تحقیق رایگان سایت علمی و پژوهشی آسمان , تحقیقات دانش آموزی ، فرهنگیان و دانشجویان اقدام پژوهی گزارش تخصصی

استانداردهای بتن سبک

پیشینه

توليد بتن سبك در ايران تا سالهای اخیر به صورت سنتی با استفاده از دانه‌های سبكی چون رس شكفته، سنگ پا، پوكه معدنی و يا بتن‌های گازی توليد می گردید كه هرکدام معايبی از نظر جذب رطوبت، تخريب طبيعت و محدودیت عرصه كاربرد، دارا می ‌باشند. اما امروزه با تزريق هوا در داخل اختلاط ماسه و سيمان، امکان سبک نمودن وزن آن هرچه بيشتر فراهم و اختلاط‌های كم‌ وزن (300 تا 1700 كيلوگرم بر مترمكعب) تحت نام بتن سبك هوادار Foamed Concrete توليد می‌گردد.

بتن سبك هوادار (فوم‌بتن) از سال 1923 ميلادی در آمريكا و هلند و بعدها در آلمان مورد توجه قرار گرفته و توسعه وسيع آن از سال 1980 توسط شركت Voton با همكاری دانشگاه‌های آلمان و دپارتمان‌های مربوطه انجام یافته است. آقای كريستوفر الكساندر از جامعه آكسفورد‌پرس در كتاب “A Pattern Language” متذكر می شود: «ما مطمئن هستيم كه بتن سبك هوادار بتن آينده جهان خواهد بود.»

در حالیکه در کشورمان ايران، استفاده از محصولات سنتی (آجر فشاری، بتن معمولی، چوب و ...) ، بدون توجه به تخريب طبيعت زیبا (تبديل خاك رس ،به مثابه طلای قرمز، به مصالح ساختمانی) و بلايای طبيعی همچون زمين‌لرزه، آتش‌سوزی، اتلاف منابع انرژی پایان پذیر و ... صورت می گیرد، جامعه مهندسی جهان به اين مهم دست یافته است كه برای داشتن نگاهی دقيق به پايداری سازه‌ها - با عمر مفيد حداقل 500 سال- باید از مصالح مرغوب ديگری استفاده نموده و مسكنی كه دارای خصوصيات ضد آتش، ضد پوسيدگی و حشرات، عدم جذب رطوبت، جذب صوت، عايق حرارت، مقاوم در برابر يخ‌ زدگی و راحت و مدرن با عمر قرن‌ها تولید نماید. در این راستا اغراق نیست اگر ادعا شود که تفکر حاضر با شناسايی بتن سبك هوادار “Foamed Light Weight Concrete” به واقعيت پيوسته است.

خصوصيات بتن سبك

بتن سبك ماده اي است با تركيبات جديد و فوق العاده سبك و مقاوم .

مواد تشكيل دهنده بتن سبك عبارت است از ورموكوليت، پرليت، سنگ بازالت و سيمان تيپ 2 و ...

در اين بتن همانند بتنهاي عادي ، از ماسه استفاده نمي شود.

عدم وجود ماسه باعث سبك و همگن شدن ساختار بتن گرديده و باعث مي شود كه مواد تشكيل دهنده كه تقريبا" از يك خانواده مي باشند و بهتر همديگر را جذب كنند .

ساختمان اين بتن متخلخل بوده و اين مسئله پارامتر بسيار موثري است. چون تخلخل موجود در بتن باعث مقاوم شدن در برابر زلزله و عايق شدن در برابر صدا ، گرما و سرما مي گردد .

تركيبات اين بتن به گونه اي عمل مي كند كه حالت ضد رطوبت به خود گرفته و به مانند بتن معمولي كه جذب آب دارد عمل نكرده و آب را از خود دفع مي كند .

اين بتن تحت فشار مستقيم (پرس) ساخته مي شود .

بدليل شكل گيري بتن در فشار، ساختار آن دارا ي يكپارچگي قابل قبولي است .

بتن سبك در قالبهاي طراحي شده توسط متخصصين ، بصورت يكپارچه ريخته مي شود .

بدليل يكپارچگي در نوع ساختمان بتن ، قطعه توليدي از استحكام بالايي برخوردار شده و مقاومت بالايي نيز در برابر زلزله از خود نشان خواهد داد .

براي تقويت اين بتن از يك يا چند لايه شبكه فلزي در داخل بتن استفاده شده كه اين حالت همانند مسلح كردن بتن معمولي بوسيله ميلگرد مي باشد .

هزينه توليد اين نوع بتن از ديگر مواد ساختماني به نسبت ويژگي آن پايينتر است.

زمان بسيار كمتري جهت توليد ديوار هاي بتني سبك يا قطعات ديگر لازم است .

پرت مواد اوليه جهت توليد بتن سبك بسيار كمتر از بتن معمولي است. چون تمام مراحل توليد در محل مشخصي صورت گرفته و جهت توليد پروسه اي طراحي گرديده است .

