بتن سبک
(Light Weight Concrete)
در دنیای پیشرفته امروزی و با توجه به پیشرفت های صورت گرفته در زمینه های مختلف علمی صنعت بتن نیز دچار تحول گردیده که تولید بتن سبک نیز حاصل همین پیشرفت ها می باشد. بتنی که علاوه بر کاهش بار مرده ساختمان از نیروی وارد به سازه در اثر شتاب زلزله می کاهد و در صورت تخریب وزن آوار حاصل نیز کاهش می یابد و امروزه آنرا به عنوان بتن قرن می نامند .
بتن سبک با توجه به ویژگی هایی که دارد دارای کاربردهای مختلف می باشد که برحسب وزن مخصوص و مقاومت فشاری آن تفکیک می گردد.
مقدمه
توليد سيمان كه ماده اصلي چسبندگي در بتن است در سال 1756 ميلادي در كشور انگلستان توسط «John smeaton » كه مسئوليت ساخت پايه برج دريايي «Eddystone » را بر عهده داشت آغاز شد و درنهايت سيمان پرتلند در سال 1824 ميلادي در جزيره اي به همين نام در انگلستان توسط «Joseph Aspdin » به ثبت رسيد . مردم كشور ما نيز از سال 1312 با احداث كارخانه سيمان ري با مصرف سيمان آشنا شدند و با پيشرفت صنايع كشور ، امروزه در حدود 26 الي 30 ميليون تن سيمان در سال توليد مي گردد . با آگاهي مهندسان از نحوه استفاده سيمان در كارهاي عمراني ، اين ماده جايگاه خودش را در كشورمان پيدا كرد .
يكي از روشهاي ساختمان سازي كه امروزه در جهان به سرعت توسعه مي يابد ساختمانهاي بتني است . بعد از انقلاب اسلامي به علت كمبود تير آهن در نتيجه تحريمها و نيز گسترش ساخت و سازهاي عمراني در كشور ، كاربرد بتن بسيار رشد نمود . علاوه بر اين موضوع ساختمانهاي بتني نسبت به ساختمانهاي فولادي داراي مزايايي از قبيل مقاومت بيشتر در مقابل آتش سوزي و عوامل جوي ( خورندگي ) آسان بودن امكان تهيه بتن به علت فراواني مواد متشكله بتون و عايق بودن در مقابل حرارت و صوت مي باشند كه توسعه روز افزون اين نوع ساختمانها را فراهم مي سازد .
يكي از معايب مهم ساختمانهاي بتني وزن بسيار زياد ساختمان مي باشد كه با ميزان تخريب ساختمان در اثر زلزله نسبت مستقيم دارد . اگر بتوانيم تيغه هاي جدا كننده و پانل ها را از بتن سبك بسازيم وزن ساختمان و در نتيجه آن تخريب ساختمان توسط زلزله مقدار زيادي كاهش مي يابد . ولي كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است . استفاده از ميكروسيليس در ساخت بتن سبك سبب شده است كه مقاومت بتن سبك بالا رود و اين محدوديت كاهش يابد . در اين تحقيق ضمن توضيحاتي در مورد بتن و تاثير آب بر روي مقاومت بتن ، بيشتر در باره بتن سبك و روشهاي افزايش مقاومت آن با استفاده از ميكروسيلس ، خواص مكانيكي و همچنين موارد كاربرد آن بحث مي شود .
1- سيمان
سيمان توليد شده در كشور ما با سيمان توليد شده در كشورهاي صنعتي متفاوت است كه لازم است تفاوت آن تا حد ممكن بررسي شود .
طبقه بندي سيمانها شناسايي شود .
– عدم تنوع در كيفيت سيمان نشانه ضعفهايي از سيستم ساخت و ساز مي باشد .
– عدم استفاده از سيمان با كيفيت بالا از عوامل اوليه عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
2 – شن و ماسه
– معيارها و آئين نامه هاي توليد كلان شن و ماسه بررسي شود .
– توليد كلان شن و ماسه در كشور ما از نظر معيار و رعايت آئين نامه هاي توليد بررسي شود .
معايب شن و ماسه توليدي در كشور در حد كلان بدلائل زير آنرا در درجه دوم و يا سوم كيفيت قرار مي دهد .
الف : وجود گرد و غبار
ب : عدم شستشو
ج : دانه بندي نا صحيح
د : استفاده از شن و ماسه رودخانه اي بجاي شن و ماسه شكسته .
– استفاده از شن و ماسه درجه 2 و يا 3 از عوامل ثانوي عمر كوتاه ساختمان در بحث مصالح مي باشد .
افزايش مقاومت بتن مد نظر تمام دست اندركاران صنعت توليد بتن مي باشد .
ساختار بتن :
بتن داراي چهار ركن اصلي مي باشد كه به صورت مناسبي مخلوط شده اند ، اين چهار ركن عبارتند از :
الف : شن
ب : ماسه
ج : سيمان
د : آب
– در برخي شرايط براي رسيدن به هدفي خاص مواد مضاف به آن اضافه مي شود كه جزﺀ اركان اصلي بتن به شمار نمي آيد .
– توده اصلي بتن مصالح سنگي درشت و ريز ( شن و ماسه ) مي باشد .
– فعل و انفعال شيميايي بين سيمان و آب موجب مي شود شيرابه اي بوجود آيد و اطراف مصالح سنگي را بپوشاند و مصالح سنگي را بصورت يكپارچه بهم بچسباند
– استفاده از آب براي ايجاد واكنش شيميايي است .
– براي ايجاد كار پذيري لازم بتن مقداري آب اضافي استفاده مي شود تا بتن با پر كردن كامل زواياي قالب بتواند دور كليه ميلگرد هاي مسلح كننده را بگيرد .
– جايگاه استفاده آب در بتن به لحاظ انجام عمل هيدراتاسيون داراي حساسيت بسيار زيادي است .
ويژگيهاي آب مصرفي بتن :
– آب هاي مناسب براي ساختن بتن
1- آب باران
2- آب چاه
3- آب بركه
4- آب رودخانه در صورتي كه به پسابهاي شيميايي كارخانجات آلوده نباشد و غيره …
بطور كلي آبي كه براي نوشيدن مناسب باشد براي بتن نيز مناسب است باستثناﺀ مواردي كه متعاقبا توضيح داده خواهد شد .
– آبهاي نا مناسب براي ساختن بتن
1- آبهاي داراي كلر ( موجب زنگ زدگي آرماتور مي شود )
2- آبهايي كه بيش از حد به روغن و چربي آلوده مي باشند .
3- وجود باقيمانده نباتات در آب .
4- آب گل آلود ( موجب پايين آوردن مقاومت بتن مي شود )
5- آب باتلاقها و مردابها
6- آبهاي داراي رنگ تيره و بدبو
7- آبهاي گازدار مانند2 co و…
8- آبهاي داراي گچ و سولفات و يا كلريد موجب اثر گذاري نا مطلوب روي بتن مي شوند .
نكته : 1- آبي كه مثلا شكر در آن حل شده است براي نوشيدن مناسب است ولي براي ساخت بتن مناسب نيست .
نكته : 2- مزه بو و يا منبع تهيه آب نبايد به تنهايي دليل رد استفاده از آب باشد .
نكته : 3- ناخالصيهاي موجود در آب چنانچه از حد معين بيشتر گردد ممكن است بشدت روي زمان گرفتن بتن ، مقاومت بتن ، پايداري حجمي آن ، اثر بگذارد و موجب زنگ زدگي فولاد شود .
نكته : 4- استفاده از آب مغناطيسي بعنوان يكي از چهار ركن اصلي مخلوط بتن مي تواند بعنوان تاثيرگذار بر روي يارامترهاي مقاومت بتن انتخاب گردد .
