فوم بتن چیست

در ابتدا ما به معرفی فوم بتن می پردازیم و سعی میکنیم پاسخ پرسش فوم بتن چیست را به طور کامل بیان کنیم و در مقاله ای جداگانه به کاربردهای فوم بتن و مزایا و معایب آن خواهیم پرداخت. فوم بتن که در اوایل دهه 1920 تولید شده است. بتن سبک یا همان فوم بتن از سال 1923 میلادی در کشور‌هایی نظیر آمریکا، هلند و آلمان مورد توجه مهندسان قرار‌گرفت، اما توسعه وسیع آن در صنعت ساختمان‌سازی از سال 1980 میلادی صورت گرفت که اولین شرکتی که از فوم بتن یه صورت انبوه استفاده کرد، شرکت Voton با همکاری دانشگاه‌های آلمان و اروپا و شرکت Aning-Jonson  آمریکا بوده است. یکی از روش‌های کاهش چگالی بتن، ایجاد حفره‌های پایدار در خمیر یا ملات سیمان سخت شده است. حفره ها را می توان با گاز یا هوا تولید کرد. از آنجایی که یک عامل کف کننده هوا را وارد می کند، بتن تولید شده را فوم بتن می نامند. فوم بتن اکثریت قریب به اتفاق بتن بدون سنگدانه های بزرگ، فقط ماسه ریز و با مواد بسیار سبک وزن حاوی سیمان، آب و فوم است. می توان آن را در مقایسه با بتن معمولی نسبتاً همگن در نظر گرفت، زیرا حاوی فاز سنگدانه درشت نیست. با این حال، خواص فوم بتن به ریزساختار و ترکیب بستگی دارد که تحت تأثیر نوع فوم مورد استفاده، روش های تهیه و عمل‌آوری فوم است. مزیت اصلی فوم بتن سبک بودن آن است که باعث صرفه جویی در دیوارهای طبقات پایین می شود. و پایه ها این دارای چندین مزیت است و از آنجایی که ماهیت متخلخل دارد، عایق حرارتی و صرفه جویی قابل توجهی در مواد ایجاد می کند. از کاربردهای مهم فوم بتن می توان به عناصر سازه ای، پارتیشن های غیر سازه ای و مواد عایق حرارتی اشاره کرد.

چگالی فوم بتن

سازندگان فوم بتن‌هایی را با چگالی‌های مختلف برای مطابقت با نیازهای فوق توسعه دادند و این محصولات در بازسازی ترانشه، تکیه‌گاه پل، پر کردن فضای خالی، عایق‌کاری سقف، زیرپایه جاده، ساخت دیوار، تونل‌سازی و غیره استفاده شدند.
این ماده به دلیل ویژگی‌های منحصر به فردی که دارد، مورد توجه کارفرمایان حوزه ساختمان، راه سازی و عمران قراره گرفته است و به سرعت به عنوان یک جایگزین مناسب برای سایر پر‌کننده‌های سنگین مانند پوکه های معدنی شناخته شد.
فوم بتن نوعی بتن سبک است که از سیمان، ماسه یا خاکستر بادی، آب و فوم ساخته می شود. فوم بتن به صورت دوغاب فوم دار یا ملات فوم داراست. فوم بتن را می توان به عنوان یک ماده سیمانی تعریف کرد که حداقل 60 درصد از فوم تشکیل شده است.
چگالی خشک فوم بتن شده ممکن است از 300 تا 1600 کیلوگرم بر متر مکعب متغیر باشد. مقاومت فشاری بتن فوم که در 28 روز تعیین می شود، از 0.2 تا 10 نیوتن بر میلی متر مربع است یا می تواند بالاتر رود.
فوم بتن از نظر حجم حباب‌های هوا شده می‌تواند ساختار‌های متفاوتی داشته باشد. حباب‌های موجود در فوم بتن می‌تواند 3 تا 8 درصد حجم بتن را اشغال کند. همچنین به دلیل درصد هوای وارد شده به آن میزان حباب‌های موجود از 15 تا 22 درصد متغییر است.
تولید فوم بتن شامل رقیق شدن سورفکتانت(فوم‌کفزا) در آب است که از طریق یک مولد فوم عبور داده می شود که فومی با فرم پایدار تولید می کند. فوم تولید شده به صورت مخلوط با ملات سیمانی یا دوغاب، به طوری که مقدار فوم دانسیته مورد نیاز تولید می شود.
از این سورفکتانت ها در ساخت پرکننده های با چگالی کم نیز استفاده می شود. این مواد همچنین به عنوان مواد با مقاومت کم کنترل شده (CLSM) نامیده می شوند.
ترکیب فوم بتن باتوجه به چگالی مورد نیاز متفاوت است. به طور کلی، فوم بتن با چگالی کمتر از 600 کیلوگرم بر متر مکعب، سیمان، فوم، آب و همچنین مقداری خاکستر بادی یا گرد و غبار سنگ آهک خواهد داشت.
برای دستیابی به چگالی بالاتر برای فوم بتن ، می توان از شن و ماسه استفاده کرد. مخلوط پایه برای فوم بتن سنگین تر، که نسبت فوم به سیمان پرتلند (CEM I) است، 1:1 تا 1:3 است. برای چگالی بیشتر، مثلاً بیش از 1500 کیلوگرم بر متر مکعب، سیمان بیشتر و ماسه متوسط استفاده می شود.
برای کاهش چگالی، مقدار سیمان باید کاهش یابد. به طور کلی فوم بتن با چگالی کمتر از 600 کیلوگرم بر متر مکعب توصیه می شود.

