خصوصیات و مشخصات بلوک‌های بتنی
اجزای اصلی تشکیل دهنده بلوک‌های بتنی عبارتند از ماده چسبنده یا سیمان، مصالحح سنگی (مخلوط شن و ماسه) و آب، در صورت نیاز از مواد افزودنی مانند کفسازها و تولید کننده‌های گاز برای تولید بلوک متخلخل یا اسفنجی استفاده می‌شود. سیمان مورد مصرف در بلوک‌های بتنی اغلب از نوع سیمان‌های پرتلند معمولی یا در مواردی پرتلند زودگیر است. در شرایط خاص، از سیمان‌هایی مانند سیمان روباره‌ای، سیمان آلومینیومی، سیمان پرتلند ضد سولفات نیز استفاده می‌شود.
مواد افزودنی بلوک‌های بتنی
موادی که در هنگام مخلوط بتن اضافه می‌شود غالباً به شرح زیر است.
- مواد رنگی که از آنها برای تهیه بلوک‌های بتنی رنگی استفاده می‌شود. شرایط مصرف این ماده باید مطابق مشخصات فنی خاص تعیین شده باشد.
- مواد افزودنی برای کنترل گیرش بتن، که معمولاً برای کاهش زمان گیرش و تسریع در ایجاد مقاومت بتن از زودگیر کننده‌ها استفاده می‌شود. مصرف این ماده نیز باید مطابق مشخصات فنی خاص باشد.
- مواد روران کننده و کنترل کننده گیرش بتن یا تقلیل دهنده رطوبت پذیری بلوک بتنی ، مصرف این مواد نیز باید مطابق مشخصات فنی خاص باشد.
- مواد حبابساز که برای تهیه بلوک‌های بتنی مقاوم در مقابل آب و هوای متغیر و سخت مورد استفاده قرار می‌گیرد. مصرف این گونه مواد نیز مطابق مشخصات فنی خاص مجاز خواهد بود.
- مواد کفساز یا تولید کننده گاز برای تهیه بتن اسفنجی و بلوک‌های سبک
ویژگی های انواع بلوک‌های بتنی
نوع اول، بلوک‌های بتنی از بتن سنگین و کاملاً متراکم است و از آن به عنوان بلوک باربر حتی در زیر عایقکاری به صورت پی و کرسی چینی استفاده می‌شود. این نوع بلوک دارای وزن بیش از ۱۴۰۰ کیلو گرم در متر مکعب وتاب فشاری بیشتر از ۱۴۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
نوع دوم ، بلوک از بتن نیمه سبک است که وزن یک مترکمعب آن بین ۷۰۰ – ۱۴۰۰ کیلوگرم است، و به عنوان بلوک باربر و غیر باربر و در نمای ساختمان از آن استفاده می‌شود. این نوع بلوک‌ها دارای تاب فشاری متوسط بیشتز از ۷۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
نوع سوم، بلوک‌های بتنی سبک است که وزن یک متر مکعب آن کمتر از ۷۰۰ کیلوگرم است و به عنوان بلوک غیر باربر یا پرکننده مانند دیوارهای تقسیم یا داخل قاب‌های نگهدارنده از آن استفاده می‌شود.
ابعاد و اندازه بلوک‌های بتنی
ابعاد و اندازه بلوک‌ها با توجه به نحوه کاربرد، ضرورت‌های تولید و شکل فیزیکی آنها تعیین می‌شود. وزن بلوک نیز با در نظر گرفتن متوسط توانایی جسمی یک فرد برای حمل و نقل بلوک محاسبه و توصیه می‌شود. برای حمل بلوک‌های سنگین با استفاده از دو دست ۳۲ کیلوگرم و برای بلوک‌های سبک با استفاده از یک دست حدود ۹ کیلوگرم در نظر گرفته می‌شود. ضرورت‌های تولیدی از نظر اقتصادی و خط مکانیکی تولید با رعایت این توانایی به اضافه سرعت و راحتی بلوک چینی، میزان ملاتگذاری، شکل ظاهری ابعاد آن طراحی و تنظیم می‌شود.
- ارتفاع بلوک از طول آن بیشتر نباشد.
- ارتفاع از ۶ برابر ضخامت تجاوز نکند.
