فوم بتن از تولید تا کاربرد

فوم بتن چیست؟

مواد فوم بتن چه هستند؟
نقش سیمان در فوم بتن چیست؟
نقش آب در فوم بتن چیست؟
نقش عامل کف زا در فوم بتن چیست؟
نقش مواد پرکننده در فوم بتن چیست؟
نقش افزودنی ها در فوم بتن چیست؟
تاثیر الیاف در فوم بتن چیست؟
طرح اختلاط فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟
انواع فوم بتن کدام هستند؟
فوم بتن مسلح چیست؟
نحوه تولید و اجرای فوم بتن چگونه است؟
مشخصات فوم بتن چه هستند؟
کارایی فوم بتن چیست؟
آب انداختن فوم بتن چیست؟
جداشدگی فوم بتن چیست؟
قابلیت پمپ شدن فوم بتن چیست؟
چگالی فوم بتن چیست؟
مقاومت کششی و مقاومت فشاری فوم بتن چیست؟
جدول مقاومت فشاری فوم بتن
هدایت حرارتی فوم بتن چیست؟
جمع شدگی فوم بتن چیست؟
مقاومت در برابر چرخه انجامد و ذوب فوم بتن چگونه است؟
مشخصات ظاهری فوم بتن چگونه است؟
جذب آب فوم بتن چیست؟
آزمایش فوم بتن چگونه انجام می‌شود؟
چگالی و پایداری کف چگونه تعیین می‌شود؟
اسلامپ فوم بتن چگونه انجام می‌شود؟
جداشدگی فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟
مقاومت فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟
سلامت فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟
مزایای فوم بتن چه هستند؟
وزن سبک فوم بتن
سهولت ساخت و ایمنی بالا
روانی و کارایی بالا
مقاومت در برابر آتش
عایق حرارتی
جذب صدا و عایق صوتی
اثرات زیست‌ محیطی
صرفه اقتصادی
عدم نیاز به تراکم
توزیع مناسب بار
جذب آب و نفوذپذیری بالا
مشکلات فوم بتن چه هستند؟
کاربرد فوم بتن چیست؟
کاربرد فوم بتن در ساخت بلوک های ساختمانی چیست؟
کاربرد فوم بتن در ساخت دیوار چیست؟
کاربرد فوم بتن در پر کردن فضاهای خالی چیست؟
کاربرد فوم بتن در افزایش ظرفیت باربری چیست؟
کاربرد فوم بتن به جای خاک چیست؟
کاربرد فوم بتن در شیب بندی بام چیست؟
کاربرد فوم بتن در فونداسیون گسترده چیست؟
کاربرد فوم بتن در ترانشه چیست؟
کاربرد فوم بتن در تثبیت خاک چیست؟
کاربرد فوم بتن در تسطیح کف فونداسیون چیست؟
کاربرد فوم بتن به جای بتن مگر در فونداسیون چیست؟
کاربرد فوم بتن در سازه های نگهبان چیست؟
کاربرد فوم بتن در پر کردن لوله چیست؟
کاربرد فوم بتن در زمین های ورزشی چیست؟
کاربرد فوم بتن در نگهداری مخزن چیست؟
کاربرد فوم بتن در سازه های ضد گلوله چیست؟

فوم بتن چیست؟

فوم بتن (Foam Concrete)، یکی از انواع بتن‌های اسفنجی است که از دوغاب سیمانی و فوم (حداقل 20 درصد حجمی) تشکیل می‌شود. فوم، ماده‌ای متشکل از حباب‌های هوا است. حبس کردن این حباب‌ها درون یک ملات یا دوغاب سیمانی، امکان ساخت بتن با چگالی بسیار پایین را فراهم می‌کند. فوم بتن، با عناوین دیگری نظیر بتن اسفنجی، بتن سبک، بتن اسفنجی سبک، بتن هوادار، بتن متخلخل و بتن کفی نیز شناخته می‌شود.

مواد فوم بتن چه هستند؟
فوم بتن، معمولا از سه جز اصلی ماده اتصال‌دهنده (سیمان)، آب و عامل کف‌زا (شیمیایی یا پروتئینه) ساخته می‌شود. البته به منظور تغییر خواص فیزیکی این نوع بتن می‌توان از پرکننده (خاکستر بادی)، افزودنی‌ها و الیاف مختلف نیز استفاده کرد.

نقش سیمان در فوم بتن چیست؟

سیمان، متداول‌ترین ماده اتصال‌دهنده مورد استفاده در فوم بتن است. سیمان پرتلند تیپ 2، سیمان پرتلند زود سخت شونده، سیمان سولفو آلومینات کلسیم و سولفات آلومینا با مقدار 25 تا 100 درصد وزنی در ترکیب ماده اتصال دهنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. از بین این موارد، سیمان پرتلند تیپ 2 و زود سخت شونده از گزینه‌های رایج هستند. فوم بتن را می‌توان از ترکیب‌های مختلف سیمان با مواد مختلف ساخت.

نقش آب در فوم بتن چیست؟

الزامات مربوط به کیفیت آب مورد استفاده در فوم بتن، به ترکیبات دیگر، روانی و پایداری ملات بستگی دارد. هر چه میزان آب مورد استفاده کمتر باشد، مخلوط سخت‌تر می‌شود. این مسئله، ترکیدن راحت حباب‌های هوا را در پی دارد. در طرف مقابل، افزایش محتوای آب، ضخامت مخلوط را کاهش می‌دهد. در این حالت، حباب‌های هوا از درون مخلوط به بیرون رانده می‌شوند.
بر اساس پیشنهاد «موسسه بتن آمریکا» (American Concrete Institute) یا به اختصار «ACI»، آب مورد استفاده در ترکیب فوم بتن باید تازه، تمیز و آشامیدنی باشد. کیفیت و نسبت آب، بر روی مقاومت نهایی بتن‌های سبک تاثیرگذار است.