انواع فوم بتن چیست

انواع مختلفی از فوم بتن وجود دارد که هر کدام ویژگی ها و کاربردهای خاصی دارند. در اینجا چند نوع رایج وجود دارد:

فوم بتن با چگالی کم

این نوع فوم بتن دارای چگالی کم است که معمولاً از 300 کیلوگرم بر مترمربع (18.7 پوند بر فوت³) تا 800 کیلوگرم بر متر مکعب (49.9 پوند بر فوت³) متغیر است. عمدتاً برای مقاصد عایق کاری مانند پر کردن حفره ها، عایق کاری سقف ها یا به عنوان پرکننده سبک وزن در ساخت و ساز استفاده می شود.

فوم بتن با چگالی متوسط

فوم بتن با چگالی متوسط دارای چگالی بین 800 کیلوگرم بر مترمربع (49.9 پوند بر فوت³) تا 1200 کیلوگرم بر متر مکعب (74.9 پوند بر فوت³) است. اغلب برای کاربردهای سبک وزن مانند ساخت بلوک ها، پانل ها و عناصر پیش ساخته استفاده می شود.

فوم بتن با چگالی بالا

این نوع فوم بتن چگالی بالاتری دارد که معمولاً از 1200 کیلوگرم بر متر مکعب (74.9 پوند بر فوت³) تا 1600 کیلوگرم بر متر مکعب (99.9 پوند بر فوت³) متغیر است. برای کاربردهایی که به استحکام سازه ای بالاتر نیاز است، مانند دیوارهای باربر یا سیستم های کف، مناسب است.

فوم بتن با مواد افزودنی

مواد افزودنی را می توان در فوم بتن گنجانید تا خواص خاص را افزایش دهد. به عنوان مثال، الیاف را می توان برای افزایش استحکام کششی و مقاومت در برابر ترک مواد اضافه کرد. از افزودنی های شیمیایی نیز می توان برای اصلاح خواصی مانند زمان گیرش، کارایی یا مقاومت در برابر آب استفاده کرد.
فوم بتن با سنگدانه های سبک: فوم بتن را می توان با ترکیب سنگدانه های سبک وزن مانند خاک رس منبسط شده، پرلیت یا ورمیکولیت تولید کرد. این ترکیب ویژگی های سبک وزن و خواص عایق بودن مواد را بیشتر می کند.

فوم بتن خود تراز

فوم بتن خود تراز به گونه ای طراحی شده است که بدون نیاز به تسطیح دستی گسترده، روان و تراز شود. معمولاً برای تسطیح کف و پر کردن سطوح ناهموار استفاده می شود.

اینها تنها چند نمونه از انواع فوم بتن هستند و تغییرات می تواند بر اساس الزامات پروژه خاص و شیوه های منطقه ای وجود داشته باشد. انتخاب نوع فوم بتن به عواملی مانند چگالی مطلوب، مقاومت، خواص عایق و کاربردهای مورد نظر بستگی دارد.