- تعدا سوراخ‌ها و ابعاد آنها در این استاندارد محدود نیست، جز اینکه میزان مقاومت بلوک برای بلوک‌های با وزن مخصوص حداقل ۱۵۰۰ کیلوگرم در متر مکعب، حداقل ۷۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع است.
تغییرات حجمی بلوک‌های بتنی
اغلب مصالح بنایی مخصوصاً بلوک بتنی در مقابل تغییرات میزان رطوبت و همچنینی درجه حرارت تغییر حجم می‌دهند. اگر چه این تغییرات به ظاهر کوچک هستند ولی باعث ایجاد ترک روی نازک کاری‌ها و حتی بعضی مواقع صدمات سنگین‌تری به بنا می‌شوند. و لازم است در طراحی جزئیات ساختمانی برای به حداقل رساندن این تغییرات و کنترل آنها پیش بینی‌های ضروری انجام شود.
مقاومت و ایستایی بلوک‌های بتنی
منظور از مقاومت، تاب فشاری بلوک‌های بتنی است که تعیین آن، بر آورد ظرفیت‌های مقاومتی دیوار چینی در مقابل نیروهای وارده ممکن می‌کند. که نهایتاً به تامین ایمنی‌های لازم در بنا خواهد انجامید. استاندارد شماره ۷۰ موسسه استاندارد تحقیقات صنعتی ایران، تاب فشاری متوسط برای بلوک‌های بتنی را حداقل ۲۸۰ کیلوگرم بر اسنتیمترمربع در سطح پر تعیین کرده است. نشریه شماره ۵۵ دفتر تحقیقات و معیارهای فنی برای بلوک‌های غیر باربر تاب فشاری برابر ۴۰ کیلوگرم بر سانتیمترمربع و در مورد بلوک‌های باربر ۶۰ کیلوگرم بر سانتیمترمربع را ضروری دانسته است.
مقاومت در برابر حریق
بلوک‌های بتنی به خاطر مواد اولیه خود از مقاومت بسیار خوبی در برابر آتش سوزی برخوردار است و میزان مقاومت آن در رابطه با عوامل زیر آزمایش و تعیین می‌شود.
- شکل فیزیکی ضخامت، توپر یا توخالی بودن بلوک
- بافت (تراکم و تخلخل)
- کیفیت ساخت، که مربوط است به نوع مصالح سنگی بتن، مانند سنگدانه‌های سبک از پوکه کوره‌های آهن گدازی بهعنوان مقاومترین در مقابل حریق، تا دانه‌های سنگین از انواع شن و ماسه.
پایایی بلوک‌های بتنی
بلوک‌های بتنی به علت داشتن بتن، خواه ناخواه از دوام بسیار خوبی برخوردار است. در شرایط عادی از نظر آب و هوا و در صورتی که عایقکاری رطوبتی تامین شده، و پوشش‌ها، هوابندها و در پوش‌ها نیز درست و به جا اجرا شده باشند، هیچ گونه مسئله‌ای از نظر کاربرد بلوک بتنی و استفاده از عمر طولانی آن نخواهیم داشت. اما در آب و هوای آلوده (مانند مراکز صنعتی خاص که تولید آلودگی می‌کنند یا مجموعه‌های ساختمانی اطراف این گونه آلوده کننده‌ها) یا در شرایط آب و هوایی بسیار متغییر و ناپایدار، حفاظت بلوک‌ها باید متناسب با شرایط محیطی تامین شود.
یکی دیگر از مسائل پایایی، مربوط به بلوک چینی در داخل زیر عایقکاری به عنوان کرسی یا شالوده دیوارها، در این شرایط علاوه بر امکان یخ زدن و حمله مواد شیمیایی مضر بار وراده نیز در بیشترین حد خود است. در این شرایط بلوک‌ها، مشخصات فنی خاص مطابق با شرایط خاک و بنا لازم است. استاندارد انگلیس از سه نوع بلوک‌های استاندارد شده، دو نوع را با حداقل ۷۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع متوسط تاب فشاری توصیه کرده است. و ددر شرایط سخت ، بلوک‌هایی را که وزن مخصوص آنها از ۱۵۰۰ کیلوگرم در متر مکعب بیشتر است و توسط پرس‌های هیدرولیکی متراکم شده‌اند، توصیه می‌کند. مانند بلوک‌هاای مخصوص محوطه سازی که از پایایی بسیار خوبی در برابر رطوبت ، فشار و یخبندان برخوردار است.
