فوم بتن ، توليدكننده فوم بتن

مزايا و معايب فوم بتن در ساخت و ساز ساختمان

اخيرا، فوم بتن به عنوان عامل اصلي خرابي‌هاي مرطوب در سيستم كفپوش شناخته شده است.

اگرچه تكنيك‌هاي ساخت و ساز سريع و تغييرات قوانين دولتي در توليد چسب‌هاي كفپوش نيز به وقوع اين مشكلات كمك كرده است، برخي منتقدان بر اين باورند كه پيامدهاي خرابي كف، بيشتر از مزاياي استفاده از فوم بتن وزن در پروژه‌ها است.

با توجه به اين موضوع، ارزيابي مزايا و معايب فوم بتن حائز اهميت شده است، اين امر نه تنها به دليل تعاملات آن با سيستم‌هاي كفپوش، بلكه همچنين تاثير آن روي جنبه‌هاي ساختمان مانند وزن فولاد، پي‌ها و امتيازهاي مربوط به مقاومت در برابر آتش مورد توجه قرار مي‌گيرد.

با وجود چالش‌هاي مربوط به رطوبت فوم بتن، دال‌هاي بتني سبكي كه به درستي طراحي و ساخته شده‌اند مزاياي متعددي را در مقايسه با دال‌هاي بتني معمولي مورد استفاده در پروژه‌ها دارا هستند.

فوم بتن چيست؟

فوم بتن چيز جديدي نيست. در طول قرن‌هاي پيشين در قالب‌هاي مختلف ارائه شده است. انواع مختلفي از فوم بتن وجود دارد. براي اهداف اين مقاله، ما تنها بتن‌هاي سبك سازه‌اي را در نظر مي‌گيريم: مخلوطي از سيمان پرتلند، آب، شن و ماسه و رس، رسوب، سنگدانه‌هاي درشت و يا پودر سنگ. در حاليكه مخلوط بتن معمولي وزني معادل 145 تا 155 pcf دارد، فوم بتن داراي وزن 110 تا 115 pcf مي‌باشد. فوم بتن سازه‌اي بطور معمول داراي مقاومت 28 روز فشاري بتن معمولي است.

تفاوت اصلي بين بتن‌هاي سبك و بتن‌هاي معمولي در كاربري‌هاي سازه‌اي، مصالح تشكيل دهنده و سنگدانه‌هاي آن است. سنگدانه‌هاي معمولي عمدتا از سنگ‌هاي خرد شده طبيعي تشكيل مي‌شوند، در حالي كه سنگدانه‌هاي فوم بتن با پردازش رس، شل يا پودر سنگ در يك كوره دوار با دماي 2000 درجه فارنهايت توليد مي‌شوند.

در اين دماها، سنگدانه‌ها گسترش يافته و يك شبكه متخلخل در اندازه‌هاي 5 تا 300 ميكرون (Chua، 2009) ايجاد مي‌كنند. اين شبكه متخلخل تراكم كمتري نسبت به مخلوط‌هاي معمولي دارد.

اگر چه مقاومت فشاري بتن به طور كلي با مقاومت فشاري سنگدانه‌هاي درشت آن ارتباط دارد، موسسه بتن آمريكا (ACI) 213R-03 گزارش مي‌دهد كه براي مقاومت‌هاي فشاري معمولي ساختمان، تا حدود 5،000 psi –  هيچ رابطه قابل اعتمادي بين مقاومت سنگدانه‌ها و مقاومت بتن وجود ندارد.

آب در مخلوط فوم بتن

استفاده از فوم بتن اغلب منجر به وقوع مشكلات مربوط به رطوبت مي‌شود، زيرا عمدتا داراي مقدار آب بسيار بالاتري نسبت به بتن معمولي هستند.

برخلاف سنگدانه‌هاي طبيعي كه تمايل به اشباع شدن تنها در سطوح خود دارند، شبكه‌هاي متخلخل سنگدانه‌ها آب زيادي را جذب و درون خود ذخيره مي‌كنند و به تدريج در طول زمان  آن را آزاد مي‌كنند.

