بسم الله الرحمن الرحیم
بتن اسفنجی
مقدمه
همانطور که می دانیم امروزه صنعت بتن نقش بسیار مهمی در ساخت و سازهای جوامع بشری ایفا می کند و یکی از عوامل بسیار موثر در سازه های بتنی در جهان است. در این راستا انجمن سیمان پرتلند (PCA) تحقیقاتی را به منظور استفاده از بتن در دیگر پروژه ها آغاز نموده؛ پس از آزمایشات و تحقیقات فراوان موفق شد به راه حل بسیار خوبی به نام بتن اسفنجی (بتن تراوا ) دست یابد. بتن اسفنجی که حاصل این دست رنج بود، توانست تحولات زیادی را در محوطه سازی های شهر های اروپا و آمریکا ایجاد کند. البته این نوع بتن هنوز در ایران جا نیفتاده، ولی امید است با تلاش مسئولین ادارات، مهندسین و متخصصین فن این بتن به منظور حفظ بیشتر محیط زیست و مقرون به صرفه بودن مورد استفاده در پروژه های کشورمان نیز قرار بگیرد.
تعریف بتن اسفنجی
بتن اسفنجی یک مخلوط سنگدانه درشت(شن)،سیمان، آب و ماسه به میزان اندک(وگاهی اوقات بدون ماسه) است. در ساختار این بتن %25-15 (از لحاظ حجم) فضای خالی وجود دارد و این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می شود. در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می شود و این مساله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا" از آب تخلیه خواهد شد.
مواداولیه بتن اسفنجی
مواد تشکیل دهنده اصلی بتن هوادار اتوکلاوی، ماسه سیلیسی، آهک، سیمان، آب هستند، طبیعی و به وفور یافت می شود. ترکیبات قابل بازیافت و برگرداندن به چرخه تولید می باشد.
کاربرد بتن اسفنجی
بتن های اسفنجی عمدتا” پر کننده هستند . ساخت برخی پانل های جداکننده ، ایجاد کف سازی و شیب بندی ، عایق های حرارتی و جاذب صوت از جمله موارد مورد استفاده بتن اسفنجی غیر سازه ای است . تولید قطعات و بلوکهای ساختمانی برای بنائی از جمله کاربردهای بتن اسفنجی گازی است . نوعی بتن اسفنجیگازی بنام سیپورکس در سوئد ساخته شد که می توانست مسلح گردد و در ایران نیز مدتی قطعات بتن اسفنجی مسلح سیپورکسی بکار رفت از جمله دالهای بتن مسلح پیش ساخته برای پوشش سقف از جنس سیپورکس در برخی پروژه های کشور ما مصرف گشته است . قطعات نما از جنس بتن اسفنجی کفی و بتن اسفنجی گازی یا سبکدانه غیر سازه ای نیز تولید و مصرف شده است .
تاریخچه و وضعیت موجود تولید AAC در جهان
بتن گازی (A)) در دهه 1920 در کشور سوئد تولید گردید انگیزه تولید آن دستیابی به ماده با خواص چوب نظیر سبکی، عایق حرارتی و قابلیت برش و شکل دادن و در عوض بدون معایب چوب همانند قابلیت اشتعال و فساد پذیری آن بود. پس از سالهای 1950 ساخت AAC در دیگر کشورها نیز آغاز شد و امروزه این محصول با روش های مختلف و نامهای متفاوت در بسیاری از کشورها تولید می گردد. محصولاتی که تحت نام های تجاری ثبت شده نظیر yatong , hebelx siporex , durox , unipol تولید و عرضه می شوند که در نسبت های طرح اختلاط ، مواد اولیه ، روش برش دادن بتن و مراحل پیش و پس فرآیند تفاوتهایی با یکدیگر دارند.
نسبت مواد مختلف در بتن اسفنجی
برای آشنایی بیشتر با این بتن، در جدول، زیر میزان مواد مختلف به کار رفته شده از آن ذکر شده است:
خواص بتن گازی با توجه به موارد کاربرد ،بتن گازی در جرم های حجمی گوناگون و مقاومت های مختلف تولید می شود .
