بتن سبک وزن با ساختمان سلولی (فوم ) (CLC) (CELLULAR LIGHT WEIGH

چکیده :

بتن از مصالح اصلی و بنیادین در ساخت ساختمانهای کنونی است که می توان با ایجاد ترکیبات مختلف و افزودن مواد دیگر به این ترکیبات کارایی آن را بالا برد . از جمله موادی که می توان برای افزایش کارایی بتن به آن اضافه نمود فوم (ماده کف ساز با پایه پروتئین حیوانی ) است . این نوع بتن علاوه بر داشتن مزایای بتن معمولی خواص دیگری مانند وزن مخصوص کم و مقاومت فشاری بالا را نیز دارا می باشد . سبکی این بتن در سازه های ساختمانی باعث کاهش بار مرده ساختمان ، صرفه جویی در حجم خاک برداری و بتن مصرف شده در فونداسیونها و همچنین کاهش بارهای زلزله می گردد . برای افزایش کارایی این محصول در پروژه های مختلف مقدار اختلاط و افزودنیهای مورد نیاز طبق تجربیات و استانداردهای کشورهای آلمان ، انگلیس و آمریکا تنظیم و تهیه می گردد و برای تولید نهایی و آزمایشهای مقاومت بر روی آنها صورت می گیرد . برای تولید این بتن از ملات ماسه ، سیمان ، ماسه بادی ، ملات بتن فوم (از نوع پروتئین حیوانی ) و افزودنیهای مجاز استفاده می گردد . این مواد توسط دستگاههای مخصوص ، مخلوط و تولید شده و برای استفاده آماده می گردد که توسط دستگاههای پمپاژ به علت سبکی به راحتی می توان بتن را به طبقات بالاتر انتقال داد . در نتیجه این عملکرد ، میزان دقت کلی مصرفی در این پروژه افزایش می یابد .

واژه های کلیدی : بتن فوم – وزن مخصوص – مقاومت فشاری

1-مقدمه :

بتن فوم ، بتنی است با کاربری بالا در صنعت ساختمان سازی که می توان با رعایت اصول تولیدی و بکارگیری مناسب ، از آن در انواع پروژه های ساختمانی استفاده نمود .

این بتن برای اولین بار در کشور سوئد ، ابداع و اختراع شد و امروزه در بیشتر کشورها مورد استفاده قرار می گیرد . این بتن علاوه بر داشتن خواص بتن معمولی در حد مطلوب دارای ویژگیهای دیگری نظیر وزن مخصوص کم و مقاومت فشاری مطلوب نیز می _باشد .

2- مشخصات بتن :

برای تولید بتن فوم مناسب با کارایی بالا باید علاوه بر ترکیب مناسب ملات ماسه و سیمان از ماده کف ساز مناسب که در بهترین حالت از پروتئیهای حیوانی تولید شده است استفاده نمود . از مزیتهای دیگر این بتن تولید آن با چگالیهای مختلف و با کاراییهای متفاوت می باشد ( جدول شماره 1 و 2)

جدول 1- مشخصات یک نمونه تیپ فوم بتن بر حسب چگالی نمونه

جذب آب	جذب رطوبت	مقاومت 28 روزه	مقاومت 7 روزه	چگالی
% وزن	Mm ضخامت
13.1	0.040	10.0	6.5	400
10.5	0.030	15.0	9.7	600
8.5	0.020	28.0	19.0	800
6.6	0.015	36.0	23.0	1000
5.5	0.010	65.0	44.0	1200
3.7	0.005	120.0	82.0	1400
1.6	0.003	175.0	125.0	1600
0.4	0.002	275.0	193	1800

جدول 2- کاربری فوم بر حسب چگالی

چگالی	400-600	800-1000	1200	1400-1600	1800
پاتن های بزرگ پیش ساخته آرمه - پانل دیوار - قطعات کف - دیوار غیر باربر	* * *	* 0	0	0 0	0 0 0
سازه با بتن درجا	*		0	0	0
عایق حرارتی مسطح بام ها	0	0			*
بلوک ساختمانی		0
بتن پاشی ( برای گنبدها)	*		0	0

تعریف علامتهای جدول 2

0 بسیار مناسب

  مناسب تحت شرایط خاص

·        مناسب نمی باشد

با توجه به اینکه بیشتر خواص بتن مبتنی بر چگالی آن می باشد می توان با تغییر تناسبات اختلاط و مقدار ماده کفی موجود در بتن چگالیهای مختلف بتن را تولید نمود و همچنین برای کنترل مقاومت فشاری بتن می توان از افزودنیها و روشهای مناسب استفاده نمود .