بدليل طراحي كليه مراحل توليد و وجود نظارت بر تمامي اين مراحل ماده توليدي داراي استاندارد خاصي تعريف شده است . (مهندسي ساز)

خريد مصالح بطور عمده صورت مي گيرد و هزينه كمتري براي سازنده در بر خواهد داشت و در نهايت خانه پيش ساخته با قيمت پائين تري عرضه مي گردد .

قطعات توليدي در كارخانه از آزمايشات كنترل كيفيت گذر كرده و در صورت تائيد به بازار مصرف

عرضه مي گردد .

بتن سبك مسطح بوده كه مي توان با يك ماستيك كاري ساده بر روي آن رنگ آميزي كرد.

مقاوم‌تر شدن بنا در مقابل زلزله و افزایش خمش‌پذیری ساختمان و قابلیت برگشت به حالت اولیه

 صرفه‌جویی در مصرف موارد یاد شده، جلوگیری از اتلاف سرمایه‌های ملی و شخصی را موجب و معادل 30‌درصد تا 40‌درصد تفاوت رقم هزینه را باعث خواهد شد.

سبک‌سازی می‌تواند نیروهای ناشی از زلزله را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد و حاشیه ایمنی‌سازه‌ها را وسعت بخشد. اما متاسفانه این مقوله نه تنها در ساخت‌و‌ساز کشور نقطه شروعی پیدا نکرده است. بلکه بسیاری از ساختمان‌های بلند در کشور با مصالح ساختمان‌های معمولی و در محدوده همان فرهنگ ساخته می‌شود. ساخت بنا به روش بتنی قالبی است که به غلط از بعضی کشورها تقلید می‌شود.

در این رابطه جالب است بدانیم که در سال 1989، زمین‌لرزه‌ای به بزرگی 1/7 درجه که مرکز آن در حدود 100 کیلومتری برج هرمي‌شکل‌ ترانس آمریکا بود، به وقوع پیوست که در نتیجه آن، این برج بیش از 30 سانتیمتر تاب خورد اما خسارتی به آن وارد نشد. این را هم بد نیست بدانیم که سال گذشته 12 زلزله با قدرت بیشتر از 6 ریشتر و یک زلزله با قدرت 3/7 ریشتر در ژاپن رخ داد که تنها منجر به مرگ 2 نفر شد. دلیل آن را به راحتی می‌توان حدس زد. اینک با توجه به مطالب فوق و با عنایت ویژه به نقش و جایگاه مصالح استاندارد و به تبع آن ضرورت توجه به مقاومت و استحکام ساختمان‌ها بیشتر آشکار می‌گردد.

نقل و انتقال مصالح در کارگاه‌ها

جابه‌جایی مصالح باید چنان برنامه‌ریزی شود که با دیگر فعالیت‌ها در کار گاه همزمان صورت‌پذیرد و موفقیت‌ها تنها با در نظر گرفتن موارد زیر به دست می‌آید:

ـ توجه لازم به شکل بسته‌بندی

ـ نظارت بر روند و‌ترتیب تحویل مصالح

ـ به‌کار‌گیری تجهیزات مناسب

ـ اتخاذ نظارت درست بر تمام عملکرد‌ها

جابه‌جایی مصالح تنها یک مشکل کارگاهی نیست، بلکه عملکرد طراح، تولیدکننده و پیمانکار بر ر وی آن تاثیر می‌گذارد و طراحی شکل، وزن و استحکام مصالح را تعیین می‌کند. نوع بسته‌بندی بستگی به تولید‌کننده دارد و سیاست پیمانکار برای جابه‌جایی مصالح در کارگاه بر کار تاثیر می‌گذارد. جابه‌جایی غیرضروری مصالح هزینه کارگاه را بالا می‌برد در حالی که می‌توان از اتلاف مصالح به کمک بازرسی مجدد برنامه ماشین‌آلات و تجهیزات به کار گرفته شده، برای این منظور جلوگیری نمود. مصالح در شکل‌های مختلف به کارگاه تحویل داده می‌شوند. بعضی به صورت انبوه و یا حتی به صورت کیسه‌ای‌اند در حالی که بقیه در پالت‌ها، بسته‌ها یا جعبه‌ها قرار گرفته‌اند. واضح است که این مساله بر روی نحوه توزیع و انبار مصالح در کارگاه تاثیر می‌گذارد. هنگامي‌که مقدار زیادی از مصالح به صورت انبوه تحویل کارگاه می‌شوند این امکان وجود دارد که مقدار کمي‌از آن فله‌ای تحویل داده شود. معمولا پیمانکار و تولید‌کننده بر روی روش تحویل توافق می‌کنند ولی هر گونه تفاوت در روش‌های استاندارد تحویل مصالح قیمت آن را افزایش می‌دهد.

از دیگر خصوصیات بتن سبک :

صرفه‌جويی در مصرف انرژی و امکان استفاده از نیروی کار ساده و فنی

صرفه‌جويی در مصرف انرژی مورد نیاز جهت جابه‌جايی مصالح ساختمان و حمل آن به طبقات مختلف

 صرفه‌جويی در مصرف آهن‌آلات

 صرفه‌جويی در مصرف مصالح ساختمانی جهت ساخت پی و نیاز کمتر به محکم‌سازی با هزینه‌های گزاف برای زیر‌سازی

 صرفه‌جويی چشمگیر در حمل‌و‌نقل مصالح ساختمانی از کارخانه تولیدی تا محل مصرف

 صرفه‌جويی در موارد فوق خود موجب پايین آمدن قیمت تمام شده ساختمان خواهد شد.

