باربر مسلح و سقف های کامپوزیت می توان با تغییر لازم در فرمول طرح اختلاط به همراه شبکه های فلزی و آرموتورهای حایل به این منظور دست یافت.
وپرليت ماده اي معدني بر پايه شيشه از سنگ آتشفشاني (با ژنز ماگمائي) و با تركيب ريوليتي است كه در محيط آبي و با انجماد سريع ماگماي اسيدي (گدازه آتشفشان) بصورت آمورف (غير كريستالي) تشكيل شده است و نزديك به 75 درصد آن اكسيد سيليسيم است. بطور كلي پرليت حاوي حدود 20 درصد كوارتز و بقيه فلدسپات و مقدار كمي ميكا و در بعضي مواقع كانيهاي فرومنيزين مي باشد. پرليت داراي ژنز ماگمائي است و بيشتر پرليت هاي مرغوب به دوران سوم و چهارم زمين شناسي تعلق دارند. پرليت در اثر آلتره شدن به مونتموريوليت، اوپال و كلسدوني تبديل ميگردد. اين كاني بطور گسترده در مناطق آتشفشاني عهد حاضر و جوان و بطور محدود در ترشير يا آتشفشانهاي جوان ريوليتي يافت مي شود. ذخائر پرليت منحصر به آتشفشانهاي عهد حاضر است. عمده پرليت داراي تركيب ريوليتي است. پرليت هاي با بافت شيشه اي در گاهي موارد در برگيرنده آبسيدين هستند كه نشانه اي از تبديل سنگ نخستين به پرليت است. پرليت در مقايسه با آبسيدين از آب بيشتري در تركيب خود برخوردار است ولي درصد عناصر ديگر آنها بسيار به هم نزديك است. با اندازه گيري نسبتهاي ايزوتوپي مشخص شده است كه بخش اعظم آب پرليت منشاء جوي دارد.
نام پرليت از لغت فرانسوي به معني صدف گرفته شده است كه ناشي از شكل ظاهري سنگ بصورت رگه هاي باريك متحد المركز در مقطع ميباشد. اين رگه ها با چشم غير مسلح نيز قابل رويت هستند و در واقع مربوط به سرد شدن گدازه و آبگيري بعد از آن هستند. خروج مواد آتشفشاني اسيدي از دهانه آتشفشان همراه با كاهش فشار بوده و لذا گازهاي حل شده آزاد و پوميس متخلخل را باعث ميگردد. در نواحي زيرين كه فشار بالاتر است بخار آب در سنگ باقي مانده و سپس با آبگيري ثانويه پرليت حاصل ميگردد. توده هاي پرليت بيشتر بصورت جريانها، دايكها، سيلها، گنبدها و در حاشيه خارجي توده هاي كم عمق سنگهاي آتشفشاني ديده ميشوند.
بتن سبك حاوي پرليت منبسط شده و سيمان پرتلند اغلب در ساختمان سازي و به خصوص در سدسازي به كار برده مي شود.تصور مي گردد كه بتن هاي سبك پرليتي نسبت به ساير مواد عايق به كار رفته در سد و پشت بامها از مقاومت در برابر باد و حريق بيشتري برخوردار است. افزودن قطعات عايق پلي استرين به بتن پرليتي مي تواند به طور اقتصادي مقاومت حرارتي كل سيستم را به حداكثر برساند. همچنين بتنهاي پرليتي مي توانند در ساختمانهاي جديد و سيستمهاي سقف مجدد و شيبهايي كه بتواند آب موجود در پشت سقف را جاري سازد، به كار مي روند.
از آنجا كه پرليت منبسط شده فاسد نشدني، غير آتشگير و خنثي مي باشد، در عايق كاري لوله ها و سيستمهاي الكتريكي كف ساختمانها كاربرد داشته و هيچگونه ضايعه اي در اين تأسيسات ندارد. عايق پرليتي در قسمت زيرين كف اتاق سطوح آسفالت و كفهاي چوبي جهت تراز كردن كف و كاهش انتقال صدا از طبقات و از كف به ديوار و از سيستم لوله هاي كف به كار مي رود. در كفهايي كه از بتن ساخته مي شوند، معمولاً از پرليت استفاده شده و اجرا بدين صورت است كه عايق پرليتي را بر روي سطوح مورد نظر ريخته و به ضخامت مناسبي تسطيح و با مقواي نازك كركره اي يا مقواهاي سبك و يك لايه كاغذ روغني مي پوشانند.
پرليت در دماي Cº 1100- 700 نرم گشته و تا 20 برابر حجم اوليه خود منبسط ميشود و از حالت سنگ با دانسيته Kg/m3 1200-950 به ماده اي سفيد برفكي و سبك با دانسيته Kg/m3 180-40 تبديل ميشود. پرليت منبسط شده بميزان 3/0-1/0 درصد در آب، 1 درصد در اسيدسولفوريك و 90 درصد در محلول هيدروكسيد سديم %50 حل ميشود