تمايز بتن از نظر چگالي :
الف : بتن معمولي : چگالي بتن معمولي در دامنه باريك 2200 تا 2600 kg/m3 قرار دارد زيرا اكثر سنگها در وزن مخصوص تفاوت اندكي دارند ( ادامه اين مبحث از بحث ما خارج است )
ب : بتن سنگين : از اين بتنها در ساختمان محافظهاي بيولوژيكي بيشتر استفاده مي شود مانند ساختار ، آكتورهاي هسته اي و پناهگاههاي ضد هسته اي كه مورد بحث ما نمي باشد كه چگالي آن معمولا بيشتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد .
ج : بتن سبك : مصرف بتن سبك اصولا تابعي از ملاحظات اقتصادي است ضمن اينكه استفاده از اين بتن بعنوان مصالح ساختماني داراي اهميت بسيار زيادي است اين بتن داراي چگالي كمتر از 2200 تا 2600 كيلوگرم در متر مكعب مي باشد . بدليل اينكه داراي چگالي كمتر از بتن سنگين است داراي امتياز قابل توجهي از نظر ايجاد بار وارده بر سازه مي باشد چگالي بتن سبك تقريبا بين 300 و 1850 كيلوگرم بر متر مكعب مي باشد يكي از امتيازات مهم امكان استفاده از مقاطع كوچكتر و كاهش مربوطه در اندازه پي ها مي باشد ضمن اينكه قالبها فشار كمتري را از حالت بتن معمولي تحمل مي كنند و همچنين در كاهش جابجايي كل وزن مصالح بدليل افزايش توليد جايگاه ويژه اي دارد .
روش هاي كلي توليد بتن سبك :
– روش اول : از مصالح متخلخل سبك با وزن مخصوص ظاهري كم بجاي سنگدانه معمولي كه تقريبا داراي چگالي 6/2 مي باشد استفاده مي كنند .
– روش دوم : بتن سبك توليد شده در اين روش بر اساس ايجاد منافذ متعدد در داخل بتن يا ملات مي باشد كه اين منافذ بايد به وضوح از منافذ بسيار ريز بتن با حباب هوا متمايز باشد كه بنام بتن اسفنجي ، بتن منفذ دار و يا بتن گازي يا بتن هوادار مي شناسند .
– روش سوم : در اين روش توليد ، سنگدانه ها ي ريز از مخلوط بتن حذف مي شوند . بطوريكه منافذ متعددي بين ذرات بوجود مي آيد و عموما از سنگدانه هاي درشت با وزن معمولي استفاده مي شود . اين نوع بتن را بتن بدون سنگدانه ريز مي نامند .
نكته : كاهش در وزن مخصوص در هر حالت به واسطه و جود منافذ يا در مصالح يا در ملات و يا در فضاي بين ذرات درشت موجب كاهش مقاومت بتن مي شود .
طبقه بندي بتن هاي سبك بر حسب نوع كاربرد آنها :
– بتن سبك بار بر ساختمان
– بتن مصرفي در ديوارهاي غير بار بر
– بتن عايق حرارتي
نكته 1- طبقه بندي بتن سبك بار بر طبق حداقل مقاومت فشاري انجام مي گيرد .
مثال : طبق استاندارد 77 – 330 ASTM C در بتن سبك —- مقاومت فشاري بر مبناي نمونه هاي استوانه اي استاندارد از شده پس از 28 روز نبايد كمتر از Mpa 17 باشد . و وزن مخصوص آن نبايد از 1850 كيلوگرم بر متر مكعب تجاوز نمايد كه معمولا بين 1400 او 1800 كيلوگرم بر متر مكعب است .
نكته : 2- بتن مخصوص عايق كاري معمولا داراي وزن مخصوص كمتر از 800 كيلوگرم بر متر مكعب و مقاومت بين 7/0 و Mpa 7 مي باشد .
انواع سبك دانه هايي كه به عنوان مصالح در ساختار بتن سبك استفاده مي شود :
الف – سبك دانه هاي طبيعي : مانند دياتومه ها ، سنگ پا ، پوكه سنگ ، خاكستر ، توف كه بجز دياتومه ها بقيه آنها منشاﺀ آتشفشاني دارند .
نكته :1- اين نوع سبك دانه ها معمولا بدليل اينكه فقط در بعضي از جاها يافت مي شوند به ميزان زياد مصرف نمي شوند ، معمولا از ايتاليا و آلمان اينگونه مصالح صادر مي شود .
نكته : 2- از انواعي پوكه معدني سنگي كه ساختمان داخلي آن ضعيف نباشد بتن رضايت بخشي با وزن مخصوص 700 تا 1400 كيلو گرم بر متر مكعب توليد مي شود كه خاصيت عايق بودن آن خوب مي باشد اما جذب آب و جمع شدگي آن زياد است . سنگ پا نيز داراي خاصيت مشابه است .
ب – سبك دانه هاي مصنوعي : اين سبك دانه ها به چهار گروه تقسيم مي شوند .
– گروه اول : كه با حرارت دادن و منبسط شدن خاك رس ، سنگ رسي ، سنگ لوح ، سنگ رسي دياتومه اي ، پرليت ، اسيدين، ورميكوليت بدست مي آيند .
– گروه دوم : از سرد نمودن و منبسط شدن دوباره كوره آهن گدازي به طريقي مخصوص بدست مي آيد .
– گروه سوم : جوشهاي صنعتي ( سبكدانه هاي كلينكري) مي باشند .
– گروه چهارم : مخلوطي از خاك رس با زباله خانگي و لجن فاضلاب پردازش شده را مي توان به صورت گندوله در آورد تا با پختن در كوره تبديل به سبك دانه شود ولي اين روش هنوز به صورت توليد منظم در نيامده است .
در جدول ( 1 ) خواص انواع بتن هاي سبك كه با اين سنگدانه ها ساخته مي شوند نشان داده شده اند :
الزامات سبكدانه ها بتن سازه اي :
الزامات سبكدانه ها در آيين نامه هاي ASTM C330-89 ( مشخصات سبكدانه ها براي بتن سازه اي در آمريكا ) و BS 3797:1990 ( مشخصات سبكدانه ها براي قطعات بنايي و بتن سازه اي در بريتانيا ) داده شده اند . در استاندارد بريتانيايي مشخصات واحدهاي بنايي نيز مورد بحث قرار گرفته است . اين آيين نامه ها محدوديتهايي براي افت حرارتي ( 5% درASTM و4% در BS)و همچنين در BS براي مقدار سولفات 1% 3 so (به صورت جرمي ) را مشخص نموده اند . برخي الزامات دانه بندي اين آيين نامه ها در جداول 2 ، 3 و 4 نشان داده شده اند .
ذكر اين نكات براي فهم بهتر اين جداول مفيد است :
1- آيين نامه BS 1047:7983 مشخصات دوباره در هواي سرد شده ، كه منبسط نشده است را در بر مي گيرد .
2- سبكدانه هاي به كار رفته در بتن سازه اي ، صرفنظر از منشأ آنها توليداتي مصنوعي مي باشند و در نتيجه معمولا يكنواخت تر از سبكدانه طبيعي مي باشند . بنابراين سبكدانه را مي توان براي توليد بتن سازه اي با كيفيت ثابت مورد استفاده قرار داد .
نكته : سبكدانه ها داراي خصوصيت ويژه اي هستند كه سنگدانه هاي معمولي فاقد آن مي باشند و در رابطه با انتخاب نسبتهاي مخلوط و خواص مربوط به بتن حاصل داراي اهميت ويژه اي مي باشند .اين ويژگي عبارتست از توانايي سبكدانه ها در جذب مقادير زياد آب و همچنين امكان نفوذ مقداري از خمير تازه سيمان به درون منافذ باز ( سطحي ) ذرات سبكدانه (مخصوصا ذرات درشت تر ) در نتيجه اين جذب آب توسط سبكدانه ، وزن مخصوص آنها زيادتر از وزن مخصوص ذراتي مي شود كه در گرمچال خشك شده اند .
