بتن شفاف چیست؟

بتن پرکاربردترین مصالح ساختمانی در جهان است. با این حال، محققان و تولیدکنندگان برای تولید انواع مختلف بتن برای بهبود کیفیت کلی و ارزش اقتصادی ساختمان همکاری زیاد می‌کنند. در این میان، «بتن شفاف» در بسیاری از صنایع در سراسر جهان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بتن شفاف به عنوان یک مصالح ساختمانی با صرفه در مصرف انرژی و سازگار با محیط زیست، امروزه به طور فزاینده‌ای در معماری داخلی به کار گرفته می‌شود؛ اما بتن شفاف دقیقاً چیست و چگونه ساخته می‌شود؟ در این مقاله هر آنچه شما باید در مورد این بتن و آینده آن در صنعت ساختمان بدانید آورده شده است.

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 95 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.

مشخصات بتن لیتراکن

مشخصات این نوع بتن طبق جدول زیر است:

تاریخچه مختصری از بتن شفاف

مفهوم بتن شفاف به اوایل دهه 1900 باز می‌گردد، زمانی که پیشرفت‌های عمده‌ای در زمینه الیاف نوری بر پایه پلیمر منجر به توسعه آن شد. اگرچه ایده بتن انتقال دهنده نور سال‌ها وجود داشت اما مفهوم واقعی آن توسط معمار مجارستانی، «آرون لوسونزی» در سال 2001 مطرح شد.

لوسونزی به عنوان پیشگام بتن شفاف توانست طی دو سال پس از طراحی ایده خود، اولین بلوک بتنی شفاف را با موفقیت تولید کند. این ماده جدید لیتراکن (LiTraCon) یا بتن انتقال دهنده نور نام داشت. این بتن سپس با نام لیتراکن در کشورهایی از جمله ایتالیا، آلمان و حتی چین محبوب شد. در ایران نیز بتن شفاف را با نام دیگرش یعنی بتن لیتراکن می‌شناسند.

هدف استفاده از بتن لیتراکن

بتن لیتراکن عمدتاً بر شفافیت تمرکز دارد و هدف از کاربرد آن به فنآوری سبز و زیباشناسی هنری مرتبط است. ساختارهای سبز تمرکز زیادی بر صرفه جویی در انرژی با سیستم‌های حرارتی داخلی دارند. بنابراین، توسعه یک ماده کاربردی جدید برای برآوردن ساختار از نظر ایمنی (تشخیص آسیب یا هشدار آتش سوزی)، حفاظت از محیط زیست و صرفه جویی در انرژی و مدل سازی هنری ضروری است.

استفاده از منبع نور خورشید به جای استفاده از انرژی الکتریکی، هدف اصلی بتن شفاف است. به طوری که بار منابع غیر قابل تجدید را کاهش داده و منجر به صرفه جویی در انرژی می‌شود. الیاف نوری یک عنصر برای انتقال نور هستند، بنابراین استفاده از نور مصنوعی را کاهش می‌دهند. به این صورت، بتن معمولی با بتن شفاف جایگزین می‌شود تا فضا مملوء از نور طبیعی و طراحی هنری شود.

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.

اهمیت بتن شفاف به عنوان یک مصالح ساختمانی

بتن شفاف اجازه می‌دهد تا تقریباً نور کافی از آن عبور کند تا به عنوان یک ماده مناسب برای کاهش مصرف برق تبدیل شود. از این رو، می‌توان از آن به عنوان جایگزینی سازگار با محیط زیست برای بتن معمولی در آینده نزدیک استفاده کرد.

بتن لیتراکن به غیر از مزایای اقتصادی و زیست محیطی، عناصر معماری را از نظر بصری جذاب‌تر می‌کند و ارزش زیبایی شناسی یک سازه را افزایش می‌دهد. با وجود مزایای مختلف، محدودیت‌های کمی در استفاده از آن در پروژه‌های بزرگ وجود دارند.

از آنجا که الیاف نوری یک ماده گران قیمت هستند، تولید بتن شفاف در مقایسه با بتن معمولی گران‌تر است. یکی دیگر از دلایلی که بتن شفاف نمی‌تواند به طور کامل جایگزین بتن معمولی شود، عدم تخصص است. تزریق فیبرهای نوری به مخلوط بتن نیاز به نیروی ماهر دارد و افراد زیادی با این فنآوری آشنا نیستند.