و لیکاکه مخفف "مصالح رسی منبسط شده سبک" در زبان انگلیسی است یکی از سبک دانه های مهم صنعتی تلقی می شود. برای تهيه این دانه هاي سبك از كوره های گردان استفاده است. رس با دانه هايي به ريزي صفر تا دو ميكرون در دماي بالاتر از 1000 درجه سانتي گراد در اين كوره ها حرارت مي بينند و گازهاي ايجادشده در داخل آنها منبسط مي شوند و هزاران سلول هواي ريز تشكيل مي دهند. با سردشدن این مصالح سلول های فوق باقي مي مانند و سطح آنها سخت مي شود. خواص ليكا باعث شده است تا بتن سبك ليكا كاربردهاي فراواني داشته باشد. يكى از روشهاى تهيه دانه هاى سبك استفاده از كوره گردان است. وقتى برخى از انواع رس با دانه هايى به ريزى صفر تا دو ميكرون در دماى بالاتر از 1000 درجه سانتى گراد در اين كوره ها حرارت مى بينند، گازهاى ايجاد شده در داخل آنها منبسط مى شوند و هزاران سلول هواى ريز تشكيل مى دهند. با سرد شدن مصالح، اين سلولها باقى مى مانند و سطح آنها سخت مى شود.
مهم ترين ويژگى هاى ليكا عبارتند از : وزن كم، عايق حرارت، عايق صوت، بازدارنده نفوذ رطوبت، مقاومت در برابر يخ زدگى، تراكم ناپذيرى تحت فشار ثابت و دائمى، فسادناپذيرى، مقاوت در برابر آتش و PH نزديك به نرمال. وزن كم اين دانه ها و در نتيجه هزينه حمل پائين آن باعث شده است تا از ليكا در پر كردن فضاهاى خالى استفاده شود. در كاربردهاى خاص نظير زير سازى ساختمان و تسطيح و شيب بندى بام، خواص عايق حرارتى و دوام ليكا مشخصات فنى مناسبى براى آن فراهم مى كند. در راهسازى نيز از تراكم ناپذيرى ليكا براى كنترل نشست پلاستيك بسترهاى سست استفاده مى شود. همچنين جذب آب مناسب ، تخلخل و دوام ليكا آن را براى كشاورزى بدون خاك مناسب ساخته است. همين خواص باعث شده است تا در تصفيه فاضلابهاى خانگى از فيلترهاى ساخته شده از ليكا استفاده شود.
بتن هاى پر كننده و عايق اغلب در پى سازى و زير سازى ساختمان، شيب بندى كف و بام، بلوك ها يا اجزاى ديوارهاى جدا كننده و محيطى غيرباربر به كار مى روند.
از بتن هاى سبك كه البته عايق نيز هستند در ساخت اجزاى مقاوم نظير بلوك هاى باربر، پانل هاى ديوارى و سقفى مسلح و نيز اسكلت بتن مسلح ساختمانها استفاده مى شود.
مهم ترين ويژگي هاي بتن ليكا وزن كم، سهولت حمل و نقل، بهره وري بالا هنگام اجرا، سطح مناسب براي اندودكاري، مقاومت و باربري در شرايط خاص، عايق حرارت، مقاومت در برابر آتش، عايق صدا، مقاومت در برابر يخ زدگي، بازدارندگي در برابر نفوذ رطوبت و دوام در برابر مواد آهكي می باشد. از بتن سبك ليكا به عنوان پركننده، عايق و يا باربر استفاده مي شود. بتن ليكا مي تواند درجا ريخته شود و يا به صورت بلوك، اجزاي ساختماني و ساير قطعات پيش ساخته به كار رود. در هر مورد متناسب با كاربرد و روش اجرا از دانه بندي هاي مناسب آن استفاده مي شود. بتن هاي پركننده و عايق اغلب درپي سازي و زيرسازي ساختمان، شيب بندي كف و بام، بلوك ها يا اجزاي ديوارهاي جداكننده و محيطي غيرباربر به كار مي روند.

