شرکت

بتن زیست

جستجو کردن
بستن این جعبه جستجو.
جستجو کردن
بستن این جعبه جستجو.
ضد حرارت 2

بتن ضد حرارت ( بتن نسوز)

اجزای تشکیل دهنده بتن ، ضریب انبساط حرارتی پایینی دارد. این مقدار پایین باعث می شود بتن بتواند گرما را بسیار آهسته منتقل کند و به عنوان محافظ مناسبی از آسیب در برابر حرارت مقاومت کند.  یکی از مهمترین دلایلی که بتن را در مقابل آتش مقاوم خواهد کرد، مواد تشکیل دهنده موجود در آن است. استفاده مناسب از مواد تشکیل دهنده بتن می تواند به بتن با مقاومت بهتر در برابر آتش کمک کند.  یكی از مهمترین فاكتورهای بتن ضد حرارت ، ترکیب سنگدانه ها است. استفاده از سنگدانه های خاص می تواند به افزایش مقاومت در برابر آتش و استحکام بتن کمک نماید.

روش های مختلفی وجود دارد که با استفاده از آن می توان مقاومت در برابر آتش را در بتن بهبود بخشید. هنگامی که بتن ساخته شده از سیمان پرتلند معمولی در معرض آتش بیش از 300 درجه سانتیگراد قرار گیرد ، بیشتر ویژگی های اساسی خود را از دست می دهد. این بتن برای دمای بالاتر از 600 درجه سانتیگراد عملکرد ساختاری را به طور کامل از دست می دهد.

.

مقاومت در برابر آتش بایستی توسط هر دو خاصیت فیزیکی و حرارتی عنصر ساختاری کنترل شود. پارامترهایی که عملکرد حرارتی را کنترل می کنند شامل نوع سنگدانه و رطوبت آزاد در بتن است. در دماهای بالا ، سیمان هیدراته شده در بتن بتدریج دهیدراته شده و دوباره به آب (در واقع بخار) و سیمان باز می گردد. این امر باعث کاهش استحکام و مدول الاستیسیته  بتن می شود.

پوسته پوسته شدن یکی از عمده ترین مشکلاتی است هنگامی که بتن در معرض درجه حرارت بالا قرار می گیرد. در هنگام قرار گرفتن در معرض آتش ، آب آزاد و ترکیبی درون بتن شروع به تبخیر و ایجاد فشار منافذ می کند. این فشار باعث ایجاد تنش داخلی در بتن می گردد. در طی فرآیند آتش سوزی فشارهای داخلی افزایش می یابد که منجر به پوسته پوسته شدن بتن می گردد. در نتیجه حرارت موجود به راحتی به هسته بتن می رسد و تنش های داخلی به مراتب افزایش می یابد که منجر به کاهش مقاومت و استحکام بتن می شود.

آیین نامه های مورد استفاده در ارتباط با  بتن ضد حرارت ( بتن نسوز):

ACI/TMS 216.1-07

NBCC 2005

CSA-S806

EN 1999

روش های مقاوم نمودن بتن در برابر حرارت:

تاکنون روش های متفاوتی برای بتن ضد حرارت یا بتن نسوز معرفی شده است.

  • استفاده از سیمان های مهندسی شده در ذات بتن
  • استفاده از سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت در ذات بتن
  • استفاده از الیاف pp
  • استفاده از رنگ های مقاوم حرارتی به عنوان یک عایق حرارتی روی سطح نهایی
  • استفاده از مواد ضد حریق پایه سیمانی به عنوان یک لایه محافظ روی سطح

رنگ های مقاوم در برابر حرارت مقاومت سایشی و ضربه پذیری کمی دارند. هنگامی که تحت ضربه و سایش قرار می گیرند، به راحتی از روی سطح کار جدا می شوند. یکی از معایب استفاده از مواد ضد حریق پایه سیمانی، کم بودن مقاومت فشاری و کششی آن می باشد. مقاومت فشاری مواد پوشش ضد حریق موجود در بازار زیر 10 مگا پاسکال می باشد . هنگامی که تحت تنش های فشاری و ارتعاشات بالا قرار گیرد، می تواند منجر به پوسته پوسته شدن روکش بتنی ضد حریق گردد.  الیاف پلی پروپیلن به منظور آزاد سازی فشار تبخیر داخلی ناشی از حرارت در بتن استفاده می شود. الیاف pp با افزایش تخلل، منجر به ایجاد حفره هایی برای کاهش تنش های داخلی ناشی از بخار بالا در بتن می گردد. 

 روش های ساخت بتن ضد حرارت ( بتن نسوز):

واکنش بتن در معرض حرارت بسته به واکنش سنگدانه های می باشد. بنابراین خمیر سیمان فشار بیشتری را در معرض حرارت متحمل می گردد. بنابراین نوع ستگدانه و سیمان نقش مهمی را در جلوگیری از پوسته پوسته شدن بتن در معرض حرارت ایفا می کنند. راهکار پیشنهادی ارائه شده توسط این شرکت استفاده از سیمان های مهندسی شده به همراه سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت می باشد. سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت با بالا بودن ظرفیت گرمایی در برابر آتش سوزی عملکرد خوبی داشته و از پوسته پوسته شدن بتن جلوگیری می کنند.

