Phone Number :  (+98 21) 88746535 - 88746536 (+98) 912 3175779

فوم بتن - بتن سبک

PDF دانلود فایل
بتن سبک و کاربردهای آن در ایران
 
بتن بعنوان یکی از اصـلی­ترین مصالح ساختمانی در گستره­ای وسیع در انواع کاربردهای سازه­ای و غیر سازه­ای در ساختمان استفاده می­شود. بتن سبک بعنوان مصالحی که چگالی آن بطور قابل ملاحظه­ای از بتن معمولی پایین­تر است می­تواند نقش موثری در کاهش وزن ساختمانها، به خصوص در قسمت غیره سازه­ای داشته باشد. عمده­ترین و اصلی­ترین کاربردهای بتن سبک که امروزه در ایران، شاهد آن هستیم شامل بلوکهای سبک سقفی و دیواری و همچنین بتن کفسازی و شیب­بندی است. در تولید این بتن­ها عمدتا از پوکه و مواد صنعتی یا معدنی با چگالی پایین بعنوان سنگدانه و یا پرکننده سبک استفاده می­شود. در کنار بتن با سنگدانه­های سبک، تولیدات کارخانجاتی مانند سیپورکس و یا هبلکس و امثال آن نیز به شکل بلوکها و پانلهای بتن سبک، بر پایه بتن اسفنجی یا هوادار(Aerated concrete )  می­باشند. مزایای این نوع بتن در کنار سبک بودن، بالا بودن عایق حرارتی و امکان بریدن با اره، امکان شیار زدن و همچنین بکار بردن میخ و پیچ می­باشد. این نوع بتن بسته به روش تولید حبابهای هوا، خود به دو نوع بتن گازی و بتن کفی تقسیم بندی می­شود. در تولید بتن گازی پودر نرم آلومینیوم در شرایط خاصی به مخلوط اضافه می­شود تا در اثر واکنش شیمیایی با هیدروکسید کلسیم حبابهایی از هیدروژن در داخل بتن تولید شود. آزاد شدن این حبابها باعث انبساط مخلوط می­شود. اما در تولید بتن کفی بر عکس بتن گازی، حبابهای هوا به کمک یک ماده کف­زا تولید شده و در مخلوط بتن اضافه می­شوند. تکنولوژی تولید بتن کفی ساده­تر و سهل الوصول­تر از تکنولوژی تولید بتن گازی می­باشد و امکان ساخت این نوع بتن در کارگاههای ساختمانی نیز وجود دارد.

اجزای بتن کفی
 
مواد پایه در ساخت بتن کفی عبارتند از سیمان، آب و کف حاصل از یک ماده کف­زا. برای تولید کف معمولا از ماده­ای به نام فوم استفاده می­شود. این ماده ابتدا با آب رقیق شده و سپس در محفظه­ای به کمک فشار ناشی از کمپرس هوا یا در اثر هم­زدن سریع، تبدیل به کفی می­شود که در آن حبابهایی با قطر در حد میلیمتر و کمتر تولید شده­اند. برای تولید کفی پایدار در ساختار داخلی ماده کف­زا و یا بطور مستقل یک ماده پایدار کننده کف استفاده می­شود تا حبابهای تولید شده پایدار شوند. منظور از پایدار شدن حبابها این است که حبابها در اثر جابجایی و اختلاط، شکل خود را حفظ نمایند و اصطلاحاً کف نخوابد. معمولا کف پایدار حاصل، خامـه­ای شکل می­باشد.
مواد کف­زا (فوم) را می­توان به لحاظ ساختاری در دو کلاس طبقه بندی کرد که شامل مواد بر پایه پروتئین حیوانی (فوم پروتیئنه) و مواد کف­زای شیمیایی (فوم شیمیایی) می­باشند معمولا کف حاصل از مواد بر پایه پروتئین به لحاظ حجمی، کمتر و پایدارتر از کف حاصل از مواد شیمیایی می­باشد (مواد شیمیایی دارای وزن مخصوص کف حدود 40 گرم در لیتر با پایداری کف در حد کمتر از 2 ساعت و افزایش حجم  حاصل از کف کردن حدود 25 برابر حجم اولیه می­باشند این در حالیست که در مواد فوم پروتئینه با چگالی و پایداری کف 2 برابر بیشتر و حجم کف تولید شده حدود نصف مواد شیمیایی می­باشند) تجربه نشان می­دهد که مواد شیمیایی برای ساخت بتن­های با چگالی بالای 1000 مناسبند این درحالیست که از مواد پروتئینی در ساخت انواع بتن از چگالی 500 الی 1600 کیلو بر متر مکعب می­توان استفاده کرد.
 در اینجا باید این نکته را خاطر نشان کرد که پایداری کف باید تا حدی باشد که بعد از فرآیند اختلاط کف با ملات سیمانی و تا گیرایش اولیه مخلوط، کف پایداری خود را حفظ نماید در غیر این صورت، ساختاری که با قرارگیری و توزیع حبابها در داخل مخلوط ایجاد شده، در اثر از بین رفتن قسمتی از حبابها قبل از گیرش اولیه سیمان، از هم پاشیده و در نتیجه وزن افزایش می­یابد.
 