چیست؟
عامل کف‌زا، از مهم‌ترین مواد تشکیل‌دهنده فوم بتن است. در واقع این ماده، با کنترل نرخ تولید حباب‌های موجود در خمیر سیمانی، چگالی بتن را تعیین می‌کند. عوامل کف‌زا به 2 نوع شیمیایی و پروتئینه تقسیم می‌شوند.
برای ساخت این نوع فوم، محلولی از عامل کف‌زا و آب توسط کمپرسور هوا به درون یک محفظه مخلوط کننده انتقال داده می‌شود. اندازه حباب‌های ایجاد شده در فوم کمتر از 1 میلی‌متراست. همین موضوع باعث ساختار منظم حباب‌های هوا در فوم می‌شود.

نقش مواد پرکننده در فوم بتن چیست؟
به منظور تقویت خواص مکانیکی فوم بتن، معمولا از مواد پرکننده یا اصطلاحا «فیلر» (Filler) استفاده می‌شود. از پرکننده‌های رایج در فوم بتن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• سیلیکا فیوم
• خاکستر بادی
• پودر سنگ آهک
• سرباره دانه‌ای

از بین موارد بالا، خاکستر بادی و سرباره به طور گسترده در ساخت فوم بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند. میزان خاکستر بادی معمولا بین 30 تا 70 درصد و میزان سرباره بین 10 تا 50 درصد است. به منظور افزایش مقاومت نیز می‌توان حدود 10 درصد وزنی سیلیکا فیوم به ترکیب اضافه کرد. به طور کلی، استفاده از این مواد، باعث کاهش مصرف سیمان و کاهش هزینه تمام‌شده می‌شود. اضافه کردن فیلرها به ترکیب فوم بتن، طرح اختلاط بهبود می‌بخشد و استحکام بلندمدت را افزایش می‌دهد.

نقش افزودنی ها در فوم بتن چیست؟
افزودنی‌ها، مواد مایع یا پودرهایی هستند که قبل یا در حین مخلوط کردن به ترکیب بتن اضافه می‌شوند. از افزودنی‌های پرکاربرد در فوم بتن، می‌توان به مواد کاهنده آب، ضد رطوبت و دیرگیر کننده اشاره کرد. روان کننده، در اکثر مواقع برای افزایش تراکم‌پذیری بتن مورد استفاده قرار می‌گیرد. در واقع، این افزودنی در کنار کاهنده آب (کاهش جریان‌پذیری و خاصیت خمیری)، به منظور بهبود عملکرد بتن تازه بدون تاثیر بر روی جداشدگی ذرات استفاده می‌شوند.

تاثیر الیاف در فوم بتن چیست؟
الیاف، به منظور افزایش مقاومت و کاهش جمع‌شدگی در ترکیب فوم بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند. الیاف به کار رفته در این نوع بتن می‌تواند به صورت طبیعی یا مصنوعی و از جنس پلی‌پروپیلن، ترکیب شیشه با پلی‌پروپیلن، الیاف رامی، روغن نخل، فولاد، نارگیل، سلولز و کربن باشد. با این وجود، بخش عمده‌ای از این الیاف از پلی‌پروپیلن ساخته می‌شوند. الیاف مورد استفاده در فوم بتن معمولا 0.2 تا 1.5 درصد حجمی کل مخلوط را تشکیل می‌دهند.

طرح اختلاط فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟
طرح اختلاط فوم بتن، به عوامل مختلفی نظیر حجم فوم، میزان سیمان، میزان مواد پرکننده و سن بستگی دارد. بر خلاف بتن‌های معمولی، تاثیر نسبت آب به سیمان بر روی ویژگی‌های بتن‌های اسفنجی بسیار کم است. فوم بتن، معمولا با چگالی کم‌تر از 600 کیلوگرم بر متر مکعب برای مصارف مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای این چگالی معمولا سیمان، آب، فوم و خاکستر بادی یا پودر سنگ آهک، مواد اصلی تشکیل‌دهنده بتن هستند. در این حالت، طرح اختلاط بتن سبک به صورت زیر خواهد بود:
• نسبت عامل کف‌زا به آب: ۱ به 30
• نسبت خاکستر بادی به سیمان: 0، 1 به 10، 1 به 6.7 یا 1 به 20
• نسبت آب سیمان: ۱ به 2.3، ۱ به 2.2، ۱ به 2.1 و 1 به 2
به منظور دستیابی به چگالی‌های بالاتر، مقداری ماسه به ترکیب بتن اضافه می‌شود. ماسه در این حالت، به عنوان ماده پرکننده، جایگزین بخشی از سیمان پرتلند نوع CEM I می‌شود. نسبت ماسه به سیمان برای حالت پایه، 1 به 1 و برای بتن‌های سنگین‌تر، ۱ به ۳ است.
برای ساخت فوم بتن با چگالی بالاتر از 1500 کیلوگرم بر متر مکعب می‌توان از مواد پرکننده بیشتر و ماسه‌هایی با ابعاد متوسط استفاده کرد. حداکثر ابعاد ماسه قابل استفاده برای فوم بتن، 5 میلی‌متر است. به علاوه، ماسه‌های ریز باید دارای حداکثر ابعاد 2 میلی‌متر بوده و درصد عبوری آن‌ها از الک نمره 30 (مش 600 میکرون)، 60 تا 95 درصد باشد.
به منظور کاهش چگالی، باید میزان مواد پرکننده را کاهش داد. به طور کلی، پیشنهاد می‌شود برای چگالی‌های پایین‌تر از 600 کیلوگرم بر متر مکعب، از هیچ ماده پرکننده‌ای در ترکیب فوم بتن استفاده نشود.

