همه چیز در مورد بتن اسفنجی

بتن اسفنجی اولین بار در کشور سوئد در سال ۱۹۲۳ تولید شد و تا سال ۱۹۶۰ در ایالات متحده مورد استفاده قرار می‌گرفت.

بلوک بتن اسفنجی سبک‌ترین نوع بلوک در میان خانواده بلوک‌های بتنی است.

این بلوک‌ها به واسطه مصالح خود در اجرای ساختارهای دوگانه و عملکرد عایق‌بندی نسبت به سایر بلوک‌ها برتری دارند.

با وجود محدودیت در کاربرد ساختاری در سازه‌های کم ارتفاع، بلوک‌های بتن اسفنجی می‌توانند عملکرد ساختاری مشابه با بلوک‌های متراکم و سبک وزن داشته باشند.

بلوک‌ها از سیمان، آهک، شن و ماسه، خاکستر حاصل از سوخت و آب تشکیل شده‌اند.

خاکستر حاصل از سوخت با شن، ماسه و آب ترکیب شده و دوغاب را تشکیل می‌دهد.

سپس قبل از مخلوط شدن با سیمان، آهک و مقدار کمی پودر آلومینیوم سولفات گرما داده می‌شود.

آلومینیوم سولفات با آهک واکنش نشان داده و حباب‌های هیدروژنی ایجاد می‌کند.

با ریختن این مخلوط درون قالب، هیدروژن پخش شده و جایگزین هوا می‌شود.

وقتی ترکیب یکدست شد، به سایز استاندارد بلوک‌ها برش داده می‌شود.

به اتوکلاو، جایی که فشار حرارتی برای ایجاد استقامت وجود دارد، منتقل می‌شود.

در ساختار این بتن ۱۵ الی ۲۵% (از لحاظ حجم ) فضای خالی وجود دارد.

این امر موجب عبور آب از داخل این بتن می‌شود.

در بتن اسفنجی از آب نسبت به دیگر انواع بتن کمتر استفاده می‌شود و این مسئله باعث شده تا پس از ساختن مخلوط بتن آب آن به سرعت تبخیر شده و مخلوط در مدت یک ساعت کاملا از اب تخلیه گردد.

در بتن اسفنجی منافذ هوا درون خمیر سیمان ایجاد می‌گردد.

مهم‌ترین مواد اولیه این نوع بتن سیلیس است که همراه آب به صورت دوغاب درآورده می‌شود و همچنین آهک پخته شده و سیمان که درمیکسرهای مخصوص در مدت زمان معلوم است و سپس در قالب‌های مورد نظر ریخته خواهند شد.

زیرسازی بتن اسفنجی و زمین زیرین بتن اسفنجی نباید کاملاً غیر قابل نفوذ باشد.

باید حداقل اندکی خاک و زیرسازی آن نفوذپذیری داشته باشد.

در مناطق ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.

همچنین باید به این موضوع اشاره کرد که یخ‌زدن آب در داخل بتن اسفنجی مشکلی ایجاد نمی‌کند.

زیرا آزمایش‌هایی 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 می‌زد.

کاربرد موفق بتن اسفنجی در این مناطق این مساله را حل نموده است و مشکلی در بکار بردن این بتن در این مناطق وجود ندارد.

بتن اسفنجی را بتن پوک و متخلخل نیز می‌نامند.

در برخی منابع بتن Cellular نام دارد.

اغلب بتن‌های اسفنجی گازی و بتن اسفنجی کفی غیر سازه‌ای هستند.

اما برخی بتن‌های اسفنجی گازی از قابلیت سازه‌ای شدن و حتی مسلح شدن برخوردار می‌باشند‌.

 

• بتن اسفنجی گازی:

این نوع بتن برای ساخت بلوک‌های سبکی که در ساخت دیوار جداکننده بکار برده می‌شود.

• بتن اسفنجی کفی:

این بتن از کف در خمیر سیمان یا ملات ایجاد می‌شود و وزن سبک‌تری نسبت به بتن اسفنجی گازی دارد.

همچنین این بتن مانند بتن اسفنجی گازی عایقی حرارتی است و به عنوان لایه‌ی میانی ساندویچ پانل‌ها، پرکننده‌ی حفاری‌ها و عایق‌های حرارتی است.