3- موارد استفاده :

1)استفاده به صورت بلوک برای دیوارهای غیر باربر : برای استفاده در این قسمت بتن با چگالی حدود 700-800 کیلوگرم بر متر مکعب کار برده می شود .

یکی از مزیتهای استفاده از بلوک تهیه شده با بتن  فوم بی نیاز کردن دیوار از گچ خاک قبل از سفید کاری می باشد که خود باعث صرفه جویی در وقت و هزینه می گردد .

2) استفاده در مسطح کردن کف طبقات و تنظیم شیب بندی بام ها چگالی مورد نیاز برای این قسمت در حدود1600-1800  می باشد .

3) استفاده در دیوارهای باربر : چگالی در حدود 1200    و بالاتر مورد استفاده قرار می گیرد .

4) استفاده در پوشش های تیر و ستون : این بتن به عنوان لایه محافظ در مقابل آتش سوزی برای پوشش تیر و ستونهای سازه های فولادی با چگالی 600-800  کاربرد دارد .

5) به عنوان عایق رطوبتی : از بتن فوم در بلوکاژ کف ساختمانها و به عنوان ماده پر کننده ( به جای خاکریزی و کامپکشن آن ) در فضای پشت دیوارهای حایل دور لوله کشیهای آب و فاضلاب حد فاصل بین خاکبرداری و قطعات لاینینگ تونلها با خاصیت بالای عایق رطوبتی با چگالی 400-600   مورد استفاده قرار می گیرد .

برای کارایی بالا در استفاده از بتن باید یکنواختی در داخل بتن ایجاد شده و یکنواختی میان ذرات داخل بتن مخصوص در حین انتقال به محل از بین نرود .

برای بتن فوم نیز نباید طرح اختلاط به هم ریخته و حبابهای موجود از بین بروند ، زیرا از بین رفتن حبابها و ناپایداری آنها باعث تغییر چگالی بتن شده و در اجرای پروژه و پایداری آن تأثیر منفی خواهد گذاشت . از موارد دیگری که باعث ایجاد حصول اطمینان در اجرای پروژه ها می گردد استفاده از مواد کفزای مناسب می باشد که از مناسبترین آنها ماده کفزای تولیدی از پروتئینهای حیوانی در کشورهای اروپایی با کیفیت بالا می باشند . که با استفاده از آن می توان بتن با خواص یکنواخت در چگالیهای مختلف را تولید کرد .

عدم داشتن تجربه کافی در ایجاد چگالیهای مناسب باعث ناپایداری پروژه شده که اخیراً به دلیل عدم آگاهی کامل مجری در یکی از پروژه های شهری در تولید چگالی مناسب با اشکالاتی روبرو شده و باعث تقویت گسترده سازه پس از اجرا شده که این امر خود در هزینه تمام شده پروژه تأثیر بسیار داشته است .