انواع فوم بتن کدام هستند؟
مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده کاربرد و تقسیم‌بندی فوم بتن، چگالی آن است. این ماده بر اساس چگالی به سه نوع چگالی بالا، متوسط و پایین تقسیم‌بندی می‌شود:

• چگالی بالا (سازه‌ای): فوم بتن با چگالی بالا، دارای چگالی 1200 تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب است. این نوع فوم بتن، به منظور ساخت دیوارهای باربر، دیوارهای جداکننده و بلوک‌های پیش‌ساخته برای عضوهای باربر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• چگالی متوسط: فوم بتن با چگالی متوسط، دارای چگالی 800 تا 1000 کیلوگرم بر متر مکعب است. این نوع فوم بتن، اغلب در ساخت بلوک‌های پیش‌ساخته برای عضوهای غیر باربر به کار می‌رود.
• چگالی پایین (سبک): فوم بتن با چگالی پایین، دارای چگالی 300 تا 600 کیلوگرم بر متر مکعب است. این نوع فوم بتن با عنوان «بتن اسفنجی سبک» (Cellular Lightweight Concrete) یا به اختصار CLC و بتن سبک شناخته می‌شود. بتن سبک، گزینه بسیار خوبی برای عایق صدا و حرارت است. فوم بتن با چگالی پایین، مقاومت خوبی در برابر آتش‌سوزی، رطوبت و حمله حشرات دارد. همین موضوع، آن را به جایگزین مناسبی برای پشم شیشه و پشم چوب تبدیل کرده است.

فوم بتن مسلح چیست؟

«فوم بتن مسلح» (Reinforced Foam Concrete)، نوعی از انواع فوم بتن با خواص تقویت شده است. در این نوع فوم بتن، به منظور بهبود مقاومت و عملکرد، از الیاف طبیعی یا مصنوعی استفاده می‌شود. به کارگیری الیاف در فوم بتن می‌تواند امکان استفاده از آن در ساخت عضوهای سازه‌ای مهم را فراهم می‌کند.

در رابطه با تکنولوژی بتن و اختلاط آن فیلم آموزشی مفصلی در مجموعه فرادرس تهیه شده است که می‌تواند در فراگیری این مبحث به شما کمک کند. لینک این فیلم در ادامه آورده شده است.

نحوه تولید و اجرای فوم بتن

در روش ساخت فوم بتن با استفاده کف آماده، تراک میکسر مواد اولیه را به محل پروژه انتقال می‌دهد. سپس، فوم آماده در حین چرخش میکسر به درون مخلوط اضافه می‌شود. این روش، برای تولید مقادیر کم بتن در پروژه‌های کوچک نظیر دوغاب‌ریزی یا پرکردن ترانشه مناسب است. در این روش، پس از تشکیل فوم، آن را با ملات سیمانی (نسب آب به سیمان 0.4 تا 0.6) ترکیب می‌کنند.

کنترل چگالی و میزان هوا در هنگام استفاده از کف آماده دشوار است. به همین دلیل، معمولا بازه‌ای به عنوان حداقل و حداکثر مقاومت تسلیم قابل قبول برای بتن‌های ساخته‌شده با این روش در نظر گرفته می‌شود. بتن در این روش می‌تواند دارای چگالی 300 تا 1200 کیلوگرم بر متر مکعب باشد. میزان هوای درون فوم بسته به چگالی مورد نظر، بین 20 تا 60 درصد است.

مشخصات فوم بتن چه هستند؟

فوم بتن، مانند انواع دیگر بتن، دارای مشخصات فیزیکی مختص به خود است. این مشخصات معمولا در دو حالت بتن تازه و بتن سخت شده مورد بررسی قرار می‌گیرند. مهم‌ترین خواص فیزیکی فوم بتن تازه عبارت هستند از:

•    کارایی

•    آب انداختن

•    جداشدگی

•    قابلیت پمپ

خواص فیزیکی فوم بتن

خواص فیزیکی فوم بتن ارتباط زیادی به چگالی آن در حالت خشک‌شده دارد. از مهم‌ترین خواص فیزیکی فوم بتن سخت شده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

•    مقاومت فشاری

•    مقاومت کششی

•    هدایت حرارتی

•    مقاومت در برابر چرخه انجماد و ذوب

•    جذب آب

کارایی فوم بتن چیست؟

کارایی، معیاری برای ارزیابی سهولت به کارگیری و روانی بتن است. فوم بتن، کارایی بسیار بالایی دارد. عدد اسلامپ این نوع بتن حدود 150 میلی‌متر است. این عدد در محدود روانی بالا قرار می‌گیرد. کارایی بالا، یک ویژگی خوب برای به کارگیری آسان فوم بتن در کاربری‌های مختلف آن محسوب می‌شود.

فوم بتن تازه، ذاتا «تیکسوتروپیک» (Thixotropic) است. تیکسوتروپی یا روان‌وردی، به خاصیت سفت شدن ماده در اثر عدم حرکت و افزایش جریان‌پذیری در اثر تکان دادن گفته می‌شود. البته در صورتی که فوم بتن برای مدت طولانی به صورت ثابت باقی بماند، برگرداندن آن به حالت اولیه بسیار دشوار خواهد بود.

آب انداختن فوم بتن چیست؟

«آب انداختن» (Bleeding)، پدیده خروج آب آزاد (آب جذب نشده توسط مصالح) از سطح بتن است. وجود تعداد زیاد حباب‌های هوا در ترکیب فوم بتن، احتمال آب انداختن آن را کاهش می‌دهد. هنگامی که دمای مخلوط طی فرآیند هیدراتاسیون افزایش می‌یابد، انبساط هوا باعث پرشدگی مناسب و ایجاد ارتباط موثر بین اجزای مختلف بتن می‌شود.

جداشدگی فوم بتن چیست؟

«جداشدگی» (Segregation)، پدیده‌ای است که در اثر آن، پیوند مورد انتظار بین اجزای تشکیل‌دهنده بتن ایجاد نمی‌شود. این پدیده معمولا به دلیل توزیع نامناسب دانه‌بندی رخ می‌دهد. در فوم بتن، اگر به جای رعایت طرح اختلاط استاندارد، میزان ماسه مورد استفاده زیاد یا از سنگدانه‌های درشت استفاده شده باشد، احتمال جداشدگی افزایش می‌یابد. این مسئله می‌تواند بر روی ترکیدن حباب‌های هوا، کاهش حجم کل و نامنظم شدن ساختار فوم نیز تاثیر بگذارد.