بتن سبك ليكا از مخلوط كردن دانه هاى ليكا با سيمان و آب بدست مى آيد-دوغاب سيمان عمل بهم چسباندن دانه ها به يكديگر و ايجاد پيوستگى در دانه هاى ليكا را انجام مى دهد. افزايش ماسه بافت بتن را پيوسته تر و در نتيجه تخلخل را كاهش مى دهد که این خصوصیت در بدست آوردن بتن شفاف ایده آل بسیار ضروری به نظر می رسد. با اين عمل حجم هواى داخل بتن كاهش و در عوض استحكام ساختار بتن افزايش پيدا مى كند. اين نوع بتن ساخته شده از سيمان، ليكا، ماسه و آب، بتن سبك ناميده مى شود. اين دو نوع بتن اصولأ براى نيل به هدف سبك كردن در صنعت ساختمان به كار گرفته مى شوند. مصرف ليكا ضمن كاهش وزن فضايى بتن ضریب هدايت حرارتى بتن را نيز بشدت كاهش مى دهد.

در بتن گازی،سبک سازی بر مبنای ایجاد حباب های گازی استوار است. این حباب ها در هنگام گرفتن دوغاب سيمان در بتن درست می شود و بدین ترتیب دوغاب سيمان هنگام گرفتن پف كند تا پس از گرفتن بتن سبک ایجاد شود. براي ایجاد گاز در این بتن از پودذ آلومینیم استفاده مي*شود. در گذشته از كاربيد كلسيم (CaC2) + آلومينيوم و همچنين كلروركلسيم (CaCl2) + آب اكسيژنه (H2O2) هم به این منظور استفاده مي*شد. با مصرف پودر آلومينيوم در بتن، گاز هيدروژن و با كاربيد كلسيم، گاز استيلن (C2H2) و آب اكسيژنه، گاز اكسيژن ایجاد مي*شود. چون گاز استيلن می تواند مشتعل شود و آب اكسيژنه نیز گران است امروزه از اين دو روش درتولید این نوع بتن سبک استفاده نمي*شوند.



3-بتن فوق سبک (با وزن مخصوص کمتر از 1000 کیلوگرم بر متر مکعب)
این نوع بتن بدلیل کاهش وزن به میزان بسیار زیاد از انواع مناسب برای بتن شفاف به نظر میرسد که روش تهیه آن همان روش تهیه بتن سبک است با این تفاوت که در میزان سنگدانه های سبک و یا حباب های گاز نیاز به تجدید نظر داریم.