عایق حرارتی و صوتی بلوک‌های بتنی
بالا رفتن مخارج گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها و همچنین الزام رعایت استانداردهای مربوطه، طراحان را وادار به شناخت بهتر خصوصیات مصالح ساختمانی می‌کند تا از این طریق بتوانند ضمن صرفه جویی‌های لازم بیشترین بهره را از کاربرد مصالح ببرند. میزان عایق حرارتی با مشخص شدن موارد زیر تعیین می‌سود.
ضریب انتقال حرارت خصوصیتی است کلی، مربوط به ضخامت و میزان جذب و رفع حرارت در مجموعه قشرهای یک دیوار با در نظر گرفتن اندازه رطوبت، سرعت باد و شکل فیزیکی نما، ضریب انتقال حرارت در شرایط و مناطق مختلف فرق می‌کند. تمامی ضرایب باید متناسب با شیوه تولید و شرایط مکانی تعیین شوند و برای بالا بردن کیفیت کلی کار، جزو ضوابط ساختمانی قرار بگیرند. با در نظر گرفتن آزمایش‌ها و ضرایب تعیین شده، وزن مخصوص بلوک‌های بتنی با میزان عایق حرارتی آن نسبت معکوس دارد. به عبارت دیگر هر چه بلوک سبکتر باشد، از نظر مقاومت حرارتی مناسبتر است.
میزان عایق صوتی در دیوارهای بلوک‌های بتنی به عوامل زیر مربوط است.
- وزن مخصوص
- هوابندی
- یکسان بودن ضخامت و کیفیت اجرایی
- ایستایی و استحکام بلوک چینی
- دیوارهای مرکب
- نمای بلوک چینی
- کنترل و نظارت بر اجرای عملیات ساختمانی
طراحی و ساختمان دیوارهای بلوک بتنی
طراحی در ساختمان‌های بلوک بتنی باد به گونه‌ای باشد که علاوه بر رعایت اصول فنی ساختمان و تامین فضای مورد نظر، مسائل اقتصادی و ضرورت‌های تولید را نیز مد نظر قرار دهد. توصیه می‌شود که ابعاد بلوک در ابتدای طراحی تعیین شده، و به عنوان مدول ثابت برای ترسیم نقشه‌ها در نظر گرفته شود. از برش‌های اضافی یا اندزاه کردن در سر کار باید جلوگیری شده و بلوک‌ها تا حد امکان درسته و سالم مصرف شوند. استفاده از طراحی مدولار در سطوح افقی و قائم بهترین بهره را در رابطه با اهداف بالا تامین خواهد کرد. مطابقت تمامی اندازه‌ها، مانند ابعاد دیوارها، بازشوها و فواصل بین آنها، قرار‌گیری دیوارها و ابعاد کلی نقشه‌ها با مدول پایه علاوه بر صرفه جویی در مصرف مصالح، در سرعت و سهولت کار و همچنین بازده آن نیز به نحو مطلوبی موثر خواهد بود. نمای بلوک چینی نیز با رعایت اصول فوق بسایر منظم و زیبا خواهد بود. به نحوی که با بندکشی مناسب می‌توان آن را به صورت کاملاً نمایان عرضه کرد.
خواص ملاتها
ملاتها، بسته به نوع ساختمان، نوع مصالح بنایی، شرایط جوی و کم کیف عملیات ساختمانی انتخاب شده به کار برده می‌شوند. به طور کلی ملات برای حداکثر بازدهی خود باید دارای خواص زیر باشد.
- از نظر کاربرد دارای قابلیت خوبی باشد. به نحوی که به راحتی پخش شود. و زیر ماله لغزندگی کافی برای جابه‌جایی داشته باشد.
- دارای زمان گیرش مناسب باشد.
- مقاومت مورد نیاز را تامین کند.
- دارای چسبندگی خوب به مصالح باشد.
- پایا باشد.
