آیا فوم بتن همیشه مرطوب است؟ بخش یک

مزایا و معایب فوم بتن در ساخت و ساز ساختمان

اخیرا، فوم بتن به عنوان عامل اصلی خرابی‌های مرطوب در سیستم کفپوش شناخته شده است.

اگرچه تکنیک‌های ساخت و ساز سریع و تغییرات قوانین دولتی در تولید چسب‌های کفپوش نیز به وقوع این مشکلات کمک کرده است، برخی منتقدان بر این باورند که پیامدهای خرابی کف، بیشتر از مزایای استفاده از فوم بتن وزن در پروژه‌ها است.

با توجه به این موضوع، ارزیابی مزایا و معایب فوم بتن حائز اهمیت شده است، این امر نه تنها به دلیل تعاملات آن با سیستم‌های کفپوش، بلکه همچنین تاثیر آن روی جنبه‌های ساختمان مانند وزن فولاد، پی‌ها و امتیازهای مربوط به مقاومت در برابر آتش مورد توجه قرار می‌گیرد.

با وجود چالش‌های مربوط به رطوبت فوم بتن، دال‌های بتنی سبکی که به درستی طراحی و ساخته شده‌اند مزایای متعددی را در مقایسه با دال‌های بتنی معمولی مورد استفاده در پروژه‌ها دارا هستند.

فوم بتن چیست؟

فوم بتن چیز جدیدی نیست. در طول قرن‌های پیشین در قالب‌های مختلف ارائه شده است. انواع مختلفی از فوم بتن وجود دارد. برای اهداف این مقاله، ما تنها بتن‌های سبک سازه‌ای را در نظر می‌گیریم: مخلوطی از سیمان پرتلند، آب، شن و ماسه و رس، رسوب، سنگدانه‌های درشت و یا پودر سنگ. در حالیکه مخلوط بتن معمولی وزنی معادل 145 تا 155 pcf دارد، فوم بتن دارای وزن 110 تا 115 pcf می‌باشد. فوم بتن سازه‌ای بطور معمول دارای مقاومت 28 روز فشاری بتن معمولی است.

تفاوت اصلی بین بتن‌های سبک و بتن‌های معمولی در کاربری‌های سازه‌ای، مصالح تشکیل دهنده و سنگدانه‌های آن است. سنگدانه‌های معمولی عمدتا از سنگ‌های خرد شده طبیعی تشکیل می‌شوند، در حالی که سنگدانه‌های فوم بتن با پردازش رس، شل یا پودر سنگ در یک کوره دوار با دمای 2000 درجه فارنهایت تولید می‌شوند.

در این دماها، سنگدانه‌ها گسترش یافته و یک شبکه متخلخل در اندازه‌های 5 تا 300 میکرون (Chua، 2009) ایجاد می‌کنند. این شبکه متخلخل تراکم کمتری نسبت به مخلوط‌های معمولی دارد.

اگر چه مقاومت فشاری بتن به طور کلی با مقاومت فشاری سنگدانه‌های درشت آن ارتباط دارد، موسسه بتن آمریکا (ACI) 213R-03 گزارش می‌دهد که برای مقاومت‌های فشاری معمولی ساختمان، تا حدود 5،000 psi –  هیچ رابطه قابل اعتمادی بین مقاومت سنگدانه‌ها و مقاومت بتن وجود ندارد.

آب در مخلوط فوم بتن

استفاده از فوم بتن اغلب منجر به وقوع مشکلات مربوط به رطوبت می‌شود، زیرا عمدتا دارای مقدار آب بسیار بالاتری نسبت به بتن معمولی هستند.

برخلاف سنگدانه‌های طبیعی که تمایل به اشباع شدن تنها در سطوح خود دارند، شبکه‌های متخلخل سنگدانه‌ها آب زیادی را جذب و درون خود ذخیره می‌کنند و به تدریج در طول زمان  آن را آزاد می‌کنند.

برای درک چگونگی تاثیر آب بر بتن، ما باید بدانیم که چگونه آب درون این مخلوط واکنش نشان می‌دهد. ACI 304.2، با بتن ریزی به روش پمپاژ، دو نوع آب را در فوم بتن در نظر می‌گیرد: آب آزاد و آب جذب شده. آب آزاد بر حجم مخلوط، اسلامپ و کارآیی مخلوط و مقدار آب موجود در واکنش برای هیدراتاسیون سیمان تاثیر می‌گذارد. آب جذب شده نیز در سوراخهای فوم بتن نگهداری می‌شود.