همچنین مقاومت فشاری خود را در معرض حرارت نیز حفظ می کنند. این در حالی است که بتن های ساخته شده با سیمان و سنگدانه های معمولی هنگامی که در معرض حرارت بیش از 1000 درجه سانتی گراد قرار می گیرند، مقاومت فشاری خود را به طور کامل از دست می دهند. به عبارت دیگر، نوع سنگدانه نقش مهمی در پوسته پوسته شدن بتن ضد حرارت ( بتن نسوز) دارد.  عملکرد حرارتی در بتن به ضریب انبساط حرارتی وابسته است.

.

 از این رو سنگدانه های سبک  مقاوم در برابر حرارت در بتن با توجه به کم بودن ضریب انبساط حرارتی، بهترین مقاومت را در برابر آتش را  ایجاد می کنند. نتایج مطالعات نشان می دهد که استفاده از سیمان های مهندسی به جای سیمان پرتلند، انقباض بتن و ترک های احتمالی را کاهش می دهد.

11 12 1

شکل (1) سیمان های مهندسی شده و سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت

راهکار دیگر پیشنهادی برای بتن ضد حرارت استفاده از الیاف پلی پروپیلن در بتن می باشد. الیاف پلی پروپیلن باعث افزایش مقاومت حرارتی در بتن می شود. در دمای حدود 160 درجه سانتیگراد ، پلیمرهای موجود در الیاف ذوب می شوند و کانال هایی ایجاد می کنند که باعث می شود بخارات آب حاصل از آن فرار کند. این فرآیند به کاهش فشار منافذ کمک خواهد کرد و خطر از هم گسیختگی بتن و پوسته شدن کاهش می یابد.

13

شکل (2) الیاف پلی پروپیلن به منظور افزایش مقاوم حرارتی در بتن

چگونه استفاده از سیمان های مهندسی و سنگدانه های مقاوم حرارتی بتن را در برابر شعله ها غیرقابل نفوذ می کند؟

  • ذات بتن به خودی خود غیر قابل اشتعال می باشد. همچنین به دلیل متریال ویژه موجود در بتن و افزایش مقاومت در برابر آتش ، از شعله ور شدن آتش جلوگیری می شود.
  • بتن در مقابل آتش ذوب نمی شود و انتقال حرارت کاهش می یابد.
  • بتن با خصوصیات ذکر شده حرارت را درون خود نگه می دارد، در نتیجه از گسترش آن به محیط اطراف جلوگیری می کند.
  • بتن مقاوم حرارتی در طی مراحل آتش سوز ، یکپارچگی خود را حفظ کرده و از هم گسیختگی آن به تعویق خواهد افتاد.

  مقایسه بتن ساخته شده با سیمان مهندسی و سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت به همراه الیاف با بتن معمولی در برابر آتش

22

   جمع بندی

تا کنون روش های متفاوتی در راستای بتن ضد حرارت ( بتن نسوز) معرفی شده است. اما تعدادی از روش های مقاوم سازی در برابر حرارت، از مقاومت مکانیکی لازم برخوردار نیستند. پاشش به وسیله مواد ضد حریق، دارای مقاومت فشاری کم می باشد که منجر به پوسته پوسته شدن بتن در معرض حرارت می گردد. همچنین رنگ های ضد حرارت نیز دارای مقاومت سایشی و ضربه پذیری مطلوبی نبوده که منجر به جدا شدن از سطح می گردد. از بین روش های ذکر شده، مقاوم نمودن ذات بتن به دلیل درگیری با ماتریس سیمان ارجحیت دارد.

استفاده از سیمان های مهندسی شده، سنگدانه های مقاوم در برابر حرارت و الیاف های پلی پروپیلن بیشترین تاثیر را در مقاوم سازی در برابر حرارت دارا می باشد. سنگدانه ها 60 تا 80 درصد حجم بتن را تشکیل می دهد. نتایج مطالعات نشان میدهد که سیمان و سنگدانه نقش اساسی را در مقابله با حرارت در بتن ایفا می کنند. ، همچنین لازم به ذکر است که، عملکرد حرارتی در بتن به ضریب انبساط حرارتی وابسته است. از این رو سنگدانه های سبک در بتن بهترین مقاومت را در برابر حرارت ایجاد می کنند.

رطوبت موجود در بتن از عوامل تعیین کننده مقاومت در برابر آتش است. میزان رطوبت بستگی به زمان خشک شدن و رطوبت نسبی محیط اطراف دارد.  حفره های موجود در بتن باعث خشک شدن سریع تر و انتقال بخار ناشی از حرارت می شود و به عنوان یک مانع از ایجاد فشار بخار در هنگام حرارت بالا خودداری می کند. افزودن پلیمرها و الیاف حفرات را افزایش می دهد انتقال رطوبت کمک می کند و مقاومت در برابر حرارت را نیز افزایش می دهد.