در این بتن نیز می‌توان مواد دیگری از جمله سیلیس، خاکستر بادی و روباره استفاده کرد تا مقاومت و میزان تخلخل و نفوذپذیری را افزایش دهند.

از آن جایی که این بتن‌ها از مقاومت خوبی برخوردار نیستند، اما از نظر جذب رطوبت و نفوذپذیری بالا برای سازه‌های بتنی استفاده می‌شوند.

در هر دو روش ذکر شده پایدار بودن حباب‌های گازی و توزیع یک نواخت آنها در مخلوط بتن بسیار حائز اهمیت بوده و کیفیت نهایی بتن را تعیین می‌کند.

وزن مخصوص بتن اسفنجی بین محدوده ۲۰۰ تا ۷۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد.

اما می‌تواند تا ۱۲۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب هم برسد.

• ساخت پانل‌های جداکننده
• ایجاد کف‌سازی و شیب‌بندی
• عایق‌های حرارتی و جاذب صوت

• تولید بلوک‌ها و قطعات ساختمانی
• تولید قطعات پیش ساخته مسلح

بتن اسفنجی از مقاومت بالایی برخوردار نیست اما از نظر جذب رطوبت و نفوذپذیری بالا برای ساخت روسازهای بتنی مناسب می‌باشد.

جذب رطوبت به درصد وزن آبی که جذب می‌شود نسبت به وزن بتن خشک در زمانی که در زیر آب قرار گرفته اشاره دارد.

مقاومت بتن اسفنجی در برابر یخ‌زدگی آب بالاست و می‌توان از آن در مناطق سرد نیز استفاده نمود.

یکسری مواد را می‌توان به جای سیمان به بتن اسفنجی اضافه نمود که شامل:

خاکستر بادی، گاز سیلیس و روباره می‌باشند.

این متریال‌ها بر نفوذپذیری، گیرش، میزان تخلخل و مقاومت بتن اثرگذار هستند و عملکرد بتن را ارتقاء می‌بخشند.

مواد افزودنی بتن اسفنجی شامل موارد زیر می‌باشند:

خاکستر بادی:

متریال خاکستر بادی محصولی از انبار زغال سنگ سوزان واقع در نیروگاه‌های برق است که متریالی مهم در سیمان‌سازی به شمار می‌آید.

این ماده را می‌توان جایگزین سیمان قرار داده و به میزان ۶ الی ۶۵ درصد از آن استفاده نمود.

در گذشته این ماده بر روی زمین انباشته می‌شود و ماده‌ای بی‌مصرف محسوب می‌شد اما امروزه از آن در بتن‌سازی استفاده می‌گردد.

گاز سیلیس:

گاز سیلیکون محصولی فرعی از تولید سیلیکون با دانه‌بندی بسیار ریز و کروی شکل است که استفاده از آن استحکام و طول عمر بتن را بالا می‌برد.

از گاز سیلیس برای افزایش مقاومت فشاری بتن در ساختمان‌های بلند استفاده می‌شود.

از این ماده می‌توان به میزان ۵ الی ۱۲ درصد به جای سیمان استفاده نمود.

روباره:

روباره محصول زباله در صنایع فولادسازی است و به میزان ۲۰ الی ۷۰ درصد می‌توان از آن به جای سیمان استفاده کرد.

روباره همانند سایر افزودنی‌ها عاملی برای افزایش مقاومت بتن محسوب می‌شود.

نصب بتن اسفنجی شامل 4 مرحله اساسی است:

1. مخلوط کردن
2. جاگذاری کردن 
3. تراکم و فشرده‌سازی
4. عمل آوری 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 انجام می‌شوند.

اگر چه بتن اسفنجی می‌تواند توسط همان تهیه کننده‌های بتن توپر تهیه شده و توسط همان کامیون‌های بتن توپر 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 آن را نیازمند است.

به هر حال، کیفیت و عملکرد بتن اسفنجی بستگی به میزان آشنایی و عملکرد نصب‌کننده و خاصیت ضربه‌های ساختاری (کمپکت) دارد.

این نوع بتن به دلیل مقاومت نسبتاً پایین آن PSI 400 الی PSI 4000 اساس مشخص شده و پذیرفته شده‌ای برای مقاومت بالا نیست.

مساله مهم‌تر در موفقیت یک روسازی بتن اسفنجی مقدار پوکی (فضای خالی) آن است.

