سنگدانه سبک (LWA) به طور قابل توجهی با سنگدانه های معمولی متفاوت است. LWA یک ماده جامد است که چگالی ظاهری آن از ۲٫۰ گرم در سانتی متر تجاوز نمی کند^۳ و چگالی ظاهری آن از ۱٫۲ گرم بر سانتی متر تجاوز نمی کند^۳ [۱,۲]. با توجه به موادی که سنگدانه از آن به دست می آید، به عبارت ساده می توان آن را به سه گروه اصلی تقسیم کرد:

–

مواد طبیعی که نیازی به پردازش ندارند، مانند سنگ پا، گدازه کف، توف آتشفشانی و سنگ آهک متخلخل.

–

موادی که به طور طبیعی وجود دارند و نیاز به پردازش بیشتری دارند، مانند خاک رس منبسط شده، تخته سنگ و ورمیکولیت.

–

محصولات جانبی و ضایعات صنعتی مانند خاکستر بادی متخلخل، سرباره کوره بلند منبسط شده یا فوم شده یا سرباره و هماتیت کوره بلند منبسط شده [۳].

متأسفانه صنعت سنگدانه های سبک به دلیل استفاده از مقادیر زیاد منابع طبیعی باعث ایجاد یک مشکل زیست محیطی جهانی می شود. مواد خام طبیعی مناسب برای تولید چنین سنگدانه ای نسبتاً منحصر به فرد هستند. افزایش مداوم در تولید سنگدانه ها وجود دارد، بنابراین منابع طبیعی تجدید ناپذیر با سرعت فزاینده ای به دلیل تقاضای زیاد در شاخه های مختلف صنعتی کاهش می یابد. توسعه تولید مواد نور مصنوعی به حداقل رساندن مصرف منابع طبیعی کمک خواهد کرد. تغییرات به‌دست‌آمده ممکن است به دلایل زیادی برای طراحان مزایا و چالش‌های جدیدی به همراه داشته باشد، به عنوان مثال، کاهش وزن، بهبود خواص صوتی یا حرارتی، قابلیت‌های زهکشی یا فیلتراسیون. [۲,۳,۴,۵]. مواد خام و ضایعات مورد استفاده در تولید سنگدانه های سبک وزن مصنوعی ممکن است از منابع مختلفی تهیه شوند. اینها ممکن است زباله های فرآوری شده با منشاء شهری باشند [۶,۷] یا انواع مختلف خاکستر، به عنوان مثال، خاکستر پایین از زباله سوز [۸,۹]، خاکستر بادی به شکل گلوله [۱۰] یا خاکستر کاغذ از روزنامه های بازیافتی [۱۰,۱۱]. آنها همچنین ممکن است قلوه سنگ های ساختمانی مانند فوم و بتن معمولی باشند [۸,۱۱,۱۲,۱۳]، آجر [۸,۱۰,۱۱,۱۴,۱۵] یا سایر سرامیک ها و شیشه های کف شده و خرد شده [۱۶]. گاهی اوقات از موادی با منشاء دیگر به عنوان مواد اولیه استفاده می شود، مانند رسوبات رودخانه [۱۷]، ضایعات تولید آبجو [۱۸]، پوسته نارگیل خرد شده [۱۹]، لاستیک خرد شده یا لاستیک های خرد شده [۲۰,۲۱]. بنابراین، LWA بسیار مطلوب و به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. با توجه به اینکه سنگدانه تقریباً ۷۰ درصد مخلوط بتن را تشکیل می دهد، جایگزینی سنگدانه طبیعی با سنگدانه سبک تولید شده از مواد زائد روشی مؤثر برای به حداقل رساندن استفاده از منابع تجدید ناپذیر خواهد بود. LWA در ایجاد بتن سبک با کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در ساختمان ها و کاهش وزن خود سازه ها مهم است. [۲۲,۲۳]. علاوه بر این، سنگدانه های سبک یک عنصر کلیدی در ساخت ساختمان های مقاوم در برابر زلزله است [۲۴]. صرف نظر از استفاده از سنگدانه های مصنوعی در تولید بتن، LWA به طور خاص برای به حداقل رساندن مشکلات زیست محیطی، همراه با حفظ پایداری طولانی مدت از طریق بهبود کیفیت آب (فیلتراسیون) ارزش بررسی دارد. [۲۵].