جدول 3- موارد استفاده از فوم بتن و امتیازات حاصل شده

موارد استفاده	امتیازات حاصل شده
ساخت خانه های پیش ساخته ، دیوارهای داخلی و خارجی ساختمانها ، بخصوص برای کشورهای در حال توسعه و کشورهایی با سابقه زلزله های مکرر و برای مناطق دارای آب و هوای غیر معتدل	قابلیت انبوه سازی بدلیل تولید آسان در محل کارگاه و زمان کوتاه اجرای طرح و وزن سبک ، محافظت در برابر سرما و گرما و صدا ، صرفه جویی در هزینه ساخت و انرژی ، بازشت و گردش سریعتر سرمایه گذاری
قطعات در جا و یا پیش ساخته ساختمانی ، بلوک ، پانل و دال کف طبقات از نوع باربر ، تیغه بندی دیوارها ، شیب بندیها و پوشش عایق در بام و کف ساختمانها	هزینه انتقال کمتر بلحاظ وزن سبک ، عایق در مقابل سرما ، گرما و در مقابل صدا ، صرفه جویی در مصرف انرژی ساختمان در طول بهره برداری از ساختمان
پوشش سطوح و قطعات اسکلت فلزی ساختمان برای محافظت در مقابل آتش سوزی در ساختمان	عایق در مقابل آتش با دوام بیش از دو برابر طولانی تر از بتن معمولی ، نازک ، استفاده از قالب سبک و بمراتب ارزان تر از بتن معمولی ، سبکتر نمودن وزن کل اسکلت
پوشش پشت دیوارهای حایل ، پشت بدنه استخرها ، پوشش حد فاصل خاکبرداری و لاینینگ تونلها ، پر نمودن گودال ها و دور لوله گذاریها	کنترل نشست ، کنترل فشار اکتیو خاک در پشت دیوارها ، عدم نیاز به خاک ریزی و متراکم نمودن آن ، عایق حرارتی ، نصب سریع ، اجرای آسان و اقتصادی بدون نیاز به ماشین آلات سنگین
لایه های زیرین سطوح باربر ترافیکی و اماکن ورزشی با خاکهای دارای مقاومت اندک	وزن سبک و اجرای سریع در محل
قالبهای درجا ، یکبار مصرف ، و یا مدفون در سازه و پری دال پلها	صرفه جویی در ساخت قالب ، سرعت اجرا
دیوارهای عایق صورت طرفین بزرگراهها بصورت درجا و یا پیش ساخته	هزینه اندک و استفاده از جرثقیل سبک

4- تولید بتن :

مواد مورد نیاز در تولید بتن فوم ، ملات ماسه و سیمان ، ملات بتن فوم با اسلامپ (سیمان پرتلند ) و ماسه بادی می باشد . از مزیتهای این بتن می توان به عدم به کارگیری شن (gravel) در تهیه آن اشاره نمود .

ماده عامل تولید فوم : پروتئین حیوانی که از شاخ و سم حیوانات تولید می شود که پس از تمیز نمودن آنها و افزودن مواد شیمیایی لازم و افزودنیهای مناسب ماده کف ساز حاصل می شود . طول عمر مفید آن حدود دو سال است و از نظر زیست محیطی بی ضرر می باشد که علت آن تجزیه پذیری ماده کفساز می باشد ولی در مواد کف ساز شیمیایی برای تجزیه پذیری از کلرید استفاده می گردد و چون کلرید باعث خوردگی در فولاد بتن ارمه می گردد استفاده از آنها مناسب نمی باشد برای تولید بتن ، ابتدا فوم را در دستگاههای مناسب تولید و با توجه به تناسب مناسب ، آن را به داخل دستگاه اختلاط محتوی ملات ماسه و سیمان
می ریزند .

برای تولید بتن با مقاومت بالا ، از افزودنیهای نظیر میکروسیلیکا ، (Micro silica) فوق روافکننده ها (Super plasticizer ) و خاکستر بادی (Fly Ash ) استفاده می شود .

5- ماشین آلات مورد نیاز برای تولید بتن :

1)     دستگاه مخلوط کننده مخصوص

2)     دستگاه تولید فوم

3)     کمپرسور باد .

6- تسهیلات تولید :

بتن فوم ، پس از آنکه در دستگاههای مخلوط افکن به حالت خمیری درآمد آماده انتقال و تخلیه در محل می باشد . این بتن به دلیل سبکی به راحتی به طبقات بالا پمپاژ شده و انرژی کمتری را نسبت به بتنهای دیگر مصرف می کند . این بتن به دلیل داشتن کف و روانی نیازی به ویبره کردن نداشته و سطوح بیرونی صاف و بدون ترک خوردگی می باشند . از بتن فوم می توان در ساخت قطعات پیش ساخته استفاده نمود . که این نوع قطعات بتنی بیشتر در کشورهای عربی و آفریقایی و کشور هند به دلیل کمبود آب استفاده
می گردد که به ساخت ساختمانهای ارزان قیمت در طول مدت 8 ساعت می انجامد .

برای انتقال این بتن به طبقات بالاتر به دلیل فشار نیروی ثقلی به تراکم بتن اضافه شده و این پدیده باید توسط مجری طرح مدنظر قرار گرفته شود و در محاسبات لحاظ شود .

7- خواص بتن فوم :

پایین بودن ضریب هدایت حرارتی : مقاومت در برابر حرارت بتن مناسب با چگالی بتن مصرفی می باشد و هر مقدار چگالی بتن افزایش یابد متناسب با آن مقاومت حرارتی بین کاهش خواهد یافت ولی در هر صورت مقاومت حرارتی آن 4 تا 6  برابر بیشتر از آجر معمولی است .