جزء دوم :فیبر نوری


بعد از اختراع لیزر در سال 1960 میلادی، ایده بکارگیری فیبر نوری برای انتقال اطلاعات شکل گرفت .خبر ساخت اولین فیبر نوری در سال 1966 همزمان در انگلیس و فرانسه با تضعیفی برابر با اعلام شد که عملا درانتقال اطلاعات مخابراتی قابل استفاده نبود تا اینکه در سال 1976 با کوشش فراوان محققین تلفات فیبر نوری تولیدی شدیدا کاهش داده شد و به مقدار رسید که قابل ملاحظه با سیم های کوکسیکال مورد استفاده در شبکه مخابرات بود.
كاكو و كوكهام انگلیسی برای اولین بار شیشه را بعنوان محیط انتشار مطرح ساختند. آنان مبنای كار خود را بر آن گذاشتند كه به سرعتی حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه و بیشتر بر روی محیط های انتشار شیشه دست یابند. این سرعت انتقال با تضعیف زیاد انرژی همراه بود .این دو محقق انگلیسی ، كاهش انرژی را تا آنجا میپذیرفتند كه كمتر از ۲۰ سی بل نباشد . اگر چه آنان در رسیدن به هدف خود ناكام ماندند ، اما شركت آمریكائی ( كورنینگ گلس ) به این هدف دست یافت. در اوایل سال ۱۹۶۰ میلادی با اختراع اشعه لیزر ارتباطات فیبرنوری ممكن گردید. در سال ۱۹۶۶ میلادی ، دانشمندان در این نظریه كه نور در الیاف شیشه ای هدایت میشود پیشرفت كردند كه حاصل آن از كابلهای معمولی بسیار سودمندتر بود . چرا كه فیبرنوری بسیار سبكتر و ارزانتر از كابل مسی است و در عین حال ظرفیت انتقالی تا چندین هزار برابر كابل مسی دارد.
فیبر نوری از پالس*های نور برای انتقال داده*ها از طریق تارهای سیلکون بهره می*گیرد. یک کابل فیبر نوری که کمتر از یک اینچ قطر دارد می*تواند صدها هزار مکالمهٔ صوتی را حمل کند. فیبرهای نوری تجاری ظرفیت ۲٫۵ گیگابایت در ثانیه تا ۱۰ گیگابایت در ثانیه را فراهم می*سازند. فیبر نوری از چندین لایه ساخته می*شود. درونی*ترین لایه را هسته می*نامند. هسته شامل یک تار کاملاً بازتاب کننده از شیشه خالص (معمولاً) است. هسته در بعضی از کابل*ها از پلاستیک کا ملاً بازتابنده ساخته می*شود، که هزینه ساخت را پایین می*آورد. با این حال، یک هسته پلاستیکی معمولاً کیفیت شیشه را ندارد و بیشتر برای حمل داده*ها در فواصل کوتاه به کار می*رود. حول هسته بخش پوسته قرار دارد، که از شیشه یا پلاستیک ساخته می*شود. هسته و پوسته به همراه هم یک رابط بازتابنده را تشکیل می*دهند که با عث می*شود که نور در هسته تا بیده شود تا از سطحی به طرف مرکز هسته باز تابیده شود که در آن دو ماده به هم می*رسند. این عمل بازتاب نور به مرکز هسته را (بازتاب داخلی کلی) می*نامند. قطر هسته و پوسته با هم حدود ۱۲۵ میکرون است (هر میکرون معادل یک میلیونیم متر است)، که در حدود اندازه یک تار موی انسان است. بسته به سازنده، حول پوسته چند لایه محافظ، شامل یک پوشش قرار می*گیرد.
یک پوشش محافظ پلاستکی سخت لایه بیرونی را تشکیل می*دهد. این لایه کل کابل را در خود نگه می*دارد، که می*تواند صدها فیبر نوری مختلف را در بر بگیرد. قطر یک کابل نمونه کمتر از یک اینچ است.

هر گاه نور از محیط اول به محیط دوم که غلیظتر است وارد شود دچار شکست میشود.واگر نور از محیط غلیظ با بیش از زاویه حد به سطح آن برخورد کندسطح ماده همانند یک آینه تخت عمل می کند و نور بازتابش می کند.