البته باید بدانیم که زیرسازی 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 ماسه‌ای هم بتن اسفنجی مستقیماً بالای ماسه گذاشته می‌شود.

وزن مخصوص بتن‌های اسفنجی بسیار پایین‌تر از بتن های معمولی است.

وزن مخصوص این بتن‌ها تا 300 کیلوگرم بر متر مکعب می‌تواند کاهش پیدا کند.

بتن‌های اسفنجی مانند سایر بتن‌های سبک دیگر، مقاومت و هدایت حرارتی پایینی دارند.

مقاومت و هدایت حرارتی در اینگونه بتن‌ها متناسب با چگالی بتن تغییر می‌کند.

خزش در این گونه بتن‌ها تقریبا برابر با بتن‌های معمولی است.

بتن اسفنجی نسبت به بتن سبکدانه با مقاومت مشابه تغییر شکل حرارتی بیشتر و انقباض بیشتر و نفوذپذیری بیشتری دارد.

میلگردهایی که در بتن اسفنجی محافظت نشده‌اند حتی در مواردی که حملات خارجی خیلی شدید نباشد در مقابل خوردگی آسیب‌پذیر هستند.

لذا باید میلگردها را با فرو بردن در یک محلول شیمایی ضد خوردگی محافظت نمود.

از مزایای این نوع بلوک‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. حجم گرمایی متوسط
2. استفاده از زباله‌های صنعتی به عنوان مواد تشکیل دهنده اولیه
3. خاصیت عایق‌بندی ایده‌آل
4. کاهش ۲۵ درصدی انرژی در پروسه تولید
5. کارایی بالا
6. کاهش مصرف انرژی در حمل و نقل به دلیل وزن سبک آن
7. قابلیت جذب صوت
8. قابلیت استفاده مجدد به دلیل استفاده از ملات آهک در ترکیبات آن
9. قیمت تمام شده پایین
10. تولید آسان
11. جلوگیری از بروز آب گرفتگی در معابر و مکان‌ها
12. پر شدن ذخایر آب زیرزمینی

از معایب این نوع بلوک ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• از مواد تجدید ناپذیر در تولید آنها استفاده می‌شود.
• این نوع بتن‌ها در معرض آسیب قرار دارند.
• استفاده از آلومینیوم، باعث ایجاد کربن می‌شود.
• استفاده از سیمان باعث گرم شدن زمین می‌شود.
• جمع شدگی بالا
• مقاومت فشاری پایین

• پوشاندن و ضخیم کردن سقف و کف در صورت لزوم
• قالب‌گیری سازه‌های فولادی برای محافظ از آنها در برابر آتش و خوردگی
• عایق حرارتی در سقف‌ها
• عایق‌کاری لوله‌کشی‌های آب
• ساخت دیوار‌های پارتیشن و دیوار‌های پانلی
• عایق‌کاری دیوارها
• ساخت دیوار‌های باربر با استفاده از بلوک‌های بتنی سلولی
• کاربرد به عنوان ماده پر کننده در پانل‌های دیواری در ساختمان‌های چندطبقه
• زیرسازی چمن‌های استادیوم فوتبال 
• شیب بندی
• کف سازی
• ماده ای پر کننده

بتن سبک گازی یا بتن هوادار اتوکلاو شده AAC که مخفف عبارتAutoclaved Aerated Concrete  می‌باشد.

با نام هبلکس نیز شناخته می‌شود.

بتن گازی اتوکلاو شده در سال 1924 میلادی توسط یک معمار و مهندس سوئدی ابداع و اختراع شده است.

• ماده‌ای عالی برای عایق صوتی
• بسیار مقاوم در برابر آتش
• در اشکال و اندازه‌های مختلف موجود است
• جرم حرارتی بالا ذخیره شده و انرژی را با گذشت زمان آزاد می‌کند
• ساخته شده با مواد قابل بازیافت
• هندلینگ و نصب آسان به دلیل وزن کم
• برش آسان
• حمل و نقل اقتصادی و جابجایی در مقایسه با بتن ریخته شده یا بلوک بتنی

• محصولات اغلب ناهماهنگی در کیفیت و رنگ را نشان می‌دهند.
• دیوارهای خارجی برای محافظت در برابر آب و هوا، به روکش بیرونی احتیاج دارند.
• در صورت نصب در محیط‌هایی با رطوبت بالا، اتمام داخلی احتیاج به نفوذپذیری بخار کم دارد و اتمام‌های خارجی احتیاج به نفوذپذیری بالایی دارند.
• درجه عایق بودن آنها در مقایسه با سایر مصالح مختص عایق کاری کمتر است.
• هزینه بالاتر از بلوک بتونی معمولی.
• مقاومت بتن اسفنجی گازی به مراتب کمتر از بتن‌های سنتی معمولی است.