جمع شدگی ناشی از خشک شدن: جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن با کاهش رطوبت آن شروع می شود و آب از منافذ بزرگ خارج می گردد این کاهش رطوبت با کاهش حجم چندانی همراه نیست و با ادامه خشک شدن آب از منافذ مویین کوچک بتن و همچنین آب جذب شده روی سطوح داخلی مواد متشکله بتن گازی خارج می گردد این خشک شدن با کاهش قابل توجه حجم خمیر سیمان همراه است بر این اساس عامل اصلی جمع شدگی از دست رفتن آب منافذ مویین و آب جذب شده روی سطوح می باشد . جمع شدگی بتن اتو کلاو شده کمتر از بتن معمولی می باشد.استاندارد انگلیس B.Sمقدار حداکثر مجاز جمع شدگی ناشی از خشک شدن را برای بلوکهای گازی برابر 09/0 درصد تعیین می کند.
مقاومت فشاری : مقاومت فشاری بتن گازی نیز مانند بقیه بتن ها با افزایش جرم حجمی افزایش می یابد همچنین وضعیت رطوبتی نمونه، در مقاومت فشاری آن تاثیر می گذارد مقاومت فشاری نمونه های خشک شده در هوای 15 تا 20 درصد بیشتر از نمونه های اشباع شده می باشد با توجه به عمل آوری خاص اتوکلاو که روی بتن گازی اعمال می گردد این نوع بتن ها در پایان این فرآیند به مقاومت نهایی خود رسیده و مقاومت آنها افزایش محسوسی در طی زمان نخواهند داشت.
جذب آب: منظور از جذب آب درصد وزنی آب جذب شده نسبت به وزن خشک نمونه بتن طی زمانی مشخص استغراق در زیر آب می باشد مقدار جذب آب برای بتن معمولی حدود 5 تا 10درصد وزنی می باشد بتن گازی پس از پایان فرآیند اتوکلاو دارای حدود 30 درصد وزن رطوبت قابل تبخیر است میزان جذب آب نمونه های بتن گازی تا حدود 70 درصد وزنی گزارش شده است.
نتایج آزمایشهای موردی انجام شده روی نمونه های بتن گازی تولید داخل کشور: در مباحث قبلی مشخصات عمومی بتن های گازی بر مبنای منابع بین المللی ارائه گردید. در این بخش نتایج آزمایشهای انجام شده در بخش بتن مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن ساختمان و مسکن روی تعدادی نمونه بتن گازی تولید داخل کشور ارائه می گردد . شایان ذکر است که نمونه های آزمایش شده بصورت آماده برای انجام آزمایش دریافت گردیدند.
دو گروه بتن گازی تولید داخل با شناسنامه GI و GS تحت آزمایش های تعیین مقاومت فشاری 7 تعیین جذب آب، تعیین جرم حجمی خشک و تعیین جمع شدگی ناشی از خشک شدن از حالت اشباع قرار گرفتند .
بررسی تولیدات بتن گازی در کشور در حال حاضر در کشور دو شرکت در حال فعالیت می باشند. که اطلاعات کل در خصوص وضعیت این کارخانه ها بشرح ذیل می باشند.
الف- مجتمع تولیدی و صنعتی سیپور ( شرکت فرآورده های ساختمانی ایران)
این مجتمع در اوایل دهه 1350 در منطقه آبیک قزوین ساخته شده و شامل دو خط تولید با نامهای تجاری سیپورکس و ایتونگ می باشد. این مجتمع ( در معرض تعطیلی) دارای ظرفیت اسمی 1450 متر مکعب در دو شیفیت کاری در روز می باشد که بطور متوسط با نصف این ظرفیت کار می کند. میزان مصالح اولیه، نحوه آماده سازی نمونه ها واتوکلاو نمودن در خطوط تولید سیپورکس ویتونگ قدری با یکدیگر متفاوت است . هر چند تولید عمده کارخانه در حال حاضر بلوکهای سبک دیواری این مجتمع قادر به تولید پانلهای بتن گازی مسلح نیز می باشد.
