بتن سبک هوادهی شده الیافی

این سوال در ذهن برخی است که نقش الیاف در انواع بتن سبک چیست و اینکه آیا در بتن گازی هم الیاف کاربرد دارد یاخیر، این مطلب پاسخ به این سوال است. در مطالب بعدی نیز به پودر آلومینیم مخصوص بتن سبک و کاربرد پودر آلومینیوم در بتن سبک می پردازیم. بتن هوادهی شده یك گروه از مصالح ساختمانی است كه می تواند در ساخت سازه ها و با عایق بندی حرارتی بالا استفاده شود. طرح اختلاط این بتن سبك حاوی سیمان پرتلند، خاكستر بادی (یا سایر مواد سیلیكاتی ) ، آهك، گچ، آب و پودر (یا خمیر آلومینیوم) پودر آلومینیوم بتن سبك می باشد. بتن هوادهی شده معمولا اتوكلاو می شود تا در زمان کوتاهی مقاومت مورد نیاز را كسب كند، از این رو به بتن هوادهی شده بتن هوادار اتوکلاو شده (AAC) گفته شده است. به منظور تمركز بیشتر بر بالا بردن کیفیت بتن هوادهی شده، مواد مكمل سیمانی مانند سرباره، خاكستر بادی و دوده سیلیسی به طور فزآینده ای در دنیا استفاده می شوند. منافذ موجود در بتن هوادهی شده معمولا در دامنه وسیعی از 1تا 0.1 میلی متردیده میشوند و معمولا با اضافه كردن پودر آلومینیوم از % 0.2 تا % 0.5 (وزن سیمان) تشكیل می شوند. واكنش شیمیایی هیدروكسید كلسیم و پودر آلومینیوم بتن سبك، آزاد شدن گاز هیدروژن را در بر دارد که این واكنش با تغییرات حجمی زیادی (تا دو برابر) همراه است. 2Al + 3Ca(OH )2 + 6H2O →3CaO . Al2O3 .6 H2O + 3H2 ↑ مشخصه اصلی بتن هوادهی شده، تخلخل بالا بتن گازی اتوکلاوی و در نتیجه چگالی كمتر و مقاومت فشاری كمتر در مقایسه با بتن با وزن طبیعی است. طبق ASTM C-1693 طبقه بندی بتن هوادهی شده بر اساس چگالی خشك بین 400-800 کیلوگرم بر مترمکعب و مقادیر مقاومت فشاری بین 6و 2 مگاپاسكال می باشد. ساختار متخلخل و منافذ هوا، خواص عالی حرارتی را ایجاد کرده است. ارزیابی مقایسه ای از داده های انرژی نشان می دهد كه بتن هوادهی شده جایگزینی مناسب برای مصالح ساختمانی مانند بتن یا آجر است و موجب كاهش انرژی تا 40% (آجر) و% 70 (بتن) می شود. مطالعات متعدد بر روی خواص حرارتی بتن هوادهی شده انجام گرفته است که نشان میدهد رسانایی حرارتی بتن هوادهی شده با چگالی 400 در حدود 0.07 تا 0.11 (W/m-◦C) است كه در حدود 20 تا 10 برابر كمتر از رسانایی حرارتی بتن با وزن معمولی است. نوع جدیدی از بتن هوادهی شده ، بتن هوادهی شده الیافی ( FRAC) می باشد كه دارای الیاف پلیمری مانند پلی پروپیلن است. به منظور اجتناب از آسیب دیدن الیاف پلیمری در دمای بالا، اتوكلاو از مراحل تولید FRAC حذف شده و عمل آوری در دمای کارگاه انجام می شود. حذف فرایند اتوكلاو ممكن است كاهش مقاومت و افزایش ناهمگونی در خواص بتن را در پی داشته باشد. به همین دلیل FRAC و AAC از ساختارهای متفاوتی برخوردار هستند. الیاف كوتاه با این حال اثر مثبتی در كنترل تركهای تشكیل شده در ساعات اولیه و یا بعدترکه به دلیل نیروهای مكانیكی یا چرخه های حرارتی و رطوبتی ایجاد میشوند دارد. بررسی ها نشان داده است كه افرودن الیاف پلی پروپیلن كوتاه به بلوک های سیمانی سبك وزن تا حد زیادی می تواند در بهبود خواص مكانیكی كمك كند. در این بررسی ها مشخص شده است که زمانی كه الیاف از 0.4% به 1.4% افزایش یابد، مدول شكست از 3.2 به 4.0 مگاپاسكال افزایش یافته و طاقت خمشی از0.6 تا 1.2 نیوتن- متر افزایش یافته است. مواد تشكیل دهنده FRAC مورد مطالعه، سیمان پرتلند ، خاكستربادی، آب، خمیر آلومینیوم یا پودر آلومینیم بتن سبك، الیاف پلی پروپیلن و مواد افزودنی شیمیایی است. این مواد، وزن شده و با استفاده از یك سیستم اتوماتیك توزین ، در بچینگ مخلوط می شوند. آب مورد استفاده تا حدود 38 درجه سانتی گراد گرم می شود كه به منظور سرعت بخشیدن به فرآیند افزایش حجم بتن سبک است و تولید حرارت بیشتری را از طریق واكنش های گرمازا در ساعات اولیه در بر دارد. مخلوط تازه در قالب های بزرگ فولادی به اندازه 8 متر در 1.2 متر و با عمق 0.6 متر ریخته می شود. پس از این و در طول ساعات اولیه، درجه حرارت بتن تا 30 درجه افزایش می یابد كه ممكن است موجب تولید ریز- ترك شود. این مكانیسم باعث معرفی ناهمگونی بیشتری در بتن می شود و بالطبع، ناهمگونی بیشتری را در نتایج آزمایشگاهی در بر خواهد داشت. به منظور مطالعه خواص FRAC با مقادیر متفاوت الیاف، آزمایش های متعددی در دانشگاه ایالتی آریزونا انجام گرفت كه شامل مطالعه خواص فیزیكی و مكانیكی می باشد. بر اساس این نتایج آزمایشگاهی در مورد بتن هوادهی شده الیافی (FRAC) صورت گرفته، نتیجه گرفته میشود كه افزودن الیاف پلی پروپیلن، ویژگی های مثبتی را در پی خواهد داشت. در حالی كه بخش بالایی هر بلوك دارای تخلخل بیشتر و چگالی كمتر است (كه به دلیل توزیع غیر یكنواخت خلل و فرج می باشد)، مقادیر باقی مانده مقاومت فشاری ( بعد از ترك خوردگی) تقریبا در یك سطح هستند. AAC و FRAC شباهت هایی در خواص فیزیكی و مكانیكی دارند. برای مقایسه مناسب مقادیر مقاومت فشاری، باید توجه داشت كه AAC اتوكلاو شده ولی FRAC در دمای محیط عمل آوری شده است و شامل P سیمان و Pخاكستر بادی است. در این مقایسه، در حالی كه مقاومت فشاری FRAC حدود P كمتر از AAC مورد مطالعه است، طاقت خمشی آن بیش از 100 بیشتر است كه به دلیل نقش الیاف در كنترل ترك ها می باشد . مقادیر بسیار پایین ضریب حرارتی FRAC می تواند این ماده را به عنوان یك مصالح ساختمانی برای توسعه بیشتر در پروژه های ساختمانی معرفی نماید.