قابلیت پمپ شدن فوم بتن چیست؟

«قابلیت پمپاژ» (Pumpability)، به توانایی حرکت بتن تحت فشار هوا گفته می‌شود. فوم بتن، از قابلیت پمپ شدن خوبی بهره‌ می‌برد. البته پمپاژ این نوع بتن باید با دقت بالایی انجام شود؛ چراکه وجود آشفتگی در حین پمپاژ می‌تواند باعث ترکیدن حباب‌های هوا و عواقب ناشی از آن شود.

چگالی فوم بتن چیست؟

چگالی، نسبت جرم به حجم ماده است. به طور کلی، بتن ماده‌ای است که به چگالی پایین و مقاومت فشاری بالا شناخته می‌شود. چگالی فوم بتن، بین 300 تا 1800 کیلوگرم بر متر مکعب است. البته در برخی از دسته‌بندی‌ها، بتن‌هایی با چگالی زیر 2000 کیلوگرم بر متر مکعب را به عنوان بتن سبک (نام دیگر فوم بتن) در نظر می‌گیرند.

چگالی فوم بتن، یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های آن محسوب می‌شود. این ویژگی بر روی مقاومت فشاری و همچنین کاربری فوم بتن تاثیر مستقیم دارد. جدول زیر، کاربردهای این نوع بتن بر اساس چگالی را نمایش می‌دهد.

• 300 تا 600    عایق حرارت، عایق صدا، تعویض خاک، بهسازی خاک، فونداسیون گسترده
• 500 تا 600    پایدارسازی برای جلوگیری از نشست خاک و مصالح راه‌سازی
• 600 تا 800    جایگزین شن برای پر کردن فضاهای خالی (لوله‌های فاضلاب، چاه‌ها، زیرزمین و تونل‌ها)
• 800 تا 900    ساخت بلوک‌های سیمانی و المان‌های غیر باربر سازه نظیر نرده‌های بالکن، دیوارهای جداکننده، جان‌پناه و غیره
• 1100 تا 1400    ساخت دیوارهای پیش‌ساخته باربر و غیر باربر
• 1100 تا 1500    ساخت ساختمان‌های مسکونی
• 1600 تا 1800    ساخت دال بتنی و دیگر المان‌های باربر

مقاومت کششی و مقاومت فشاری فوم بتن چیست؟

«مقاومت فشاری» (Compressive Strength)، توانایی ماده در برابر بارهای محوری فشاری (کاهش طول) است. مقاومت فشاری بتن، مهم‌ترین ویژگی آن در حالت سخت ‌شده است. به همین دلیل، مقاومت فشاری فوم بتن، اهمیت بالایی در کنترل کیفیت آن خواهد داشت.

«مقاومت کششی» (Tensile Strength)، توانایی ماده در برابر بارهای محوری کششی (افزایش طول) است. بتن، مقاومت کششی پایینی دارد. فوم بتن نیز از این قاعده مستثنی نیست. به دلیل به کارگیری بتن سبک در عضوهای غیر باربر یا سازه‌هایی با باربری پایین، مقاومت کششی آن کمتر مورد بررسی قرار می‌گیرد. البته اضافه کردن الیاف به ساختار این نوع بتن می‌تواند مقاومت فشاری و کششی آن را افزایش دهد.

جدول مقاومت فشاری فوم بتن

مقاومت فشاری و مقاومت کششی فوم بتن، وابستگی زیادی به چگالی آن دارند. جدول زیر، رابطه کلی بین چگالی و پارامترهای مقاومتی فوم بتن را نمایش می‌دهد.

هدایت حرارتی فوم بتن چیست؟

«هدایت حرارتی» (Thermal Conductivity)، توانایی یک ماده در عبور دادن حرارت است. این ویژگی، به منظور بررسی هدررفت انرژی حرارتی مصالح ساختمانی مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. هدایت حرارتی فوم بتن، برابر با 0.1 تا 0.7 وات بر متر کلوین است. این میزان، بتن سبک را به یک ماده مناسب برای عایق حرارتی تبدیل می‌کند.

جمع شدگی فوم بتن چیست؟

«جمع شدگی» (Shrinkage)، به میزان کاهش طول یا حجم بتن بر اثر کاهش میزان رطوبت گفته می‌شود. جمع‌شدگی فوم بتن، برای چگالی‌های 400 و 1600 متر مکعب، به ترتیب برابر 0.03 تا 0.07 درصد است. میزان جمع‌شدگی فوم بتن، به طور مستقیم با حجم فوم و به طور غیر مستقیم با میزان و خواص خمیر سیمانی ارتباط دارد.

مقاومت در برابر چرخه انجامد و ذوب فوم بتن چگونه است؟

فوم بتن سخت شده، مقاومت خوبی در برابر چرخه انجماد و ذوب دارد. مطالعات تجربی نشان می‌دهند که استفاده از این نوع بتن در دماهای 18- تا 50+ درجه سلیسیوس، هیچ آسیبی به آن وارد نمی‌کند. چگالی فوم بتن مورد استفاده در شرایط دمایی متغیر، 300 تا 1400 کیلوگرم بر متر مکعب است.

مشخصات ظاهری فوم بتن چگونه است؟

فوم بتن، در حالت تازه دقیقا مشابه فوم اصلاح صورت است. در صورت رعایت طرح اختلاط استاندارد، شکل بتن سبک در حالت سخت‌شده شبیه ماست یا میلک‌شیک خواهد بود.

جذب آب فوم بتن چیست؟

«جذب آب» (Water Absorption)، معیاری برای تعیین میزان آب قابل جذب توسط یک ماده است. جذب آب از نسبت وزن آب جذب‌ شده به وزن ماده خشک محاسبه می‌شود. جذب آب فوم بتن، بر روی مقاومت آن تاثیرگذار است. جدول زیر، رابطه بین چگالی، مقاومت فشاری و جذب آب فوم بتن را نمایش می‌دهد.
       

