بتن شفاف و نورگذر (لیتراکن) چیست؟

در حال حاضر نوع جدیدی از بتن انتقال دهنده نور تحت عنوان بتن شفاف یا لیتراکن ( به انگلیسی: Litracon) نیز شناخته می شود، با استفاده از فناوری نانو طراحی و تولید می شود که انقلاب بزرگی در صنعت ساختمان سازی ایجاد کرده است.
با توجه به توسعه جمعیت و تقاضای زیاد در زمینه ساخت و ساز، نیاز به مصالح ساختمانی جدید بیش از پیش احساس می شود و به همین دلیل بشریت سعی در رفع این نیاز با آخرین فناوری های کاربردی دارد.
در ادامه این مقاله از پورتال جامع مهندسین ایران به بررسی ویژگی ها و کاربردهای این محصول خواهیم پرداخت، پس با ما همراه باشید.

تاریخچه بتن شفاف لیتراکن

پروفسور ویل وایتینگ از دانشگاه دیترویت توانست ماسه، سیمان سفید و سیلیکا سفید را با هم ترکیب کند و خمیری تولید کند که ضخامت کمتری نسبت به سایر مخلوط های استاندارد دارد. او نوارهای کوتاهی از پشم شیشه را برای تقویت مخلوط اضافه کرد. نازک ترین پانلی که او توانست ایجاد کند تنها ۱ درصد از نور خورشید را منتقل می کرد.

پس از این آزمایشات زیادی روی این محصول انجام شد که نشان داد مقاومت آن در برابر باد و باران و همچنین وزن آن به اندازه کافی نیست، اما این ایده فراموش نشد و تلاش دیگری برای ساخت آن صورت گرفت. سرانجام در سال ۲۰۰۱ معمار مجارستانی آرون لاسونزی بتن به نام Lytraken (بتن شفاف) را اختراع کرد و در همان سال به ثبت رسید.

آرون لوسنری معمار مجارستانی ۲۷ ساله در سن ۲۷ سالگی در حین تحصیل در کالج سلطنتی هنرهای زیبا در استکهلم، بتن شفاف (لیتراکن) را کشف کرد و شرکت خود را در سال ۲۰۰۴ با نام  لیتراکن (Litraken) تأسیس کرد. لیتراکن محصولی منحصر به فرد است که امروزه به عنوان یک مصالح ساختمانی جدید و پیشرفته با کارایی بالا معرفی شده است. این محصول از ۹۶% بتن معمولی و ۴% فیبر ساخته شده است.

فیبر نوری در ساختار بتن شفاف

فیبرهای نوری فیبرهایی هستند که معمولاً از پلاستیک یا شیشه برای انتقال نور ساخته می شوند. این فیبرها رشته های قابل انعطافی به ضخامت موی انسان هستند. با استفاده از این فناوری می توان پیام های زیادی را در فواصل طولانی منتقل کرد.

فیبرها آنقدر کوچک هستند که یک ترکیب دانه بندی همگن تولید می کنند. هزاران فیبر نوری شیشه ای بین دو طرف اصلی بلوک بتنی قرار می گیرند و اجازه عبور نور را می دهند.

این فیبرهای نوری با دارا بودن انعطاف پذیری زیاد، تأثیر منفی بر مقاومت کششی یا فشاری بتن ندارند. یکی از زیبایی های بتن شفاف (لیتراکون) رنگ یکنواخت نور و سایه است. بنابراین اگر نور آبی به بتن شفاف بتابد، سایه ایجاد شده آبی است، در حالی که نور قرمز یک سایه قرمز ایجاد می کند. از نظر تئوری، الیاف مورد استفاده در Literacon می توانند نور را از طریق بتن تا ضخامت ۲۰ متر عبور دهند که در نوع خود بسیار منحصر به فرد است.

ویژگی های بتن نورگذر (لیتراکن)