ب- مجتمع تولیدی بنای سبک (هبلکس)
این کارخانه در منطقه باقرآباد ورامین واقع شده است این کارخانه بصورت بلوکهای سبک دیواری بوده و ظرفیت تولید آن بطور متوسط 200 متر مکعب روزانه در دو شیفت کاری است.(در ضمائم نتایج آزمایشات بعمل آمده بر روی این محصول ارائه گردیده است)
نتایج مطالعه بر روی بتن های گازی : خواص مطلوب این نوع بتن شامل جرم حجمی پایین نسبت مناسب مقاومت به جرم حجمی ،عایق بندی مناسب حرارتی و ثبات (جمع شدگی ناشی از خشک شدن) نسبتاً پایین باعث شده است که این ماده در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار گیرد .شایان ذکر است که این محصول نیاز به ایجاد کارخانه ای با هزینه سرمایه گذاری اولیه نسبتاً بالا تولید می گردد.
در حال حاضر تولید بتن های سبک گازی در کشور بصورت بلوکهای سبک می باشد که در ساحتمان برای ساخت دیوارهای جدا کننده داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می گیرد. شواهدی مبتنی بر عدم یکنواختی انطباق تولیدات کارخانه ها با حداقل الزمات ذکر شده در مدارک فنی وجود دارد همچنین در زمینه کاربرد در برخی موارد مشکلاتی در خصوص ترک خوردگی جذب و انتقال رطوبت به داخل ساختمان مشاهده شده است.
بدیهی است کاربرد مناسب و مطلوب بتن گازی در ساختمان مستلزم تولید بتن گازی با کیفیت مطلوب وهمچنین کاربرد مناسب آن در رابطه با مسایل و جزئیات اجرایی می باشد
متاسفانه در کشور در زمینه استاندارد سازی این محصول کار اندکی انجام شده و لازم است استانداردهای تفضیلی برای تعیین حداقل شاخص های کیفیت قابل قبول و همچنین روشهای استاندارد انجام آزمایش های تعیین کیفیت تدوین گردد.
– بتن کفی Foam Concete بتن کفی یکی از انواع بتن های سبک می باشد که از ادغام کف تولید با ثبات کافی در خمیر سیمان یا ملات حاصل می گردد با توجه به محدوده وسیع جرم حجمی قابل دستیابی با بتن های کفی و پایین بودن نسبی سرمایه گذاری اولیه این مصالح بعنوان راه حلی مناسب در مواردی که کاهش وزن و یا عایق بندی حرارتی مدنظر باشد توسط تولید کنندگان عرضه می شوند قبل از بکارگیری هر نوع بتن سبک لازم است دیگر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی مهم آن ارزیابی شوند تا از مناسب بودن آن برای کاربرد مورد نظر اطمینان حاصل گردد. بر این اساس بررسی گسترده آزمایشگاهی جهت تعیین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن کفی با محدوده جرم حجمی بین 800 تا 1500 کیلوگرم بر متر مکعب توسط کارشناسان شرکت بتن سازه الوند و بخش بتن مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن انجام پذیرفت جزئیات این مطالعه و نتایج حاصله در ضمائم حاضر ارائه گردیده است. زمینه های مناسب کاربرد بتن ها کفی کشور مواردی هستند که جمع شدگی بالا قبول باشد در این رابطه می توان به کاربرد بتن کفی بعنوان عایق حرارتی ، پر کننده حفاری ها، بخش میانی پانل های ساندویچی و کابردهای ژئوتکنیکی اشاره نمود.
ساختمان به طور مستقیم ( به لحاظ سبکی ویژه این نوع بتن ) و صرفه جویی در مصرف انرژی بطور غیر مستقیم ( به لحاظ عایق بودن این نوع بتن در مقابل سرما و گرما و در نتیجه کاهش میزان مواد سوختی ) , از لحاظ اقتصادی گام های بلند و مهمامروزه مهندسین و معماران سازنده ساختمان در دنیا با استفاده از بتن سبک در قسمت های مختلف بنا با سبک کردن وزنی برداشته اند .