جذب آب به میزان تخلخل بستگی دارد. در چگالی‌های یکسان، مقاومت فوم بتن معمولی با بتن اتوکلاو برابر نیست. در هنگام بارگذاری بر روی فوم بتن معمولی، مقداری فشار هیدرولیکی داخلی ناشی از حضور آب به ساختار بتن اعمال می‌شود. این فشار داخلی، تغییر شکل بتن را به همراه دارد.

آزمایش فوم بتن چگونه انجام می‌شود؟

آزمایش فوم بتن، مانند انواع دیگر بتن، مطابق با استانداردهای ملی یا بین‌المللی انجام می‌شود. به منظور ارزیابی کیفیت فوم بتن، معمولا مواردی نظیر چگالی کف، پایداری کف، چگالی خمیری، روانی، جداشدگی، مقاومت فشاری و سلامت مورد آزمایش قرار می‌گیرند.

چگالی و پایداری کف چگونه تعیین می‌شود؟

کیفیت کف، تاثیر بسیاری زیادی بر روی خواص فوم بتن دارد. این کیفیت معمولا با آزمایش چگالی و پایداری مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. چگالی مرطوب فوم، توسط شیشه‌های مدرج استوانه‌ای قابل اندازه‌گیری است.

با گذشت زمان، حباب‌های درون فوم شروع به ترکیدن می‌کنند. میزان حباب‌های از دست‌رفته به نوع و کیفیت فوم بستگی دارد. برای ارزیابی این معیار (پایداری کف) نیز می‌توان از شیشه یا ظرف مدرج استفاده کرد. حجم کاهش یافته در یک زمان مشخص، پایداری کف را نمایش می‌دهد. مطابق با استاندارد 18417 ایران یا ASTM C869، عامل کف‌زا برای ساخت بتن سبک باید دارای ویژگی‌های جدول زیر باشد.

ویژگی الزامات

• چگالی (کیلوگرم بر متر مکعب) 640±50 (چگالی بعد از پمپ کردن)
• 490±40 (چگالی خشک برای سیمان پرتلند 1)
• 470±40 (چگالی خشک برای سیمان پرتلند 2)
• حداقل مقاومت فشاری (مگاپاسکال)    1.4
• حداقل مقاومت کششی (برزیلی)    0.17
• حداکثر میزان جذب آب    25 درصد حجمی
• حداکثر کاهش هوا در طول مدت پمپاژ    4.5 درصد حجمی

آزمایش ویژگی‌های عامل کف‌زا مطابق با استاندارد 18416 یا ASTM C796 انجام می‌شود.

اسلامپ فوم بتن چگونه انجام می‌شود؟

فوم بتن، دارای اسلامپ بالایی است. به همین دلیل، امکان اندازه‌گیری دقیق کارایی آن توسط آزمایش اسلامپ وجود ندارد. این آزمایش تنها برای تشخیص بالا یا پایین بودن روانی می‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد. به منظور تعیین کارایی فوم بتن، آزمایش میز جریان (بدون تکان دادن میز) گزینه بهتری است. این آزمایش مطابق با استاندارد ASTM C230 اجرا می‌شود.

جداشدگی فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟

تعیین جداشدگی فوم بتن، با بررسی میزان بالاآمدگی فوم و جدا شدن آن از سطح مخلوط در هنگام اختلاط صورت می‌گیرد. با اندازه‌گیری اختلاف چگالی‌های خشک برای دو برش با ضخامت 25 میلی‌متر از بالا و پایین یک مغزه با قطر 100 میلی‌متر، مقدار کمی جداشدگی به دست می‌آید. در روش دیگر می‌توان جداشدگی را با محاسبه اختلاف چگالی‌های خشک مغزه‌های افقی گرفته شده از ارتفاع‌های مختلف تعیین کرد.

مقاومت فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟

مقاومت‌های فوم بتن، با استفاده از استانداردهای موجود برای آزمایش مقاومت بتن سخت‌شده اندازه‌گیری می‌شود. به منظور اطمینان از دقت آزمایش، نمونه‌هایی با ابعاد 150 میلی‌متری مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای نگهداری نمونه بتن تا لحظه آزمایش نیز می‌توان از قالب‌های پلاستیکی مخصوص استفاده کرد.

در هنگام اجرای آزمایش مقاومت فوم بتن، نباید هیچ ضربه یا لرزشی بر نمونه وارد شود. به این منظور، نمونه درون قالب دربسته ریخته و به صورت ثابت نگهداری می‌شود. پس از گذشت سه روز و با باز کردن قالب، سطح نمونه را با کیسه‌های پلاستیکی می‌پوشانند تا بتن در دمای 20 درجه به عمل بیاید.

نکته: اختلاف بین مقاومت نمونه‌های فوم بتن، بیشتر از این اختلاف برای نمونه‌های بتن معمولی است.

سلامت فوم بتن چگونه تعیین می‌شود؟

«سلامت» (Soundness)، توانایی ماده در عدم تغییر حجم هنگام گیرش و سخت شدن است. سلامت فوم بتن، معیاری است که به منظور ارزیابی روند افزایش مقاومت مورد استفاده قرار می‌گیرد. نحوه اندازه‌گیری سلامت فوم بتن توسط آزمایش شمشه BRE در استاندارد BS 8204-1:2003 آورده شده است.

در این آزمایش، یک وزنه به طور مداوم بر روی نمونه رها شده و میزان نفوذ آن به درون نمونه اندازه‌گیری می‌شود.

مزایای فوم بتن چه هستند؟

فوم بتن، دارای مزایای متعددی نظیر وزن پایین، مقاومت در برابر آتش، عایق حرارتی، جذب صدا،‌ عایق صوتی، تاثیر کم‌تر بر روی محیط زیست، صرفه اقتصادی، مقاومت در برابر موریانه و مقاومت در برابر یخ‌زدگی است. در ادامه، به معرفی هر یک از این مزایا می‌پردازیم.

