بتن متخلخل
بتن متخلخل اتوکلاو در سال 1924 توسط یک معمار سوئدی، که به دنبال مصالح ساختمانی جایگزین با خواص مشابه چوب – عایق حرارتی خوب، ساختار جامد و راحتی کار با آن، اما بدون آسیب در برابر احتراق، پوسیدگی و آسیب موریانه بود، توسعه یافت. بتن متخلخل با وارد کردن هوا یا گاز به داخل دوغاب متشکل از سیمان پرتلند یا آهک و ماده پرکننده سیلیسی ساخته می‌شود تا در هنگام گرفتن و سخت شدن مخلوط، یک ساختار سلولی یکنواخت ایجاد شود. اگرچه آن را بتن متخلخل می‌نامند اما در واقع به معنای واقعی کلمه یک بتن نیست. همانطور که در بالا توضیح داده شد، این مخلوطی از آب، سیمان و شن و ماسه خرد شده است. بتن متخلخل به بتن گازی، بتن اسفنجی، بتن سلولی، نیز گفته می شود. استاندارد ASTM C1693 – 11(2017) در ارتباط با این نوع از بتن می‌باشد.
ساخت بتن متخلخل (اسفنجی)
- روش‌های مختلفی برای تولید بتن متخلخل وجود دارد. با تشکیل گاز توسط فرآیندهای شیمیایی وقتی که جرم مورد نظر در حالت مایع یا پلاستیک قرار دارد.
- با مخلوط کردن فوم پایدار از قبل با دوغاب.
- با استفاده از فلز پودر شده (معمولاً پودر آلومینیوم) با دوغاب برای ایجاد واکنش با هیدروکسید کلسیم آزاد شده در طی فرآیند هیدراتاسیون سیمان، که نهایتآ مقدار زیادی گاز هیدروژن تولید می‌شود. این گاز هیدروژن وقتی در ترکیب دوغاب موجود باشد، ساختار سلولی را می‌دهد. پودر روی نیز ممکن است به جای پودر آلومینیوم اضافه شود. از پراکسید هیدروژن و پودر سفید کننده نیز به جای پودر فلز استفاده شده است. اما این عمل در حال حاضر به طور گسترده ای دنبال نمی‌شود.
در روش دوم، فوم پایدار با سیمان و دوغاب ماسه مخلوط می‌شود، بنابراین هنگام تنظیم و سخت شدن ساختار سلولی ایجاد می‌شود. بعنوان یک تغییر جزئی، برخی از عوامل ایجاد کننده فوم نیز مخلوط شده و کاملاً مخلوط و حل می‌شوند (به همان روشی که برای تهیه فوم با سفیده تخم مرغ انجام می‌شود) تا اثر کف در بتن حاصل شود. به روشی مشابه می توان از ماده معدنی هوا در مقادیر زیاد نیز استفاده کرد و کاملاً مخلوط کرد تا ساختار متخلخل سلولی در بتن ایجاد شود. با این حال، نمی‌توان از این روش برای کاهش تراکم بتن فراتر از یک نقطه خاص استفاده کرد و به همین ترتیب، استفاده از حفره هوا اغلب برای ساخت بتن اسفنجی انجام نمی‌شود.
روش تولید گاز یکی از متداولترین روش‌های استفاده از پودر آلومینیوم یا مواد مشابه دیگر است. این روش در ساخت مقیاس وسیع بتن متخلخل در کارخانه اتخاذ می‌شود که کل فرآیند مکانیزه می‌شود و محصول تحت عمل آوری با بخار فشار بالا قرار می‌گیرد، به عبارت دیگر، محصولات اتوکلاو می شوند. چنین محصولاتی نه دچار کاهش مقاومت می‌شوند و نه ناپایداری در بُعد.
روش استفاده از فوم پیش ساخته شده در دوغاب به تولید در مقیاس کوچک و کار درجا محدود می‌شود که در آن تغییر کوچک در ثبات ابعادی قابل تحمل است. اما مزیت این است که هر نوع تراکم مورد نظر در محل را می‌توان در این روش ایجاد کرد.
خصوصیات بتن
استفاده از بتن اسفنجی نه تنها به دلیل تراکم کم بلکه به دلیل ویژگی‌های دیگر عمدتا خاصیت عایق حرارتی محبوبیت یافته است. بتن اسفنجی در محدوده چگالی از 300 کیلوگرم در متر مکعب تا حدود 800 کیلوگرم در متر مکعب ساخته می‌شود. گریدهای چگالی کم برای اهداف عایق بندی استفاده می‌شود، در حالی که گریدهای چگالی متوسط برای ساخت بلوک‌های ساختمانی یا دیوارهای باربر و گریدهای چگالی بالاتر در ساخت اعضای سازه پیش ساخته همراه با تقویت آرماتور فولادی استفاده می‌شود.