فوم بتن پوششی است جدید جهت مصارف مختلف در ساختمان که به علت خواص فیزیکی منحصر به فرد خود بتنی سبک و عایق با مقاومت لازم و کیفیت مطلوب نسبت به نوع استفاده از آن ارائه میدهد . این پوشش از ترکیب سیمان , ماسه بادی (ماسه نرم ) , آب و فوم ( ماده شیمیائی تولید کننده کف ) تشکیل می شود . ماده کف زا در ضمن اختلاط با آب در دستگاه مخصوص , با سرعت زیادی , حباب های هوا را تولید و تثبیت نموده و کف حاصل که کاملا پایدار می باشد در ضمن اختلاط با ملات سیمان و ماسه بادی در دستگاه مخلوط کن ویژه , خمیری روان تشگیل می دهد که به صورت درجا با در قالب های فلزی یا پلاستیکی قابل استفاده می باشد . این خمیر پس از خشک شدن با توجه به درصد سیمان و ماسه بادی دارای وزن فضایی از 300 الی 1600 کیلو گرم در متر مربع خواهد بود .
ویژگی های عمده فوم بتن 1 _ عامل اقتصادی : سبکی وزن با مقاومت مطلوب فوم بتن یا توجه به نوع کاربرد آن , بطور کلی به لحاظ اقتصادی مخارج ساختمان را میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهد چون در نتیجه استفاده از آن , وزن اسکلت فلزی و دیوار ها و سقف کاهش یافته و ضمنا باعث کاهش مخارج فونداسیون و پی در ساختمان می گردد که با توجه به خواص فوق , با سبک تر بودن ساختمان , نیروی زلزله خسارات کمتری را در صورت وقوع متوجه آن می سازد .
2 _ سهولت در حمل و نقل و نصب قطعات پیش ساخته : حمل و نقل قطعات پیش ساخته : حمل و نقل قطعات پیش ساخته با فوم بتن هزینه کمتری را نسبت به قطعات بتنی دربرداشته و نصب قطعات بعلت سبکی آنها . بسیار آسان می باشد , هر گونه نازک کاری براحتی روی پوشش فوم بتن قابل اجراست و ضمنا چسبندگی قابل توجهی با سیمان و گچ دارد .
3 _ خواص فوق العاده عایق بودن در مقابل گرما , سرما و صدا : فوم بتن به علت پائین بودن وزن مخصوص آن یک عایق موثر در مقابل گرما , سرما و صداست . ضریب انتقال حرارتی فوم بتن بین65 0/0 تا 435/0 k cal / m2 hc می باشد ( ضریب هدایت حرارتی یتن معمولی بین 3/1 تا 7/1 می باشد ) استفاده از فوم بتن بعنوان عایق باعث صرفه جویی در استفاده از وسائل گرم زا و سرما زا می گردد . فوم بتن عایق مناسبی جهت صدا با ضریب زیاد جذب آگوستیک به سمار می رود که در نتیجه بعنوان یک فاکتور رفاهی در جهت جلوگیری از ورود صداهای اضافی اخیرا مورد توجه طراحان قرا کرفته است .
4 _ خصوصیات عالی در مقابل یخ زدگی و فرسایش ناشی از آن و مقاومت در برابر نفوذ رطوبت و آب : نظر به اینکه فوم بتن در قشرهای سطحی دارای تخلخل فراوان می باشد در نتیجه شکاف های موئین و و درزهای کمتری در سطح ایجاد می شود و اگر پوشش فوم بتن با ضخامت کافی مورد استفاده قرار گیرد در مقابل خطر نفوذ باران و رطوبت مقاومت مطلوبی خواهد داشت .
5 _ مقاومت فوق العاده در مقابل آتش : مقاومت فوم بتن در مقابل آتش فوق العاده می باشد .
به طور مثال قطعه ای از نوع فوم بتن با وزن فضایی 700 الی 800 کیلو گرم در متر مکعب که حداقل 8 سانتی متر ضخامت داشته با شد به راحتی تا 1270 درجه سانتی گراد را تحمل می نماید و اصولا در وزن های پائین غیر قابل احتراق است .