وزن سبک فوم بتن

فوم بتن، مخصوصا نوع سبک، وزن کمی نسبت به بتن معمولی دارد. وزن پایین فوم بتن، باعث سهولت جابجایی، مدیریت ساده‌تر و کنترل بهتر فرآیند بتن‌ریزی می‌شود. علاوه بر این، بتن سبک، تاثیر زیادی بر روی خم شدن قالب ندارد. به همین دلیل، کنترل قالب نیز در هنگام استفاده از این نوع بتن راحت‌تر خواهد بود. در نهایت، پایین بودن وزن فوم بتن، بر مرده سازه را نیز کاهش می‌دهد.

سهولت ساخت و ایمنی بالا

یکی از مزایای مهم فوم بتن، سهولت ساخت، نظارت و کنترل کیفیت آن است. این ویژگی، علاوه بر صرفه‌جویی در زمان می‌تواند هزینه اجرای پروژه (از نظر نیروی کار) را نیز کاهش دهد. به علاوه، ایمنی کار با این نوع بتن به مراتب بالاتر از بتن‌های معمولی است.

روانی و کارایی بالا

به دلیل کارایی و جریان‌پذیری بالای فوم بتن، فرآیند پر کردن فضاهای خالی به خوبی انجام می‌شود.

مقاومت در برابر آتش

در فوم بتن از نوع سبک، حباب‌های هوا باعث افزایش مقاومت بتن در برابر آتش‌سوزی می‌شوند. دیوارهای بتن سبک، ضد آتش هستند و می‌توانند به مدت طولانی در برابر حرارت ناشی از آتش‌سوزی مقاومت کنند.

عایق حرارتی

فوم بتن در چگالی‌های پایین، مانند یک عایق حرارتی عالی عمل می‌کند. به علاوه، در این محدوده چگالی، خاصیت عایق حرارتی این نوع بتن هیچ ارتباط ساختاری با مقاومت نخواهد داشت.

جذب صدا و عایق صوتی

چگالی پایین و وجود حباب‌های هوا درون ساختار فوم بتن، آن را به یک ماده مقاوم در برابر صدا تبدیل کرده است.

اثرات زیست‌محیطی

یکی از مواد پرکاربرد در فوم بتن، خاکستر بادی است. این ماده، از محصولات جانبی پسماندهای صنعتی است. از این‌رو، خاکستر بادی، اثرات منفی بتن بر روی طبیعت را کاهش می‌دهد.

صرفه اقتصادی

عدم استفاده از پوکه و ماسه و دپو مصالح و عدم حمل آنها به طبقات که کار بسیار زمان برو پر هزینه ای است و این مسئله، کاهش قابل توجه هزینه‌های ساخت را در پی دارد. علاوه بر این، نیاز به تعمیر و نگهداری در این نوع بتن بسیار کم و هزینه پایینی دارد.

عدم نیاز به تراکم

پس از ریختن مخلوط فوم بتن، هیچ نشستی در سطح آن رخ نمی‌دهد. در واقع، این نوع بتن نیازی به تراکم ندارد و به همان صورت به عمل می‌آید.

توزیع مناسب بار

ساختار فوم بتن به گونه‌ای است که امکان انتقال و توزیع مناسب بارهای اعمال شده را فراهم می‌کند. به علاوه، میزان بارهای جانبی ایجادشده توسط این نوع بتن کم است.

جذب آب و نفوذپذیری بالا

فوم بتن، مخصوصا نوع سبک آن، آب را به راحتی جذب و از درون خود عبور می‌دهد. این ویژگی در محل‌هایی که نیاز به هدایت و زهکشی آب باشد، بسیار مناسب است.

مشکلات فوم بتن چه هستند؟

فوم بتن، در کنار تمام مزیت‌های خود، معایبی نیز دارد. از اصلی‌ترین معایب فوم بتن می‌توان به موار زیر اشاره کرد:

•    کاهش مقاومت با کاهش چگالی

•    دشوار بودن پرداخت

•    کاربرد محدود در عضوهای باربر

•    وابستگی زیاد هزینه تمام‌شده به سیمان

•    وابستگی زیاد دوام به نسبت فضاهای متخلخل متصل به کل فضای متخلخل

•    زیاد بودن زمان اختلاط نسبت به بتن معمولی

کاربرد فوم بتن چیست؟

فوم بتن، یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. کاربرد این ماده تا حد زیادی به چگالی، خواص مقاومتی و دیگر خواص فیزیکی آن بستگی دارد. با توجه به خواص فیزیکی فوم بتن، از آن برای در پر کردن فضاهای خالی، افزایش ظرفیت باربری خاک، جایگزینی خاک فونداسیون، شیب‌بندی بام، ساخت فونداسیون گسترده، پر کردن ترانشه‌ها، تثبیت خاک، کف‌سازی، تسطیح فونداسیون، بهبود عملکرد سازه نگهبان، پر کردن تاسیسات بلااستفاده، ساخت زمین‌های ورزشی، نگهداری مخازن و ساخت سازه‌های ضد گلوله استفاده می‌شود.

از دلایل اصلی کاربرد گسترده فوم بتن در سازه‌های مختلف را می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• قابیلت پرکنندگی خوب
• فراهم کردن صلبیت مناسب برای سازه
• عدم تغییر شکل در بارگذاری‌های پایین
• کاهش چگالی کلی ساز
• افزایش مقاومت در برابر آتش‌سوزی

کاربرد فوم بتن در ساخت بلوک های ساختمانی چیست؟

یکی از کاربردهای اصلی فوم بتن، استفاده از آن‌ها به عنوان ماده اصلی ساخت بلوک‌های ساختمانی است. این بلوک‌ها از نظر ابعاد چندین برابر آجرهای معمولی و از نظر وزن، بسیار سبک‌تر از بتن‌های معمولی هستند. ویژگی‌های منحصر به فرد بلوک‌های فوم بتن، فرآیند را بسیار ساده می‌کنند.

