بتن كفي (Foam Concete)
بتن كفي يكي از انواع بتن هاي سبك مي باشد كه از ادغام كف توليد با ثبات كافي در خمير سيمان يا ملات حاصل مي گردد با توجه به محدوده وسيع جرم حجمي قابل دستيابي با بتن هاي كفي و پايين بودن نسبي سرمايه گذاري اوليه اين مصالح بعنوان راه حلي مناسب در مواردي كه كاهش وزن و يا عايق بندي حرارتي مدنظر باشد توسط توليد كنندگان عرضه مي شوند قبل از بكارگيري هر نوع بتن سبك لازم است ديگر خصوصيات فيزيكي و مكانيكي مهم آن ارزيابي شوند تا از مناسب بودن آن براي كاربرد مورد نظر اطمينان حاصل گردد. بر اين اساس بررسي گسترده آزمايشگاهي جهت تعيين خصوصيات فيزيكي و مكانيكي بتن كفي با محدوده جرم حجمي بين 800 تا 1500 كيلوگرم بر متر مكعب توسط كارشناسان شركت بتن سازه الوند و بخش بتن مركز تحقيقات ساختمان و مسكن انجام پذيرفت جزئيات اين مطالعه و نتايج حاصله در ضمائم حاضر ارائه گرديده است. زمينه هاي مناسب كاربرد بتن ها كفي كشور مواردي هستند كه جمع شدگي بالا قبول باشد در اين رابطه مي توان به كاربرد بتن كفي بعنوان عايق حرارتي ، پر كننده حفاري ها، بخش مياني پانل هاي ساندويچي و كابردهاي ژئوتكنيكي اشاره نمود.
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
برنامه آزمايش ها
برنامه آزمايشگاهي به منظور تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي بتن هاي كفي با جرم حجمي هاي مختلف انجام گرفت خصوصيات مورد نظرشان شامل وزن مخصوص و خشك، جذب آب، مويين، جمع شدگي ناشي از خشك شدن ، مقاومت هاي فشاري محاسبه گرديده است .
مصالح بكار رفته
سيمان: سيمان مصرفي از نوع سيماان پرتلند
ماسه: ماسه بكار رفته در اين تحقيق از نوع ريز استفاده گرديد.
مواد كفزا و تثبيت كننده كف: مواد كفزا و تثبيت كننده كف مورد استفاده بانسبت هاي مختلف با آب رقيق گرديد.
طرح اختلاط
طرح اختلاط بتن كفي درهر محدوده جرم حجمي بر اساس حجم مطلق مواد اوليه تعيين گرديد حجم آب هيدراسيون بعنوان درصدي از ميزان سيمان در نظر گرفته شد. ميزان سيمان مطابق با محدوده توصيه شده مراجع مختلف استفاده گرديده و با كم كردن وزن سيمان و آب هيدراسيون از جرم حجمي خشك مورد نظر وزن ماسه در مخلوط مشخص گرديد. با محاسبه مقدار آب اختلاط به منظور دستيابي به يكنواختي مورد نظر وبا داشتن مقادير حجم هاي سيمان و ماسه در مخلوط ، حجم منافذ هوا و درنتيجه حجم كف مورد نياز مشخص مي گردد.
تحليل نتايج آزمايشها
مقاومت فشاري
مقاومت فشاري مخلوطهاي بتن كفي تا حد زيادي تحت تاثير مقادير نسبت آب به سيمان مي باشد مخلوطهاي با نسبت آب به سيمان كمتر در جرم حجمي هاي مشابه داراي مقاومت هاي بالاتري مي باشند بكارگيري ماسه درشت تر ،خصوصاً در مخلوطهاي سنگين تر كه منجر به كاهش قابل توجه نسبت آب به سيمان گرديد. عملكرد مناسب تر اين مخلوطها از نظر مقاومت فشاري را به دنبال دارد. قابل توجه است كه كف اضافه شده ه مخلوهاي خود داراي مقدار آب بوده به حجم كف مصرف شده و جرم حجمي آن بستگي دارد.
خوشبختانه نتايج مقاومت بدست آمده براي طرح هاي مختلف بسياري از نياز هاي مورد نظر را تامين مي نمايد و عملا محدوديت استفاده در بخشهاي مختلف ساختمان ايجاد نمي نمايد.
جذب آب مويين
جذب آب بصورت وزن آب در واحد سطح نمونه (g/cm2) قابل محاسبه مي باشد. نتايج بدست آمده نشان داد كه جبابهاي هوا در مخلوطهاي بتن كفي مورد مطالعه نفوذ ناپذير نبوده و جذب آب مشاهده مربوط به خمير سيمان است.و مقادير بدست آمده در حد استاندارد مي باشد
جمع شدگي ناشي از خشك شدن
جمع شدگي ناشي از خشك شدن مخلوط ها توسط منشور 5/28*5/7*5/7 سانتيمتر تعيين گرديد نمونه ها پس از 28 روز عمل آوري مرطوب به شرايط معمولي آزمايشگاه با رطوبت نسبي حدود 40 درصد منتقل شدند مقدار جمع شدگي ناشي از خشك شدن هر مخروط با اندزه گيري طول نمونه ها در فواصل زماني مختلف تعيين گرديد
مقدار زياد جمع شدگي ناشي از خشك شدن تن كفي جنبه مهمي است كه در موارد استفاده از اين ماده بايد در نظر گرفته شود در حقيقت برخي نشريه هاي فني در مورد بتن كفي مصرف اين ماده را محدود به مواردي كه جمع شدگي بالا مسئله ساز نباشد نموده اند.خوشبختانه در اين خصوص نيز محصولات مورد آزمايش نتايج مناسبي را ارائه نموده اند.
نتايج مطالعه بر روي بتن كفي
جذب آب و جذب مويين بتن هاي كفي مشابه بتن هاي معمولي و قابل قبول بوده است در صورتيكه از كف مناسب در تهيه اين نوع بتن استفاده شود حتي عملكرد بتن كفي با جرم حجمي 800 كيلوگرم بر متر مكعب مشابه بتن معمولي با نسبت آب به سيمان مشابه مي باشد.
جمع شدگي ناشي از خشك شدن بتنهاي كفي در ايران نسبتاً زياد است كه نمونه هاي توليدي اين شركت اين موضوع را با استفاده از نوع خاصي از مواد كفزا همراه با مواد تثبيت كننده و كاهش دهنده جمع شدگي مرتفع نموده است.