روشهاي افزايش مقاومت بتن سبك :
كم بودن مقاومت بتن سبك عامل مهمي در محدود نمودن دامنه كاربرد اين نوع بتن و بهره گيري از امتيازات آن بوده است براي بدست آوردن بتن سبك با مقاومت زياد روشهاي زيادي مورد توجه قرار گرفته است .
نكته : عامل موثر و مشترك در كليه اين پژوهشها مصرف ميكروسيليس در بتن مي باشد . در اينجا اجمالا به چند روش اشاره مي گردد :
1- تحقيقات مشترك V.Novokshchenov و W.Whitcomb جهت افزايش مقاومت بتن سبك و بهبود ديگر خواص آن با استفاده از سبكدانه هاي سيليسي منبسط شده ، به اعتقاد آنان مقاومت بتن سبك تابعي از مقاومت سبكدانه ها و ملات است كه اين رابطه به صورت ذيل ارائه گرديد .
fc = fm (vm)+fa (1-vm)
fc = مقاومت بتن fa = مقاومت سبكدانه
fm = مقاومت ملات vm = حجم نسبي ملات
بدين ترتيب مشاهده مي شود كه مي توان با افزايش مقاومت سبكدانه و مقاومت و حجم ملات مقاومت بتن سبك را افزايش داد .
تاريخچه ساخت و کاربرد بتن سبک
اولین گزارشهای تاریخی در مورد کاربرد بتن سبک و مصالح سبک وزن به روم باستان بر می گردد. رومیان در احداث معبد پانتئون و ورزشگاه کلوزیوم از پومیس که نوعی مصالح سبک است استفاده کرده اند. کاربرد بتن سبکدانه پس از تولید سبکدانه های مصنوعی و فراوری شده در اوایل قرن بیستم وارد مرحله جدیدی شد. در سال 1918، S. J. Hayde با استفاده از کوره دوار اقدام به منبسط کردن رس و شیل کرد و بدینوسلیه سبکدانه ای مصنوعی تولید کرد که از آنها در ساخت بتن استفاده شد. تولید تجاری روباره های منبسط شده نیز از سال 1928 آغاز گردید.
اين سبكدانه مصنوعي در هنگام جنگ جهاني اول به دليل محدوديت دسترسي به ورق فولادي براي ساخت كشتي بكار رفت. كشتي Atlantus به وزن 3000 تن كه با بتن سبك هايديتي ساخته شد، در اواخر سال 1918 به آب افتاد. در سال 1919 كشتي Selma به وزن 7500 تن و طول 132 متر با همين نوع بتن ساخته و به آب انداخته شد. تا آخر جنگ جهاني اول و سپس تا سال 1922 كشتي ها و مخازن شناور متعددي ساخته شد كه يكي از آن ها Peralta تا سال هاي اخير شناور بود.
برنامه ساخت كشتي ها در اواسط جنگ جهاني دوم متوقف شد و دوباره به دليل محدوديت توليد ورق فولادي مورد توجه قرار گرفت. تا پايان جنگ جهاني دوم 24 كشتي اقيانوس پيما و 80 بارج دريايي ساخته شد كه ساخت آن ها در دوران صلح، اقتصادي محسوب نمي گشت. ظرفيت اين كشتي ها 3 تا 140000 تن بود.
در سال 1948 اولین ساختمان با استفاده از شیل منبسط شده در پنسیلوانیای شرقی احداث گردید. در ادامه، از سال 1950 ساخت بتن سبک گازی اتوکلاو شده در انگلستان متداول شد. اولین ساختمان بتن سبکدانه مسلح در این کشور که یک ساختمان سه طبقه بود در سال 1958 و در شهر برنت فورد احداث گردید.
ساختمان هتل پارك پلازا در سنت لوئيز، ساختمان 14 طبقه اداره تلفن بل جنوب غربي در كانزاس سيتي در سال 1929 از جمله ساختمان هاي دهه 20 و 30 ميلادي ساخته شده در آمریکای شمالی با استفاده از بتن سبک هستند. ساختمان 42 طبقه در شيكاگو، ترمينال TWA در فرودگاه نيويورك در سال 1960، فرودگاه Dulles در واشنگتن در سال 1962، كليسايي در نروژ در سال 1965، پلي در وايسبادن آلمان در سال 1966 و پل آب بر در روتردام هلند در سال 68 از جمله ساختمان هايي هستند كه با بتن سبكدانه ساخته شده اند.
در هلند، انگلستان، ايتاليا و اسكاتلند نيز در دهه 70 و 80 پل هايي با دهانه هاي مختلف ساخته و با موفقيت بهره برداري شده اند. در سال هاي 1970 ساخت بتن سبكدانه پرمقاومت آغاز شد و در دهه 80 به دليل نياز برخي شركت هاي نفتي در امريكا و نروژ براي ساخت سازه ها و مخازن ساحلي و فراساحلي مانند سكوهاي نفتي يك رشته تحقيقات وسيع براي ساخت بتن سبكدانه پرمقاومت در اين دو كشور با هدايت واحد آغاز شد كه نتايج آن در اواخر دهه 80 و اوايل دهه 90 منتشر گشت.
در سالیان اخیر نیز استفاده بتن سبک در دال سقف ساختمانهای بلند مرتبه، عرشه پلها و دیگر موارد مشابه و همچنین کاربردهای خاص مانند عرشه و پایه دکلهای استخراج نفت کاربرد فراوانی یافته است.
بتن سبک ( فوم بتن)
ساختمان به طور مستقيم ( به لحاظ سبكي ويژه اين نوع بتن ) و صرفه جويي در مصرف انرژي بطور غير مستقيم( به لحاظ عايق بودن اين نوع بتن در مقابل سرما و گرما و در نتيجه كاهش ميزان مواد سوختي ) , از لحاظ اقتصادي گام هاي بلند و مهمامروزه مهندسين و معماران سازنده ساختمان در دنيا با استفاده از بتن سبك در قسمت هاي مختلف بنا با سبك كردن وزني برداشته اند.
فوم بتن پوششي است جديد جهت مصارف مختلف در ساختمان كه به علت خواص فيزيكي منحصر به فرد خود بتني سبك و عايق با مقاومت لازم و كيفيت مطلوب نسبت به نوع استفاده از آن ارائه ميدهد . اين پوشش از تركيب سيمان , ماسه بادي (ماسه نرم ) , آب و فوم ( ماده شيميائي توليد كننده كف ) تشكيل مي شود . ماده كف زا در ضمن اختلاط با آب در دستگاه مخصوص , با سرعت زيادي , حباب هاي هوا را توليد و تثبيت نموده و كف حاصل كه كاملا پايدار مي باشد در ضمن اختلاط با ملات سيمان و ماسه بادي در دستگاه مخلوط كن ويژه , خميري روان تشگيل مي دهد كه به صورت درجا با در قالب هاي فلزي يا پلاستيكي قابل استفاده مي باشد . اين خمير پس از خشك شدن با توجه به درصد سيمان و ماسه بادي ( مطابق با جدول شماره 1 ) داراي وزن فضايي از 300 الي 1600 كيلو گرم در متر مربع خواهد بود .
ويژگي هاي عمده فوم بتن
1 _ عامل اقتصادي : سبكي وزن با مقاومت مطلوب فوم بتن يا توجه به نوع كاربرد آن , بطور كلي به لحاظ اقتصادي مخارج ساختمان را ميزان قابل ملاحظه اي كاهش مي دهد چون در نتيجه استفاده از آن , وزن اسكلت فلزي و ديوار ها و سقف كاهش يافته و ضمنا باعث كاهش مخارج فونداسيون و پي در ساختمان مي گردد كه با توجه به خواص فوق , با سبك تر بودن ساختمان , نيروي زلزله خسارات كمتري را در صورت وقوع متوجه آن مي سازد .
2 _ سهولت در حمل و نقل و نصب قطعات پيش ساخته : حمل و نقل قطعات پيش ساخته : حمل و نقل قطعات پيش ساخته با فوم بتن هزينه كمتري را نسبت به قطعات بتني دربرداشته و نصب قطعات بعلت سبكي آنها . بسيار آسان مي باشد , هر گونه نازك كاري براحتي روي پوشش فوم بتن قابل اجراست و ضمنا چسبندگي قابل توجهي با سيمان و گچ دارد .