بلوک‌های فوم بتن، معمولا در ابعاد 600*300*200 میلی‌متر مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ابعاد، معادل 13 تا 15 عدد آجر معمولی است. خواص سازه‌ای این بلوک‌ها، به چگالی و دقت تولید آن‌ها بستگی دارد. بر این اساس، کاربری بلوک‌های فوم بتن، به ساخت عایق حرارتی، عایق حرارتی ساختمانی و عضوهای ساختمانی (اغلب غیر باربر) تقسیم می‌شود.

کاربرد فوم بتن در ساخت دیوار چیست؟

فوم بتن، به منظور ساخت دیوارهای یکپارچه توپر یا مجوف پیش‌ساخته نیز قابل استفاده است. پنل‌های ساخته‌شده با استفاده از این نوع بتن، امکان افزودن عایق حرارتی به ساختمان را فراهم می‌کند. به علاوه، سرعت و سهولت اجرا در هنگام نصب این دیوارها بیشتر از دیوارهای دیگر است.

کاربرد فوم بتن در پر کردن فضاهای خالی چیست؟

در برخی از کشورها نظیر انگلستان، فوم بتن به طور گسترده برای پر کردن فضاهای خالی و تسطیح مورد استفاده قرار می‌گیرد. فوم بتن پرکننده، سریع و موثر است و می‌تواند جایگزین مناسبی برای پرکننده‌های دیگر باشد.

کاربرد فوم بتن به عنوان پرکننده، از گسترده‌ترین کاربری‌های این ماده است؛ چراکه در این کاربرد، مجموعه‌ای از ویژگی‌های بتن نظیر عایق حرارتی، صلبیت و کنترل جذب آب باعث بهبود عملکرد آن می‌شوند. ناپایداری سطح زمین، مشکلی است که اغلب در معادن قدیمی و تونل‌ها رخ می‌دهد. فوم بتن می‌تواند از رخ دادن این مشکل در معادن، تونل‌ها، فاضلاب‌ها، و مسیرهای ترابری (نظیر مترو و زیرگذر) جلوگیری کند.

ریزش ایستگاه مترو Heathrow؛ به منظور پایدارسازی مجدد این ایستگاه، از 13500 مترمکعب فوم بتن استفاده شد.

کاربرد فوم بتن در افزایش ظرفیت باربری چیست؟

یکی از کاربردهای مهم فوم بتن، افزایش ظرفیت باربری فونداسیون سازه‌های مختلف است. در خاک‌های ضعیف، فوم بتن به صورت شمع‌های پیش‌ساخته اصطکاکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد فوم بتن به جای خاک چیست؟

فوم بتن را می‌توان در فونداسیون‌های باسکولی مورد استفاده قرار داد. در نواحی دارای خاک ضعیف، وزن کل سازه (فوم بتن به همراه سازه)، به گونه‌ای طراحی می‌شود که با وزن خاک استخراج‌شده برابر باشد. به این ترتیب، بدون افزایش تنش اعمال‌شده بر خاک زیرین، از نشست سازه جلوگیری می‌شود.

برای ساخت جاده بر روی خاک‌های ضعیف نیز می‌توان از فوم بتن برای زیرسازی استفاده کرد. با وجود ساختار دانه‌ای و سبک فوم بتن، رفتار آن به عنوان فونداسیون جاده پایدار خواهد بود. فوم بتن مورد استفاده به جای خاک، دارای چگالی 300 تا 600 کیلوگرم بر متر مکعب است.

کاربرد فوم بتن در شیب بندی بام چیست؟

فوم بتن با چگالی پایین می‌تواند در ساخت بام ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرد. البته کاربرد اصلی این نوع بتن در بام، ایجاد شیب مثبت برای زهکشی آب بام‌های صاف است.

کاربرد فوم بتن در فونداسیون گسترده چیست؟

استفاده از فوم بتن برای ساخت فونداسیون گسترده، یکی از کاربردهای متداول این نوع بتن در ساختمان‌های مسکونی است. فوم بتن، یک فونداسیون گسترده سبک با خواص حرارتی مناسب را برای ساختمان‌های مسکونی فراهم می‌کند. این نوع فونداسیون توسط یک لایه زیرین نگهداری می‌شود. لایه زیرین فونداسیون گسترده سبک بارهای وارده را به خوبی بر روی زمین پخش می‌کند.

چگالی فوم بتن مورد استفاده در فونداسیون گسترده با ضخامت میانگین 20 سانتی‌متر، باید حدود 500 کیلوگرم بر متر مکعب باشد. به طور کلی، بتن سبک با چگالی 400 تا 600 کیلوگرم بر متر مکعب برای ساخت فونداسیون گسترده استفاده می‌شود. ضخامت فونداسیون نیز با توجه به حساسیت سازه، بارهای اعمال‌شده و وجود رطوبت تغییر می‌کند. در سازه‌های دریایی، فوم بتن به عنوان شناور پانتونی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد فوم بتن در ترانشه چیست؟

حفریاتی که توسط شرکت‌های خدماتی برای جانمایی و نصب لوله‌های آب، گاز و غیره انجام می‌شود، دلیل اصلی تخریب روسازی جاده هستند. در صورت پر کردن فضای خالی با همان خاک استخراجی (خاک متورم)، احتمال نشست زمین در آن ناحیه و آسیب دیدن روسازی جاده با گذر زمان وجود دارد. برای رفع این مشکل باید سطح جاده را طور مداوم توسط وصله ترمیم کرد.