از این خاصیت در فیبرهای نوری استفاده شده است. فیبرنوری یک موجبر استوانه ای از جنس شیشه (یا پلاستیک) که دو ناحیه مغزی وغلاف با ضریب شکست متفاوت ودولایه پوششی اولیه وثانویه پلاستیکی تشکیل شده است . بر اساس قانون اسنل برای انتشار نور در فیبر نوری شرط : می بایست برقرار باشد که به ترتیب ضریب شکست های مغزی و غلاف هستند . انتشار نور تحت تاثیر عواملی ذاتی و اکتسابی ذچار تضعیف می شود. این عوامل عمدتا ناشی از جذب ماورای بنفش ، جذب مادون قرمز ،پراکندگی رایلی، خمش و فشارهای مکانیکی بر آنها هستند . منحنی تغییرات تضعیف برحسب طول موج در شکل زیر نشا ن داده شده است.



نکته قابل ذکر این است که مشخصات یک محیط (ماده) را با پنج عامل &(سیکما)،u(میو)، 'u(میو پریم)،E(اپسیلن)و'E(اپسیلن پریم) تعریف میکنند.حال فیبر نوری را با یک Eی یعنی از جنسی می سازند تا نور با هر زاویه ای هم که به سطح مقطع آن برخورد کرد از آن خارج نشود و در طول فیبر حرکت کند.فرایند انتقال سیگنال بدین صورت است که یک سیگنال را توسط چند عمل مدولاسیون به فرکانس ۶۴kHzمی رسانند سپس توسط لیزر آن را به فرکانس نور تبدیل و به داخل فیبر می تابانند.چون فر کانس نور در حد گیگابایت است یک پهنای باند فوق العاده زیاد برای انتقال سیگنال در اختیار ما قرار می دهد وهمچنین با مالتی پلکس کردن سیگنالها میتوان ۱۹۲۰ کانال را همزمان از داخل فیبر عبور داد.این خاصیت باعث شده تا ارتباط بین دو مرکز مخابرات تنها با یک رشته فیبر بر قرار شود.اتلاف توان سیگنال در ۱ کیلومتر از فیبر نوری در فرکانس ۴۰۰ گیگا هرتز ۱۰dB است در مقایسه با کابل هم محور به قطر ۱ سانتی متر که در فرکانس ۱۰۰ کیلو هرتز ،۱dBو در فرکانس ۳مگاهرتز dB ۱/ ۵ اتلاف دارد .این اتلاف کم کم فیبرها باعث شده تا در میان راه ازrepeater کمتری استفاده شود و از هزینه ها کاسته شود.همچنین ارزان بودن فیبر وخواصی همچون ضد آب بودن آن باعث شده تا از فیبر روز به روز به طور گسترده تری استفاده شود.تنها ایرادی که به فیبر وارد است اینست که به راحتی سیمها نمیتوان آنها را پیچ وخم داد زیرا زاویه تابش نور در داخل آن تغییر میکند و باعث می شود نور از سطح آن خارج شودو اینکه اتصال دو رشته فیبر نیز احتیاج به دقت ولوازم خاص خود را دارد.

انواع فیبر نوری:

1 -(single mode fiber)ـsmf:قطر هسته ۹ میکرون و طول موج ۳/۱ میکرومتر

2 -(multi mode fiber)ـmmf:خود بر دو نوع است:

الف:multi mode stop index:زاویه شکست در سراسر کابل یکسان است ودارای پهنای باند ۲۰ تا ۳۰ مگاهرتز است.







ب:multi mode graded index:سرعت انتشار نور در این کابل در جایی که شکست نور تحت زاویه کمتری صورت می گیرد نسبت به جایی که تحت زاویه بزرگتری صورت می گیرد،بیشتر است.پهنای باند آن ۱۰۰مگا هرتز تا ۱ گیگا هرتز است.

فن آوری ساخت فیبرهای نوری
برای تولید فیبر نوری ، ابتدا ساختار آن در یک میله شیشه ای موسوم به پیش سازه از جنس سیلیکا ایجادمی گردد و سپس در یک فرایند جداگانه این میله کشیده شده تبدیل به فیبرمی گردد . از سال 1970 روش های متعددی برای ساخت انواع پیش سازه ها به کار رفته است که اغلب آنها بر مبنای رسوب دهی لایه های شیشه ای در اخل یک لوله به عنوان پایه قرار دارند .

