فوم بتن
فوم بتن به عنوان مصالحی که چگالی آن به طور قابل ملاحظه‌ای از بتن معمولی پایینتر است، می‌تواند نقش موثری در کاهش وزن ساختمان‌ها، به ویژه در قسمت غیره سازه‌ای داشته باشد. بتن همراه با ماده کف ساز با پایه پروتئین حیوانی را بتن فوم می‌نامند. این نوع بتن علاوه بر داشتن مزایای بتن معمولی خواص دیگری مانند وزن مخصوص کم و مقاومت فشاری بالا را نیز دارا است. سبکی این بتن در سازه‌های ساختمانی باعث کاهش بار مرده ساختمان، صرفه جویی در حجم خاک برداری و بتن مصرف شده در فونداسیون‌ها و همچنین کاهش بارهای زلزله میشود.
برای تولید این بتن از ملات ماسه، سیمان، ماسه بادی، ملات بتن فوم (از نوع پروتئین حیوانی) و افزودنی‌های مجاز استفاده میشود. برای استفاده بهینه از این محصول ابتدا وزن مخصوص و مقاومت فشاری آن برای کاربری‌های مورد نظر در پروژه تعریف شده و بر اساس آن بتن با اختلاط مناسب و افزودنی‌های مورد نیاز بر اساس دستورالعمل‌ها و تجربیات قبلی تولید میشود.
کاربردهای اصلی فوم بتن
عمده‌ترین و اصلی‌ترین کاربردهای بتن سبک شامل بلوک‌های سبک سقفی و دیواری و همچنین بتن کفسازی و شیب‌بندی است. بتن به عنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی در گستره‌ای وسیع در انواع کاربردهای سازه‌ای و غیر سازه‌ای در ساختمان استفاده میشود.
مواد تشکیل دهنده
در تولید این بتن‌ها عمدتاً از پوکه و مواد صنعتی یا معدنی با چگالی پایین به عنوان سنگدانه یا پرکننده سبک استفاده میشود. در کنار بتن با سنگدانه‌های سبک، تولیدات بعضی کارخانجات نیز به شکل بلوک‌ها و پانل‌های بتن سبک بر پایه بتن اسفنجی یا هوادار است. مزایای این نوع بتن در کنار سبک بودن، بالا بودن عایق حرارتی و امکان بریدن با اره، امکان شیار زدن و به کار بردن میخ و پیچ است.
روش تولید فوم بتن
برای تولید فوم بتن ابتدا سیمان و آب با در نظر گرفتن مقدار مشخص شده، جهت چگالی مورد نظر، با هم در میکسر دستگاه مخلوط میشود. سپس ماده فوم در فوم ژنراتور دستگاه با آب مخلوط شده و توسط پمپ هوا از لوله مخصوص که دارای ساچمه‌های ریز است، با فشار عبور داده میشود. این عمل باعث بدست آمدن کف شده و کف حاصل در میکسر با ملات سیمان و آب مخلوط میشود. در حین اختلاط، حباب‌های بسیار ریز در سر تا سر ملات بوجود می‌آید و بعد از عمل آمدن، توسط پمپ به طبقات پمپاژ و روی سطح ریخته میشود. خاصیت فوم این است که حباب‌های هوا را تا گیرایش بتن در ملات پایدار نگهدارد. وزن بتن حاصله به پایداری این حباب‌ها بستگی دارد.
عمل آوری فوم بتن
دستیابی به بسیاری از خواص فوم بتن نیاز به عمل آوری مطلوب آن دارد. آب دهی در روزهای اولیه یکی از مهمترین عوامل عمل آوری است. در روزهای گرم حداقل ۲ بار آب دهی روزانه بسیار لازم است تا سرعت خشک شدن آب بتن کم شده و از ترک‌های روی سطح بتن جلوگیری به عمل آورد. همچنین این کار باعث بالا رفتن مقاومت میشود.
مشخصات مقاومتی
مقاومت فشاری
مقاومت فشاری بتن کفی تحت تاثیر عوامل متعددی نظیر چگالی بتن، سن بتن، رطوبت بتن، مشخصات شیمیایی و مکانیکی اجزای تشکیل دهنده بتن و نسبت‌های اختلاط آنها دارد. در صورتی که بتوان نسبت‌های اختلاط، سیمان آب و ماده کف را ثابت کرد در این صورت می‌توان به رابطه‌ای بین مقاومت فشاری و چگالی وزن بتن دست یافت. تغییر در فاکتورهای فوق الذکر روابط را دچار تغییر می‌کند. مقاومت فشاری را به طور قابل ملاحظه‌ای می‌توان به کمک روش‌های عمل آوری بالا برد. عمل آوری با رطوبت تاثیر عمیقی در افزایش مقاومت فشاری دارد.