در هنگام اختلاط، بخشی از آب آزاد به آب جذب شده تبدیل می‌شود، که در نهایت باعث کاهش اسلامپ و مقدار آب موجود برای هیدراتاسیون می‌شود.

علاوه بر این، فشار پمپاژ، آب اضافی آزاد را به درون مخلوط فوم بتن متخلخل هدایت می‌کند و باعث کاهش میزان اسلامپ بین قیف پمپ و نقطه تخلیه می‌شود. برای کاهش مقدار آب جذب شده در مخلوط توسط سنگدانه‌های سبک ، تولید کنندگان بتن قبل از بتن ریزی فضاهای خالی را پر می‌کنند.

تولید کنندگان بتن اغلب از افزودنی‌های کاهش دهنده آب استفاده می‌کنند تا به کاهش مقدار کل آب مخلوط و به تبع آن مقدار آبی که به طور بالقوه در طی زمان قالب را ترک می‌کند، کمک کنند.

در بتن معمولی و فوم بتن، آبی که در هیدراتاسیون ذرات سیمان مصرف نمی‌شود، به آرامی از طریق سطوح در معرض هوا تبخیر می‌شود و همانطور که قبلا بحث شد، می‌تواند مشکلاتی را برای کف ایجاد کند. تقریبا تمام مخلوط‌های بتن حاوی آب بیشتری نسبت به واکنش‌های هیدراتاسیون سیمان هستند، اما آب اضافی باعث می‌شود که بتن ریزی و تراز کردن سطح آن راحت‌تر شود.

پس از اینکه ملات سیمان سخت می‌شود، واکنش هیدراتاسیون، هرچند با سرعت‌های پایین‌تر، در طول عمر بتن با تبخیر آب اضافی آن ادامه می‌یابد. در مخلوط‌های فوم بتن، مقداری از آب جذب شده خارج می‌شود که به هیدراتاسیون کامل سیمان در یک لایه در اطراف سنگدانه‌ها کمک می‌کند، اما مقدار قابل توجهی آب جذب شده در منافذ وجود دارد که در طول زمان تخلیه می‌شود.

با سرعت فزاینده ساخت و ساز، زمان خشک شدن بتن کاهش یافته است، زمان بین اتمام بتن ریزی و زمانی که می‌توانید سیستم کف را نصب کنید، که اغلب دارای اهمیت زیادی در جدول زمان بندی پروژه است.

دال‌های ریخته شده بر روی عرشه‌های فولادی حساسیت بیشتری به زمان خشک شدن دارند، زیرا آب تنها می‌تواند از طریق سطح بالای دال تبخیر شود.

به استثنای بعضی از تکنیک‌هایی که بعدا در این مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت، اقدامات نسبتا کمتری را می‌توان بر روی مخلوط بتن به جز کاهش آب درون مخلوط استفاده کرد. ACI 302.2R-96 گزارش می‌دهد که “هیچ دلیلی برای افزودن یا حذف هر گونه مصالح به استثنای افزودن فوم سیلیس (به جای بعضی سیمان پرتلند) برای کاهش زمان خشک شدن وجود ندارد.

این گزارش می‌گوید که جایگزین کردن 5 تا 10 درصد سیمان پرتلند با فوم سیلیس می‌تواند زمان خشک شدن بتن را چندین هفته کاهش دهد. با این حال، این امر اغلب کمک کمتری به کاهش خشک شدن برای ساخت و ساز سریع می‌کند.

استفاده از فوم بتن قسمت سه

کاربردهای دیگر استفاده از فوم بتن

فوم بتن دارای کاربردهای متنوع در سازه‌هایی با کاربری مختلف است و کاربرد این ماده را می‌توان در بسیاری از سازه‌ها مشاهده کرد.

زیربنای جاده با فوم بتن

فوم بتن می‌تواند عملیات ساخت و ساز جاده‌ای را سبک‌تر کند. این ماده کمک می‌کند تا مشکل روش‌های ساخت سنتی جاده‌های سنگین که دارای نشست هستند، به ویژه در مناطق با زمین نرم حل شود. با ساخت زیربنای جاده‌ها از مواد سبک مانند فوم بتن، وزن کلی سازه می‌تواند به شدت کاهش یابد.