بتن سبک کفی با استفاده از حباب‌های هوا که به کمک یک عامل کف زا ایجاد می‌شود تهیه می‌گردد.

تکنولوژی تولید این نوع بتن ساده‌تر از تکنولوژی تولید بتن سبک گازی است.

تولید این نوع بتن در محل ساخت نیز امکان‌پذیر بوده و به دلیل دانسیته کم قابل پمپ کردن به طبقات و با فواصل دیگر است.

بلوک این نوع بتن دارای چسبندگی خوبی با سیمان و گچ داشته و در دانسیته‌ها و ضخام‌های مناسب به عنوان عایق حرارتی در دیوارهای بیرونی هم کاربرد دارد.

برای افزایش دانسیته و اقتصادی‌تر کردن این نوع بتن از ماسه ریز دانه با نسبت‌های مختلف نسبت به سیمان استفاده می‌شود.

بهترین نوع ماسه در این نوع بتن ماسه سیلیسی می‌باشد و دانه‌بندی آن متناسب با دانسیته بتن مورد نیاز می‌باشد.

به طوری که هر چه دانسیته پایین‌تر باشد ریز بودن دانه ماسه ضروری‌تر می‌باشد.

ماسه مصرفی می‌بایست شسته شده و حداکثر دارای ۳٪ وزنی خاک رس داشته باشد.

علاوه بر ماسه بادی می‌توان از مصالح سبک دیگری همچون ورمیکولیت خاکستر و خاکستر آتشفشانی نیز استفاده کرد.

در ساخت قطعات بتن سبک کفی برای مقابله با ترک‌های ناشی از انقباض بتن از الیاف پلی پروپیلن و الیاف فولادی استفاده می‌شود.

معمولا از الیاف پلی پروپیلن با طول ۱۲ میلیمتر به مقدار ۱ تا ۳ کیلوگرم در هر متر مکعب در بتن سبک کفی استفاده می‌شود.

که باعث ارتقای خواص مکانیکی به ویژه مقاومت برشی آن در حد بتن معمولی می‌گردد.

• بار مرده ساختمان به دلیل اینکه بتن کفی وزن کمی دارد، بسیار کاهش می‌یابد.
• بتن کفی در حالت تازه خود آزادانه جریان دارد.

این خاصیت به پر کردن کامل قسمت‌های خالی کمک می‌کند.

• سازه بتنی کفی از قابلیت پخش و توزیع بار بسیار عالی برخوردار است.
• بتن کفی بارهای جانبی زیادی را به سازه تحمیل نمی‌کند.
• خاصیت جذب آب
• بلوک‌های بتنی کفی بسیار ساده تولید می‌شوند، بنابراین بررسی و کنترل کیفیت به راحتی انجام می‌شود.
• بتن فوم مقاومت بیشتری در برابر انجماد و ذوب دارد.
• کار با آنها هم سریع‌تر و هم کم خطر است.
• مقرون به صرفه و به نگهداری کمتری احتیاج دارد.

• وجود آب در مواد مخلوط، بتن کفی را بسیار حساس می‌کند.
• جلا بخشیدن به آنها به دلیل ساختار متخلخل عملاً امکان ندارد.
• به زمان بیشتری برای مخلوط شدن مناسب احتیاج دارد.
• با افزایش تراکم، مقاومت فشاری و مقاومت خمشی کاهش می‌یابد.

بتن‌های سبک در سال‌های اخیر در گوشه و کنار جهان به عنوان یکی مصالح ساختمان‌سازی بسیار رواج یافته‌اند.

بتن‌های سبک بر اساس مواد تشکی دهنده و نحوه تشکیل به انواع مختلفی دسته‌بندی شده‌اند که ویژگی مشترک همه آنها وزن بسیار کم و مقاومت بسیار بالا است.

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد

نویسنده : سیدعلی منتظری

منبع : بخش مقالات تخصصی سایت استوارسازان

امیدوارم این مقاله مورد توجه شما قرار گرفته باشد