مقاومت در برابر آتش : بتن فوم آتش گیر نمی باشد و با افزودن ضخامت قطعه می توان مقاومت آن را در برابر آتش تا حد زیادی افزایش داد . مقاومت بتن فوم در برابر آتش بیشتر از بتن معمولی بوده و دلیل آن خواص ویژه  عایقی آن است .

-جمع شدگی و تغییر حجم ، این خاصیت بتن نیز تابع چگالی بتن است و با افزایش چگالی مقدار کاهش حجم کمتر می شود که باید در طراحی و ساخت قطعات پیش ساخته این نکته مد نظر قرار گیرد .

برش آسان و مته کاری : قطعات تولید شده با این بتن به راحتی قابل بریدن و اره کردن و همچنین مته کاری و میخ کوبی می باشند . بنابراین می توان پس از نصب قطعه محل عبور کابل ها و لوله ها را در آن جاسازی کرد .

پوسیدگی آرماتور در داخل بتن فوم : آزمایش ها بر روی نمونه های بتن فوم آرماتور دار نشان داده است که طی 72 سیکل تغییر در شرایط محیطی هیچ گونه زنگ زدگی در فولاد به وجود نمی آید و همچنین هیچگونه پوسیدگی در نمونه هایی که به مدت 6 ماه در مقابل جریان مستقیم آب روان قرار داده شده بودند مشاهده نشده است .

8- مزیتهای اقتصادی بتن فوم :

وزن ساختمانی که در آن از بتن فوم استفاده می گردد می تواند تا حدود 35% نسبت به وزن ساختمانی که با بتن معمولی ساخته شده کاهش یابد با استفاده کردن از تجربه و دقت بیشتر در طراحی و استفاده بهینه از بتن فوم امکان کاهش وزن آن تا 50% نسبت به ساختمان بتن معمولی وجود خواهد داشت و متعاقباً سهم بار با کاهش وزن بار مرده ساختمان به نصف کاهش خواهد یافت .

با کاهش وزن بار مرده ساختمان کاهش درون اسکلت سازه ، ابعاد فونداسیون و کاهش آرماتور مصرفی  برای فونداسیون را خواهیم داشت و در نتیجه آن زمان اجرای پروژه مدت کوتاهتری طول خواهد کشید .

وزن سبک بتن سبب می شود تا بتوان این بتن را به راحتی به طبقات بالاتر پمپاژ نمود و در نتیجه در هزینه صرفه جویی خواهیم کرد . در زمان استفاده از ساختمان و بهره برداری به علت عایق خوب حرارتی بتن صرفه جوئی قابل توجه ای در هزینه مصرف انرژی (سرمایش و گرمایش ساختمان ) حاصل می شود و کاهش چشم گیری در مصرف منابع ملی خواهیم داشت .

9- خلاصه و نتیجه گیری :

این بتن یا ماده فوم یا کف با پایه پروتئین حیوانی تولید می شود و از نظر زیست محیطی سالم ترین و بهترین روش تولید بتن سبک می باشد . دستگاه تولید این بتن سیار می باشد و می توان آن را در کارگاه کارفرما مستقر نمود .

بتن فوم را می توان به راحتی تا طول 60m  و ارتفاع 30m توسط پمپ ماردونی دستگاه به طبقات انتقال داد و در صورت لزوم به کمک پمپ های ماردونی کمکی دستگاه که در طبقات مستقر شده اند می توان ارتفاع را افزایش داد . توان تولید یک دستگاه در روز 3 ⁸ 80m می باشد .

بر حسب نیاز پروژه بتن فوم با چگالی 400 الی 3⁸ 1800Kg/M در محل کارگاه تولید می شود .

10- مراجع :  

الف) مرکز تحقیقات ساختمان مسکن – بتن افزودنی ها – مواد افزودنی حباب هوازا – 1376

ب) صدرالدین مهرجردین – نورالدین – بتن سبک – مرکز تحقیقات ساختمان مسکن 1369

ج) نویل آدام – خواص بتن – ترجمه هرمز فامیلی ، تهران ، دانشگاه علم و صنعت – 1375

www.ostovar2011.blogsky.com