3 _ خواص فوق العاده عايق بودن در مقابل گرما , سرما و صدا : فوم بتن به علت پائين بودن وزن مخصوص آن يك عايق موثر در مقابل گرما , سرما و صداست . ضريب انتقال حرارتي فوم بتن ( طبق جدول شماره 3 ) بين65 0/0 تا 435/0 k cal / m2 hc مي باشد ( ضريب هدايت حرارتي يتن معمولي بين 3/1 تا 7/1 مي باشد ) استفاده از فوم بتن بعنوان عايق باعث صرفه جويي در استفاده از وسائل گرم زا و سرما زا مي گردد . فوم بتن عايق مناسبي جهت صدا با ضريب زياد جذب آگوستيك به سمار مي رود كه در نتيجه بعنوان يك فاكتور رفاهي در جهت جلوگيري از ورود صداهاي اضافي اخيرا مورد توجه طراحان قرا كرفته است .
4 _ خصوصيات عالي در مقابل يخ زدگي و فرسايش ناشي از آن و مقاومت در برابر نفوذ رطوبت و آب : نظر به اينكه فوم بتن در قشرهاي سطحي داراي تخلخل فراوان مي باشد در نتيجه شكاف هاي موئين و و درزهاي كمتري در سطح ايجاد مي شود و اگر پوشش فوم بتن با ضخامت كافي مورد استفاده قرار گيرد در مقابل خطر نفوذ باران و رطوبت مقاومت مطلوبي خواهد داشت .
5 _ مقاومت فوق العاده در مقابل آتش : مقاومت فوم بتن در مقابل آتش فوق العاده مي باشد .
به طور مثال قطعه اي از نوع فوم بتن با وزن فضايي 700 الي 800 كيلو گرم در متر مكعب كه حداقل 8 سانتي متر ضخامت داشته با شد به راحتي تا 1270 درجه سانتي گراد را تحمل مي نمايد و اصولا در وزن هاي پائين غير قابل احتراق است .
6_ قابل برش بودن :6 به دليل قابل برش بودن با اره نجاري و ميخ پذير بودن آن . كارهاي سيم كشي و نصب لوازم برقي و تاسيسات خيلي سريع و به راحتي قابل عمل خواهد بود .
كاربرد فوم بتن در ساختمان
1 _ شيب بندي پشت بام : فوم بتن با صرفه ترين و محكم ترين مصالح سبكي است كه مي توان از آن براي پوشش شيب بندي استفاده نمود . نظر به اينكه با دستگاه مخصوص به صورت بتن يكپارچه در محل قابل تهيه و استفاده است مي توان مستقيما روي آن را عايق بندي يا ايزولاسيون نمود .
2 _ كف بندي طبقات : به دليل سبكي وزن فوم بتن و آسان بودن تهيه آن . مي توان تمامي كف طبقات . محوطه و بالكن ساختمان را بعد از اتمام كارهاي تاسيساتي با آن پوشانده و بلافاصله عمليات بعدي را مستقيما روي آن انجام داد .
3 _ بلوك هاي غير بار بر سبك : با بلوك هاي تو پر به ابعاد دلخواه مي توان تمامي كار تيغه بندي قسمت هاي جدا كننده ساختمان را با استفاده از ملات يا چسب بتن انجام داد . با اين نوع بلوك ها علاوه بر اينكه از سنگين كردن ساختمان جلوگيري مي شود عمليات حمل و نصب خيلي سريع انجام مي گيرد و دست مزد كمتري هزينه مي شود . پس از اجراي ديوار مي توان مستقيما روي آن را گچ نمود . اين بلوك ها داراي وزن فضايي بين 800 الي 1100 كيلو گرم مي باشند .
4 _ پانل هاي جدا كننده يكپارچه و نرده هاي حصاري جهت محوطه و كاربري در موارد خاص : جهت ساخت ديوارهاي سردخانه ها . گرم خانه ها و سالن هاي ضد صدا مي توان در محل با قالب بندي . فوم بتن را به صورت يك پارچه عمودي ريخت . به دليل ويژگي عمده عايق بودن اين نوع بتن . جهت عيق بندي سردخانه ها . گرم خانه ها . پوشش لوله هاي حرارتي و برودتي و …… كاربرد مهمي دارد . ضمنا به دليل اينكه عايق صدا مي باشد براي موتورخانه ها و اتاق هاي آكوستيك مورد استفاده وسيع قرار مي گيرد .
خصوصيات بتن سبك
بتن سبك ماده اي است با تركيبات جديد و فوق العاده سبك و مقاوم .
مواد تشكيل دهنده بتن سبك عبارت است از ورموكوليت، پرليت، سنگ بازالت و سيمان تيپ 2 و …
در اين بتن همانند بتنهاي عادي ، از ماسه استفاده نمي شود.
عدم وجود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتن گرديده و باعث مي شود كه مواد تشكيل دهنده كه تقريبا” از يك خانواده مي باشند و بهتر همديگر را جذب كنند .
ساختمان اين بتن متخلخل بوده و اين مسئله پارامتر بسيار موثري است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عايق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما مي گردد .
تركيبات اين بتن به گونه اي عمل مي كند كه حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولي كه جذب آب دارد عمل نكرده و آب را از خود دفع مي كند .
اين بتن تحت فشار مستقيم (پرس) ساخته مي شود .
بدليل شكل گيري بتن در فشار، ساختار آن دارا ي يكپارچگي قابل قبولي است .
بتن سبك در قالبهاي طراحي شده توسط متخصصين ، بصورت يكپارچه ريخته مي شود
بدليل يكپارچگي در نوع ساختمان بتن ، قطعه توليدي از استحكام بالايي برخوردار شده و مقاومت بالايي نيز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .
براي تقويت اين بتن از يك يا چند لايه شبكه فلزي در داخل بتن استفاده شده كه اين حالت همانند مسلح كردن بتن معمولي بوسيله ميلگرد مي باشد .
هزينه توليد اين نوع بتن از ديگر مواد ساختماني به نسبت ويژگي آن پايينتر است.
زمان بسيار كمتري جهت توليد ديوار هاي بتني سبك يا قطعات ديگر لازم است .
پرت مواد اوليه جهت توليد بتن سبك بسيار كمتر از بتن معمولي است. چون تمام مراحل توليد در محل مشخصي صورت گرفته و جهت توليد پروسه اي طراحي گرديده است .
بدليل طراحي كليه مراحل توليد و وجود نظارت بر تمامي اين مراحل ماده توليدي داراي استاندارد خاصي تعريف شده است . (مهندسي ساز)
خريد مصالح بطور عمده صورت مي گيرد و هزينه كمتري براي سازنده در بر خواهد داشت و در نهايت خانه پيش ساخته با قيمت پائين تري عرضه مي گردد .
قطعات توليدي در كارخانه از آزمايشات كنترل كيفيت گذر كرده و در صورت تائيد به بازار مصرف عرضه مي گردد .
بتن سبك مسطح بوده كه مي توان با يك ماستيك كاري ساده بر روي آن رنگ آميزي كرد.
1- طبقه بندی بتن سبک بر مبنای مقاومتی
بتنهاي سبك از دیدگاه مقاومتی در سه دسته طبقه‌بندي مي‌شوند كه عبارتند از بتن سبك غيرسازه‌اي، بتن سبك سازهاي و بتن سبك با مقاومت متوسط که در ادامه به آن پرداخته می شود.بتن سبك غيرسازه‌اي كه معمولاً به عنوان جداسازهاي سبك مورد استفاده قرار مي‌گيرد، داراي جرم مخصوص كمتر از 800 كيلوگرم بر مترمكعب است. با وجود جرم مخصوص كم، مقاومت فشاري آن حدود 35/0 تا 7 نيوتن بر ميليمترمربع مي‌باشد. از معموليترين سنگدانه‌هاي مورد مصرف در اين نوع بتن مي توان به پرليت (نوعي سنگ آذرين) و ورميكوليت (ماده‌اي با ساختار ورقه‌اي شبيه ليكا)اشاره کرد.
