آيا فوم بتن هميشه مرطوب است؟ بخش سه

چندين عنصر به تخريب سيستم‌هاي كفپوش كمك مي‌كنند فارغ از اينكه آنها از فوم بتن و يا معمولي ساخته باشند. اولين مورد در بالاي اين ليست تغيير تركيب‌هاي چسبنده كفپوش به علت استفاده مجدد از مواد خطرناك و تركيبات آلي فرار (VOCs) است.

به عنوان مثال، استانداردهاي انتشار اكسيد ناپيوسته محدوديت‌هاي مربوط به ميزان VOC سيستم كف، حفاظت بتن پوشش دهنده، سيلر و لكه‌ها را تعيين مي‌كنند. چسب‌هاي كفپوش بدون ماده فرار و يا حاوي مقدار كمي VOC به صورت امولسيون آكريليك مبتني بر آب هستند، كه بعضي از آنها در هنگام قرار گرفتن در معرض آب و محيط قليايي در يك دال بتني دچار حساسيت مي‌شوند.

اين چسب‌هاي حساس به رطوبت را با فشار جداول زمان بندي ساخت و ساز براي نصب كف در نظر بگيريد تا به سريع‌ترين زمان ممكن دست يابيد و اغلب اوقات زمان كافي براي انتظار براي خشك شدن كامل دال وجود ندارد.

استراتژي‌هايي وجود دارد كه مي‌تواند احتمال تخريب سيستم كف ناشي از رطوبت را كاهش دهد. يكي از اين روش‌ها، استفاده از دال‌هاي مقاوم در برابر رطوبت  به جاي اجزاي آب بندي و زهكشي است.

اجزاي آب بندي رطوبت را از درون فوم بتن آزاد مي‌كنند تا فرآيند عمل آوري فوم بتن را آغاز كنند، اما تا زماني كه آنها آزاد مي‌شوند (معمولا كمي قبل از نصب كفپوش)، از خشك شدن فوم بتن جلوگيري مي‌كنند. استفاده محدود از مواد جذب كننده، سرباره و خاكستر همچنين مي‌تواند به كاهش زمان خشك شدن كمك كند.

همچنين، هنگامي كه دال در معرض باران و رطوبت است، نمي‌تواند به اندازه كافي خشك شود. محوطه سازي ساختمان و فعال سازي سيستم تهويه مطبوع زماني است كه خشك شدن دال آغاز مي‌شود. كاهش رطوبت نسبي محيط (RH) و افزايش دماي محيط به طور كلي زمان خشك شدن فوم بتن را كاهش مي‌دهد.

نگاهي به آينده فوم بتن

مخلوط‌هاي فوم بتن كه به صورت خودكار خشك مي‌شوند در بازار در دسترس هستند. ACI بتن‌هاي داراي اين قابليت را تحت عنوان حذف آب آزاد با واكنش شيميايي تعريف مي‌كند تا آب كافي براي پوشش دادن سطوح جامد و كاهش رطوبت نسبي سيستم را تامين كند؛ كه در بتن‌هاي آب بندي شده، ملات‌ها و خميرها قابل استفاده است. به عبارت ديگر، واكنش هيدراتاسيون سيمان از تمام آب آزاد موجود به اندازه‌اي استفاده مي‌كند تا آب كافي براي پوشش سطوح ذرات غير هيدراته يا حفظ 100٪ رطوبت نسبي داخل بتن را تامين كند.

مخلوط بتن‌هاي با قابليت خشك شدن سريع با استفاده از اين مفهوم هيدراتاسيون داخلي براي سال‌ها به طور بين المللي مورد استفاده قرار گرفته‌اند و حتي اگر شهرتي كسب كرده‌اند، چند معايب را دارا هستند، از قبيل: دسترسي محدود به منطقه، عدم وجود گزينه‌هاي تركيبي سبك، سرعت نصب پايين (در حدود 85 كيلو گرم / ساعت)، و چسبندگي به ماله تراز. توليدكنندگان مخلوط‌هاي آماده در حال كار بر روي مشكلاتي هستند كه به زودي در دسترس خواهند بود.

چسب‌هاي كفپوش ضد آب محبوب‌تر مي‌شوند. اين چسب‌ها نياز به اقدامات كمتري براي آماده سازي سطح دارند كه در برابر رطوبت و سطوح pH بالا مقاوم هستند. به هنگام استفاده از چسب‌هاي ضدآب نيازي به آماده سازي نداريد، اما آماده سازي سطح دال بتني به ميزان محدود ضروري است.

نتيجه گيري

اگر چه فوم بتن به طور بالقوه مي‌تواند مشكلاتي را براي سيستم‌هاي كف پيوسته ايجاد كند، كف‌هاي بتني معمولي همچنين مي‌توانند بر مشكلات مربوط به رطوبت تأثير بگذارند.

صرف نظر از چگالي بتن، تيم پروژه بايد خطرات مربوط به رطوبت را در نظر بگيرند و در صورت لزوم به ارزيابي استراتژي‌هاي كاهش احتمال خطر بهره بگيرند. اين تيم بايد برآوردهاي واقع بينانه‌اي براي زمان خشك شدن بتن و ارزيابي سيستم‌هاي انتخاب شده كف MVER را انجام دهند.

محدود كردن نسبت آب به سيمان بتن، تركيب فوم سيليكا و محدود كردن رطوبت پوزولان‌ها مانند خاكستر، موجب كاهش زمان خشك شدن مي‌شوند. محوطه سازي ساختمان (براي محدود كردن منابع رطوبت زيست محيطي) و تهويه فضاي داخلي نيز به خشك شدن دال بتني كمك خواهد كرد.

افزودن مواد افزودني به بتن كه رطوبت آزاد در سطح دال را از طريق يك ماده بلوري شكل آزاد مي‌كند كه باعث افزايش سرعت نصب سيستم كف مي‌شود، كه معمولا قيمتي معادل 1 دلار به ازاي هر فوت مربع را دارا هستند.

سيلرهاي رويه كه عمدتا از تبخير آب آزاد سطح بتن جلوگيري مي‌كنند، سابقه عملكردي خوبي دارند، اما اين مي‌تواند هزينه‌اي بالغ بر 5 دلار در هر فوت مربع در پي داشته باشد. هر يك از اين استراتژي‌ها مي‌توانند هزينه اضافي به پروژه تحميل كنند.

هزينه‌هاي يك سيستم كنترل رطوبتي كه به خوبي طراحي و به درستي اجرا شده مي‌تواند در مصرف فولاد سازه، پي و سيستم‌هاي مقاوم در برابر آتش صرفه جويي كند. برنامه ريزي دقيق توسط كل تيم پروژه، صاحبان، معماران، پيمانكاران و مهندسين در اوايل فرآيند طراحي مي‌تواند به كاهش يا رفع خطرات تخريب ناشي از رطوبت در كفپوش در دال‌هاي بتني معمولي يا سبك كمك كند.


ادامه مطلب
نوشته شده توسط mehdi | ۲۸ فروردين ۱۳۹۸ ساعت ۰۱:۳۰:۲۶ | آرشيو نظرات (0) :موضوع |

آيا فوم بتن هميشه مرطوب است؟ بخش دو

طراحي با فوم بتن

با وجود مسائل مربوط به رطوبت، فوم بتن داراي چندين مزيت است. دال‌هاي سبك ساخته شده از كامپوزيت بتني به طور ذاتي كارآمدتر از دال‌هاي كامپوزيت معمولي با ويژگي‌هاي سازه‌اي تقريبا يكسان و نقاط قوت طراحي هستند.

ضخامت دال بتني بر روي سازه فولادي به طور معمول به شرايط آتش سوزي وابسته است كه به تناسب نيازهاي مربوط به مقاومت كنترل مي‌شود.

فوم بتن نسبت به بتن معمولي نسبت به رسانايي حرارتي مقاوم‌تر بوده و ضريب انبساط حرارتي بيشتري دارد. مطابق ASTM E119، استانداردهاي آزمايش‌ها و مصالح مقاوم در برابر آتش، موسسه استاندارد ملي آمريكا (ANSI) و آزمايشگاه‌هاي تحت پوشش بيمه (UL) ليستي از حداقل ضخامت بتن مورد نياز براي رتبه بندي‌هاي مختلف آتش سوزي ارائه مي‌دهند.

استفاده از فوم بتن براي بتني كه داراي مقاومت دو ساعته در برابر آتش است موجب صرفه جويي حدود 38٪ در مقايسه با بتن معمولي مي‌شود. دال‌هاي سبك‌تر، مجموع جرم ساختمان، بارهاي لرزه‌اي موثر و بارهاي طراحي پايه را كاهش مي‌دهند و همچنين مي‌توانند در صورت تامين معيارهاي لرزه‌اي، عمق قاب مورد نياز فولادي را كاهش دهند.

دال‌هاي نازك‌تر بدون عيب نيستند، اما اين عوامل به ندرت طراحي يك ساختمان تجاري معمولي را كنترل مي‌كنند. دال‌هاي نازك ساخته شده از فوم بتن داراي قابليت خمشي كمتري هستند، اما ظرفيت باربري هنوز هم براي پشتيباني از اغلب بارهاي طبقات تجاري كافي هستند.

ACI 318-08 نياز به ضريب كاهش 0.75 براي ظرفيت برشي فوم بتن دارند. با اين حال، در دال‌هاي كامپوزيت، طراحي اغلب توسط مقاومت خمشي كنترل مي‌شود. براي اكثر ساختمان‌ها، كاهش ظرفيت برشي توسط مزاياي كلي سيستم جبران مي‌شود.

هزينه‌هاي فوم بتن

آيا قيمت بتن‌هاي سبك خيلي گران‌تر از وزن بتن‌هاي معمولي است؟ بله و خير. براي اين كه دقيقا به اين سوال پاسخ دهيم، بايد در نظر بگيريد كه وزن بتن چه تاثيري بر هزينه‌هاي كلي سازه دارد. هزينه واحدهاي بتني سبك معمولا بالاتر از بتن‌هاي معمولي است، اما اين هزينه واحد معمولا تاثير بيشتري از ميزان كاهش حجم بتن و وزن فولاد براي سيستم ساختماني دارد.

براي مثال، يك ساختمان معمولي چند منظوره فولادي را در نظر بگيريد. ما يك ساختمان دو طبقه مقاوم در برابر آتش را با استفاده از عرشه فولادي كامپوزيت به عمق 2 اينچ و با فاصله 18 اينچ در نظر گرفتيم كه محدوده ” شرايط دو طرفه” را در حداكثر محدوده مجاز حفظ كند.

بارهاي وارده بر فوم بتن در عرشه كامپوزيت فولادي اجازه مي‌دهد كه عرشه قادر باشد دهانه‌هاي بيشتري را بين تكيه گاهها پوشش دهد و مي‌تواند به طور موثر تعداد تيرهاي تكيه گاهي فولادي و وزن قاب فولادي را كاهش دهد.

به گفته يك توليدكننده بتن، هزينه‌هاي بتن ريزي و تراز كردن فوم بتن و معمولي تفاوتي ندارد، اما هزينه واحد فوم بتن به علت هزينه‌هاي پردازش و حمل و نقل كلي از منابع غير محلي كمي گران‌تر است.

در اين مطالعه، ما هر دو قاب فولادي پيچيده و غير پيچيده را در نظر گرفتيم، اما تفاوت هزينه بين مقادير و هزينه بين سيستم‌هاي قاب مختلف ناچيز است. فرضيات عمومي ما شامل بار وارده 20 PSF، بار زنده 100 PSF و حداكثر خيز مجموع و خيز ناشي از بار زنده به ترتيب L / 240 و L / 360 است.

در حالي كه اغلب هزينه‌هاي واحد براي فوم بتن بيشتر است، وزن و هزينه قابل توجهي در ساخت عرشه‌هاي بتني بر روي عرشه فولادي صرفه جويي مي‌شود. در مقايسه با يك دال با وزن معمولي، دال‌هاي سبك ممكن است منجر به صرفه جويي در عمق قاب در هر طبقه شود، كه مي‌تواند در نهايت مقدار زيادي در فولاد مصرفي، پي‌ها و هزينه‌هاي روكش براي ساختمان‌هاي چند طبقه صرفه جويي كند.

اندركنش‌هاي سيستم كف با فوم بتن

سنگدانه‌هاي فوم بتن رطوبت بيشتري را در مقايسه با بتن‌هاي معمولي جذب، حفظ و آزاد مي‌كنند، بنابراين آيا استفاده از بتن معمولي به جاي فوم بتن باعث رفع مشكلات مربوط به رطوبت در خرابي كف مي‌شود؟ خير.

احتمالا براي سيستم‌هاي كفپوش مقاوم در برابر رطوبت، بدون توجه به اينكه آيا از بتن معمولي يا سبك استفاده مي‌كنيد، بايد از جذب كننده‌هاي رطوبت استفاده كنيد. در يك مطالعه كه در سال 2000 انجام شد، تحت شرايط هوا، دما و رطوبت نسبي كنترل شده، فوم بتن 183 روز براي رسيدن به مرحله انتشار بخار مرطوب نياز داشت (MVER)  3 پوند / 1000 فوت مربع / 24 ساعت. در مطالعه‌اي كه در سال 1998 كه تحت شرايط مشابه كنترل شده انجام شد، دال معمولي با ضخامت مشابه 46 روز طول مي‌كشد تا به همان مقدار MVER برسد.

در سال‌هاي 2007-2008، موسسه Expanded Shale، Clay and Slate (ESCSI) يك مطالعه در محيط‌هاي غير كنترل شده (شبيه آنچه كه در سايت‌هاي ساختماني وجود دارد) انجام دادند يافتند كه اگرچه دال‌هاي فوم بتن نياز به زمان بيشتري براي خشك شدن در مقايسه با بتن‌هاي معمولي دارند، تفاوت زمان خشك شدن كمتر از ميزان گزارش شده توسط آزمايشات قبلي است.

خب همه اين موارد به چه معناست؟ همانطور كه توسط ESCSI گزارش شده است، براي يك دال بتني (معمولي يا سبك) رسيدن به سطوح رطوبتي كه در حال حاضر توسط بسياري از توليد كنندگان سيستم‌هاي كف و استانداردهاي صنعتي مورد نياز است، بدون شرايط خشك شدن مناسب داخلي، بسيار دشوار است.


ادامه مطلب
نوشته شده توسط mehdi | ۲۳ فروردين ۱۳۹۸ ساعت ۱۲:۴۹:۰۳ | آرشيو نظرات (0) :موضوع |

آيا فوم بتن هميشه مرطوب است؟ بخش يك

مزايا و معايب فوم بتن در ساخت و ساز ساختمان

اخيرا، فوم بتن به عنوان عامل اصلي خرابي‌هاي مرطوب در سيستم كفپوش شناخته شده است.

اگرچه تكنيك‌هاي ساخت و ساز سريع و تغييرات قوانين دولتي در توليد چسب‌هاي كفپوش نيز به وقوع اين مشكلات كمك كرده است، برخي منتقدان بر اين باورند كه پيامدهاي خرابي كف، بيشتر از مزاياي استفاده از فوم بتن وزن در پروژه‌ها است.

با توجه به اين موضوع، ارزيابي مزايا و معايب فوم بتن حائز اهميت شده است، اين امر نه تنها به دليل تعاملات آن با سيستم‌هاي كفپوش، بلكه همچنين تاثير آن روي جنبه‌هاي ساختمان مانند وزن فولاد، پي‌ها و امتيازهاي مربوط به مقاومت در برابر آتش مورد توجه قرار مي‌گيرد.

با وجود چالش‌هاي مربوط به رطوبت فوم بتن، دال‌هاي بتني سبكي كه به درستي طراحي و ساخته شده‌اند مزاياي متعددي را در مقايسه با دال‌هاي بتني معمولي مورد استفاده در پروژه‌ها دارا هستند.

فوم بتن چيست؟

فوم بتن چيز جديدي نيست. در طول قرن‌هاي پيشين در قالب‌هاي مختلف ارائه شده است. انواع مختلفي از فوم بتن وجود دارد. براي اهداف اين مقاله، ما تنها بتن‌هاي سبك سازه‌اي را در نظر مي‌گيريم: مخلوطي از سيمان پرتلند، آب، شن و ماسه و رس، رسوب، سنگدانه‌هاي درشت و يا پودر سنگ. در حاليكه مخلوط بتن معمولي وزني معادل 145 تا 155 pcf دارد، فوم بتن داراي وزن 110 تا 115 pcf مي‌باشد. فوم بتن سازه‌اي بطور معمول داراي مقاومت 28 روز فشاري بتن معمولي است.

تفاوت اصلي بين بتن‌هاي سبك و بتن‌هاي معمولي در كاربري‌هاي سازه‌اي، مصالح تشكيل دهنده و سنگدانه‌هاي آن است. سنگدانه‌هاي معمولي عمدتا از سنگ‌هاي خرد شده طبيعي تشكيل مي‌شوند، در حالي كه سنگدانه‌هاي فوم بتن با پردازش رس، شل يا پودر سنگ در يك كوره دوار با دماي 2000 درجه فارنهايت توليد مي‌شوند.

در اين دماها، سنگدانه‌ها گسترش يافته و يك شبكه متخلخل در اندازه‌هاي 5 تا 300 ميكرون (Chua، 2009) ايجاد مي‌كنند. اين شبكه متخلخل تراكم كمتري نسبت به مخلوط‌هاي معمولي دارد.

اگر چه مقاومت فشاري بتن به طور كلي با مقاومت فشاري سنگدانه‌هاي درشت آن ارتباط دارد، موسسه بتن آمريكا (ACI) 213R-03 گزارش مي‌دهد كه براي مقاومت‌هاي فشاري معمولي ساختمان، تا حدود 5،000 psi –  هيچ رابطه قابل اعتمادي بين مقاومت سنگدانه‌ها و مقاومت بتن وجود ندارد.

آب در مخلوط فوم بتن

استفاده از فوم بتن اغلب منجر به وقوع مشكلات مربوط به رطوبت مي‌شود، زيرا عمدتا داراي مقدار آب بسيار بالاتري نسبت به بتن معمولي هستند.

برخلاف سنگدانه‌هاي طبيعي كه تمايل به اشباع شدن تنها در سطوح خود دارند، شبكه‌هاي متخلخل سنگدانه‌ها آب زيادي را جذب و درون خود ذخيره مي‌كنند و به تدريج در طول زمان  آن را آزاد مي‌كنند.

براي درك چگونگي تاثير آب بر بتن، ما بايد بدانيم كه چگونه آب درون اين مخلوط واكنش نشان مي‌دهد. ACI 304.2، با بتن ريزي به روش پمپاژ، دو نوع آب را در فوم بتن در نظر مي‌گيرد: آب آزاد و آب جذب شده. آب آزاد بر حجم مخلوط، اسلامپ و كارآيي مخلوط و مقدار آب موجود در واكنش براي هيدراتاسيون سيمان تاثير مي‌گذارد. آب جذب شده نيز در سوراخهاي فوم بتن نگهداري مي‌شود.

در هنگام اختلاط، بخشي از آب آزاد به آب جذب شده تبديل مي‌شود، كه در نهايت باعث كاهش اسلامپ و مقدار آب موجود براي هيدراتاسيون مي‌شود.

علاوه بر اين، فشار پمپاژ، آب اضافي آزاد را به درون مخلوط فوم بتن متخلخل هدايت مي‌كند و باعث كاهش ميزان اسلامپ بين قيف پمپ و نقطه تخليه مي‌شود. براي كاهش مقدار آب جذب شده در مخلوط توسط سنگدانه‌هاي سبك ، توليد كنندگان بتن قبل از بتن ريزي فضاهاي خالي را پر مي‌كنند.

توليد كنندگان بتن اغلب از افزودني‌هاي كاهش دهنده آب استفاده مي‌كنند تا به كاهش مقدار كل آب مخلوط و به تبع آن مقدار آبي كه به طور بالقوه در طي زمان قالب را ترك مي‌كند، كمك كنند.

در بتن معمولي و فوم بتن، آبي كه در هيدراتاسيون ذرات سيمان مصرف نمي‌شود، به آرامي از طريق سطوح در معرض هوا تبخير مي‌شود و همانطور كه قبلا بحث شد، مي‌تواند مشكلاتي را براي كف ايجاد كند. تقريبا تمام مخلوط‌هاي بتن حاوي آب بيشتري نسبت به واكنش‌هاي هيدراتاسيون سيمان هستند، اما آب اضافي باعث مي‌شود كه بتن ريزي و تراز كردن سطح آن راحت‌تر شود.

پس از اينكه ملات سيمان سخت مي‌شود، واكنش هيدراتاسيون، هرچند با سرعت‌هاي پايين‌تر، در طول عمر بتن با تبخير آب اضافي آن ادامه مي‌يابد. در مخلوط‌هاي فوم بتن، مقداري از آب جذب شده خارج مي‌شود كه به هيدراتاسيون كامل سيمان در يك لايه در اطراف سنگدانه‌ها كمك مي‌كند، اما مقدار قابل توجهي آب جذب شده در منافذ وجود دارد كه در طول زمان تخليه مي‌شود.

با سرعت فزاينده ساخت و ساز، زمان خشك شدن بتن كاهش يافته است، زمان بين اتمام بتن ريزي و زماني كه مي‌توانيد سيستم كف را نصب كنيد، كه اغلب داراي اهميت زيادي در جدول زمان بندي پروژه است.

دال‌هاي ريخته شده بر روي عرشه‌هاي فولادي حساسيت بيشتري به زمان خشك شدن دارند، زيرا آب تنها مي‌تواند از طريق سطح بالاي دال تبخير شود.

به استثناي بعضي از تكنيك‌هايي كه بعدا در اين مقاله مورد بحث قرار خواهند گرفت، اقدامات نسبتا كمتري را مي‌توان بر روي مخلوط بتن به جز كاهش آب درون مخلوط استفاده كرد. ACI 302.2R-96 گزارش مي‌دهد كه “هيچ دليلي براي افزودن يا حذف هر گونه مصالح به استثناي افزودن فوم سيليس (به جاي بعضي سيمان پرتلند) براي كاهش زمان خشك شدن وجود ندارد.

اين گزارش مي‌گويد كه جايگزين كردن 5 تا 10 درصد سيمان پرتلند با فوم سيليس مي‌تواند زمان خشك شدن بتن را چندين هفته كاهش دهد. با اين حال، اين امر اغلب كمك كمتري به كاهش خشك شدن براي ساخت و ساز سريع مي‌كند.


ادامه مطلب
نوشته شده توسط mehdi | ۷ فروردين ۱۳۹۸ ساعت ۱۱:۱۲:۳۶ | آرشيو نظرات (0) :موضوع |