• در تولید این بتن از فیبرهای شیشه استفاده می شود به نحوی که آن ها با روشی پیشرفته به سیمان، آب و سنگریزه ها اضافه می گردند. فیبر یا تار نوری به رشته های بلند و باریکی اطلاق می شود که از قابلیت انتقال نور از یک جهت به جهتی دیگر برخوردار هستند. این فیبرها از جنس شیشه هستند و سایز آن ها بسیار کوچک است، از این رو ترکیب آن ها با بتن محصولی جدید با ساختاری همگن ایجاد می کند.
• انعطاف پذیری فیبرهای نوری بسیار بالاست و استفاده از آن ها در بتن بر مقاومت کششی و یا فشاری بتن تاثیری نخواهد داشت.
• نور و سایه ای که در این بتن ها نمایان می شود، یکنواخت و یک رنگ است.
• هر نوری به این بتن ها تابیده شود همان نور با همان رنگ را نشان می دهند.
• بتن لیتراکن در صنعت ساختمان هم به صورت انواع بلوک و هم به شکل پانل های پیش ساخته مورد استفاده قرار می گیرد.
• این بتن برخلاف سایر بتن ها که تنها برای ساخت سازه و افزایش مقاومت آن به کار می روند، جنبه دکوراتیو نیز دارند و علاوه بر استحکام بالا، به زیبایی ساختمان نیز کمک شایانی می کنند.
• نورپردازی یکی از فاکتورهای مهم در معماری است و بتن لیتراکن به راحتی می تواند این کار را انجام دهد.
• بتن شفاف می‌تواند نور را تا بیست متر در سراسر بتن بدون اتلاف روشنایی انتقال دهد.
• دیواری که با بتن شفاف تولید می شود را می توان در هر ابعاد و ضخامتی ساخت.
• هر چه از این محصول بیشتر در ساختمان استفاده شود، نیاز به نور کمتر و در نتیجه سبب کاهش هزینه های روشنایی می شود.
• بتن شفاف را می توان به عنوان دیوار باربر نیز استفاده کرد، در این صورت باید به صورت مسلح تولید شود.
• این محصول دارای رنگ های متنوعی می باشد و می توانید بنا بر سلیقه، رنگ مورد نظر خود را انتخاب کنید.
• چگالی بتن لیتراکن ۲۱۰۰ تا ۲۴۰۰ کیلوگرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
• مقاومت فشاری آن در بهترین حالت ۴۹ نیوتن بر میلی متر مربع و در بدترین حالت ۵۶ نیوتن بر میلی متر مربع می باشد.
  همچنین مقاومت خمشی این کالا معادل ۷/۷ نیوتن بر میلی متر مربع می باشد.

موارد مصرف بتن شفاف

استفاده از بتن شفاف در دیوار

به عنوان متداول ترین حالت ممکن، بتن شفاف (لیتراکن) می تواند در ساختن دیوار ها مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب هر دو سمت و همچنین ضخامت این متریال جدید قابل مشاهده خواهد بود. این متریال می تواند برای دیوارهای داخلی و خارجی مورد استفاده قرار گیرد که استحکام سطح در این مورد بسیار مهم است. به خاطر استحکام زیاد این ماده، می توان از آن برای ساختن دیوارهای باربر هم استفاده کرد.

استفاده از بتن شفاف در کفپوش

یکی از جذاب ترین کاربرد ها، استفاده از بتن شفاف (لیتراکن) در پوشش کف ها و درخشش آن از پایین است. در طول روز این 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.

استفاده از لیتراکن در طراحی داخلی

از این نوع بتن عبور دهنده نور می توان برای دیوار ها در طراحی داخلی استفاده کرد. به صورتی که بتن از پشت نورپردازی شده باشد. همچنین می توان از نورهای رنگی متنوع برای ایجاد حس فضایی مورد نظر استفاده کرد. در طراحی مبلمان و لوازم دکوری نیز می توان از بتن شفاف به زیبایی استفاده کرد.

استفاده از بتن شفاف در بلوک های بتنی

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.

لامپ های لایتراکیوب

کاربرد این نوع بتن در لامپ های لایتراکیوب به این صورت است که بلوک های ساخته شده از بتن مکعبی روی یکدیگر قرار می گیرند و سپس یک منبع نور در وسط آن قرار داده می شود. در این صورت بتن شفاف نور را از خود عبور می دهد و سبب روشنایی می شود.

ساخت بتن شفاف و نورگذر

برای تولید بتن شفاف و نورگذر (لیتراکن) ابتدا قالب مورد نظر را با لایه ای از بتن پر می کنند و سپس لایه ای از فیبرهای نوری را روی این لایه بتن می گذارند. برای اینکه فیبرها در بافت بتن نفوذ کنند در این مرحله قالب به لرزش در می آید و تحت فشار مکانیکی قرار می گیرد. به همین ترتیب، این کار به طور منظم انجام می شود و لایه هایی از بتن و فیبرهای نوری روی هم قرار می گیرند و با ارتعاش مخلوطی همگن ایجاد می کنند.

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 نیز جلوگیری بعمل می آورد.
• بتن مصرفی در تولید این بتن، 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 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.