مقاومت کششی
مقاومت کششی بتن کفی بسته به روش عمل آوری، معمولاً بالای ۰/۲۵ مقاومت فشاری بتن بوده و در لحظه گسیختگی دارای کرنش در ۰/۱ درصد است.
انقباض یا افت بتن
مانند سایر انواع بتن، انقباض یک پدیده ذاتی بتن کفی است و میزان آن بسته به پارامترهای مختلف مثل نوع سیمان، روش عمل آوری، میزان سیمان در مخلوط، چگالی بتن، کیفیت و نوع ماده فوم مورد استفاده، نسبت آب به سیمان دارد. حداکثر انقباض بتن کفی تا سن ۲۸ روزه گی بتن رخ می‌دهد و از آن پس مقدار انقباض قابل چشم پوشی است. در صورتی که در این مدت زمان شرایط نگهداری کنترل شوند، می‌توان میزان انقباض بتن را به ۰/۱ و کمتر نیز محدود کرد.
عایق حرارتی و صوتی
به علت طبیعت متخلخل داخل بتن، این نوع بتن یک عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسب است. از لحاظ صوتی عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب اکوستیک به شمار می‌رود که در نتیجه به عنوان یک فاکتور رفاهی در جهت جلوگیری از ورود صداهای اضافی مورد توجه طراحان قرار گرفته است. میزان مقاومت حرارتی این نوع بتن با کاهش چگالی بتن افزایش می‌یابد.این به دلیل وجود حباب‌های بیشتر در چگالی پائین است.
سرعت و خصوصیات فوم بتن در کفسازی
یکی از دلایل پائین بودن سرعت اجرای کار در مصالح سنتی انجام فرایند تولید و پخش آن توسط اشخاص و یا بعبارتی بصورت دستی است. دستگاه سیار تولید فوم بتن بدلیل مکانیزه بودن آن و استفاده از تکنیک تولید و پخش در محل پروژه با در نظر گرفتن میانگین شرایط کاری می‌تواند در هر ساعت بطور متوسط ۵ الی ۷ میکسر با حجم ۱ الی ۵/۱ متر مکعب تولید نماید. با در نظر گرفتن یک شیفت کاری می‌توان گفت متوسط روزانه بین ۴۰ تا ۵۰ میکسر تولید فوم بتن دارد. البته می‌توان با اضافه کردن ساعت کاری حجم تولید را بالا برد.
یکی دیگر از خصوصیات تولید بتن فوم با دستگاه در محل پروژه، یک دست و یکنواختی بتن تولید شده است. سطح فوم بتن به دلیل روان بودن نیازی به ماله کشیدن ندارد و فقط با یک صاف کننده مثل یک تی بلند، می‌توان سطح آن را یکدست و صاف نمود. خصوصیت روان بودن فوم بتن باعث پر شدن کلیه درزها و شیارهای کوچک و منفذهای موجود در کف ساختمان میشود. به دلیل وجود حباب‌های ریز و روان بودن می‌تواند به صورت مستقل، عایق لوله‌های تاسیساتی در کف ساختمان باشد و نیازی به ماهیچه کشی روی لوله‌ها نیست.
بررسی سبک بودن فوم بتن در کفسازی
در مورد کفسازی و شیب بندی‌های انجام گرفته در ساختمان‌ها که عمدتاً از پوکه و سیمان استفاده میشود، در صورت جایگزینی این نوع بتن با چگالی ۴۰۰، وزن مرده کفسازی از ۱۰۰۰ به ۴۰۰ کیلو در متر مکعب کاهش می‌یابد. اگر ۱۰ سانت ارتفاع برای کفسازی در نظر بگیریم این یعنی کاهش ۶۰ کیلوگرم در متر مربع از وزن ساختمان.
در صورت استفاده از بتن کفی با چگالی ۵۰۰ در کفسازی، وزن موثر لرزه‌ای فوق به میزان ۸۰ کیلو یا به عبارت دیگر به میزان ۹ درصد کاهش می‌یابد که برابر با کاهش ۹ درصدی میزان نیروی زلزله است. با این میزان کاهش، حدود ۴ درصد در مصرف میلگرد صرفه جویی میشود. با احتساب مصرف ۴۵ کیلو میلگرد در هر متر ساختمان میزان این صرفه جویی براحتی قابل محاسبه است. این در حالی است که در صورت استفاده از بتن کفی بجای مصالح پوکه سیمان در کفسازی با کاهش چگالی و همچنین تغییر ساختار ماده (از حالت حباب‌های هوای مرتبط به حالت حباب‌های هوای محبوس) میزان عایق بودن حرارتی و صوتی حدود ۳ برابر بیشتر میشود. خود باعث صرفه جویی در مصرف انرژی است.