6_ قابل برش بودن :6 به دلیل قابل برش بودن با اره نجاری و میخ پذیر بودن آن . کارهای سیم کشی و نصب لوازم برقی و تاسیسات خیلی سریع و به راحتی قابل عمل خواهد بود .
کاربرد فوم بتن در ساختمان 1 _ شیب بندی پشت بام : فوم بتن با صرفه ترین و محکم ترین مصالح سبکی است که می توان از آن برای پوشش شیب بندی استفاده نمود . نظر به اینکه با دستگاه مخصوص به صورت بتن یکپارچه در محل قابل تهیه و استفاده است می توان مستقیما روی آن را عایق بندی یا ایزولاسیون نمود .
2 _ کف بندی طبقات : به دلیل سبکی وزن فوم بتن و آسان بودن تهیه آن . می توان تمامی کف طبقات . محوطه و بالکن ساختمان را بعد از اتمام کارهای تاسیساتی با آن پوشانده و بلافاصله عملیات بعدی را مستقیما روی آن انجام داد .
3 _ بلوک های غیر بار بر سبک : با بلوک های تو پر به ابعاد دلخواه می توان تمامی کار تیغه بندی قسمت های جدا کننده ساختمان را با استفاده از ملات یا چسب بتن انجام داد . با این نوع بلوک ها علاوه بر اینکه از سنگین کردن ساختمان جلوگیری می شود عملیات حمل و نصب خیلی سریع انجام می گیرد و دست مزد کمتری هزینه می شود . پس از اجرای دیوار می توان مستقیما روی آن را گچ نمود . این بلوک ها دارای وزن فضایی بین 800 الی 1100 کیلو گرم می باشند .
4 _ پانل های جدا کننده یکپارچه و نرده های حصاری جهت محوطه و کاربری در موارد خاص : جهت ساخت دیوارهای سردخانه ها . گرم خانه ها و سالن های ضد صدا می توان در محل با قالب بندی . فوم بتن را به صورت یک پارچه عمودی ریخت . به دلیل ویژگی عمده عایق بودن این نوع بتن . جهت عیق بندی سردخانه ها . گرم خانه ها . پوشش لوله های حرارتی و برودتی و …… کاربرد مهمی دارد . ضمنا به دلیل اینکه عایق صدا می باشد برای موتورخانه ها و اتاق های آکوستیک مورد استفاده وسیع قرار می گیرد
برنامه آزمایش ها برنامه آزمایشگاهی به منظور تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی بتن های کفی با جرم حجمی های مختلف انجام گرفت خصوصیات مورد نظرشان شامل وزن مخصوص و خشک، جذب آب، مویین، جمع شدگی ناشی از خشک شدن ، مقاومت های فشاری محاسبه گردیده است .
مصالح بکار رفته سیمان: سیمان مصرفی از نوع سیماان پرتلند
ماسه: ماسه بکار رفته در این تحقیق از نوع ریز استفاده گردید.
مواد کفزا و تثبیت کننده کف: مواد کفزا و تثبیت کننده کف مورد استفاده بانسبت های مختلف با آب رقیق گردید.
طرح اختلاط طرح اختلاط بتن کفی درهر محدوده جرم حجمی بر اساس حجم مطلق مواد اولیه تعیین گردید حجم آب هیدراسیون بعنوان درصدی از میزان سیمان در نظر گرفته شد. میزان سیمان مطابق با محدوده توصیه شده مراجع مختلف استفاده گردیده و با کم کردن وزن سیمان و آب هیدراسیون از جرم حجمی خشک مورد نظر وزن ماسه در مخلوط مشخص گردید. با محاسبه مقدار آب اختلاط به منظور دستیابی به یکنواختی مورد نظر وبا داشتن مقادیر حجم های سیمان و ماسه در مخلوط ، حجم منافذ هوا و درنتیجه حجم کف مورد نیاز مشخص می گردد.