بتنهاي سبك سازهاي داراي مقاومت و وزن مخصوص كافي مي‌باشند، به گونه‌اي كه مي توان از آنها در اعضاي سازهاي استفاده کرد. اين بتنها عموماً داراي جرم مخصوصي بين 1400 تا 1900 كيلوگرم بر مترمكعب بوده و حداقل مقاومت فشاري تعريف شده براي آنها 17 نيوتن بر ميليمتر مربع (مگاپاسكال) مي باشد. در بعضي حالات امكان افزايش مقاومت تا 60 نيوتن بر ميليمتر مربع نيز وجود دارد. در مناطق زلزله خيز، آيين‌نامه‌ها حداقل مقاومت فشاري بتن سبك را به 20 نيوتن بر ميليمتر مربع محدود مي‌كنند.
بتنهاي سبك با مقاومت متوسط، از لحاظ وزن مخصوص و مقاومت فشاري در محدوده‌اي بين بتنهاي سبك غيرسازه اي و سازهاي قراردارند، به گونه‌اي كه مقاومت فشاري آنها بين 7 تا 17 نيوتن بر ميليمترمربع و جرم مخصوص آنها بين 800 تا 1400 كيلوگرم بر مترمكعب مي باشد.
1-1- بتن سبك غيرسازه‌اي
اين نوع بتنها با جرم مخصوصي معادل 800 كيلوگرم بر مترمكعب و كمتر، به عنوان تيغه‌هاي جداساز و عايق‌هاي صوتي در كف بسيار مؤثر هستند. اين نوع بتن مي‌تواند در تركيب با مواد ديگر در ديوار، كف و سيستم‌هاي مختلف سقف مورد استفاده قرار گيرد. مزيت عمده آن، كاهش هزينه‌هاي لازم براي تهويه‌ي گرمايي يا سرمايي فضاهای داخلی ساختمان و كاهش انتقال صوت بين طبقات و فضاهاي ساختمان مي باشد. بتنهاي سبك غيرسازه‌اي بر اساس ساختارداخلي مي‌توانند به دو گروه جداگانه تقسيم‌بندي شوند.
دسته اول بتنهاي اسفنجي[1] كه در حين ساخت آنها با ايجاد كف، حباب‌هاي هوا در خمير سيمان يا در ملات سيمان – سنگدانه ايجاد مي گردد. كف مورد نظر يا از طريق مواد كف‌زا در حين اختلاط توليد شده و يا به صورت كف آماده به مخلوط اضافه ميشود. بتن اسفنجي مي‌تواند جرم مخصوصي تا حدود 240 كيلوگرم بر مترمكعب داشته باشد.
دسته دوم بتن با سنگدانه سبك يا به اختصار بتن سبكدانه است که با استفاده از پرليت، ورميكوليت منبسط شده و يا ديگر سبکدانه هاي طبيعي و مصنوعي ساخته مي‌شوند. جرم مخصوص خشك اين مخلوط بين 240 تا 960 كيلوگرم بر مترمكعب مي‌باشد.
امروزه اضافه كردن ريزدانه‌هايي با وزن معمولي، موجب افزايش وزن بتن و مقاومت آن مي شود، ليكن به منظورحصول خواص عايق‌بندي حرارتي (ضريب انتقال حرارت پايين)، حداكثر جرم مخصوص به 800 كيلوگرم در مترمكعب محدود ميگردد.
هنگام ساخت و استفاده از بتن سبك غيرسازه‌اي، سعي بر اين است كه با كاهش وزن بتوان خصوصيات عایق حرارتي را افزايش داد، اما ذكر اين مطلب ضروري است كه باكاهش وزن مخصوص بتن، مقاومت آن نيز كاهش مي‌يابد. مقاومت فشاري و وزن مخصوص بتن، ارتباط نزديكي با هم دارند و با افزايش وزن مخصوص، بالطبع بايد مقاومت بالاتري را انتظار داشت. با توجه به مقاومت به دست آمده از اين نوع بتن، محل کاربرد آن تعيين مي گردد. به عنوان مثال بتن‌هايي با مقاومت فشاري حدود 7/0 نيوتن بر ميليمترمربع و كمتر براي عايق‌سازي لوله‌هاي بخار زيرزميني مناسب هستند و از بتنهاي با مقاومت بالاتر تا حدود 5/3 نيوتن بر ميليمتر مربع در پياده‌روها استفاده مي شود. بايد توجه داشت كه انقباض بتنهاي سبك در هنگام خشك شدن در اكثر موارد و به خصوص در موارد حذف سنگدانه‌هاي درشت از مخلوط، همواره مشكل‌ساز است.
1-2- بتن سبك با مقاومت متوسط
بتنهای سبک موجود در این طبقه عمدتا از نوع بتنهای سبکدانه و بتنهای با ساختار باز می باشند. به عبارت دیگر برای کاهش چگالی بتن از سنگدانه های سبک طبیعی یا مصنوعی استفاده شده است. سبکدانه های مورد استفاده در بتنهای سبک با مقاومت متوسط معمولا از یکی از روشهای آهكي شدن (تكليس)، سنگدانه‌ي كلينگر، محصولات منبسط شده‌اي نظير روباره‌هاي منبسط شده، خاكستر بادي، شيل و اسليت يا سنگدانه‌هاي توليدي از مصالح طبيعي مانند پوكه سنگ‌هاي آذرين و سنگ‌هاي آذرين متخلخل (توف) توليد مي‌شوند. جرم مخصوص بتن ساخته شده با سنگدانه‌هاي فوق بين 800 تا 1400 كيلوگرم بر مترمكعب است. كاربرد مواد افزودني نظير تسريع كننده‌ها و روان‌كننده‌ها مي‌تواند در تغيير مقاومت بتنهاي ساخته شده با سنگدانه‌هاي توليد شده از روشهاي مذكور موثر باشد. کاربرد این بتنها معمولا در بلوکهای مجوف بتنی، کف سازیها و موارد مشابه است.
1-3- بتن سبك سازه ای
بتنهای سبک سازه ای بتنهایی هستند که علی رغم دارا بودن چگالی کمتر از 2000 كيلوگرم بر مترمكعب، مقاومت فشاری بیش از 17 مگاپاسکال دارند. ساخت این بتنها صرفا با استفاده از سنگدانه های سبک و مقاوم امکان پذیر است. تمام بتنهای سبک سازه ای از خانواده بتن های سبکدانه می باشند که در آن برای کاهش وزن مخصوص بتن از سنگدانه های سبک استفاده شده است. به این دلیل بعضا از عبارات بتن سبکدانه و بتن سبک سازه ای برای بیان یک مفهوم استفاده می شود. در بتنهاي سبكدانه سازهاي از سنگدانه‌هايي استفاده ميشود كه بتن ساخته شده مقاومتي بيش از 17 مگاپاسکال و جرم مخصوصي كمتر از 2000 كيلوگرم بر مترمكعب را دارا باشد. سنگدانه‌هايي كه اين شرايط را عموماً برآورد مي‌كنند و طبق استاندارد [2] ASTM-C330 براي ساخت بتن سبك سازهاي مورد استفاده قرار مي گيرند، عمدتا عبارتند از:
الف) شيل، رس و اسليت منبسط شده در كوره‌ي دوار
ب)سنگدانه هايي که از فرآيند هاي کلوخه ای شدن به دست مي آيند
ج) سرباره‌هاي منبسط شده
د) پوكه‌هاي معدني
هـ) پوكه‌هاي صنعتي
و) خاكستر بادي ته نشين شده
تأمين مقاومت فشاري معادل 20 نيوتن بر ميليمترمربع و بيشتر با بعضي از اين سنگدانه‌ها امكان‌پذير است. شرايط ساير سنگدانه‌ها نيزطوري است كه قادر به حصول حداقل مقاومت فشاري مقرر شده براي بتن سبك سازهاي مي‌باشند. همانطور كه پیش از این ذکر شد، مقاومت بتن سبك تابعي از جرم مخصوص آن است. بايد توجه داشت كه جرم مخصوص بتن عمدتاً متأثر از جرم مخصوص سنگدانه‌هاي مصرفي است، به گونه‌اي كه استفاده از مصالح سبكتر موجب كاهش وزن مخصوص بتن مي شود. ولي استفاده از مصالح سنگين‌تر از سبكدانه‌ها، لزوماً باعث افزايش مقاومت بتن ساخته شده نخواهد شد. بيشترين مقاومت بتن سبکدانه معمولا وقتی حاصل می شود که از سبکدانه های ساخته شده از شيل، رس و اسليت منبسط شده در فرآيند كوره دوار برای سبک سازی چگالی بتن استفاده گردد.