مزایای بتن شفاف

فواید بتن لیتراکن به شرح زیر هستند:

• این بتن موجب صرفه جویی در انرژی می‌شود (به نور کمتری نیاز دارد).
• برای اعضای سازه‌ای قابل استفاده است.
• به دلیل ویژگی‌های انتقال نور، کاملاً سازگار با محیط زیست است.
• سبک‌تر از بتن معمولی است.
• ارزش زیبایی شناسی ساختار را دوچندان می‌کند.
• در جایی که نور نتواند به درستی وارد آن مکان شود، می‌توان از بتن شفاف استفاده کرد.
• هزینه تعمیر و نگهداری ندارد.
• در فضای داخل و بیرون ساختمان قابل استفاده است.
• ارزش معنوی به فضای داخل می‌دهد.
• باعث آرامش ذهنی انسان می‌شود.

بتن شفاف چگونه تولید می‌شود؟

بتن شفاف با ترکیب چهار ماده اصلی یعنی سیمان، آب، سنگدانه‌های ریز مانند ماسه و الیاف نوری ساخته می‌شود. الیاف نوری جایگزین سایر سنگدانه‌های بتنی است و نور را از منابع مصنوعی و طبیعی حتی در زاویه برخورد بیش از 60 درجه هدایت می‌کند. سه لایه مختلف در فیبرهای نوری وجود دارند که شامل پوشش بافر، روکش و هسته هستند که نور از طریق هسته منتقل می‌شود.

فرآیند تولید بتن شفاف مشابه بتن معمولی است. تنها تفاوت در معرفی 4 تا 5 درصد فیبرهای نوری، بر اساس حجم به مخلوط بتنی است. به طور خاص، این فرآیند شامل افزودن لایه‌ای از الیاف روی لایه‌های مختلف بتن در فواصل 2 تا 5 میلی‌متر است. هرچه لایه نازک‌تر و کوچک‌تر باشد، انتقال نور بیشتر خواهد بود.

نکته مهمی که باید به آن توجه شود، این است که بتن شفاف حاوی سنگدانه‌های درشت (شن) نیست زیرا شن به رشته‌های الیاف آسیب می‌رساند و از عبور نور از بلوک بتنی جلوگیری می‌کند. همچنین، هنگام آماده سازی مخلوط بتنی، سیمان زودگیر ترجیح داده می‌شود. از آنجا که بتن شفاف نوعی بتن پیش ساخته است، بعد تولید آن در کارخانه به صورت بلوک یا پانل برش و صیقل داده می‌شوند. سپس، قطعات برش داده شده به محل پروژه ارسال می‌شوند.

کاربرد بتن لیتراکن در صنعت ساختمان

در مقایسه با بتن معمولی، استفاده از بتن انتقال دهنده نور آنقدرها هم گسترده نیست! با این حال، از آن در تعدادی از بناهای معماری و ساختمان‌های زیبا به عنوان مصالح نما استفاده شده است.

بلوک‌های بتنی شفاف برای کف و روسازی مناسب هستند و در راه پله‌ها نیز استفاده می‌شوند. همچنین، بتن لیتراکن در دیوارهای پارتیشن، درب‌ها، پانل‌ها و سایر قسمت‌های داخلی ساختمان استفاده می‌شود و با روشنایی منطقه در طول روز به زیبایی فضای داخلی می‌افزاید.

علاوه بر روشن کردن مکان‌های تاریک یا مناطق بدون پنجره مانند زیرزمین، از بتن شفاف در پیاده روها و سرعت گیرهای جاده نیز استفاده می‌شود. این کار باعث می‌شود تا پیاده رو‌ها و سرعت گیرها در شب روشن ‌شوند و ایمنی بیشتری را برای عابران پیاده و ترافیک جاده‌ای فراهم کنند.

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 2004 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.

دروازه اروپا در مجارستان

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.

کتابخانه شهر اشتوتگارت در آلمان

کلام آخر

بتن شفاف ترکیبی از الیاف نوری و خمیر سیمانی است. این بتن با تکنیک جدیدی تولید می‌شود که متفاوت از بتن معمولی است و همچنین در مقایسه با بتن معمولی، وزن کمتری دارد و فواید بسیاری در اختیار سازندگان آن قرار می‌دهد. بتن لیتراکن می‌تواند جایگزینی مقرون به صرفه برای پروژه‌های تجاری و مسکونی باشد.

اما به دلیل هزینه‌های بالای ساخت و تکنولوژی خاص تولید بتن شفاف، این محصول هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد؛ اما پیش بینی می‌شود در آینده نزدیک به طور گسترده در صنعت ساختمان، طراحی شهری و معماری داخلی مورد استفاده قرار گیرد. از این رو، تولیدکنندگان در حال حاضر سخت در حال توسعه بتن شفاف با هزینه کمتر هستند. 

منابع:

https://www.specifyconcrete.org/blog/a-brief-history-and-future-use-of-translucent-concrete

https://home.howstuffworks.com/home-improvement/construction/materials/translucent-concrete.htm