در هنگام بروز زلزله به علت سبکی وزن فوم بتن، آورا ناشی از خرابی ساختمان، خسارت کمتری به لوازم و ساکنین وارد می‌کند و این موضوع هم از لحاظ مالی و هم جانی قابل ملاحظه است.
پیشنهادهایی برای استفاده از بتن کفی در مصارف مختلف در کشور
در مناطق شمالی و جنوبی کشورمان که دسترسی به منابع خاک رس جهت ساخت آجر و بلوک‌های سفالی وجود ندارد، هزینه‌های حمل و نقل موجب افزایش تا ۱۰۰ درصدی قیمت تمام شده محصولات آجر و بلوک میشود. این در حالی است که منابع ماسه بادی فراوان در این مناطق وجود دارد. در این مناطق می‌توان با استفاده از بتن کفی اقدام به ساخت بلوک‌ها و پانل‌های بتنی کرد که به لحاظ اقتصادی کاملاً به صرفه است.
به عنوان مصالح بدون نشست نیز می‌توان در پر کردن حفاری‌های انجام شده در خیابان‌ها، بجای مصالح دانه‌ای، از این مصالح استفاده کرد. همین امتیاز اخیر عملکرد فوم بتن را در صورت استفاده در لایه‌های زیر اساس راه، خصوصاً در مناطقی که دسترسی به منابع مصالح دانه‌ای مناسب وجود ندارد، تضمین می‌کند. در کنار امتیازات فوق، با توجه به مقاومت بالای این نوع بتن در مقابل آتش سوزی، می‌توان از آن به عنوان مصالح نسوز نیز استفاده کرد.
پس از تمیز نمودن آنها و افزودن مواد شیمیایی لازم و افزودنی‌های مناسب ماده کف ساز حاصل میشود. طول عمر مفید آن حدود دو سال است و از نظر زیست محیطی بی‌ضرر است. علت آن تجزیه پذیری ماده کفساز بوده ولی در مواد کف ساز شیمیایی برای تجزیه پذیری از کلرید استفاده میشود. چون کلرید باعث خوردگی در فولاد بتن آرمه میشود، استفاده از آنها مناسب نیست.
مزیت‌های اقتصادی
وزن ساختمانی که در آن از بتن فوم استفاده میشود، می‌تواند تا حدود ۳۵ ٪ 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 ۵۰ ٪ نسبت به ساختمان بتن معمولی وجود دارد. سهم بار با کاهش وزن بار مرده ساختمان به نصف خواهد داشت و متعاقباً کاهش خواهد یافت. با کاهش وزن بار مرده ساختمان کاهش درون اسکلت ساز‌ه، ابعاد فونداسیون و کاهش آرماتور مصرفی برای فونداسیون وجود دارد.
در نتیجه آن زمان اجرای پروژه، مدت کوتاه‌تری طول خواهد کشید. وزن سبک بتن سبب میشود تا بتوان این بتن را به راحتی به طبقات بالاتر پمپاژ نمود و در نتیجه در هزینه صرفه جویی میشود. در زمان استفاده از ساختمان و بهره‌بردار‌ی به علت عایق خوب حرارتی بتن، صرفه جوئی قابل توجه‌ای در هزینه مصرف انرژی (سرمایش و گرمایش ساختمان) حاصل میشود و کاهش چشم گیری در مصرف منابع ملی است.
پوسیدگی آرماتور در داخل بتن فوم
آزمایش‌ها بر روی نمونه‌های بتن فوم آرماتور دار نشان داده که طی ۷۲ سیکل تغییر در شرایط محیطی هیچ گونه زنگ زدگی در فولاد به وجود نمی‌‌آید.
سایر مزایای بتن فوم
از عمده مزایای فوم بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- دارای خواص عایق حرارتی بسیار بالا
- دارای خواص عایق صوتی بسیار بالا
- مقاومت بالا در برابر شعله مستقیم آتش (مقاومت ۴ ساعته در برابر ۱۲۰۰ درجه سانتیگراد)
- ایزوله شدن تاسیسات موجود در کف ساختمان
- مقاوم در برابر نفوذ آب و یخبندان
- قابلیت برش پذیری آسان برای اجرای تاسیسات
- بهترین گزینه برای انبوه سازان و بلند مرتبه سازی