از آنجا که دامنه استفاده از فوم بتن بسیار متنوع بوده و با طیف وسیعی از چگالی‌ها در دسترس است ثابت شده که این یک ماده ایده‌آل و مقرون به صرفه برای حل این مشکل خواهد بود.

این ماده خاصیت عایق داشته و در صورت استفاده از آن در زیر بنای جاده‌ها از نفوذ رطوبت به سطح جلوگیری کرده و باعث خواهد شد دوام سطح جاده بالا رود که هزینه‌های نگهداری را به میزان قابل توجهی پایین خواهد آورد.

ساخت دیوار

فوم بتن را می‌توان برای ساخت دیوارها در محل ساخت و ساز مورد استفاده قرار داد. این می‌تواند با استفاده از قالب‌های سنتی یا قالب‌های پلی استایرن توخالی ساخته شود.

این یک روش ساخت سریع و ارزان با استفاده از عایق‌های حرارتی است. دیوار ساخته شده از فوم بتن فشرده با مقاومت 1200kg / m2 ، عایق حرارتی مشابهی با دیوار ساخته شده از بتن متراکم با 5 برابر ضخامت و دیوار ساخته شده از مصالح دیگر با 10 برابر ضخامت را به ارمغان می‌آورد. که می‌تواند نقش موثری در کاهش مصرف انرژی داشته باشد.  

ساخت تونل

فوم بتن یک ماده ایده‌آل برای ساخت و تعمیر تونل است. این ماده هم برای پر کردن حفره‌های ایجاد شده در هنگام ساخت تونل و هم به هنگام ایجاد روکش برای پر کردن حفره‌های پشت تونل استفاده می‌شود.

ساخت کف

فوم بتن ماده بسیار خوبی برای ساخت و ساز کف را ارائه می‌دهد. این ماده برای ساخت زیر طبقه با سرعت زیاد با قیمت ارزان بسیار مناسب است و می‌تواند برای ساخت کف‌های مسطح و افزایش ارتفاع کف و همچنین برای عایق کاری استفاده شود. به راحتی شکل گرفته و تمامی شکاف‌ها را پر می‌کند و می‌توان به راحتی بر روی آن کف سازی را انجام داد.

بلوک‌های پیش ساخته سبک

روش سنتی ساخت بلوک‌های پیش ساخته سبک شامل افزودن پودر آلومینیوم به مخلوط ملات خیس و سپس اتوکلاو کردن آن است. این روش به دلیل آلودگی ناشی از آن محبوب نیست. فوم بتن یک جایگزین سازگار با محیط زیست است زیرا هیچگونه ماده آلاینده در تولید آن وجود ندارد و تمام مواد مورد استفاده غیر خطرناک هستند. این ماده وزن سبکی دارد که آن را برای مصارف مختلف مناسب می‌سازد.

کارهای زیرساختی

فوم بتن می‌تواند در انواع مختلف پروژه‌های زیرساختی استفاده شود، از جمله: ایجاد ثبات در خاک‌های زیرزمینی پس از زمین لرزه، طرح‌های گسترش بزرگراه، احیاء زمین و پر کردن بندرها.

از آنجا که این موارد در خاک نرم فرو نمی‌روند، توسعه مجدد آنها می‌تواند خیلی سریع‌تر پس از شروع پروژه با استفاده از روش‌های سنتی انجام شود. به دلایل مشابه، این ماده همچنین برای زیرساخت‌های جاده‌ای ایده‌آل است.

آتش خاموش کن

ویژگی‌های مقاومت در برابر آتش فوم بتن آنها را به یک ماده ایده‌آل برای مقابله با آتش در ساختمان‌هایی که فضاهای بزرگ بدون جداکننده دارند تبدیل می‌کند. این ماده برای جلوگیری از نفوذ آتش به بخش خدماتی بین طبقه‌ها و سقف در ساخت و سازهای مدرن و همچنین برای محافظت از طبقه‌های چوبی در خانه‌های قدیمی استفاده می‌شود.

عایق صوتی

فوم بتن موجب کاهش سر و صدای فضای بیرونی و یا ناشی از ضربه می‌شود. بنابراین، این یک ماده ایده‌آل برای دیوارهای داخلی و کف‌های معلق در ساختمان‌های چند طبقه، به ویژه آنهایی است که دارای استفاده‌های عمومی هستند، خواهد بود.