براي درك چگونگي تاثير آب بر بتن، ما بايد بدانيم كه چگونه آب درون اين مخلوط واكنش نشان مي‌دهد. ACI 304.2، با بتن ريزي به روش پمپاژ، دو نوع آب را در فوم بتن در نظر مي‌گيرد: آب آزاد و آب جذب شده. آب آزاد بر حجم مخلوط، اسلامپ و كارآيي مخلوط و مقدار آب موجود در واكنش براي هيدراتاسيون سيمان تاثير مي‌گذارد. آب جذب شده نيز در سوراخهاي فوم بتن نگهداري مي‌شود.

در هنگام اختلاط، بخشي از آب آزاد به آب جذب شده تبديل مي‌شود، كه در نهايت باعث كاهش اسلامپ و مقدار آب موجود براي هيدراتاسيون مي‌شود.

علاوه بر اين، فشار پمپاژ، آب اضافي آزاد را به درون مخلوط فوم بتن متخلخل هدايت مي‌كند و باعث كاهش ميزان اسلامپ بين قيف پمپ و نقطه تخليه مي‌شود. براي كاهش مقدار آب جذب شده در مخلوط توسط سنگدانه‌هاي سبك ، توليد كنندگان بتن قبل از بتن ريزي فضاهاي خالي را پر مي‌كنند.

توليد كنندگان بتن اغلب از افزودني‌هاي كاهش دهنده آب استفاده مي‌كنند تا به كاهش مقدار كل آب مخلوط و به تبع آن مقدار آبي كه به طور بالقوه در طي زمان قالب را ترك مي‌كند، كمك كنند.

در بتن معمولي و فوم بتن، آبي كه در هيدراتاسيون ذرات سيمان مصرف نمي‌شود، به آرامي از طريق سطوح در معرض هوا تبخير مي‌شود و همانطور كه قبلا بحث شد، مي‌تواند مشكلاتي را براي كف ايجاد كند. تقريبا تمام مخلوط‌هاي بتن حاوي آب بيشتري نسبت به واكنش‌هاي هيدراتاسيون سيمان هستند، اما آب اضافي باعث مي‌شود كه بتن ريزي و تراز كردن سطح آن راحت‌تر شود.

پس از اينكه ملات سيمان سخت مي‌شود، واكنش هيدراتاسيون، هرچند با سرعت‌هاي پايين‌تر، در طول عمر بتن با تبخير آب اضافي آن ادامه مي‌يابد. در مخلوط‌هاي فوم بتن، مقداري از آب جذب شده خارج مي‌شود كه به هيدراتاسيون كامل سيمان در يك لايه در اطراف سنگدانه‌ها كمك مي‌كند، اما مقدار قابل توجهي آب جذب شده در منافذ وجود دارد كه در طول زمان تخليه مي‌شود.

با سرعت فزاينده ساخت و ساز، زمان خشك شدن بتن كاهش يافته است، زمان بين اتمام بتن ريزي و زماني كه مي‌توانيد سيستم كف را نصب كنيد، كه اغلب داراي اهميت زيادي در جدول زمان بندي پروژه است.

دال‌هاي ريخته شده بر روي عرشه‌هاي فولادي حساسيت بيشتري به زمان خشك شدن دارند، زيرا آب تنها مي‌تواند از طريق سطح بالاي دال تبخير شود.

به استثناي بعضي از تكنيك‌هايي كه بعدا در اين مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت، اقدامات نسبتا كمتري را مي‌توان بر روي مخلوط بتن به جز كاهش آب درون مخلوط استفاده كرد. ACI 302.2R-96 گزارش مي‌دهد كه “هيچ دليلي براي افزودن يا حذف هر گونه مصالح به استثناي افزودن فوم سيليس (به جاي بعضي سيمان پرتلند) براي كاهش زمان خشك شدن وجود ندارد.

اين گزارش مي‌گويد كه جايگزين كردن 5 تا 10 درصد سيمان پرتلند با فوم سيليس مي‌تواند زمان خشك شدن بتن را چندين هفته كاهش دهد. با اين حال، اين امر اغلب كمك كمتري به كاهش خشك شدن براي ساخت و ساز سريع مي‌كند.