 صرفه‌جويی در مصرف انرژی در طول عمر‌سازه و ساختمان و بهره‌برداری از آن

متاثر شدن محیط زیست و آب و هوا از صرفه‌جويی در مصرف انرژی به علت کاهش آلودگی هوا

 صرفه‌جويی در وقت و زمان و مدت احداث بنا

نحوه حفاظت و نگهداری از مصالح

مواد و مصالح ساختمانی به ندرت آن اندازه‌ای که لازم است مورد محافظت و مراقبت قرار می‌گیرند. باید توجه داشت کیفیت خسارتی که از بابت مجاورت مواد و مصالح ساختمانی با شرایط جوی نامناسب به آنها وارد می‌شود، تا زمانی که در ساختمان به کار می‌روند ظاهر نمی‌شود.

در نتیجه دو جنبه عمده و مجزا در ارتباط با حفاظت مواد و مصالح ساختمانی وجود دارد:

ـ مدت زمان انبار و نگهداری مصالح در کارگاه که تاثیر مهمي‌ روی عملکرد بعدی و کیفیت خواهد داشت.

ـ آسیب‌پذیری مصالح، اغلب بلا فاصله بعد از به کار رفتن در ساختمان انجام می‌شود، چون به محض به کار بردن مصالح در ساختمان، نه تنها در معرض هوازدگی و فرسایش ناشی از مجاورت با شرایط آب و هوایی قرار می‌گیرند بلکه در معرض خطر اصابت و برخورد ناشی از اجرای کار‌های بعدی ساختمانی هم واقع می‌شوند.

در ساختمان‌هایی که با استفاده از اسکلت بتنی یا فلزی ساخته می‌شوند عمدتا از مصالح سبک برای ساخت اعضای غیر باربر استفاده می‌شود که تا حدودی مشابه می‌باشد. کیفیت ساختمان‌های فلزی بیشتر به اجرا به خصوص در قسمت اتصالات باز می‌گردد. اما در ساخت ساختمان‌های با اسکلت بتنی انتخاب بتن و ویژگی‌های آن اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. گر چه اغلب در ساخت این ساختمان‌ها از بتن آماده استفاده می‌شود، اما کیفیت بتن در پای کار ممکن است کیفیت بتن در محل تولید نباشد. بنابراین «علاوه بر انتخاب مصالح مناسب در محل تولید مانند استاندارد بودن کیفیت سیمان، کیفیت شن و ماسه، کیفیت آب، کیفیت مواد افزودنی و کیفیت بتن در محل اجرا نیز توجه خاص به عمل آید.»از میان مصالح مختلف ساختمانی هیچ یک به اندازه سیمان پرتلند عادی، با بی توجهی و سهل‌انگاری نگهداری نمی‌شود. چه بسا در اثر بی‌توجهی در نگهداری گاه مجبور شده ایم چندین تن سیمان پاکتی را در گودال‌های بزرگ دفن کنیم. این مصالح جزو مصالح جاذب رطوبت‌اند. آنها رطوبت موجود در هوا را جذب می‌کنند و به سرعت دچار فعل و انفعالات شیمیایی می‌شوند که این فعل و انفعالات بر ساختمان مولکولی آنها تاثیر می‌گذارد و در نهایت از استحکام و تاب آنها در اجرا می‌کاهد. تغییرات شیمیایی ایجاد شده همیشه قابل رویت نیستند و در شکل ظاهری تاثیر چندانی نمی‌گذارند و فقط به هنگام خودگیری است که این تاثیرات به صورت زودگیری یا کندگیری بروز می‌کند. سیمان و گچ باید روی بستری از تخته یا الوار، در شرایطی فاقد رطوبت نگهداری شوند. مصالحی که به هر شکل تحت تاثیر رطوبت واقع شده‌اند را نباید به هیچ عنوان مصرف کرد. خصوصا سیمانی که برای تولید ملات‌ها و «مخلوط‌های نمونه» مورد استفاده قرار می‌گیرد باید فاقد رطوبت در یک سیلو، در محوطه دستگاه بتن‌سا