تحلیل نتایج آزمایشها مقاومت فشاری
مقاومت فشاری مخلوطهای بتن کفی تا حد زیادی تحت تاثیر مقادیر نسبت آب به سیمان می باشد مخلوطهای با نسبت آب به سیمان کمتر در جرم حجمی های مشابه دارای مقاومت های بالاتری می باشند بکارگیری ماسه درشت تر ،خصوصاً در مخلوطهای سنگین تر که منجر به کاهش قابل توجه نسبت آب به سیمان گردید. عملکرد مناسب تر این مخلوطها از نظر مقاومت فشاری را به دنبال دارد. قابل توجه است که کف اضافه شده ه مخلوهای خود دارای مقدار آب بوده به حجم کف مصرف شده و جرم حجمی آن بستگی دارد.
خوشبختانه نتایج مقاومت بدست آمده برای طرح های مختلف بسیاری از نیاز های مورد نظر را تامین می نماید و عملا محدودیت استفاده در بخشهای مختلف ساختمان ایجاد نمی نماید.
جذب آب مویین
جذب آب بصورت وزن آب در واحد سطح نمونه (g/cm2) قابل محاسبه می باشد. نتایج بدست آمده نشان داد که جبابهای هوا در مخلوطهای بتن کفی مورد مطالعه نفوذ ناپذیر نبوده و جذب آب مشاهده مربوط به خمیر سیمان است.و مقادیر بدست آمده در حد استاندارد می باشد
جمع شدگی ناشی از خشک شدن جمع شدگی ناشی از خشک شدن مخلوط ها توسط منشور 5/28*5/7*5/7 سانتیمتر تعیین گردید نمونه ها پس از 28 روز عمل آوری مرطوب به شرایط معمولی آزمایشگاه با رطوبت نسبی حدود 40 درصد منتقل شدند مقدار جمع شدگی ناشی از خشک شدن هر مخروط با اندزه گیری طول نمونه ها در فواصل زمانی مختلف تعیین گردید
مقدار زیاد جمع شدگی ناشی از خشک شدن تن کفی جنبه مهمی است که در موارد استفاده از این ماده باید در نظر گرفته شود در حقیقت برخی نشریه های فنی در مورد بتن کفی مصرف این ماده را محدود به مواردی که جمع شدگی بالا مسئله ساز نباشد نموده اند.خوشبختانه در این خصوص نیز محصولات مورد آزمایش نتایج مناسبی را ارائه نموده اند.
نتایج مطالعه بر روی بتن کفی جذب آب و جذب مویین بتن های کفی مشابه بتن های معمولی و قابل قبول بوده است در صورتیکه از کف مناسب در تهیه این نوع بتن استفاده شود حتی عملکرد بتن کفی با جرم حجمی 800 کیلوگرم بر متر مکعب مشابه بتن معمولی با نسبت آب به سیمان مشابه می باشد.
جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتنهای کفی در ایران نسبتاً زیاد است که نمونه های تولیدی این شرکت این موضوع را با استفاده از نوع خاصی از مواد کفزا همراه با مواد تثبیت کننده و کاهش دهنده جمع شدگی مرتفع نموده است.
نصب بتن اسفنجی صب بتن اسفنجی شامل 4 اساسی است:
1)مخلوط کردن
2)جاگذاری کردن
3)تراکم و فشردگی
4)عمل اوردن بتن
بوجود اوردن قرار دادن و عمل اوردن بتن اسفنجی همه جای به اینکه در یک کارخانه زیر شرایط یکسان انجام شوند در محل کار (پای کار) انجام می شوند
اگر چه بتن اسفنجی می تواند توسط همان تهیه کننده های بتن تو پر تهیه شده و توسط همان کامیونهای بتن تو پر تحویل داده شود اما این ویژگیهای فیزیکی منحصر به فردش است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد . همچنین تفاوتهای ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت ان را نیازمند است.