بتن متخلخل اتوکلاو یک مصالح ساختمانی سبز و سازگار با محیط زیست است که استفاده از مواد صنعتی بازیافتی (خاکستر بادی) ، مواد غیر سمی، عدم انتشار گازها و مصرف انرژی کمتر سبب این امر است. بتن اسفنجی دارای بلوک‌های سبک، باربر، عایق بندی بالا، با دوام و 3 برابر سبک تر در مقایسه با آجرهای قرمز است.
از آنجا که بلوک بتن اسفنجی ماهیتی متخلخل دارد، در کیفیت جذب صدا نیز برتر است. میرایی صدا در حدود 42 دسی بل، مسدود کردن تمام اصوات و اختلالات عمده را ایجاد می‌کند که آن را برای مدارس، بیمارستان‌ها، هتل‌ها، دفاتر، دیگر سازه‌هایی که به عایق صوتی نیاز دارند، ایده آل می‌کند.
در بلوک‌های بتن اسفنجی را می‌توان به راحتی برش، سوراخ، میخ، و شیار ایجاد کرد تا متناسب با نیازهای شخصی باشد.
بلوک های سبک بتن اسفنجی، جرم یک سازه را کاهش می‌دهند، بنابراین از اثر زمین لرزه بر روی ساختمان می‌کاهند. طبیعت غیر قابل احتراق بتن متخلخل اتوکلاو یک مزیت در برابر آتش سوزی که معمولاً با زمین لرزه همراه است، می‌باشد.
مواد مورد استفاده در بتن متخلخل
- سیمان: سیمان مناسب برای تولید بلوک های بتن متخلخل اتوکلاو درجه 53 OPC است که سفت می‌شود و میتواند مواد دیگر را بهم متصل کند.
- خاکستر بادی: یک محصول صنعتی ضایعاتی است که برای کاهش هزینه ساخت استفاده می‌شود. چگالی خاکستر بادی از 400-1800 کیلوگرم در متر مکعب است. این عایق حرارتی، مقاومت در برابر آتش و جذب صدا را فراهم می‌کند. نوع خاکستر بادی کلاس C است که شامل 20٪ آهک (CaO) است و مقاومت در برابر اشتعال بیش از 6٪ نیست.
- سنگ آهک: سنگ آهک یا با خرد کردن در کارخانه بتن متخلخل اتوکلاو یا با خرید مستقیم آن به صورت پودر بدست می‌آید.
- پودر آلومینیوم: آلومینیوم عامل انبساط است. هنگامی که ماده اولیه با پودر آلومینیوم واکنش می‌دهد، حباب‌های هوا به دلیل واکنش بین هیدروکسید کلسیم، آلومینیوم و آب و گاز هیدروژن ایجاد می‌شود.
مقایسه‌ای بین بلوک های بتن متخلخل اتوکلاو و آجرهای سفالی
| آجر سفالی | بتن متخلخل اتوکلاو | پارامتر |
| بدون صرفه جویی | صرفه جویی تا 15% | هزینه ساختاری |
| به دلیل نامنظم بودن سطح و تعداد بیشتری از اتصالات، نیاز بیشتری دارد.
|
به دلیل مسطح، یکنواخت بودن سطح و تعداد کمتری از اتصالات، به مقدار کمتری نیاز دارد. | ملات سیمان برای اندود کردن |
| ما بین %10 تا %12 | کمتر از %5 | شکستگی |
| نسبتاً کند | ساخت سریع به دلیل اندازه بزرگ، وزن سبک و سهولت برش در هر اندازه یا شکل | سرعت ساخت |
| به طور معمول متفاوت است.
|
یکنواخت و سازگار | کیفیت |
| کمبود در مواقع باد و باران | هر زمان | دسترسی |
| از خاکی استفاده می‌شود که شامل بسیاری از ناخالصی های غیر آلی مانند سولفات‌ها و غیره است. | شن و ماسه / خاکستر بادی در حدود 60 تا 70 درصد استفاده می کند که با آهک و سیمان واکنش داده و AAC را تشکیل می‌دهد | ترکیبات شیمیایی |