- تا آنجا که ممکن است از مصالح محلی و در دسترس ساخته شود.
از خواص عمده ملاتها در واقع کارایی و قابلیت نگهداری آب است که برای ایجاد حداکثر چسبندگی ضروری است. کارایی خوب، علاوه بر ازدیاد سطح چسبندگی با سطح اتصال، آب بندی و هوابندی دیوارها را به طور کامل میسر می‌سازد. قابلیت خوب برای نگهداری آب، زمان لازم را برای گرفتن ملات فراهم می‌کند. در مورد مصالح بنایی با قدرت زیاد آب حداکثر کارایی و حداکثر قابلیت نگهداری آب برای تامین مقاومت فشاری و مقاومت چسبندگی ضروری است.
انقباض و انبساط دیوارهای بلوک بتنی
تغییرات حجمی در دیوارهای بلوک بتنی از تغییر میزان رطوبت بتن حاصل می‌شود. این تغییرات باعث ترک‌هایی روی نمای دیوار می‌شود. ترک‌های ایجاد شده به جز در موارد خاص که ایستایی دیوار ار تهدید می‌کند در اغلب موارد آسیب‌های سطحی به دیوار می‌زند. که صرفاً محدود به نماسازی دیوار می‌شود. لازم است در طراحی و اجرای دیوار در مرحله اول تغییرات حجمی بلوک بتنی به حداقل رسانده شود. در مرحله بعد به نحو مناسبی مقاومت لازم در مقابل نیروهای وارده تامین شده، ودر صورت لزوم ترک‌ها به محل‌های مورد نظر هدایت شود.
برای به حداقل رساندن تغییرات حجمی بتن (بلوک بتنی) باید به موارد زیر توجه شود.
- خصوصیات فیزیکی مخلوط سنگی
- خصوصیات شیمیایی و فیزیکی سیمان
- تناسب کمی و دانه بندی مخلوط سنگی
- خصویات کشسانی مخلوی سنگی
- نسبت حجمی مخلوط سنگی با سیمان
- روش عمل آوردن بتن
- حداکثر مقاومت کششی بلوک بتنی و ملات
- خصوصیات کشسانی بلوک
- طرح بلوک و شکل ظاهری آن
بندها و ترک‌ها
در بلوک چینی، بندها هرچه لاغرتر دقیق و یکسان اجرا شوند، استقامت دیوار به همان نسبت بیشتر خواهد بود. ولی به علت محدودیت‌های اجرایی و مسایل اقتصادی، ضخامت ۱۰ میلیمتر که متعادل و مورد قبول اجرا کنندگان نیز هست به نظر مناسب می‌رسد. در بلوک چینی بهتر است بندهای قائم دارای مشخصات همسان با بندهای افقی باشند. در بلوک چینی نمایان لازم است سطح خارجی بندهای افقی و قائم نسبت به نمای بلوک کمی عقبتر، مشابه چفت در نظر گرفته شود تا ضمن جذب و مخفی کردن ترک‌های مویی نمای منظم و زیبایی نیز داشته باشد. نفوذ رطوبت از دیوارهای خارجی به خصوص در مناطق رطوبتی و بارانی، اغلب از طریق بندها صورت می‌گیرد و به همین دلیل طراحی و اجرای آنها باید به نحوی باشد که آب باران سریعاً به طرف خارج دیوار هدایت شود.
رطوبت ممکن است از طریق خاصیت مویینگی نیز از داخل ترک‌ها یا از لای ملات عبور کند. با تهیه ملات مناسب و اجرای آن به نحوی که حداکثر چسبندگی بین بلوک‌ها تامین شود. به اضافه بندکشی با ملات مناسب و فشردگی آن در داخل بند، نفوذ رطوبت از این طریق بسیار کاهش خواهد یافت.
بندها در بلوک چینی بسایر مهم و نقش ساز هستند. چه بسا که بهترین نوع بلوک به علت عدم رعایت اصول صحیح کار به بدترین کیفیت ممکن عمل کند. برای بالا بردن کیفیت کار در کارگاه‌ها توصیه می‌شود که یک نمونه تصویب شده بلوک چینی با مشخصات فنی لازم تهیه شود و به صورت الگوی کار تا اتمام بلوک چینی مورد استفاده قرار گیرد.