سبک سازی بتن سبك
نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن وضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت سبک سازی افزایش عمر مفید ونیز مقاوم نمودن ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است .حل مشکلاتی نظیر زمان طولانی اجرا عمر مفید کم ویا هزینه زیاد اجرای ساختمان ها نیاز مند ارائه راهکار هائی به منظور استفاده عملی از روش های نوین ومصالح ساختمانی جدید جهت کاهش وزن و کاهش زمان ساخت , دوام بیشتر ونهایتا کاهش هزینه اجراست.سبک سازی یکی از مباحث نوین در علم ساختمان است که روز به روز در حال گسترش و پیشرفت میباشد.این فن اوری عبارتست از کاهش وزن تمام شده ساختمان با استفاده از تکنیک های نوین ساخت مصالح جدید و بهینه سازی روش های اجرا کاهش وزن ساختمان علاوه بر صرفه جویی در هزینه زمان و انرژی زیان های ناشی از حوادث طبیعی مانند زلزله را کاهش داده و صدمات ناشی از وزن زیاد ساختمان را به حداقل میرساند.
برای بکارگیری تکنیک های سبک سازی نخست باید به مسئله اول علل سنگین شدن وزن ساختمان توجه کافی شود پس از شناخت این علل و عوامل باید جهت حذف یا به حداقل رساندن تاثیر آنها ووزن تمام شده ساختمان تلاش نمود .
روش های سبک سازی ساختمان بطور عمده به دو دسته تقسیم میگردند :
۱- سبک کردن اجزای باربر ساختمان
۲- سبک کردن سازه ساختمان
بخش عمده ای از مباحث مربوط به سبک سازی وتکنیک های رایج در مورد دستیابی به وزن مناسب ساختمانی را در بر میگیرد که شامل:شناخت مصالح سبک رایج در صنعت ساختمان (در داخل و خاج کشور)وتکنولوژی استفاده از آنها, معیار های ارزیابی میزان کارایی این مصالح بعنوان مصالح سبک ومیزان تاثیر به کار گیری مصالح نو در کاهش وزن ساختمان هزینه و زمان مورد نیاز اجرای یک ساختمان.
تعریف مصالح سبک :مصالح سبک به مصالحی اطلاق میشود که وزن مخصوص انها از نمونه های مشابه کمتر بوده واستفاده از آنها به کاهش وزن کلی ساختمان بیانجامد.
مصالح سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته تقسیم میشوند:
۱- مصالح سبک سازه ای
۲- مصالح سبک غیر سازه ای
۳- سیستم ها
▪ مصالح سبک سازه ای:
به ان دسته از مصالح گفته میشود که در موارد سازه ای در بنا به کار برده میشوندبه سه نوع تقسیم میشوند:
۱- بتونی
۲- طبیعی
۳- صنعتی
▪ بتن سبک:
یکی از مصالح مهم و کار امد در صنعت ساختمان مدرن است و دارای کاربرد های متنوعی دارد.قاب های ساختمانی چند منطقه و دیوارهای جداکننده ,سقف های پوشاننده, صفحات انعطاف پذیر پل ها, عناصر پیش تنیده وپس تنیده وبقیه اجزا از جمله این مواد هستند در بسیاری از موارد فرم های معماری از تلفیق شده طرح های عملکرد ای میتواند به اسانی و بهتر از هر مصالح دیگر بوسیله بتن سبک حاصل شود.
انواع بتن سبک :
در یک تقسیم بندی کلی به سه دسته زیر تقسیم میشوند:
۱- بتن سبک
۲- بتن اسفنجی
۳- بتن بدون ریز دانه
بکار گیری بتن سبک به عنوان یک نوع از مصالح ساختمانی نوین ضمن کاهش بار مرده ساختمان سرعت بسیار زیادی در اجرا بوجود می اورد.مزایای استفاده از بتن سبک سازه ای عبارتست از : بر خورداری از امتیاز سرعت در نصب ,انطباق با هر نوع نقشه ساختمانی ,وزن کم, مقاومت زیاد و به صرفه میباشد(بتن مصرفی در دیوار های غیر باربر)
مصارف تیر اهن را حذف کرده یا به حداقل ممکن کاهش میدهد و انرژی مصرفی اولیه ان ۱۰ درصد آجر هم حجم خود است.(بتن سبک سازه ای)
دارای خاصیت ویژه ای از نظر ایزولاسیون در برابر حرارت وصداست.(بتن های عایق حرارتی)
بتن سبک را میتوان از لحاظ هدف از کاربرد آن به سه دسته کلی تقسیم کرد:
۱) بتن سبک سازه ای
۲- بتن سبک مورد مصرف در واحد
۳- بتن غیر سازه ای (بتن عایق بندی و جداکننده)
کاربرد بتن سازه ای سبک در مرحله اول مبتنی بر ملاحظات اقتصادی است.
انواع بتن سازه ای سبک را میتوان با توجه به روش تولید انها بصورت زیر طبقه بندی کرد.
▪ بتن سبک دانه:
با استفاده از سنگ دانه های سبک ومتخلخل که وزن مخصوص ظاهری آنها کمتر از ۶/۲ میباشد.این نوع بتن بعنوان بتن دانه سبک شناخته میشود.
▪ بتن اسفنجی:
با ایجاد حفره های بزرگ در داخل بتن با ملات بدست میآید.این حفره ها باید به وضوح از حباب های فوق العاده ریز ناشی از حباب ریز قابل تشخیص باشند.انواع مختلف این نوع بتن با اسامی بتن اسفنجی بتن متخلخل وبتن کفی یا گازی شناخته میشوند.
بتن بدون ریز دانه :با حذف ریز دانه ها از مخلوط بطوریکه تعداد زیادی حفره های درونی در بتن ایجاد شوددر این موارد معمولا درشت دانه های معمولی مورد استفاده قرار میگیرند.این نوع بتن بدون ریز دانه شناخته میشود.
▪ بتن سبک دانه:
اولین تقسیم بندی را میتوان بین سنگدانه های طبیعی ومصنوعی قائل گردید.گروه اصلی سنگدانه های سبک طبیعی عبارت است از دیاتومه سنگ پا پوکه سنگ جوش های اتش فشانی وتوف به استثنای دیاتومه همه این ها دارای منشا آتش فشانی .
▪ سنگ دانه های طبیعی:
سنگ دانه های مصنوعی, رس, شیل و اسلیت منبسط شده ور میکولیت سر باره کوره ای سنگدانه کلینگر وپس مانده زغال کک.
بتن های بدست امده از سنگ دانه های سبک به سه دسته تقسیم میشوند:
▪ بتن ساز ه ای:
از رس وشیل منبسط شده وبه روش خاکستر های کلوخه ای , خاکستر بادی گندوله ای وسر بار منبسط شده ورس, اسلیت وشیل منبسط شده بدست میاید.
▪ بتن با مقاومت متوسط(نیمه سازه ای):
از پوکه سنگ ها و سنگ های آتشفشانی تولید میشود.