 
میزان آب به سیمان
 
معمولا میزان آب لازم برای بتن به رطوبت ماسه بستگی دارد ولی به طور کلی و میانگین به ازای 100 کیلو سیمان در مخلوط حدود 40 الی 45 کیلو آب لازم می­باشد منتهی در بتن­های کفی، مقدار آبی که جهت ساخت فوم استفاده می­شود نسبت آب به سیمان را در کل مخلوط تا 60 درصد افزایش می­دهد.
وزن چگالی­های بین 300 الی 600 کیلوگرم بر متر مکعب که از سیمان و کف ساخته می­شوند بعنوان عایق حرارتی صوتی بخصوص در کفسازی طبقات و بام استفاده می­شود.
 
 
روش تولید فوم بتن
 
برای تولید فوم بتن ابتدا با در نظر گرفتن مقدار مشخص شده جهت چگالی مورد نظر سیمان و آب 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 می­باشد با فشار عبور داده که باعث بدست آمدن کف می­شود و کف حاصل در میکسر با ملات سیمان و آب مخلوط می­شود که 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 نگه می­دارد که وزن بتن حاصله به پایداری این حبابها بستگی دارد.
 
عمل آوری فوم بتن
 
دستیابی به بسیاری از خواص فوم بتن نیاز به عمل­آوری مطلوب آن دارد. آب­دهی در روزهای اولیه یکی از مهمترین عوامل عمل­آوری است در روزهای گرم حداقل 2 بار آب دهی روزانه بسیار­ لازم است تا سرعت خشک شدن آب بتن کم شده و از ترکهای روی سطح بتن جلوگیری بعمل آورد همچنین این کار باعث بالا رفتن مقاومت می­شود .
 
مشخصات مقاومتی
 
مقاومت فشاری: مقاومت فشاری بتن کفی تحت تأثیر عوامل متعددی نظیر چگالی بتن، سن بتن، رطوبت بتن، مشخصات شیمیایی و مکانیکی اجزای تشکیل دهنده بتن و نسبت­های اختلاط آنها دارد. در صورتیکه 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. البته شایان ذکر است که تغییر در فاکتورهای فوق الذکر روابط را دچار تغییر می­کند. مقاومت فشاری را به طور قابل ملاحظه­ای می­توان به کمک روشهای عمل­آوری بالا برد. عمل­آوری با رطوبت تأثیر عمیقی در افزایش مقاومت فشاری دارد.
مقاومت کششی: مقاومت کششی بتن کفی بسته به روش عمل­آوری معمولا بالای 25 درصد مقاومت فشاری بتن بوده  و در  لحظه گسیختگی دارای کرنش در ده درصد می­باشد.
 