درجة حرارت

مراجع معتبر كار اندازه گيري و يا ارائة نظريه در ارتباط با درجة حرارت بتن و نحوة عمل آن در مقابل آتش را به انجام رسانده اند.ميزان درجة حرارت تاثير زيادي روي خرد گرديدن بتن دارند و در نتيجه نوع آزمايش سوخت انجام گرديده شده بر نحوة عمل آتش روي بتن LWACدر مقايسة با NDCتاثير مي گذارد.پوشش عايق LWACبهتر ازNDC  مي باشد و اين بخاطر رسانايي گرمايي كمتر از آن مي باشد و اساتيدي چند معتقدند كه اين حالت در برابر مقاومت در برابر آتش نتيجة مثبت به همراه خواهد داشت،نتيجة آن مي گردد كه LWACنسبت به NDCبه لحاظ مقاومت در برابر آتش و فشار به آن مقدم مي باشد،درجة حرارت بالا رفته در بتن از قبل فشار ديده شده،به وضوح براي بتن LWACكمتر مي باشد.ديگر اساتيد به درجات پايين تر بتن LWACاشاره نموده اند كه اين درجه حرارت اندكي بالا مي رود،يكي از اساتيد ادعا مي نمايد كه دماي بالا رفته در LWACحداقل ۲۰ درصد مي باشد و اين رقم ۲۰ درصدي در مقايسه با بتن NDCدر برابر سوخت سلولزي مي باشد و يكي ديگر از اساتيد نيز به تفلوت حدود ۱۵ درصدي (بر اساس شبيه سازي) اشاره مي دارد.

سوخت هيدروكربني ميزان دما در لاية خارجي بتن بسيار بيشتر از ميزان درجه حرارت در سوخت ايزو مي باشد، شكل۲ را مشاهده نماييد كه در اين تصوير به قابليت هدايت گرمايي كمتر LWAC در مقايسه با NDC كه منجر به بالا رفتن دما در لاية خارجي LWACمي گردد،اشاره مي دارد.واين باعث شكنندگي و خرد شدگي LWACمي گردد، حتي ”مالهوترا”كه به طور كلي دربارة مقاومت LWACدر برابر آتش نظر مثبت داشت،مي گويد كه اين بتن نسبت به سوخت ايزو بسيار سريع تر گرم مي گردد و اين باعث خرد شدگي وسيع بتن مي گردد،با شبيه سازي ومحاسبة افزايش دما در حين سوخت،دماي بدست آمده، ۱۰ تا ۲۵ دقيقه زودتر از سوخت هيدرو كربن در مقايسة با سوخت ايزو بدست مي آيد.

تني چند از اساتيد با عامل حفاظتي غير فعال در برابر آتش و با سوخت هيدرو كربن ،تحقيقاتي انجام داده اند، و در نهايت هدف كاهش بار آتش مي باشد تا به اين ترتيب از شدت تندي درجه حرارت در نزديك سطح بتن كاسته گردد، نتايج نشان مي دهند كه اگر عامل حفاظتي در برابر آتش در حين آزمايش سوخت شل نگردد، درجه حرارت در بتن افزايش مي يابد و مقاومت آن كاسته مي گردد،يعني اول متوقف و سپس كاسته مي گردد، به عنوان مثال بتن بعد از ۲ساعت سوختن در برابر سوخت هيدرو كربن به ۳۰۰ تا ۴۰۰ درجة سانتيگراد ميرسد، و اين زماني است كه ضد آتش غير فعال مورد استفاده قرار گيرد، و اگر يك عامل غير فعال در برابر آتش مناسب به كاربرده شود ،هيچ خرده شدگي به وجود نمي آيدو اين شكستگي در بتن هاي نروژي ها بسيار مقاوم LWACديده نمي گردد.

مقاومت باقيمانده

اساتيد بزرگوار بر باقيماندة مقاومت بتن در برابر آتش تاكيد نموده و تحقيقاتي را انجام داده اند، و مي گويند كه بتن يكي از مقاوم ترين مواد در برابر آتش را داراست و LWACبهترين مقاومت را نسبت به NDC در برابر آتش از خود نشان مي دهد، اما اگر در حين سوخت خردشدگي به وقوع بپيوندد، دليل اين عمل احتمالا تضعيف شديد استحكام بتن در برابر دماي بالا مي باشد.

تني چند از اساتيد نيز به نظرية باقيماندة مقاومت بتن در حين سوخت ايزو اشاره مي نمايند، و به نظر مي رسد كه با اين نظر موافقند كه LWAC نسبت به NDCدر دماي بالاتر مقاومت بيشتري از خود نشان مي دهند ، و بر اساس كتاب ساختار بتن مولفان داخلي كشور عزيزمان ايران، بتن LWACتا بالاي ۵۰۰ درجة سانتيگراد مقاوم مي باشد و بر اساس محدوديت دما براي NDC، دماي گزارش شده ۳۰۰ ويا ۳۵۰ درجة سانتيگراد ميباشد.

در ادامة بررسي پيشنهادات اساتيد داخلي و خارجي به بخشي ديگر از اين نظريه ها پرداخته مي گردد، و آن پرداختن به فشار متراكم و تعديل شده در دماي پايين تراكم مي باشد، مطابق نمودار فشار كشش LWAC تا ۳۰۰ درجة سانتيگراد تغيير مي نمايد، نوع حجم مورد استفاده با توجه به نمودار فشار كشش در حين گرما دهي و بنابراين مقاومت باقيمانده در دماي بالاتر بسيار اهميت دارد،تراكم سيليكوس تاثير اندكي بر نحوة عمل بتن در برابر آتش را به اثبات رسانيده است در حاليكه تراكم ”كالكاروس”بهترين اجراي آزمايش تراكمي را به اثبات مي رساند.