▪ بتن جدا کننده
بتن (عایق)از پرلیت وورمیکولیت حاصل میشود,
▪ بتن سبک با سبکدانه پلی استایرن نمونه موردی از سنگ دانه های سبک تولید داخل ● سنگ دانه های سبک لیکا ویژگی های عمومی دانه های لیکا : ▪ بافت متخلخل دانه های لیکا که از انبساط خاک رس و در نتیجه ایجاد ومحبوس شدن گازها در توده خمیری روان در دمای حدود ۱۲۰۰ در جه سانتی گراد بوجود می اید . از خصوصیات اساسی این دانه ها میباشد. ـ نتیجه گیری: کسب مقاومت فشاری در حد مقاومت سازه ای با استفاده از بتن سبک حاوی لیکا امکان پذیر است به کار گیری میکرو سیلیس در ساخت نمونه های بتن سبک باعث افزایش مقاومت فشاری میگردد. استفاده از میکرو سیلیس باعث کاهش جذب حجمی وجذب مویینه بتن سبک حاوی لیکا میشود. جمع شدگی ۹۰ روزه بتن سبک حاوی لیکا به کار گیری میکرو سیلیس کمتر از نمونه شاهد میباشد. بطور کلی توصیه میگردد با توجه به منابع فراوان رس در کشور هم چنین تکنولوژی ساخت دانه های لیکا وساخت سازه های سبک بررسی و دا نه های بتن سبک حاوی لیکا در سطح گسترده تری انجام گردد ودستور العمل ها واستاندارد هایی برای استفاده از لیکا در صنعت ساختمان تدوین گردد.
▪ بتن اسفنجی: یکی از راه های ساختن بتن سبک ایجاد حباب های گاز در ملات خمیری مخلوط بتن میباشدوحباب ها باید در ضمن اختلاط و تراکم وپایداری خود را حفظ کند.چنین بتنی بعنوان بتن اسفنجی یا متخلخل شناخته میشود ▪ بتن گازی : این نوع بتن در نتیجه یک واکنش شیمیایی که گاز را در ملات تازه ایجاد میکند ساخته میشود. این بتن هنگامی که سخت میشود شامل تعداد زیادی حباب های گازی میباشد. خواص بتن گازی یا بتن هوادار اتو کلاوه شده این نوع بتن بعلت وزن کم وخواص عایق بندی حرارتی باعث کاهش جرم ساختمان وصرفه جویی در مصرف انرژی میگردد. بدین لحاظ کاربرد آن در سطح جهان در گسترش میباشد. از خواص عمده بتن گازی وزن مخصوص کم ,مقاومت مناسب عایق بندی حرارتی ومقاوم در برابر آتش قابل ذکر میباشد.از کاربرد های عمده بتن گازی برای کاربرد های نیمه سازه ای مانند پانل های سقف ودیوار مورد استفاده قرار میگیرند. ● وضعیت تولید بتن گازی در کشور الف) مجتمع تولیدی وصنعتی سیپورکس(شرکت فر آورده های ساختمانی ایران) ب) مجتمع تولیدی بنای سبک(هبلکس) خواص بتن گازی:جرم حجمی ,جمع شدگی ناشی از خشک شدن ,جذب اب ـ نتیجه گیری: بتن گازی ماده ای است که نزدیک به ۷۰ سال سابقه کاربرد دارد به عنوان بتن سبک جهت تولید بلوک های سبک ساختمان ویا پانل های سبک مسلح ساختمانی دارد.خواص مطلوب شامل جرم حجمی پایین, نسبت مناسب مقاومت به جرم حجمی ,عایق بندی مناسب حرارتی وثبات حجمی وجمع شدگی ناشی از خشک شدن نسبتا پایین باعث شده است.این ماده در بسیاری از کشور های جهان با شرایط اقلیمی مختلف تولید و مورد استفاده قرار میگیرد. ▪ بتن کفی با افزودن یک ماده کف زا معمولا بعضی شکل های پروتئین هیدرولیز شده یا صابون صمغی به مخلوط ساخته میشود.ماده کف زا در ضمن اختلاط با سرعت زیادی حباب های هوا را تولید میکند.هم چنین نسبت به بتن معمولی دارای مقاومت بهتری در مقابل آتش میباشد. از مزایای دیگر استفاده از بتن اسفنجی ان است که میتوان آن را برید میخ را نگه میدارد وبه مقدار قابل قبولی پایا میباشد اگر چه درصد جذب آب این نوع بتن بالا است ولی سرعت نفوذ آب در آن مادامیکه حفره ها با مکش آب پر نشود پایین میباشد به این دلیل بتن اسفنجی مقاومت نسبی خوبی در مقابل یخبندان دارد واگر دوغابی شود میتوان از ان در ساختن دیوار ها استفاده نمود. بتن سبک شامل : ۱- بتن سبکدانه ۲- بتن اسفنجی ۳- بتن بدون ریز دانه بتن پلیمری سبک:بتن سبک امتیازاتی بر بتن معمولی دارد مانند وزن مخصوص کمتر عایق بودن حرارتی وکاهش ابعادی ومقاطع بتنی ولی دارای نقایصی مانند نفوذپذیری آب ضرورت به کار گیری روش های ویژه برای اتصال قطعات به یکدیگر وتحمل ار کمتر است.استفاده از بتن های پلیمری سبک در تهیه قطعات پیش ساخته نماهای ساختمانی وتزیینی متداول گردیده است.بتن پلیمری علاوه امتیازات بتن معمولی سبک دارای مقاومت فشاری بالا نفوذپذیری کم امکان رنگ پذیری وپذیرش طرح های تزیینی وامکان تهیه در ضخامت های کم میباشد. ▪ بتن الیافی: بتن مسلح یا الیاف بتن الیافی بتنی است که با سیمان هیدرولیکی مصالح سنگی ریز دانه ودرشت دانه والیاف مجزا وغیر پیوسته ساخته میشود.هدف از مسلح نمودن بتن یا الیاف افزایش مقاومت کششی جلوگیری از توسعه ترک ها وافزایش سختی بوسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک میباشد.بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف امکان تغییر شکل های بزرگتری فراهم میشود. ـ نتیجه گیری: مصالح سبک بتنی در سه نوع بتن سبکدانه بتن اسفنجی وبتن بدون ریز دانه ارائه میشود که هر کدام از این موارد در کاهش وزن ساختمن اثر چشمگیری از بتنهای سبکدانه با انواع سبکدانه های طبیعی ومصنوعی تهیه میشود ودر موارد سازه ای نیمه سازه ای وغیر سازه ای مورد استفاده قرار میگیرند.بتن اسفنجی در دونوع بتن گازی واسفنجی ارائه میگردند که غالبا مصارف سازه ای دارند.بتن بدون ریز دانه نوع سوم بتن های سبک میباشد که در کاهش وزن بار مرده ساختمان نقش بسزایی دادر.بنا بر این ممکن است استفاده از مصالح سبک باعث کاهش هزینه تمام شده ساختمان نیز شود همانطور که استفاده از مصالح سبک بدون در بر داشتن هزینه اضافی میتواند نقش مناسبی در عایق سازی حرارتی ساختمان ایفا کند.
● مصالح سازه ای طبیعی:
چوب:چوب از جمله مصالح سبک سازه ای که تجربه های موفقی د راکثر کشور های جهان داشته است.
الف- مصالح چوبی:
چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی دارای چند خاصیت با ارزش است مقاومت نسبی بالا مقدار چگالی کم ورسانایی کم در عین حال چوب چندین نقطه ضعف نیز دارد.در مقطع عرض دارای خواص متفاوت ا زجهات مختلف دادر.هم چنین چوب دراری قابلیت پوسیدن و اشتعال است.چوب سنگین تر معمولا مقاوم تر است بار بیشتری را تحمل میکند قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است.وبه این دلیل برای ساختن عایق حرارتی مناسب است.چوب از لحاظ مصرف به اشکال مختلف چب های بریده شده چوب های ورقه ای وچوب های گرد تقسیم بندی میشوند.چوب های گرد:ضخامت بین ۱۴_۳۴سانتی متر ودرازای ۸/۱_۷/ متر دارندوبه دودسته گردبینه وتیر تقسیم میشوند.