در این حالت، فوم بتن گزینه بسیار مناسبی برای پر کردن ترانشه‌های حفر شده است. ویژگی‌های فوم بتن به عنوان ماده پرکننده شامل موارد زیر می‌شود:

• عدم نشست پس از جایگذاری

• عدم نیاز به تراکم

• عدم انتقال بارهای محوری به لوله یا کابل‌های نصب‌شده در زمین

• امکان اجرای روسازی در روز بعد

• در دسترسی بودن مصالح مورد نیاز

• فراهم شدن امکان حفر راحت‌تر

• عدم نیاز به نیروی کار ماهر یا تجهیزات پیچیده

برای استفاده از فوم بتن به عنوان پرکننده ترانشه‌، مقاومت فشاری باید حداقل 1 مگاپاسکال باشد. این مقاومت حداقلی، برای تراکم مناسب مواد روسازی جاده ضروری است.

کاربرد فوم بتن در تثبیت خاک چیست؟

به منظور اطمینان از پایداری شیب، بخشی از خاک مورد استفاده در پشت خاکریزها را می‌توان با فوم بتن جایگزین کرد. این کار، وزن مواد نگهداری‌شده توسط خاکریز و دیوار حایل را کاهش می‌دهد. در این حالت، معمولا از بتن سبک با چگالی 400 تا 600 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده می‌شود.

کاربرد فوم بتن در تسطیح کف فونداسیون چیست؟

استفاده از بتن معمولی برای کف‌سازی و تسطیح کف‌های قدیمی ساختمان، هزینه بالایی دارد. هر چه ارتفاع مورد نیاز برای افزایش سطح کف بالاتر باشد، هزینه ساخت آن نیز افزایش می‌یابد. در این حالت، پیشنهاد می‌شود ابتدا یک لایه فوم بتن بر روی کف قدیمی ریخته شود. سپس می‌توان از بتن معمولی بر روی کف فوم بتن استفاده کرد.

این روش، باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها نسبت به روش‌های معمول می‌شود. چگالی فوم بتن مورد استفاده برای کف‌سازی به ضخامت مورد نیاز بستگی دارد.

کاربرد فوم بتن به جای بتن مگر در فونداسیون چیست؟

فوم بتن را می‌توان به جای بتن مگر و بتن معمولی برای صاف کردن و پوشش سطح بالایی فونداسیون یا اصطلاحا «بلایندینگ» (Blinding) استفاده کرد. کارایی و انعطاف‌پذیری بالای فوم بتن، آن را به گزینه بسیار مناسب برای این کار تبدیل کرده است. به منظور صاف و تمیز کردن سطح بالایی فونداسیون برای سازه‌های نیازمند عایق حرارتی می‌توان از بتن سبک با چگالی 500 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده کرد. اگر نیازی به عایق حرارتی بالا نباشد، استفاده از بتن سبک با چگالی 1200 کیلوگرم بر متر مکعب، مانعی نخواهد داشت.

کاربرد فوم بتن در سازه های نگهبان چیست؟

یکی دیگر از کاربردهای فوم بتن، استفاده از آن به عنوان دیوار حایل کنار خاکریزها و تکیه‌گاه‌ها است. به کارگیری فوم بتن در سازه‌های نگهبان باعث کاهش بارهای عمودی و جانبی خاکریز می‌شود. در این حالت، احتمال رخ دادن نشست کاهش می‌یابد. مزیت‌های فوم بتن، مشکلات مربوط به تعمیر و نگهداری سازه را نیز تا حد زیادی برطرف می‌کند.

استفاده از فوم بتن برای ساخت یک دیوار حایل عایق

فوم بتن در سازه‌های نگهبان برای سپرکوبی دیوار حایل یا دیوار دیافراگمی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این حالت، از بتن سبک با چگالی 400 تا 600 کیلوگرم بر متر مکعب استفاده می‌شود.

کاربرد فوم بتن در پر کردن لوله چیست؟

یکی دیگر از کاربردهای فوم بتن، به کارگیری آن آن به عنوان پرکننده لوله‌های زیرزمینی، فاضلاب و مخازن سوختی است که دیگر استفاده نمی‌شوند. خالی ماندن این لوله‌ها و مخازن می‌تواند باعث افزایش خطر آتش‌سوزی یا ریزش در سطح زمین شود. در این حالت، بتن پرکننده با چگالی 600 تا 1100 کیلوگرم بر متر مکعب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کاربرد فوم بتن در زمین های ورزشی چیست؟

برای سازه‌هایی که نیازمند زهکشی و تخلیه سریع آب هستند، فوم بتن با قابلیت نفوذپذیری بالا گزینه مناسبی است. این نوع فوم بتن، کاربرد گسترده‌ای در ساخت زمین‌ها و مسیرهای ورزشی دارد. استفاده از فوم بتن در این زمین‌ها باعث تسریع فرآیند زهکشی و تخلیه آب‌های حاصل از بارندگی می‌شود.

فونداسیون زمین‌های ورزشی ساخته‌شده با فوم بتن نفوذپذیر، اغلب با شن، چمن مصنوعی و مواد دیگر پوشانده می‌شود. فوم بتن نفوذپذیر، دارای چگالی 600 تا 650 کیلوگرم بر متر مکعب با نفوذپذیری 300 میلی‌متر بر ساعت است.

کاربرد فوم بتن در نگهداری مخزن چیست؟

یکی دیگر از کاربردهای فوم بتن، استفاده از عنوان پایه یا سطح نگهدارنده مخازن است. در این حالت، معمولا فوم بتن با چگالی 500 تا 1000 کیلوگرم بر متر مکعب زیر مخزن مورد نظر ریخته می‌شود.

کاربرد فوم بتن در سازه های ضد گلوله چیست؟

یکی دیگر از کاربردهای فوم بتن، ساخت سازه‌های ضد گلوله است. «بتن جاذب شوک» (Shock Absorbing Concrete) یا به اختصار (SACON)، یکی از انواع اصلاح شده بتن سبک با الیاف تقویتی است که برای ساخت سازه‌های ضد گلوله در مناطق نظامی و جلوگیری از خطرات احتمالی کمانه کردن گلوله مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع بتن می‌تواند گلوله‌های جنگی کوچک را نیز محبوس کند.