مدیریت مدرن آب باران، با هدف حفاظت منطقی از منابع آب از نظر کمی و کیفی، باید اجرای سیستم‌های زهکشی شهری پایدار در مناطق شهری (سیستم‌های زهکشی پایدار شهری – SUDS)، اطمینان از تسکین و بهبود عملکرد زهکشی آب را در نظر بگیرد. سیستم‌ها، بهبود ریزاقلیم و تعادل آب مناطق شهری و کیفیت اکوسیستم‌ها و در عین حال افزایش ارزش‌های زیبایی‌شناختی فضای عمومی. اجسام موجود در این نوع سیستم از جمله سقف های پوشیده از پوشش گیاهی به نام بام سبز است. یک راه حل جالب برای استفاده از سنگدانه های سبک، استفاده از آنها به عنوان بستری برای بام های سبز برای کاهش اثر جزیره گرمایی شهری است. [۲۶,۲۷]. به عنوان یک سیستم اکوسیستمی پایدار، بام سبز به دلیل توانایی آن در ارائه انعطاف پذیری حرارتی و رواناب سطحی بافر آب طوفان در مناطق شهری شناخته شده است. شکل و نوع مواد به کار رفته در زهکشی بام سبز و لایه زیرین به طور قابل توجهی بر بهره وری انرژی و زهکشی آب تأثیر می گذارد. [۱۸,۲۸,۲۹,۳۰,۳۱]. به دلیل تعداد بیشتر منافذ داخلی در سنگدانه های سبک، جذب رطوبت سریعتر از سنگدانه های معمولی است. بنابراین یکی از مهمترین شاخص های مصالح بام سبز، ظرفیت نگهداری آب مصالح زیرلایه است. بام‌های سبز گسترده کمتر نگهداری می‌شوند و دارای لایه‌های کم‌عمق‌تری هستند، بنابراین کشت انواع مختلف گیاهان و گونه‌ها تا حد زیادی به خاک و لایه‌های زهکشی بستگی دارد. [۳۰,۳۲]. به منظور تحمیل بار کمتر به ساختمان ها، لایه زیرین نباید عمیق تر از ۲۰ سانتی متر باشد. بنابراین، ترکیب و خواص فیزیکی سنگدانه بیشترین تأثیر را بر ظرفیت نگهداری آب دارد. مواد مورد استفاده در لایه زهکشی می تواند به افزایش ظرفیت نگهداری آب سیستم های بام سبز کمک کند. به عنوان مثال، آجر خرد شده، به عنوان یک ماده متخلخل سبک، فشار وارده بر لایه های زیرین و زهکشی را کاهش می دهد و در عین حال ظرفیت نگهداری آب سیستم بام سبز را افزایش می دهد. [۳۳]. مواد متخلخل ذکر شده به عنوان مواد اولیه مورد استفاده برای تولید سنگدانه های سبک دارای خواص مشابهی هستند. مسائل زیست محیطی، مانند محدودیت منابع طبیعی و مقادیر عظیم زباله، به طور فزاینده ای تمدن در حال توسعه را به سمت ساخت و ساز پایدار سوق می دهد. دو مشکل اساسی زیست محیطی کاهش منابع طبیعی و دفع زباله های تولید شده در طی فرآیندهای مختلف است. مخلوط های بستر برای بام های سبز گسترده حاوی مواد آلی باید ۷۰ تا ۹۰ درصد حجم مواد معدنی را شامل شود. برخی از نویسندگان پیشنهاد می کنند که مواد آلی باید تا ۱۰٪ باشد و این برای رشد پایدار گیاه کافی است. [۳۴]. یکی از موضوعات کلیدی در تحقیقات بام سبز، جایگزینی این مواد با اجزای بازیافتی یا در دسترس محلی برای کاهش اثرات زیست محیطی ساخت بام سبز است.

نویسندگان تلاش کردند تا با استفاده از روش‌های مختلف تثبیت و آسیاب، سنگدانه‌های سبک تولید کنند. ماده ای که برای تولید سنگدانه استفاده می شود خاک رس مورن بود که محصول جانبی در فرآیند شستن سنگدانه های شن است. دوره‌های گرم (میان یخبندان) بین یخبندان‌ها (یخچال‌ها) که مکرراً در دوره کواترنر رخ داده‌اند، مواد خرده‌ریزی را در بیش از ۷۰ درصد قلمرو اروپا بر جای گذاشته است که می‌توان از آن در ساخت‌وساز استفاده کرد. آبی که از ذوب صفحات یخ جاری می شد، ماسه و شن را حمل می کرد [۳۳,۳۵,۳۶]. دامنه های مختلف یخبندان به این معنی است که تقریباً در هر منطقه ای در دسترس هستند و استخراج آنها با استفاده از روش های روباز آسان است. به دلیل هزینه های حمل و نقل، آنها عمدتاً در ساخت و سازهای محلی استفاده می شوند. یخبندان ها و دوره های بین یخبندان و همچنین شبکه رودخانه توسعه یافته در طول هولوسن میلیاردها تن مواد خام را فراهم کردند. در حال حاضر عمدتاً از رسوبات ماسه ها و شن های یخچالی و یخبندان استفاده می شود که عمدتاً در قسمت های مرکزی و شمالی اروپا وجود دارد. خاک رس یخبندان به عنوان ماده فرعی در نظر گرفته می شود. یکی از ویژگی های رس های یخبندان، جدای از وجود همزمان قطعات سنگی با قطرهای بسیار متفاوت، تنوع بسیار زیاد ترکیب آنها در فضا نیز می باشد. تکه های ساخته شده از خاک رس تقریباً خالص، پس از چند یا یک دوجین یا چند متر، می توانند با یک رسوب کاملاً شنی جایگزین شوند و کمی جلوتر، آنها مخلوطی از همه بخش ها – از خاک رس گرفته تا تخته سنگ های بزرگ – می شوند. تاکنون، مواد ریزدانه با استفاده از فرآیندهای دانه‌بندی، یکپارچه می‌شوند و شکل کروی از سنگدانه‌های سبک به دست می‌آیند. نویسندگان می خواستند توجه را به این واقعیت جلب کنند که دانه های مسطح به دلیل ویژگی های منحصر به فردشان هنگام استفاده برای اهداف معماری باغ (بام سبز) مفیدتر هستند. دانه های مسطح در یک الگوی کاشی مانند قرار گرفته اند که فضاهای اضافی بین دانه ها به نام حفره ایجاد می کند. این فضای توخالی همچنین می تواند به صورت دوره ای با آب پر شود، که به زهکشی و نگهداری کارآمدتر کمک می کند، در حالی که از طرف دیگر فضایی را برای رشد ریشه های گیاه فراهم می کند. برای تولید دانه های فوق العاده مسطح، نویسندگان از محلول ثبت اختراع شماره استفاده کردند. PL 231748 B1 به نام غربالگر ارتعاشی چند طبقه [۳۷]. خواص عملکرد سنگدانه های مسطح و نحوه تولید آنها در ادامه این مقاله به تفصیل مورد بحث قرار می گیرد.