ترک‌ها
اگر چه در بیشتر مواقع، ترک‌ها روی نمای بلوک چینی از نظر ایستایی بی‌اهمیت است، ولی در زیبایی نما خصوصیات فیزیکی دیوار مانند هوابندی، صدابندی و مقاومت حرارتی و توسعه حریق، اثرات منفی زیادی می‌گذارد. لازم استن که تا حد امکان با رعایت اصول کار در تهیه مصالح و اجرا، از میزان این نوع ترک‌ها کاست تا کارایی دیوار به بهترین حالت خود برسد.
علل ترک
- رطوبت
- تغییر درجه حرارت
- حرکات نامتجانس مصالح مختلف
مشخصات سازه‌ای بلوک چینی
بلوک چینی در شرایطی که عملکرد خاصی مانند مقاوت در برابر زلزله یا شرایط نامساعد اقلیمی و یا وضعیت خاص باربری از آن انتظار می‌رود نیاز به مطالعه و بررسی جامعتری از نظر طراحی سازه دارد. در این مواقع لازم است اول خصوصیت نیروها شناسایی شده و سپس متناسب با آن و امکانات روش مناسب بلوک چینی برای تامین مقاومت انتخاب شود.
بلوک چینی بتنی ازنظر طراحی سیستم سازه به سه دسه تقسیم می‌شوند.
- بلوک چینی ساده
- بلوک چینی پرش ده
- بلوک چینی مسلح
- بلوک چینی ساده
بلوک چینی ساده
غالباً بلوک چینی به شکل ساده همراه با ملات متناسب با نیاز کار چیده می‌شود. در بلوک چینی ساده رعایت ضوابط مربوط به اتصالات درزها، تقاطع دیوار و تمامی ضوابط و مقررات مربوط به بلوک چینی که قبلاً شرح آن رفته، الزامی است. در این روش بلوک چینی غیر مسلح در فضاهای خالی بلوک همچنان خالی باقی می ماند، مگر مواردی که قبلاً تعیین شده است.
بلوک چینی ساده اصولاً برای بارهای قائمی که به صورت محوری وارد می‌شوند مورد استفاده قرار می‌گیرند. مقاومت دیوار بلوک بتنی که به شکل ساده چیده شده به ایستایی دیوار مقاومت بلوک‌ها و تا حدودی به مقاومت ملات مصرفی بستگی دارد.
مقاومت بلوک و دیوار
برای یافتن رابطه بین مقاومت بلوک بتنی و مقاومت دیوار، تحقیقات و آزمایش‌های زیادی در کشورهای صنعتی غرب انجام شده است. نتایجی که در آمریکا به دست آمده است مقاومت فشاری دیوار بلوک بتنی به ارتفاع یک طبقه و بارگذاری محوری را برابر ۰/۵۵ مقاومت فشاری واحد بلوک بتنی نشان داده است. آزمایش‌های تحقیقاتی که در کشور انگلستان انجام شده با مختصر تفاوت که احتمالاً به علت شرایط مکانی و نحوه آزمایش ایجاد می‌شود، نسبت فوق را تا حدودی تایید کرده است.
در دیوارهای بلوک بتنی که به شکل سده چیده شده، باید از وارد آوردن نیروهای کششی ناشی از خمش پرهیز کرد. این نیروها که عمدتاً از بارگذاری برون محوری به وجود می آیند، به مقدار زیادی در کاهش ایستایی دیوار موثر هستند. ضریب لاغری نیز در این حالت در مقایسه با بارگذاری محوری به میزان زیادی بالاست. در هر حال دیوارهایی که بارگذاری خارج از محور دارند باید متناسب با میزان و نحوه بارگذاری تقویت شوند. کلافبندی افقی در ساختمان از روشهای تقویت دیوار است که می‌تواند از یک ملاف به ازای هر دو یا سه ردیف بلوک چینی تا حداکثر یکم طبقه ارتفاع، بسته به نیاز، در نظر گرفته شوند. بهتر است قالب کلاف‌های بتنی از بلوک‌های بتنی ناودانی باشد تا ضمن هماهنگی با نما و ایستایی دیوار راحت‌تر و سریعتر اجرا شود. علاوه بر کلافبندی بتنی با اضافه کردن نیم ستون‌ها یا جرزهای در طول دیوار و اجرای دقیق اصولی تقاطع‌ها نیز می‌توان ایستایی دیوار را تا حدودی تامین کرد.