در تمامي نظريه ها و آزمايش ها با بتن بسيار مقاوم =w/c) 0.36 بخار سيليكا ۵درصدي) كاهش فشار مقاوم و تعديل كنندة  Eدر حدود ۳۵-25 درصد در بتن هايي با درجة حرارت ۲۰۰ تا ۳۰۰ درجة سانتيگراد را ارائه مي نمايد .به تصوير ۳ توجه نماييد كه بر اساس آن كاهش دما تا ۶۰۰ درجه، سبب كاهش ۵درصد مقاومت فشاري و ۶۰ درصد مقاومت تعديل كننده  Eگرديده است و براي  NDCاندكي بالاتر مي باشد.

تا اين لحظه در كل جهان ،تنها يك برنامة آزمايشي وجود دارد كه قادر به تعيين ميزان سطح مقاومت باقيمانده در يك نمونة بتن سرد شدة LWACبعد از آزمايش سوخت هيدر كربن بر روي آن مي باشد. اندازة باقيماندة مقاومت در حدود صفر مي باشد و اين ميزان در هر دو آزمايش  LWACبا مقاومت سيلندر ۶۰-۴۰ مگا پاسكال قابل دسترسي مي باشد، وبا افزودن فيبر PP به  LWACبا سيلندر مقاوم ۷۵ مگا پاسكال باقيماندة مقاومت بعد از سوخت هيدرو كربن در حدود ۵۰-۴۰ درصد مي باشد،با استفاده از محافظ غير فعال در برابر آتش ،مي توان هيچ گونه كاهش مقاومتي را در بتن مشاهده ننماييم.

يادآوري بسيار مهم اين مي باشد كه، در صورتي كه ظرفيت بار واردة به بتن بعد از سوخت ممكن است به طرز قابل توجهي كاهش يابد و به اين ترتيب زيان هاي وارده به حداقل خود كاهش مي يابد.

بتن سبك هوادار

عمده بتن معمولی توليد شده در وزن kg/m32400 می‌باشد كه با داشتن وزن سنگين، اجرای سخت، عدم هماهنگی با سيستم‌های تأسيسات حرارتی و برودتی و از همه مهمتر با خاصيت جذب بسيار بالای آب، هميشه سرد و نمدار بوده و دارای معايب بسيار دیگری می‌باشد. مقاومت در مقابل يخ‌زدگی و عدم جذب رطوبت این نوع بتن، در صورت افزودن مقدار 7% هوا بدان، تقويت شده، اما هرگز نمی تواند به جای بتن سبك هوادار استفاده گردد.

بتن سبك هوادار ماده‌ای هماهنگ و سازگار با طبيعت است كه تنها با مواد سنگی و سيمان توليد می گردد؛ بطوریکه با 1 مترمكعب از مواد فوق، 2 مترمكعب بتن بدست می‌آيد و از اين طريق، توان صنعت ساخت و ساز 2 برابر می‌گردد که این ویژگی موجب توجه اغلب متخصصين عرصه ساختمان به سوی آن شده است. اين محصول در حالتی كه هنوز گيرش نكرده به صورت مايع و به رنگ سيمان بوده و پس از خودگيری به رنگ خاكستری در می آيد.

وجود هوای فشرده به شكل حباب‌های كوچك، همگن و يكنواخت در داخل بتن هوادار و دهها مزايای مختلف دیگر در اين محصول، توسعه استفاده از آن را در صنعت ساختمان بسيار مورد توجه قرار داده است؛ بطوریکه این محصول بدلیل ویژگیهای بی مانندی در عرصه معماری، تنوع اختلاط، خصوصيات شيميايی، مهندسی سازه و تكنولوژی اجرا، اغلب استانداردهای مصالح ساختمانی مورد توجه دنيا را دارا می باشد. خصوصياتی از قبيل مقاومت در مقابل آتش، کاهش مصرف مواد اولیه، همسازی با طبيعت، بازيافت ضايعات و پاكسازی محيط زيست، موجب کسب جايگاه بسيار مناسبی در صنعت ساختمان برای بتن سبك هوادار با تركيباتی از آب و تيپ‌های مختلف سيمان، مواد سنگی سيليسی و مواد كف‌زای غيرپروتئينی -همگی مطابق با استانداردهای ويژه صنعتی- می‌باشند.

چکیده

كلية مقاومت بتن در برابر آتش در محدودة زماني بين شروع تا رسيدن به دماي بحراني قابل تعيين مي باشد، و در اين بازة زماني نتايجي بدست مي آيد:

* ساختار LWAC نسبت به ساختار NDC داراي مقاومت بيشتري مي باشد و به اين خاطر سبب كاهش رساناي گرمايي  LWACمي گردد و به اين ترتيب گزينةبهتر دراين ساختار،استفاده از عايق كاري در جهت مقاوم سازي مي باشد.

* در بارهاي سوختي شديد ،مثل هيدرو كربن ،پوشش عايق ممكن است در حين سوختن خرد گردد، دليل اصلي فشار بخار به اضافة فشارهاي ممكن بر بارخارجي –كشش و فشارهاي زيادي بر بتن در نظر گرفته شده است، فشار بخار توسط ميزان آب بخار شدني و نفوذ پذيري بتن و بار سوختي قابل محاسبه وتعيين مي باشد.

* LWAC  مي تواند محتوي آب بخار شدني بيشتري نسبت به NDC داشته باشد،زيرا آب جذب شده در  LWAC و مواد آن بيشتر مي باشد،بنابراين خطر خرد شدن در  LWACبسيار شديد تر مي باشد و اين چيزي است كه در آزمايش هاي فشار بالاتر  LWAC(با w/c كم) و در برابر هيدرو كربن نشان داده شده است، ساختار  LWACممكن است نسبت به ساختار  NDCدر برابر با آتش شديد مقامت كمتري از خود نشان دهد.

وند.

• منابع :

  سایت علمی و پژوهشی آسمان
  

  http://www.asemankafinet.ir

• • از سایر صفحات سایت ما مربوط به دانش آموزان نیز دیدن نمائید : بر روی هر پایه کلیک کنید
  • تحقیق های رایگان سایت
  • جواب سوالات دوم
  • جواب سوالات سوم
  • جواب سوالات چهارم
  • جواب سوالات پنجم
  • جواب سوالات ششم
  • جواب سوالات هفتم
  • جواب سوالات هشتم
  • جواب سوالات نهم
  • جواب سوالات دبیرستان
  • دهم

برای حمایت از سایت ما بر روی صفحات زیر کلیک نمائید تا ما نیز با رغبت زیاد برای شما تحقیق بگذاریم :

لیست و فهرست کلیه اقدام پژوهی ها

 لیست گزارش تخصصی ها

لیست پروژه های آماری دبیرستان

به کانال ما در تلگرام بپوندید :

بتن سبک(LightWeight Concrete)

با گسترش استفاده از بتن سبک در سراسر دنیا بویژه در کشورهای پیشرفته و شکل گیری آیین نامه های اجرایی آنها، متاسفانه این نوع بتن که دارای قابلیت های منحصر به فردی می باشد در کشورمان هنوز شناخته شده نیست؛ در این مقاله سعی برآن شده تا با معرفی انواع این بتن کارا، جامعه ساختمانی بیش از پیش با بتن سبک و موارد کاربرد آن آشنا شوند.

لغات کلیدی: بتن، بتن سبک،بارمرده، بتن سبک سازه ای، بتن کفی،

  Cellular  Lightweight Concrete(CLC)، Autoclaved Aerated Concrete(AAC)،Autoclaved Cellular Concrete (ACC) ، Leca

مقدمه:

بی شک، بشر زمانی پیشرفت و تمدن را تجربه کرد که برای مدتی طولانی، در محل مشخصی سکونت یافت؛ دیگر توان بشر صرف مهاجرت های طولانی نمی شد و برای برطرف کردن مشکلات به راه حلهای تازه و افکار تازه ای روی آورد. برای ماندگار شدن در مکانی ثابت، بدون شک، داشتن خانه ی مناسب دقدقه اصلی آنها بوده، خانه ای که آنها را در برابر بلایای طبیعی، حمله وحوش و حتی بیگانگان محافظت کند؛ پیشینیان با توجه به این که امکانات حمل و نقل محدودی داشتند، برای این منظور از مصالح در دسترس استفاده می کردند: چوب، سنگ، گل، پوست احشام و...

بدون تردید، ماندگارترین این نوع مصالح که از تخت جمشید ایران تا اهرام مصر سالیان سال پایدار مانده سنگ است؛ اما سنگ به صورت اولیه؛ با توجه به شکل پذیری کم و حمل و نقل دشوار نمی تواند به عنوان مصالح اصلی در ساختمانهای امروزی کاربرد داشته باشد و این امر باعث شد که نوعی سنگ مصنوعی توسط بشر خلق گردد، که علاوه بر داشتن خواص سنگ مانند ماندگاری بالا و سازگاری با محیط اطراف، دارای قابلیتهایی مانند شکل پذیری مناسب وحمل آسان نیز باشد؛ امروزه این نوع مصالح را به نام بتن می شناسیم.

در دنیای پیشرفته امروزی و با توجه به پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه های مختلف علمی، صنعت بتن نیزدچار تحول گردیده، تولید بتن سبک نیز حاصل همین پیشرفتها می باشد؛ بتنی که علاوه بر کاهش بار مرده ساختمان از نیروی وارد به سازه در اثر شتاب زلزله می کاهد و در صورت تخریب، وزن آوار حاصل نیز کاهش می یابد و امروزه آنرا به عنوان بتن قرن می نامند. بتن سبک با توجه به ویژه گیهای خاصی که دارد دارای کاربردهای مختلف می باشد، که برحسب وزن مخصوص ومقاومت فشاری آن تفکیک می گردد.

مزایای کاربرد بتن سبک:

-     با کاهش بار وارد بر روی فونداسیون، موجب کوچکتر شدن ابعاد آن، کمتر شدن تعداد و کوچکتر شدن شمعها و کاهش مقدار آرماتورهای و به طبع آن اجرای سریع تر و آسان تر فونداسیون می گردد.

-         کاهش بار مرده سبب کوچک تر شدن اعضا نگهدار می شود.

-         کاهش بار مرده بزور مستقیم باعث کاهش نیروهای لرزه ای وارد بر سازه می گردد.

-     در گسترش پلها می توان با استفاده از مواد سبک مانند بتن سبک می توان عرشه پل را جهت تحمل ترافیک بیشتر بزرگ ترنمود بدون اینکه تغییری در سازه و یا فونداسیون پل ایجاد کنیم.

-     با توجه به مقاومت مطلوب بتن سبکدانه در برابر آتش سوزی می توان از حداقل توصیه شده ضخامت بتن در کفها کاست(بیان شده در ACI-216) .

-         حمل و نقل قطعات پیش ساخته با بتن سبک بسیار راحت تر بوده و هزینه کمتری در بر دارد.

بتن سبک سازه ای(Structural Lightweight concrete):

آیین نامه های موجود در زمینه تولید بتن سبک تعاریف مختلفی در رابطه با بتن سبک سازه ای ارایه داده اند و بهترین تعریفی که اکثر آنها را پوشش بدهدبه قرار ذیل می باشد:

به بتنِ سبکی، سازه ای گفته می شود که دارای وزن مخصوصی بین1440تا 1840 کیلوگرم برمتر مکعب و مقاومت فشاری بالای  17 Mpa و یا 2500 Psi باشد و از آنجایی که هر چقدر بتن سبکتر گردد شکل پذیری آن نیز کاهش می یابد، برای بتن سبک سازه ای مقدار حداقل وزن مخصوص در نظر گرفته می شود.

مقاومت نمونه های بتنی سبک سازه ای با وزن مخصوص رابطه ای تقریباً لگاریتمی دارد و باتوجه به نوع بتن سبک دارای طیف مقاومتی متفاوتی میباشد.

چگونگی تولید بتن سبک:

بتن دارای دو جز اصلی می باشد:1- خمیرسیمان 2- سنگدانه؛ سبک سازی می تواند در هر دو جز صورت پذیرد،

که سبک سازی در هر قسمت دارای ویژگیهای خاص و با استفاده از روشهای متفاوتی صورت می گیرد.

1- سبک کردن خمیر سیمان:

برای این منظور از موادی با پایه حیوانی مانند: سم، شاخ،خون و دیگر اعضا احشام و یا مواد خاص شیمیایی استفاده میگردد؛ این مواد که حباب زا می باشند با ایجاد تخلخل در خمیر سیمان، وزن بتن تولیدی را کاهش می دهند. این نوع بتن سبک، بتن کفی یا گازی)(CLCCellular  Lightweight Concrete نامیده می شود.

 مواد شرکت کننده در تر کیب این نوع بتن سبک عبارتند از:سیمان،ماسه،آهک(بسته به نوع بتن کفی)، مواد حبابزا،آب و افزودنی هایی مانند:میکرو سیلیس(Micro Silica)، فوق روان کننده ها(Super Plasticizer)، خاکستربادی (Fly Ash) ، الیاف پروپیلین،پلون و غیره.

البته نوعی از مواد حباب زا در پایین آوردن جذب آب بتن نیز کاربرد دارند؛ این مواد با ایجاد حفرات بسیار ریز که برای حداکثر قطر آنها استاندارد تعریف شده، حفرات موئینه داخل بتن را بسته و مانع از نفوذ آب در آنها می شود.

مواد حباب زا یا کف ساز شیمیایی، معمولاً از نظر محیط زیست تجزیه ناپذیرند و برای تامین پایداری آنها از کلراید استفاده می گردد و به این نکته باید توجه خاص نمود که خود کلراید، خورندگی زیادی در تماس با فولاد دارد؛ و از مواد حباب زا ی دارای کلراید نباید در بتن مسلح استفاده گردد و به همین دلیل بتن تولیدی با این مواد، دارای کاربرد سازه ای نمی باشند.

در تولید نوع دیگری از بتن کفی یا گازی از فوم استفاده می گردد به این نحو که فوم در داخل میکسر با بتن مخلوط گردیده و باعث کاهش وزن بتن تولیدی می گردد. امروزه با تولید فوم های ارزان قیمت، این نوع از بتن کفی کاربرد وسیعی پیدا کرده و با توجه به صرفه اقتصادی آن شرکتهای بزرگ ساختمانی اقدام به بکارگیری این نوع بتن کرده اند.

بتن تولیدی با این روش دارای قابلیت های زیر می باشد:

-        کاهش وزن مخصوص.

-        کاستن هزینه تولید بتن.

-        افزایش اسلامپ بتن و در نتیجه آن می توان نسبت آب به سیمان طرح اختلاط را کاهش داد.

-        امکان شکل دهی مناسب به سطح بتن.

-        پمپ کردن آسان آن به طبقات.

-        مقاومت مطلوب در برابر یخ زدگی.

بتن سبک تولیدی با این روش(بتن کفی یاگازی) با توجه به تخلخل خمیر سیمان و مقاومت پایین آن که منتج به پایین آمدن مقاومت بتن تولیدی میگردد، کمتر به عنوان سازه ای کاربرد دارد و بیشتر در تولید مصالحی بکار می روند که نقش باربری کمی دارند در نمودار (1) رابطه بین چگالی بتن کفی و مقاومت 28 روزه آن را مشخص می نماید:

عمل آوری بتن سبک کفی نیز متنوع می باشد به عنوان مثال، برای نوع خاصی از بتن کفی، بعد از مخلوط کردن مواد اولیه مانند سیمان، آهک، ماسه، مواد منبسط شونده و سایر افزودنی ها، مخلوط در داخل قالب مورد نظر ریخته شده و در دستگاه اتوکلاو قرار می گیرد و بعد طی زمان معینی از دستگاه اتوکلاو خارج می گردید، محصول نهایی بتن سبکی است که دارای شکل مورد نظرو همان قالب می باشد(شکل2).

 این نوع بتن سبک را که پیداش آن به سال 1914 و کشور سوئد می رسد Autoclaved Aerated Concrete (AAC) و یا  Autoclaved Cellular Concrete (ACC)می نامندو کاربرد بسیار وسیعی در 50 سال اخیر در صنعت ساختمان و بویژه در اروپا و آمریکا داشته است.

 این نوع بتن سبک جایگزین مناسبی برای مصالح رایج بنایی مورد استفاده در ساختمان می باشد و می تواند به عنوان قطعاتی در دیوارها، سقف و سایر قسمتهای ساختمان کاربرد داشته باشد. عمده ماده منبسط شونده در تولید این نوع بتن سبک، پودر آلومینیوم می باشد. محصول نهایی که ماده ای منبسط شده است دارای حجمی تقریباً 5 برابر مواد مصرفی می باشد که این خاصیت سبب شده به عنوان مصالحی اقتصادی ودر عین حال کاربردی شناخته شود.

طیف وزنی آنها وابسته به مقدار سیمان و نیز قطر سنگدانه می باشد بطوریکه با استفاده از ماسه هایی با قطر بیشتر محصولی با وزن مخصوص بالا تر تولید می گردد و بالعکس.

خوشبختانه در دهه اخیر در کشور خودمان نیز شاهد تولید، انواع این نوع بتن سبک هستیم و عموماً با نامهایی مانند هبلکس و یا سیفورکس شناخته شده هستند. بیشترین کاربرد آنها در صنعت ساختمان ایران، به عنوان جداکننده هایی است که نقش باربری ندارند، در حالی که امروزه نمونه های جدید تولیدی این محصول، با توجه به وزن پایین و همچنین ماندگاری مناسب، به عنوان نمای ساختمانی و نیز تزیینات داخلی کاربرد دارد.

2- استفاده از سبک دانه:

سبکدانه ها سنگدانه هایی با فضای متخلخل داخلی می باشند.سبکدانه هایی که جهت تولید بتن سبک کاربرد دارند متنوع بوده و هم به صورت طبیعی و هم به صورت مصنوعی وجود دارند؛ از انواع طبیعی آن می توان به سنگدانه هایی مانند:ورمیکولیت، پامیس یا سنگ پا وبرخی سربارهای آتش فشانی اشاره کرد و سبکدانه های مصنوعی، که عمده آنها به شکل گلوله هایی ازجنس خاک رس منبسط شده می باشند. البته سبکدانه هایی بر پایه سیلیس، خاکستربادی وغیره نیز وجود دارندکه با توجه به نوع مواد اولیه و نحوه تولید دارای کاربرد کمتر نسبت به سبکدانه های رسی می باشند. سبکدانه ها رسی با عناوین تجاری مختلف مانند: Argex,fibo,liapor,lecaبه بازارهای بین المللی عرضه میگردد.

سبکدانه هایی از این جنس، علاوه بر سبک بودن به سبب شرایط خاص تولیدی ؛ دارای مزایای ویژه ای هستند، که از آن جمله می توان به این موارد اشاره نمود:

-        به عنوان محصولی صنعتی از نظر کیفیت دارای یکنواختی مطلوبی می باشد.

-        مانند سنگدانه های طبیعی محدودیتی از نظر معادن ندارد.

-        فاقد مواد زیان آوری است که ممکن است در سنگدانه های طبیعی باشد و PH آن در حد نرمال و در حدود 7.2 می باشد.

-        به علت قرار گرفتن در معرض حرارت بیش از 1200 درجه سانتی گراد فاقد مواد آلی مضر می باشد.

به دلیل ذکر شده در بند بالا مقاومت مطلوبی در برابر شوکهای حرارتی دارند.

بتن تولیدی با این روش می تواند به صورت سازهای کاربرد داشته باشد به این منظور باید از خمیر سیمان با مقاومت بالا استفاده نمود و به همین منظور در تولید این نوع بتن سبک که کاربرد سازه ای نیز دارد از میکرو سیلیس و کاهنده های آب اختلاط و ترکیبی از سنگدانه و سبک دانه استفاده می شود.

به دلیل کاربرد سازه ای این نوع بتن، به بررسی مختصر ویژگی های آن می پردازیم.

مقاومت بتن سبکدانه نیز با وزن مخصوص آن رابطه ای معکوس دارد که می توانید در نمودار ذیل مشاهده فرمایید:

از دیگر خواص بتن سبکدانه می توان به