به هر حال کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان اشنایی و عملکرد نسب کننده وخاصیت ضربه های ساختاری دارد این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتا پایین 400psiالی 4000psiاست اساس مشخص شده و پذیرفته شده ای برای مفاومت بالا نیست و مثله مهمتر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدر پوکی ان است البته بایدبدانیم که زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید کاملا غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل انکی خاک وزیر سازه ان نفوذ پذیری داشت باشد در منهطق مناسه ای هم بت اسفنجی مستقیما بالای ماسه گذاشته می شود همچنین باید به این موضوع اشاره کرد کعه یخ زدن اب در این بتن مشکلی ایجاد نمی کند زیرا ازمایشهایی صورت رفته که در ان بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در اب وهوای سرد گذاشته واب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ میزند کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مثله را حل نموده ومشکلی ر در به کار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد
نقش مواد افزودنی (مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی مواد افزودنی که در بتن اسفجی به کار می روند عبارتند از : رقیق کننده های سیمان خاکستر بادی و پوزولان طبیعی روباره وبخار سیلیس
حال به برخی از انه که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می توانند به جای سمان مورد استفاده قرار گی رند که در ایران از انها به ندرت استفاده می شود اشاره میکنیم در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش میزان افزایش مقاومت تخلخل نفوذ پذیری و غیره در بت تاثیر می گذارند در یک کلام کلید عملکرد بالای بتن در استفاده از موا افزودنی است از ان جمله می خواهیم به گاز سیلیس خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن را به وسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف افایش می دهتد اشاره کنیم
نمونه ای از طرح اختلاط بتن معمولی:
نسبت وزنی طرح اختلاط برای بتن 250
برای 1 متر مکعب بتن :
300 کیلو سیمان
120 کیلو آب
1190 کیلو شن
790 کیلو ماسه
نسبت آب به سیمان: 0.4
نسبت سنگدانه به سیمان (ازلحاظ جرم):6.6
نسبت سنگدانه ریز (ماسه) به سنگدانه درشت (شن) :0.66
رفتار بتن اسفنجی
همچنین به منظور آشنایی بیشتر با رفتار این بتن، ویژگی های آن در زیر بیان شده است:
نصب بتن اسفنجی
نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:
1- مخلوط کردن 2- جاگذاری کردن (گماردن، قراردادن) 3- تراکم و فشرده سازی (کوبیدن) 4- عمل آوردن بتن بوجود آوردن، قرار دادن و عمل آوردن بتن اسفنجی همه به جای اینکه در یک کارخانه زیر شرایط یکسان انجام شوند، در محل کار (پای کار) انجام می شوند
اگر چه بتن اسفنجی می تواند توسط همان تهیه کننده های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون های بتن توپر تحویل داده شود، اما این ویژگی های فیزیکی منحصر به فردش است که نیاز به یک پیمانکار با تجربه تخصصی دارد. همچنین تفاوت های ساختاری ما بین بتن اسفنجی و بتن غیر قابل نفوذ نصب متفاوت آن را نیازمند است. به هر حال، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب کننده و خاصیت ضربه های ساختاری (کمپکت) دارد. این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن psi400 الی psi 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده ای برای مقاومت بالا نیست. و مساله مهم تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی (فضای خالی) آن است. البته باید بدانیم که زیر سازی این بتن و زمین زیرینش نباید کاملاً غیر قابل نفوذ باشد و باید حداقل اندکی خاک و زیر سازی آن نفوذ پذیری داشته باشد. در مناطق ماسه ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می شود
همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ زدن آب در داخل این بتن مشکلی ایجاد نمی کند، زیرا آزمایش هایی صورت گرفته که در آن بتن اسفنجی را به مدت بیش از 15 سال در آب و هوای سرد گذاشته و آب باران و برف پس از ورود به داخل بتن یخ می زد. کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در به کار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.
نقش مواد افزودنی ( مواد دارای خواص سیمانی ) در بتن اسفنجی
مواد افزودنی(یا همان مواد دارای خواص سیمانی) که در بتن اسفنجی بکار می روند عبارتند از: رقیق کننده های سیمان(C 1157، C 595ASTM )، خاکستر بادی و پوزولان طبیعی (ASTM C 618)، روباره (ASTM C 989) و بخار سیلیس(ASTM C 1240 ). حال به برخی از آن ها که نقش بسیار مهمی در ساختار بتن دارند و می توانند به جای سیمان مورد استفاده قرار گیرند(که در ایران از آنها به ندرت استفاده می شود) اشاره می کنیم. در واقع این مواد بر عملکرد زمان گیرش، میزان افزایش مقاومت، تخلخل، نفوذ پذیری و … در بتن اسفنجی تاثیر می گذارند و در یک کلام کلید عملکرد بالای بتن، در استفاده از مواد افزودنی (SCMS) است. از آن جمله می خواهیم به گاز سیلیس، خاکستر بادی و روباره که همگی دوام بتن را بوسیله کم کردن نفوذ پذیری و شکاف ( ترک خوردگی) افزایش می دهند اشاره می کنیم.