مواد فوم بتن چیست

اجرای فوم بتن، معمولا از سه جز اصلی ماده اتصال‌دهنده (سیمان)، آب و عامل کف‌زا (پروتئین یا رزین) ساخته می‌شود. البته به منظور تغییر خواص فیزیکی این نوع بتن می‌توان از پرکننده (خاکستر بادی)، افزودنی‌ها و الیاف مختلف نیز استفاده کرد. در ادامه، به معرفی نقش هر یک از این مواد می‌پردازیم.

نقش سیمان در فوم بتن چیست

سیمان، متداول‌ترین ماده اتصال‌دهنده مورد استفاده در فوم بتن است. سیمان پرتلند معمولی، 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 معمولی 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.

نقش عامل کف زا در فوم بتن 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 سه نوع طبیعی، مصنوعی و ترکیبی تقسیم می‌شوند.
از بین این موارد، مواد مصنوعی و طبیعی، کاربرد گسترده‌تری دارند. رزین، اولین عامل کف‌زای مصنوعی و خون، اولین عامل کف‌زای طبیعی مورد استفاده در ترکیب بتن است.
پروتئین هیدرولیز شده یا مواد فعال سطحی مصنوعی، رایج‌ترین مواد مورد استفاده برای ساخت فوم هستند. کار با مواد مصنوعی ساده‌تر و هزینه آن‌ها پایین‌تر است. به علاوه، عوامل کف‌زای مصنوعی را می‌توان برای مدت طولانی‌تری نگهداری کرد. عوامل کف‌زای پروتئینی، هزینه بالاتر اما مقاومت بیشتر و عملکرد بهتری دارند. فوم، معمولا به دو شکل مرطوب و خشک قابل تولید است.
فوم مرطوب با چگالی کمتر از 100 کیلوگرم بر متر مکعب برای ساخت فوم بتن مناسب نیست. در این شرایط، حباب‌های بزرگ به صورت ناپایدار در ساختار این نوع فوم ایجاد می‌شوند. اسپری کردن عامل کف‌زا و آب بر روی یک شبکه ریز، فوم با حباب‌های 2 تا 5 میلی‌متری را ایجاد می‌کند.
فوم خشک، از پایداری بیشتری نسبت به فوم مرطوب بهره می‌برد. 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 خشک از فوم مرطوب کوچک‌تر است (ابعاد کمتر از 1 میلی‌متر). همین موضوع باعث ساختار منظم حباب‌های هوا در فوم خشک 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 سیلیکا فیوم، خاکستر بادی، پودر سنگ آهک، سرباره دانه‌ای اشاره کرد.
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.

فوم بتن مسلح چیست؟

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.

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.

مزایای فوم بتن

فوم بتن به‌عنوان یکی از جدیدترین مصالح قابل‌ استفاده در صنعت ساخت‌ و ساز کشور، از محبوبیت مناسبی نیز برخوردار است که علت این محبوبیت را می‌توان بررسی کرد.

سرعت اجرای بالا

سرعت اجرای فوم بتن نسبت به مدل سنتی آن یعنی بتن ریزی قدیمی و دیگر روش های رایج در ساختمان سازی بسیار بیشتر می باشد.

مقرون بصرفه بودن

به علت عایق بودن فوم بتن صرفه‌ جوئی قابل‌ توجه ای در جنبه های مختلفی اعم از اقتصادی، زمانی و ... در ساختمان سازی دارد.

عدم نیاز به دپوی مصالح

در روش استفاده از فوم بتن دیگر نیازی به به دپوی مصالح ساختمانی اعم از پوکه، ماسه، سیمان و... در محوطه ساختمان نمی باشد.

سوالات متداول

فوم بتن چیست؟

فوم بتن، ملاتی است که از ترکیب آب، سیمان و فوم کفزا تشکیل شده است که دارای طرح های اختلاط مختلفی است.

آیا به وسیله فوم بتن می‌توان شیب مورد نظر را بدست آورد؟

فوم بتن به دلیل سیالیت، ماده ی بسیار مناسبی است برای بدست آوردن شیب مورد نظر در پشت بام ،رمپ ، پارکینگ و... که با طرح اختلاط استاندارد مناسب می توان شیب مورد نظر را بدست آورد.

چه پروژه هایی را می توان با فوم بتن اجرا کرد؟

به جرأت می توان گفت که فوم بتن قابلیت اجرا در تمامی پروژه های عمرانی که مقاومت بالا، وزن مخصوص پایین، ضریب انتقال حرارت و دیگر ویژگی های فوم بتن مهم است را دارد.

پست های مرتبط