روشهای ساخت پیش سازه
روش های فرایند فاز بخار برای ساخت پیش سازه فیبرنوری را می توان به سه دسته تقسیم کرد :
- رسوب دهی داخلی در فاز بخار
- رسوب دهی بیرونی در فاز بخار
- رسوب دهی محوری در فاز بخار


موادلازم در فرایند ساخت پیش سازه
- تتراکلرید سیلسکون :این ماده برای تا مین لایه های شیشه ای در فرایند مورد نیاز است .
- تتراکلرید ژرمانیوم : این ماده برای افزایش ضریب شکست شیشه در ناحیه مغزی پیش سازه استفاده می شود .
- اکسی کلرید فسفریل: برای کاهش دمای واکنش در حین ساخت پیش سازه ، این مواد وارد واکنش می شود .
- گازفلوئور : برای کاهش ضریب شکست شیشه در ناحیه غلاف استفاده می شود .
- گاز هلیم : برای نفوذ حرارتی و حباب زدایی در حین واکنش شیمیایی در داخل لوله مورد استفاده قرار می گیرد.
-گاز کلر: برای آب زدایی محیط داخل لوله قبل از شروع واکنش اصلی مورد نیاز است .

مراحل ساخت
+ مراحل سیقل حرارتی: بعد از نصب لوله با عبور گاز های کلر و اکسیژن ، در درجه حرارت بالاتر از 1800 درجه سلسیوس لوله صیقل داده می شود تا بخار اب موجود در جدار داخلی لوله از ان خارج شود.
+ مرحله اچینگ: در این مرحله با عبور گازهای کلر، اکسیژن و فرئون لایه سطحی جدار داخلی لوله پایه خورده می شود تا ناهمواری ها و ترک های سطحی بر روی جدار داخلی لوله از بین بروند .
+ لایه نشانی ناحیه غلاف : در مرحله لایه نشانی غلاف ، ماده تترا کلرید سیلیسیوم و اکسی کلرید فسفریل به حالت بخار به همراه گاز های هلیم و فرئون وارد لوله شیشه ای می شوند ودر حالتی که مشعل اکسی هیدروژن با سرعت تقریبی 120 تا 200 میلی متر در دقیقه در طول لوله حرکت می کند و دمایی بالاتر از 1900 درجه سلسیوس ایجاد می کند ، واکنش های شیمیایی زیر ب دست می آیند.

ذرات شیشه ای حاصل از واکنش های فوق به علت پدیده ترموفرسیس کمی جلوتر از ناحیه داغ پرتاب شده وبر روی جداره داخلی رسوب می کنند و با رسیدن مشعل به این ذرات رسوبی حرارت کافی به آنها اعمال می شود به طوری که تمامی ذرات رسوبی شفاف می گردند و به جدار داخلی لوله چسبیده ویکنواخت می شوند.بدین ترتیب لایه های یشه ای مطابق با طراحی با ترکیب در داخل لوله ایجاد می گردد و در نهایت ناحیه غلاف را تشکیل می دهد.


از مشکلات عمده فیبر نوری در مسیر ساخت بتن شفاف میتوان به قیمت نسبتا بالای آن اشاره کرد و از طرفی اتصال دو فیبر نوری به یکدیگر بسیار مشکل و وقت گیر می باشد و نیاز به دانش فنی خاص خود را دارد که البته این مشکل در ساخت بتن اهمیت چندانی ندارد چرا که میتوان بدون اتصال فیبر ها را در بتن قرار داد.

نظرات شما عزیزان:

نام :

آدرس ایمیل:

وب سایت/بلاگ :

متن پیام:

نظر خصوصی

 کد را وارد نمایید:

 

 

 

عکس شما

آپلود عکس دلخواه: