بتن هوادار اتوکلاو
بتن هوادار اتوکلاو (Autoclaved Aerated Concrete) نوع خاصی از بتن‌های سبک متخلخل است. طی مراحلی و با واکنش‌های شیمیایی، گاز در دوغاب سیمان یا ملات آزاد می‌شود و سپس با عمل آوری این بتن، تحت شرایطی خاص، بتن هوادار اتوکلاو (بتن گازی) می‌شود. دوغاب سیمان این بتن قبل از وارد شدن گاز با پودر آلومینیوم ترکیب می‌شود.
AAC از نظر ماهیت یک فرآورده بتنی است که از پخت مخلوط سیمان، سیلیس یا ماسه سیلیسی ، آهک ، پودر آلومینیم و آب در فشار و دمای بالا حاصل می‌شود. بتن متخلخل اتوکلاو شده در گروه محصولات بتن سبک قرار دارد. مواد اولیه این بتن به هیچ عنوان سبک نیستند و سبکی در حین فرایند تولید ایجاد می‌شود. بافت متخلخل بتن که در اثر فرایند حباب سازی ایجاد می‌شود عامل اصلی سبک شدن و بوجود آمدن خواص منحصر به فردی است که با توجه به مدل‌های که در شرایط آب و هوای شهرهای اصفهان و اهواز صورت گرفته از آن جمله می‌توان از کاهش قابل ملاحظه‌ای ضریب انتقال حرارت یاد کرد. نتایج نشان می‌دهد که مصرف سوخت ساختمان در صورت اجرای دیواره‌های جانبی و داخل با این محصول به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.
از بتن هوادار اتوکلاو شده برای استفاده در ساخت ديوارها‌ی باربر يا غيرباربر با خصوصيات حفاظت در برابر آتش، عايق حرارتی، عايق صوتی و ساخت اعضايی مانند دودکش‌ها و هواکش‌ها است.
قطعه بتن هوادار اتوکلاو شده
قطعات بتن هوادار شده از چسباننده‌های آبی، مانند سيمان يا آهک، ترکيبی از مصالح پايه سيليسی ريزدانه، مواد گازساز و آب، توليد می‌شوند. قطعات بتن هوادار اتوکلاو شده ممکن است دارای فرورفتگی، اتصال کام و زبانه يا ديگر حالت‌های قفل و بست داخلی باشند.
مصالح اوليه و فرآيند توليد
مهمترین مصالحی که در ترکیب بتن هوادار اتوکلاوه شده مورد استفاده قرار می‌گیرد، به شرح زير است.
- مصالح با پايه سيليسی
- سيمان
- آهک
- آب
- مواد گاز ساز
مصالح اوليه را با يکديگر مخلوط می‌کنند و سپس داخل قالب می‌ريزند، اين مخلوط پف می‌کند، داخل قالب بالا می‌آيد و به شکل کيک می‌شود. بعد از اين فرآيند، برای ساخت قطعات بنا‌يی، کيک را به ابعاد مورد نياز می‌برند. سپس آن را با استفاده از فشار زياد بخار در اتوکلاو، عمل آوری می‌کنند.
کاربرد بتن هوادار اتوکلاو
قطعات بتن هوادار اتوکلاو شده، به طور معمول برای مصارف گوناگون با ملات‌های کم ضخامت يا ملات سبک به يکديگر متصل می‌شوند. در زير موارد مصرف معمول آنها ارائه شده است.
- ملات بين درزهای قطعات بتن هوادار اتوکلاو شده با شکل منظم و مسطح
- سيستم درزهای کام و زبانه با استفاده از قطعات بتن هوادار اتوکلاو شده دارای کام و زبانه
ملات برای پرکردن درزهای عمودی بين قطعات بتن هوادار اتوکلاو شده، در مواردی که درزها برای اتصال (پرشدن) با ملات طراحی شده توصيه می‌شود. عمق درزهای پر شده از ملات تا يک چهارم يا نصف عرض قطعه ادامه پيدا کند. در مواردی که هر دو وجه قطعه دارای بند قائم (بندکشی قائم) است، عمق بند معمولاً کمتر از ١٥ ميلی متر در نظر گرفته نمی‌شود. همچنين برای قطعه‌هايی که فقط يک وجه آنها بندکشی می‌شود، عمق بندکشی معمولاً بين ٣٠ تا ٣٥ ميلی متر است.
انواع بتن هوادار اتوکلاو
محصولات بتن سبک در یک تقسیم بندی کلی به سه گروه عمده تقسیم می‌شود.
- بتن با دانه‌های سبک
- بتن با حذف ریزدانه
- بتن متخلخل یا بتن‌های گازی
بتن گازی مواد اولیه معمولی (با وزن مخصوص متعارف) در فرآیند تولید و در حضور عوامل تولید کننده گاز یا حباب‌های ایجاد شده توسط فوم، بافت متخلخل و سبکی را بوجود می‌آورند. این نوع بتن به دو گروه عمده تقسیم می‌شود.
گروهی که دارای فرآیند تولید دوغابی بوده و ایجاد تخلخل ناشی از واکنش شیمیایی یک عامل حباب ساز (عمدتاً پودر آلومینیوم) با محیط رقیق و قلیایی ایجاد شده در فرآیند تولید است. نسبت آب به سیمان بالاتر از نوع دیگر بتن گازی بوده و عمل آوری نهایی تحت فشار و حرارت (عمدتاً ۱۴ اتمسفر و ۱۸۰ درجه سانتی گراد) و در اتوکلاو انجام می‌پذیرد به همین دلیل پسوند اتوکلاو شده به آن اضافه می‌شود این گروه از بتن‌های متخلخل نسبت به نوع دیگر دارای مقاومت بالاتر، بافت متخلخل مناسبتر، رنگ روشنتر و ضریب انتقال حرارت پائینتر بوده ضمن اینکه فرآیند تولید آن به دلایل مختلف گرانتر و پیچیده‌تر از نوع قبلی است.
فرآیند تولید بتن هوادار اتوکلاو
تولید این نوع بتن متخلخل اتوکلاو شده دارای دو ویژگی منحصر بفرد است. اول شرایط سوسپانسیونی کامل با نسبت آب به سیمان ۰/۳۵-۰/۲۵ و دوم عمل آوری تحت فشار و حرارت بالا در اتوکلاو طی مدت زمان حدود ۱۴ ساعت. لذا برای تأمین شرط اول تمامی مواد اولیه مورد استفاده، باید به صورت میکرونیزه وارد فرآیند شوند. این موضوع باعث می‌شود که فرآیند تولید این محصول با انواع دیگر محصولات بتنی تفاوت اساسی داشته باشد. همچنین تأمین شرط دوم و عمل آوری در اتوکلاو هم نیازمند وجود ذراتی در ابعاد میکرون است چرا که عمل برقراری پیوند شیمیایی و تشکیل فازهای مختلف سلیکات کلسیم در اتوکلاو (تحت فشار و حرارت بالا و در زمان محدود) تنها در ابعاد میکرون امکان پذیر بوده و بالا رفتن نرمی مواد اولیه با حجم تشکیل پیوندهای سیلیکات کلسیم و تأمین مقاومت فشاری مورد انتظار نسبت مستقیم دارد. لذا دو ویژگی فوق باعث می‌شود که در فرآیند تولید مواد اولیه اصلی شامل سیلیس، آهک و سیمان در ابعاد کمتر از ۱۰۰ میکرون و پس از انجام عملیات و آسیاب وارد پروسه شوند. سیلیس مورد استفاده باید حداقل دارای خلوص ۷۵٪ و اکتیوتیه (درجه فعالیت) آهک مورد استفاده از ۸۰٪ کمتر نباشد. سیمان مورد استفاده از نوع پرتلند تیپ ۱ بوده و پودر آلومینیوم به عنوان عامل گازساز در محیط قلیایی و سوسپانسیونی ایجاد شده ناشی از اختلاط مواد فوق الذکر با حجم معین آب طبق واکنش ذیل ایجاد گاز هیدروژن می‌نماید.
مزایا و کاربرد بتن متخلخل اتوکلاو شده
این محصول دارای ۷۰٪ – ۸۰٪ فضای خالی ناشی از ایجاد تخلخل‌های ثانویه است. این موضوع باعث بوجود آمدن وزن مخصوص ۵۵۰-۶۵۰ Kg/m3 شده که برابر ۸۶۶ عدد آجر به وزن ۱۷۵۰ کیلوگرم است.
این بتن دارای مقاومتی در حدود ۳۰۳۵۰ کیلوگرم بر سانتی مربع است به علت بافت متخلخل و در عین حال یکپارچه، ضریب انتقال حرارت آن بسیار پائین و در حدود ۰/۱۶ w/m°k است. مجموعه خواص فوق در عمل باعث می‌شود تا از این نوع بتن بتوان به عنوان عضو پر کننده و جداکننده (غیر بابر) در سازه استفاده نمود.
کاربرد و مزایا در اجرا
ابعاد بزرگ هر بلوک (یک بلوک ۱۰ سانتی تقریباً معادل ۱۳ عدد آجر فشاری معمولی است) و وزن مخصوص بسیار کمتر (۱/۳ آجر – ۱/۴ بتن معمولی)، سرعت اجرای کار را ۲/۵ – ۳ برابر اجرای سایر مصالح سنتی می‌نماید. ملات مصرفی در اجرای بلوکهای هبلکس برابر ۲۵٪ ملات مورد مصرف در دیوار آجری به همان مشخصات است و ملات مصرفی در بلوکها از عیار کمتری نسبت به ملات مصرفی آجر برخوردار است. به علت بافت یکپارچه (توپر) بلوك‌ها عملیات سوراخکاری و نصب تجهیرات برقی و… به راحتی امکان پذیر است.
کاربرد و مزایا در طراحی
به علت سبکی فوق العاده این نوع بتن بار مرده سازه بین ۱/۳ تا ۱/۴ بار مرده معمول خواهد شد. که این یک خاصیت قابل توجه است که می‌تواند در سایر موارد مانند اضافه کردن طبقات یا بالا بردن بار مرده برای طرح در حال اجرا جوابگو باشد.
نقش بتن متخلخل اتوکلاو شده در سرمایش و گرمایش ساختمان
خاصیت منحصر به فرد دیگر این محصول کم بودن ضریب انتقال حرارت است. انرژی مورد نیاز جهت خنک کردن و گرم کردن یک فضای معین تابعی است از عوامل متعدد که از جمله این عوامل به شرح زیر است.
- ضریب انتقال حرارت هوای ساکن در ارتباط با دیوارها و ضریب انتقال مصالح مصرفی
- نوع پنجره‌ها و درب‌ها و سطح اشغال شده توسط آنها
- وزن مصالح اصلی دیوار و نوع سقف اجرا شده
- جهت‌یابی فضا (شمال یا جنوب یا شرق یا غرب) و جهت‌یابی پنجره‌ها و درب‌ها منطقه قرارگیری فضا (سردسیر یا گرمسیر و…)
- رطوبت نسبی هوای محیط
- ابعاد فضا و روشنایی محیط
- تعداد نفرات ساکن
- کاهش چشمگیر قیمت تمام شده ساخت نسبت به سایر مصالح
- صرفه جویی در ملات مصرفی تا دو سوم
- تولید بتن متخلخل اتوکلاو شده طی دهه‌های اخیر در سطح جهان به دلیل اهمیت یافتن بهینه‌سازی مصرف انرژی از رشد چشمگیری برخوردار بوده است.
- مزایای این نوع بتن در برابر آتش از حیث ساخت دیوارهای ضد آتش در مدارس، بیمارستان‌ها و… بسیار ارزشمند است.
- این بتن از حیث اجرایی و نیز طراحی تأسیسات برودتی و حرارتی انکار ناپذیر بوده ولی فرهنگ سازی مناسبی در کشور ما برای استفاده و ترویج آن انجام نشده و با توجه به آمار توسعه جهانی جای رشد و ترویج این محصول در کشور ما وجود دارد.
- روش‌های اجرایی این نوع بتن به دلیل ویژگی خاص آن باید قبل از اجرا به کابرد تفهیم شود تا استفاده از آن به صورت اقتصادیتر و مطمئنتری انجام پذیرد.