بلوک چینی پر شده (از بتن درجا)
در این حالت بلوک‌ها به صورت ساده چیه شده و سپس داخل فضاهای خالی آنها با بتن درجا پر می‌شوند. در این نوع بلوک چینی مقاومت فشاری و میزان عایقبندی صوتی دیوار به اندازه قابل توجهی بالا می‌رود.
بلوک چینی مسلح
در صنایع تولید قطعات پیش ساخته بتنی تولید بلوک به علت پایین بودن مخارج تولید و امکانات متعدد کاربردی آن از امتیاز ویژه‌ای برخوردار است . بلوک چینی به صورت مسلح نیز یکی از روشهای بسیار متداولی است که در اغلب کشورهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش دیوارهایی که لازم است در مقابل نیروهای خمشی و برون محوری مقاومت نمایند به صورت مسلح پیش بینی می‌شوند. به این ترتیب می‌توان با داشتن اطلاعات لازم بنا را در مقابل نیروهای وارده مقاوم نمود. به طور مثال در مناطق زلزله خیز بلوک چینی مسلح متناسب با شرایط محل می‌تواند مقاومت مناسبی را تامین نماید.
کاربردهای خاص دیوارهای بلوک بتنی
دیوارهای حایل
دیوارهای حایل در بیشتر پروژه‌های مربوط به راه و ساختمان مانند انبارها و مخازن، استخرها، جاده‌سازی‌ها و در بسیاری موارد دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. دیوارهای حایل از بلوک‌های بتنی، بسته به موقعیت و شرایط باربری ممکن است به صورت مسلح و غیر مسلح طراحی و اجرا شوند.
دیوارهای حایل غیر مسلح
توصیه می‌شود که دیوارهای حایل غیر مسلح در شرایطی مورد استفاده قرار گیرند که متکی به بار خود باشند. در غیر این صورت لازم است با برآورد میزان نیروهای خمشی از راه های مختلف تعریف شوند، مانند در نظر گرفتن جرز یا ستون که ضخامتی حداقلل دو برابر ضخامت دیوار در فواصل ۱/۸ متری داشته باشد.
در این شیوه دیوار چینی، عایقکار به شکل افقی در زیر دیوار به کلی ممنوع است و در شرایط ضروری باید از روش زهکشی آبهای سطحی و زیرزمینی میزان رطوبت را تقلیل داد.
دیوارهای حایل مسلح
این نوع دیوارها مشابه دیوارهای مسلح که قبلاً شرح داده شد، ساخته می‌شوند. جزییات اجرایی میزان میلگردگذاری و مشخصات سازه‌ای مطابق شرایط و مقدار نیورهای وارده، بر حسب ضوابط و مقررات محاسبه و بر آورد خواهد شد. در دیوارهای حایل مسلح، در نظر گرفتن درزهای کنترل در هر ۶ الی ۹ متر ضروری است و باید توجه داشت که پشت دیوار حداقل ۱۰ روز پس از اتمام دیوار چینی پر شود.
دیوارهای حصار
بلوک چینی به صورت دیوار حصار بسیار رایج است. از نظر سازه‌ای نیز این نوع دیوار بسایر ساده است. زیرا بار‌ی به جز وزن خود ندارند و ایستایی آن عمدتاً به میازن ارتفاع و طول دیوار بستگی دارد که لازم است در مقابل فشار باد مقاومت کافی داشته باشد. نکات زیر، هر کدام به نحوی در تامین مقاوت دیوار موثر است.
- استفاده از بست‌ها در درزها و اتصالات
- استفاده از کلافبندی و در صورت نیاز ستون‌ها و جرزها
- رعایت محدودیت‌های مربوط به ضریب لاغری
- استفاده از اسکلت بتنی درجا و غیره
- مهار کردن به سایر اجزای ساختمان یا احداث دیوار پشت بند
- مسلح کردن دیوار