 
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 عمل­آوری، میزان سیمان در مخلوط، چگالی بتن و کیفیت و نوع ماده فوم مورد استفاده و نسبت آب به سیمان دارد. حداکثر انقباض بتن کفی تا سن 28 روزه­گی بتن رخ می­دهد و از آن پس مقدار انقباض قابل چشم­پوشی است. در صورتیکه در این مدت زمان شرایط  نگهداری کنترل شوند می­توان میزان انقباض بتن را به 1درصد و کمتر نیز محدود کرد.
 
 
 عایق حرارتی و صوتی
 
بعلت طبیعت متخلخل داخل بتن، این نوع بتن یک عایق حرارتی و صوتی بسیار مناسب می­باشد. از لحاظ صوتی عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب اکوستیک به شمار می­رود که در نتیجه بعنوان 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 بدلیل وجود حبابهای بیشتر در چگالی پائین می­باشد. سرعت و خصوصیات فوم بتن در کفسازی یکی از دلایل پائین بودن سرعت اجرای کار در مصالح سنتی انجام فرآیند تولید و پخش آن توسط اشخاص و یا بعبارتی بصورت دستی می­باشد.
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 5 الی 7 میکسر با حجم 1 الی 5/1 مترمکعب تولید نماید و با در نظر گرفتن یک شیفت­کاری می­توان گفت متوسط روزانه بین 40 تا 50 میکسر تولید فوم بتن دارد البته می­توان با اضافه کردن ساعت­کاری حجم تولید را بالا برد و یکی دیگر از خصوصیات تولید بتن سبک با دستگاه در محل پروژه یکدست و یکنواختی بتن تولید شده می­باشد.
سطح فوم بتن بدلیل 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 پرشدن کلیه درزها و شیارهای کوچک و منفذهای موجود در کف ساختمان می­شود و بدلیل وجود حباب­های ریز و روان بودن می­تواند بصورت مستقل عایق  لوله­های تأسیساتی در کف ساختمان باشد و نیازی به ماهیچه­کشی روی لوله­ها نمی­باشد.
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 400، وزن مرده کفسازی از 1000 به 400  کیلو در متر مکعب کاهش می­یابد و اگر 10 سانتیمتر ارتفاع برای کفسازی در نظر بگیریم این یعنی کاهش 60 کیلوگرم در متر مربع از وزن ساختمان.
در صورت استفاده از بتن کفی با چگالی 500 در کفسازی، وزن موثر لرزه­ای فوق به میزان 80 کیلو و یا بعبارت دیگر به میزان 9 درصد کاهش می­یابد که برابر با کاهش 9 درصدی میزان نیروی زلزله می­باشد. با این میزان کاهش­، حدود 4 درصد در مصرف میلگرد صرفه­جویی می­شود. با احتساب مصرف 45 کیلو میلگرد در هر متر ساختمان میزان این صرفه جویی براحتی قابل محاسبه می­باشد.
این در حالیست 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 3 برابر بیشتر می­شود و خود باعث صرفه­جویی در مصرف انرژی می­باشد و در هنگام بروز زلزله بعلت سبکی وزن فوم بتن، آوار ناشی از خرابی ساختمان، خسارت کمتری به لوازم و ساکنین وارد می­کند و این موضوع هم از لحاظ مالی و هم جانی قابل ملاحظه می­باشد.
پیشنهاداتی 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 100 درصدی قیمت تمام شده محصولات آجر و بلوک می­شود. این درحالیست 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 می­باشد .بعنوان مصالح بدون نشست نیز می­توان در پرکردن 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 آتش­سوزی، می­توان از آن بعنوان مصالح نسوز نیز استفاده کرد.
 