گاز سیلیس (Silica fume): یک فرآورده فرعی (محصول جانبی) از تولید سیلیکون است، و از دانه های خیلی ریز و ذرات کروی شکلی تشکیل شده است و به طور موثری مقاومت و دوام بتن اسفنجی را افزایش می دهد. به طور مکرر برای ارتفاعات بلند ساختمان ها به منظور افزایش مقاومت فشاری بتن(با استفاده از گاز سیلیس مقاومت بتن از psi 20000 هم فراتر می رود.) استفاده می شود و می توان از آن %12- 5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.
خاکستر بادی(fly ash): خاکستر بادی، محصول فرعی انبار زغال سنگ سوزان در نیروگاه های برق است و سال ها قبل به عنوان ماده ای بی مصرف روی زمین انباشته می شد و بدون استفاده بود. اما حالا به عنوان یک ماده مهم در صنعت سیمان سازی به کار برده می شود و می توان از آن %65-5 به جای سیمان در بتن استفاده کرد.
روباره (Blast furnace Slag): روباره، محصول فرعی زباله در صنعت پولاد (فولاد) است، و سهم آن در مقاومت و دوام بتن بیشتر است و می توان از آن %70-20 به جای سیمان در بتن اسفنجی استفاده کرد.
مزایای بتن اسفنجی چیست و موارد استفاده از آن کدام است؟
بتن اسفنجی دارای مزایای اقتصادی و زیست محیطی فراوانی است، که البته مزایای زیست محیطی آن بیشتر مد نظر است. از مزایای اقتصادی آن می توان به پایین آمدن خرج های فراوان به منظور هدایت آب باران و فاضلاب اشاره داشت. در واقع می توان گفت با وجود بتن اسفنجی نیازی به ساختن جوی های آب فراوان در سطح شهر و کنار خیابان و کوچه ها و همچنین کانال های بزرگ آب نیست. زیرا این بتن هر گونه بارندگی را مستقیماً به زمین و سفره های آب زیرزمینی منتقل می کند و در واقع یک مزیت زیست محیطی نیز محسوب می شود. از دیگر مزایای زیست محیطی آن می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان ها به هنگام بارندگی 2-جلوگیری از آلوده شدن آب بارندگی ها (زیرا اگر زمین غیرقابل نفوذ باشد، آب باران و برف در سطح زمین که آلودگی فراوان دارد جریان می یابد و منجر به آلوده شدن آب بارندگی می شود.
3-پر شدن ذخایر آب زیرزمینی 4-در نقاط سرد که ماندن برف و باران روی زمین (بعد از بارش) منجر به سردتر شدن آن مناطق می شود می توان با استفاده از این بتن آب باران و برف را به داخل زمین هدایت کرد و از سردتر شدن آن ناحیه جلوگیری کرد. 5-همچنین می توان از این نوع بتن در مکان هایی که نیاز به زمین خشک است استفاده کرد مثلاً در زیر سازی چمن های استادیوم های فوتبال. 6-همچنین در مناطق سردسیر، بدلیل عبور آب از این بتن از یخ زدگی سطح معابر و در نتیجه ایجاد خطر جلوگیری می کند که شهرداری های محترم می توانند از این بتن در پیاده رو سازی ها و محوطه سازی پارک ها، پارکینگ ها و معابری که مشکل آبگیری دارند استفاده نمایند. 7-ایجاد مناظری زیبا به هنگام بارندگی، زیرا با وجود این بتن دیگر هنگام بارندگی آب گرفتگی وجود ندارد.