استفاده از فوم بتن قسمت دو

فوم بتن کاربردهای بسیاری در ساخت و ساز دارد و دارای یک سری ویژگی‌های معمول برای عایق کاری سقف است. این ماده دارای وزن کم و مقاومت بالایی بوده و از آن می‌توان در بسیاری از فضاها استفاده کرد. از این ماده برای پوشش سقف در خانه‌ها و ساختمان‌های بزرگ به خاطر وزن کم آن، استفاده می‌شود. در اینجا نمونه‌هایی از آنها نشان داده شده است:

استفاده از فوم بتن در کوله پل‌ها

فوم بتن به طور ویژه‌ای برای کوله پل‌ها مناسب است، زیرا بارهای جانبی کمتری را به پل تحمیل می‌کند، که می‌تواند یکی از مشکلات استفاده از مواد دانه‌ای سنتی به حساب آید. در کوله‌های سنتی، فشار جانبی زیادی بر دیوارهای پل اعمال شده که ناشی از مواد مورد استفاده و چگالی آنها است.

با استفاده از فوم بتن فومی فشار جانبی عملا از بین می‌رود، بنابراین دیوارهای پل نیاز نیست خیلی ضخیم باشند. این بدان معنی است که پایه‌های دیوار پل می‌توانند سبک‌تر ساخته شوند. با کاهش ضخامت دیوارها و اندازه فونداسیون آنها صرفه جویی زیادی در هزینه‌ها رخ می‌دهد. از طرف دیگر زمان ساخت هم پایین خواهد آمد.

کوله‌های سنتی همچنین به دلیل تراکم مواد دانه‌ای و همچنین به دلیل فرو ریختن کل سازه به درون زمین‌های نرم، اغلب نشست‌های قابل توجهی را تجربه می‌کنند. این دست نشست‌ها و فرورفتن در زمین، هزینه‌های تعمیر و نگهداری زیادی را ایجاد می‌کند.

هنگامی که فوم بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد، هیچ گونه نشستی رخ نمی‌دهد و با تنظیم وزن کوله با انتخاب یک طراح اختلاط مناسب، میزان فرورفتگی در زمین نیز کاهش می‌یابد. در صورتی که محاسبات به درستی انجام شده باشد در سازه هیچ نشستی رخ نمی‌دهد.

فوم بتن برای بازسازی ترانشه

فوم بتن یک ماده ایده آل برای بازسازی ترانشه‌ها است (پر کردن ترانشه‌هایی که در جاده‌ها حفاری می‌شوند و برای جا گذاری لوله‌ها یا تعمیرات مورد استفاده قرار می‌گیرند).

روش‌های سنتی برای پر کردن ترانشه‌ها در جاده‌ها، با استفاده از مواد پرکننده دانه‌ای است که منجر به ایجاد نشست در جاده و به طور بالقوه آسیب رسیدن به لوله‌ها می‌شود.

با استفاده از فوم بتن هیچ گونه نشستی رخ نمی‌دهد؛ و به دلیل اینکه فوم بتن به صورت مایع است، می‌تواند هرگونه حفره و فضای خالی را در قسمت ترانشه پر کند.

همچنین ویژگی‌های بارگذاری فوق العاده فوم بتن به این معنی است که بارهای محوری به طور مستقیم به بخش‌های سرویس دهی ترانشه انتقال نمی‌یابند، بنابراین لوله‌ها بر اثر وزن ترافیک آسیب نمی‌بینند.

این ماده به خاطر اینکه در تمام پستی و بلندی‌ها نفوذ می‌کند، فشاری که به آن وارد می‌شود را به تمامی دیواره و اطراف منتقل می‌کند.

مواد خاکریز دانه‌ای سنتی نیاز به تراکم دارند. فوم بتن نیازی به تراکم ندارد، بنابراین به استفاده از هر نوع روش فشرده سازی نیاز نیست و بعد از ریختن فقط باید آن را مسطح کرد.

کار با این ماده بسیار ساده بوده و احتیاج به وسایل اضافه مانند ویبره نیست. این مورد بسیار مهمی است زیرا استفاده از چنین ابزارهایی می‌تواند موجب ایجاد بیماری‌های ناشی از ارتعاش در میان کارگران شود و از طرف دیگر به خاطر شکل پذیری بالا از این ماده می‌توان برای پر کردن انواع ترک و یا حفاری مورد استفاده قرار داد.