مقایسه فوم بتن با پوکه
 
1- وزن هر مترمکعب پوکه اجرا شده در حالت ايده­آل تقريبا 600 کيلوگرم مي­باشد در حاليکه وزن هر مترمکعب فوم بتن 300 تا 350 کيلوگرم است.
2- اجراي پوکه براي هر اکيپ 7 مترمکعب در روز است در حاليکه بتن سبک را مي توان تا 40 مترمکعب در روز اجرا کرد.
3-فوم بتن عايق صوتي و حرارتي است و از اين جهت هنگام بهره­برداري راحتي بيشتري براي ساکنين ساختمان به همراه مي آورد.
4- پوشش همگن و يکنواخت: اختلاط پوکه و سيمان کاملاً يکدست نمي­باشد و پوکه­هايي که به سيمان آغشته نشده باشند مي­لغزند و فضاي خالي ايجاد مي­کنند در حاليکه فوم بتن يک ملات کاملا همگن و يکدست است و اصطلاحا خاصيت  Self-levelingدارد که کليه سوراخها و درزها را گرفته و سطحي کاملا صاف ايجاد مي­کند.
5- مقاومت عالي در برابر آتش: يـک قـطعه فـوم بتـن بـا متـوسـط وزن فضـايـي kg/m3  400 با ضخامت  cm 7 به راحتي تا 1230 درجه سانتيگراد را تحمل مي­کند.
6-  عـدم خسـارت به تأسيسـات: حمـل پـوکـه و رفـت و آمـد کـارگـران اغـلب ايجـاد آسيب در تأسيسات مي­نمايد.
7- کاهش خسارت زلزله: بدليل سبک­ بودن ساختمان در صورت وقوع زلزله خسارت کمتري ايجاد می­شود.
8-  اقتصادي بودن بتن فوم: 38% صرفه جويي مستقيم در هزينه اجرا
 
(براساس قیمت­های زمستان 1393)
قيمت به ازاء هر متر مکعب (ریال) فاکتور هزينه
فوم بتن پوکه ريزي مصالح مورد نیاز استفاده
ندارد 334.000 پوکه معدني
420.000 (300 kg/m3) 210.000 (150 kg/m3) سیمان
ندارد 84.000 ماسه
250.000 300.000 دستمزد اجرا
ندارد 25.000 آسترسيمان کف آشپزخانه و سرويسها (ماهیچه روی تأسیسات)
670.000 935.000 هزينه (ريال) کل
 
 

1- کاهش هزينه­هاي فونداسيون: با کاهش وزن اسکلت فلزي و سقف بار وارد بر فونداسيون کاهش يافته و با طراحي مجدد سازه، فونداسيون و اسکلت مي­توان هزينه تمام شده آنرا کاهش داد.
2- کـاهش هزينه تعميرات و نگهداري ساختمان: بدليل درجه بالاي ويسکوزيته يا روانروي فضاي ميان لوله­هاي تأسيساتي (آب، برق، گاز) را کاملاً پر کرده و از ضربه و جابجا شدن آنها جلوگيري مي­نمايد و عمر مفيد تأسيسات ساختمان را بالا مي­برد. بعلاوه بدليل خاصيت برش­پذيري که دارد، دسترسي و تعمير لوله­هاي تأسيساتي به راحتي و تنها با برش فوم بتن امکان پذير خواهد بود.
3- صرفه­جويي در مصرف برق / گاز ساختمان: ايزولاسيون ايجاد شده در کف طبقات (ديوارها در صورت استفاده) موجب ايزولاسيون ساختمان شده و اتلاف سرمايش و گرمايش ايجاد شده در ساختمان را به حداقل مي رساند.
4- صرفه جويي در هزينه هاي جانبي پروژه: با بالا رفتن سرعت اجراي پروژه و کاهش حمل و نقلها و رفت آمـد کـارگـران و تدارکات مورد نياز روش سنتي کف­سازي در هزينـه­هاي جانبي نامحسوس زيادي صرفه­جويي خواهد شد که با بالا رفتن مقياس پروژه بر اهميت اين هزينه­ها افزوده مي­شود. بعلاوه از فضاي کارگاه نيز بطور بهينه استفاده خواهد شد چرا که پوکه نياز به فضاي قابل توجهي جهت دپو دارد. بعلاوه براي بالابردن پوکه بالابر و کليه فضاهاي مرتبط اشغال مي­شود.