▪ چوب های بریده شده :
۱- چهار تراش :
مقطع آن مربع است .مقطع ابعاد ان کمتر از ۲۰ سانتی متر و درازای ان ۴ یا ۵ متر است
۲- بینه:
از تقسیم یک گره بینه بدست میاید.
۳- الوار:
ممکن است چهار گوش یا سه گوش باشد که تقریبا راست وبدون گره است طول ان ۳ متر است.
▪ چوب های ورقه ای:
اغلب این ورقه ها بصورت روکش برای سطح تخته های مصنوعی مثل نئو پان وتیر استفاده میشود چوب های مصرفی در روکش سازی باید از مرغوبیت بالائی برخوردار باشد.
چوب های مصنوعی شامل تخته چند لایی :مزایای آن کم کردن پدیده هم کشیدگی و وا کشیدگی است
▪ تخته خرده چوب (نئوپان۹تخته فیبرها صفحات چوب سیمان):
این صفحات در برابر آتش کاملا مقاومند در برابر قارچ های چوب کاملا متفاوتنددر برابر اب ورطوبت وپوسیدگی سرما ویخبندان کاملا مقاومند عایق صدا وحرارت هستند سبک میباشد و در اکثر قسمت های ساختمان فابل مصرف است قابلیت نصب بر روی آجر وبتون را دارد از نظر اتصالات قابلیت های چوب را دارد و هم چنین قابل یخ زدن وپیچ کردن است.
۱- کانتکس :
از این محصول برای ساخت دیوار سقف کاذب ومانند این ها استفاده میشود.کانتکس از مصالحی است که عایق حرارت وصوت در برابر اتش سوزی است و به راحتی بر روی تیر های آهنی و چوبی و تیر چه های بتونی قابل نصب است.
۲- آندولین:
سقف پوشی است موج دار متشکل از الیاف گیاهی ومواد شیمیاییی ومصنوعی اشباع شده میباشد
۳- تخته های گلوکام:
بصورت های گوناگون در ساختمان به کار برده میشود.از جمله در اجرای اسکلت کف سازی قاب سازی چهار چوب بندی سقف وبام پی سازی پوشش دیوار ها وبام تزیین خارجی وپوشش خارجی عایق بندی حرارتی وصوتی نازک کاری سقف و دیوار های داخلی وپوششش کف.
ـ نتیجه گیری:
چوب از جمله مصالح سبک سازه ای میباشد که تجربه های موفقی در اکثر کشو ر های دنیا داشته است.بسیاری از بناهای چوبی در سر تا سر دنیا در برابر عوامل مختلف محیطی وطبیعی از جمله شرایط اقلیمی ونیرو های جانبی از جمله زلزله وباد مقاومت وپایداری بسیار خوبی از خود نشان دادند. در هر صورت مشکلات پایه ای در زمینه استفاده از این نع مصالح سبک علی الخصوص در زمینه سازه ای وجود دارد.هر چند که سایر کشور ها تجربه های موفقی دز زمینه استفاده از این نوع مصالح داشته اند.
ب- مصالح سبک صنعتی:
یکی از روش های سبک سازی ساختمان ها کاهش وزن تیغه های بار بر در ساختمان است.یکی از روش های نیمه پیش ساخته روش ساخت وساز به کمک پانل ها ی ساندویچی پیش ساخته تردی را نام بردکه با نام های تجاری مختلف از قبیل :پوما سپ وسیلانوبا این روش تا دو طبقه ساختمان با استفاده از باربری قطعات مورد نظر ساخته میگردد.
پانل هابه دو گروه تقسیم میشوند:
۱- سازه ای
۲- غیر سازه ای
پانل های سازه ای در موادر د سازه ای وغیر سازه ای بکار برده میشود
۱- پانل های ساندویچی یا بتن پاششی
۲- پانل با هسته لانه زنبوری
۳- پانل های اف.آر.پی
▪ پانل های ساندویچی با بتن پاششی
پانل های سه بعدی ساندویچی از جمله کامپوزیت های پلیمری میباشند.ساندویچ پانل مصرفی به عنوان نام وپوشش دیواری بصورت کنگره ای وصاف ونوع سقفی ان با بر جستگی هایی به صورت شادولاین میباشد.پانل های سقفی دیافراگم کف را تشکیل میدهد این پانل ها در کنار یکدیگر مستقر شده وروی پانل های دیوار نصب میگردند.پانل های دیوار علاوه بر این که جداکننده فضا های معماری هستند نقش دیوار بار برقائم و دیوار برشی در برابر بار های جانبی را هم ایفا میکنند.بنا بر این عموما در اینگونه سازه ها اسکلت فلزی یا بتنی وجو د نداردوساندویچ پانل به دلیل شکل خاص خود از ظرفیت بار بری بالایی ب خورداراست.ونیز از پانل های غیر بار بر در ساختمان علاوه بر کاهش وزن مزایاییی از قبیل یکپارچه بودن تیغه ها با سازه در برابر بار های جانبی را داراست
كاهش بارهاي زلزله با كاربرد بتن سبك در سبك سازي المانهاي غير سازه اي
در اناليز و طراحي سازه هاي مختلف، بار گذاري اعمال شده به سازه حداقل شامل بار مرده، بار زنده و زلزله مي باشد. جهت كاهش و يا سبك كردن بار وارد به المانهاي اصلي شامل تير، ستون و فونداسيون مي بايستي بار مرده را كاهش داد. كه به تناسب آن وزن سازه نيز كمتر شده و موجب كاهش نيروي زلزله مي گردد. با توجه به اينكه در ساختمانهاي وزن عناصر غير سازه اي از وزن المانهاي سازه اي خيلي بيشتر است، لذا سعي در كاهش وزن المانهاي غير سازه اي با استفاده از انواع بتن در چند سال اخير بر برنامه اكثر مراكز تحقيقاتي قرار گرفته است. در مناطق شمالي و جنوبي كشور به علت عدم وجود معادن خاك رس ساخت اجر و بلوك سفالي داراي هزينه بالا مي باشد و در صورت حمل مصالح به اين نقاطه هزينه ها نيز افزايش يافته و با وجود معادن ماسه بادي در اين نقاط اجراي بتن سبك فوق العاده كم هينه بوده و همچنين وزن سازه نيز كمتر شده است.
اصولا ساخت بتن سبك به يكي از دو روش كلي ذيل صورت مي گيرد:
1- استفاده از افزودني هاي خاص در بتن كه توليد حباب نموده و باعث سبك شدن بتن ميگردد مانند (بتن كفي يا بتن گازي)،در اينصورت روش طرح اختلاط و مراحل ساخت قطعات بتني نيز تغيير مي يابد.
2- استفاده از مصالح با چگالي پايين تر مانند پرليت به جاي كاربرد شن و ماسه معمولي و يا استفاده ازمواد مصنوعي خاص با عملكرد فيزيكي مشابه با مصالح موجود در بتن (مثلا از الياف فايبر گلاس و يا شبكه هاي سيمي جوش و لايه عايق پلي استايرن به جاي ميلگرد و يا شبكه موجود در بتن).
براي استفاده بهينه از اين محصولات ابتدا وزن محصوص و مقاومت فشاري (به ندرت مقاومت كششي) آن براي كاربردهاي مورد نظر در پروژه تعريف مي گردد و بر مبناي آن طرح اختلاط لازم و افزودني هاي مورد نياز بر طبق دستور العمل ها و تجربيات توليد، و در استاندارد كشور المان (DIN) ، انگلستان (BSI)، آمريكا (ASTM) و غيره ارائه ميشود.
دیدگاه خود را بنویسید