استفاده از فوم بتن قسمت یک

بلوک‌ها و پانل‌های فوم بتن سبک CFC

فوم بتن برای ساخت بلوک‌های سبک در بسیاری از کشورها مورد استفاده قرار می‌گیرد. بلوک‌های فوم بتن به طور عمده برای ساخت دیوار‌های پارتیشن استفاده می‌شوند.

ماهیت سبک وزن این ماده بدین معنی است که حداقل بارگذاری را به ساختمان‌ها تحمیل می‌کند. بلوک‌های فوم بتن همچنین عایق حرارتی و صوتی مناسبی هستند. کارخانه‌های مدرن و اتوماتیک تولید بلوک از یک دستگاه برش سیمی استفاده می‌کند تا بلوک‌های بزرگ را به بلوک‌های کوچکتر برش دهند.

راه اندازی یک کارخانه تولید بلوک فوم بتن (سلولی / CLC) نیاز به حداقل سرمایه گذاری برای تجهیزات دارد. بلوک‌ها را می‌توان با تقریبا هر ابعاد دلخواهی ساخت. ابعاد پرطرفدار دارای کاربردهای فراوان هستند.

پانل‌های پیش ساخته همچنین می‌توانند از این ماده ساخته شوند. آخرین نوآوری این پانل‌ها، پانل‌های همپوش 60*50 سانتیمتری و پانل‌های متصل کننده 1.2 متری توخالی است. این پانل‌ها می‌توانند یک دیوار غیر باربر را بسیار سریعتر از بلوک‌های کوچک بسازند، در حالی که بار وارده کلی به ساختمان را کاهش می‌دهند.

این ماده دارای نرخ جذب آب کم و یک ساختار سلولی بسته است. هنگام بارش باران، آب از آن به راحتی عبور نمی‌کند.

فوم بتن برای پر کردن حفره‌ها

فوم بتن همچنین برای پر کردن حفره‌های خالی بسیار مفید است. از آنجا که به صورت مایع است، به راحتی می‌تواند به مکان‌های غیر قابل دسترسی ریخته شود. این نه تنها می‌تواند برای پروژه‌های از پیش برنامه ریزی شده، بلکه در شرایط اضطراری برای ارائه تکیه گاه و پشتیبانی بسیار سریع استفاده شود.

فوم بتن برای پر کردن فاضلاب‌های قدیمی، زیرزمین‌ها، مخازن ذخیره سازی و حفره‌های زیر جاده‌ای ناشی از باران‌های سنگین مورد استفاده قرار گرفته است. این نوع بتن را حتی می‌توان در دهانه‌های کوچک مورد استفاده قرار داد که کار را بسیار آسان‌تر و ارزان‌تر از روش‌های دیگر می‌کند.

در صورت لزوم، آن را همچنین می‌توانید به موقعیت‌هایی که در فاصله قابل توجهی از محل قرار دارند پمپ کنید.

هنگامی که برای پر کردن حفره‌های خالی استفاده می‌شود، این ماده را می‌توان به عنوان پرکننده قابل جریان، مواد کم مقاومت کنترل شده (CLSM) یا مواد کم مقاومت کنترل شده با چگالی کم (LD-CLSM) طبقه بندی کرد.

فوم بتن عایق بام

برای چندین سال که فوم بتن ایرانیان ، مصالحی را برای عایق کاری بام تامین می‌کند. یک مخلوط با چگالی کم انتخاب شده و مقدار هوای خالص درون آن یک ماده عایق حرارتی مناسب را فراهم می‌کند. چگالی کم آن نیز دارای مزایایی است که به طور کلی وزن کلی سقف را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.

عایق کاری سقف، احتمالا گسترده‌ترین کاربرد آن است. فوم بتن دارای دو مزیت کلی است که برای سقف‌ها استفاده می‌شود. اولین مزیت این است که میزان عایق حرارتی بالایی را فراهم می‌کند.

مزیت دوم نیز این است که می‌توانید آن را در بام‌های تخت به صورت شیب دار، برای زهکشی مناسب مورد استفاده قرار دهید. در کشورهایی که سقف‌ها مسطح هستند و از آنها به عنوان بخشی از زندگی روزمره استفاده می‌شود، این ماده به اندازه کافی قوی است تا بتواند میزان تردد یا حتی ترافیک افراد را بر روی سقف تحمل کند.

این ماده بسیار سبک‌تر از شیب‌های ساخته شده از ملات است. این بدان معنی است که یک سقف شیب‌دار ساخته شده از فوم بتن، بارگذاری کمتری را بر سازه تحمیل می‌کند.