بلوک های بتنی سبک اسفنجی یا همان بلوک های هبلکس AAC (Autoclaved Aerated Concrete) یک نوع مصالح ساختمانی سبک و عایق حرارتی هستند. این بلوک‌ها از مخلوطی از سیمان، آب و پودر آلومینیوم تشکیل شده‌اند. ویژگی بارز بلوک های هبلکس AAC، ساختار سبکی است که به وسیله گازهای تولید شده در فرآیند تولید، ایجاد می‌شود. این گازها باعث شکل‌گیری حفره‌های کوچک و یکنواخت در ساختار بتن می‌شوند. این حفره‌ها باعث کاهش وزن بتن و افزایش خاصیت عایق بوند آن می‌شوند.
کاتالوگ خط تولید بلوک های سبک بتنی AAC
در تولید بلوک هبلکس، ترکیب مواد اولیه ممکن است بین تولیدکنندگان و استانداردهای مختلف متفاوت باشد. اما به طور کلی، ترکیب معمول مواد اولیه برای تولید بلوک هبلکس عبارت است از:
- سیمان: معمولاً از نوع سیمان پرتلند استفاده می‌شود. درصد ترکیب سیمان ممکن است بین 65 تا 75 درصد باشد.
- شن: شن به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌شود. درصد ترکیب شن معمولاً بین 20 تا 30 درصد است.
- آب: آب به عنوان ماده اتصال استفاده می‌شود. درصد ترکیب آب ممکن است بین 8 تا 12 درصد باشد.
- پودر آلومینیوم: پودر آلومینیوم به عنوان ماده فوق العاده از کاهش وزن و بهبود خواص عایق حرارتی استفاده می‌شود. معمولاً درصد ترکیب پودر آلومینیوم بین 0.05 تا 0.1 درصد است.
- ماده پوزولانیک: مانند سیلیس فوم یا پراش فوم می‌تواند به عنوان ماده پوزولانیک مورد استفاده قرار گیرد. درصد ترکیب این مواد معمولاً بین 5 تا 10 درصد است.
فرایند تولید بلوک هبلکس
در فرآیند تولید بلوک هبلکس اتوکلاو شده (AAC)، فشار معمولاً بین 8 تا 12 اتمسفر (0.8 تا 1.2 مگاپاسکال) قرار می‌گیرد. این فشار برای مدت زمان معینی (معمولاً چند ساعت) در اتوکلاو حفظ می‌شود تا ساختار بتن هبلکس ترکیب شده و سخت شود. فشار اتوکلاو به شکل یک فشار همگن در سراسر قالب‌ها اعمال می‌شود تا بلوک هبلکس به طور یکنواخت سخت شود و خواص مکانیکی و ساختاری بهینه را به دست آورد.
مدت زمانی که ملات قالب‌گیری شده باید در اتوکلاو بماند بستگی به فاکتورهای مختلفی دارد، از جمله نوع و ضخامت بلوک هبلکس، اندازه و ابعاد قالب، و شرایط خاص تولیدکننده. در عموم، ملات های قالب گیری شده در اتوکلاو معمولاً بین 8 تا 12 ساعت به مدت زمان ثابت قرار می‌گیرند. مدت زمان معین در اتوکلاو به منظور ایجاد شرایط حرارت و فشار مناسب برای سخت شدن ملات و ترکیب سازه های بتنی است. این فشار و حرارت باعث تشکیل سیلیکات کلسیم هیدروژل (CSH) در ملات و بهبود خواص مکانیکی و ساختاری بلوک هبلکس می‌شود.
مهم است که زمان مورد نیاز برای سخت شدن ملات را به درستی رعایت کنید. اگر ملات بیش از حد در اتوکلاو بماند، ممکن است منجر به تشکیل ساختاری خیلی سفت و حتی شکستن ملات شود. از طرف دیگر، اگر ملات برای مدت زمان کافی در اتوکلاو قرار نگیرد، ساختار ملات به طور کامل تشکیل نمی‌شود و خواص مکانیکی بهینه بلوک هبلکس حاصل نمی‌شود. فرآیند تولید بلوک هبلکس اتوکلاو شده شامل مراحل زیر است:
- مخلوط کردن مواد اولیه: سیمان، شن، آب و سایر مواد اولیه به طور مناسب با هم مخلوط می‌شوند.
- قالب‌گیری: مخلوط مواد اولیه در قالب‌های مناسب برای بلوک های هبلکس ریخته می‌شود.
- اتوکلاو: قالب‌ها بازوهای اتوکلاو قرار می‌گیرند و در داخل اتوکلاو قرار می‌گیرند. سپس بخار به اتوکلاو تزریق می‌شود تا شرایط حرارت و فشار مورد نیاز برای سخت شدن ملات فراهم شود. این فرآیند به مدت معینی ادامه می‌یابد (معمولاً چند ساعت).
- خنک کردن: بعد از اتمام فرآیند اتوکلاو، بلوک های هبلکس در داخل اتوکلاو به آرامی خنک می‌شوند.
با استفاده از بخار در اتوکلاو، شرایط حرارت و فشار مناسب برای ساختاردهی و سخت شدن ملات فراهم می‌شود. بخار باعث تعامل مواد اولیه و تشکیل سیلیکات کلسیم هیدروژل (CSH) می‌شود که سبب استحکام و مقاومت مکانیکی بیشتر بلوک های هبلکس می‌شود. لذا، بخار در فرآیند تولید بلوک هبلکس اتوکلاو شده ضروری است.
مواد اولیه بلوک هبلکس
بلوک های هبلکس AAC دارای ویژگی های مثبتی مانند سبکی، عایق حرارتی خوب، مقاومت در برابر حریق، عایق صوتی خوب، مقاومت در برابر رطوبت و ضد زلزله هستند. علاوه بر این، بلوک های هبلکس AAC قابلیت برش و حفره‌کاری نیز دارند، که این ویژگی به راحتی ساخت و اجرای سیستم‌های مختلف در دیوارها و سقف‌ها را فراهم میکند. به علت سبکی بالا و خواص عایق حرارتی، بلوک های هبلکس AAC می‌توانند در افزایش بهره وری انرژی ساختمان‌ها نقش مهمی ایفا کنند. همچنین، به دلیل مقاومت به حریق، این بلوک‌ها در ساختمان‌هایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر آتش دارند، استفاده می‌شوند.
بلوک های هبلکس AAC در صنعت ساختمان استفاده و تولید می‌شوند و به طور گسترده در ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می‌شوند. بلوک‌های بتنی سبک اسفنجی یا هبلکس به صورت متمرکزتر در اتوکلاوهای صنعتی با فشار و دمای بالا تولید می‌شوند که باعث شکل‌گیری و تثبیت حباب‌های هوا درون ساختار بتن می‌شود. بلوک های هبلکس AAC از ترکیب چند ماده اصلی ساخته می‌شوند. این مواد عبارتند از:
سیمان پرتلند
سیمان پرتلند یا همان Portland Cement استفاده می‌شود که از طریق آب و گازهای تولید شده در فرآیند تولید، بلوک را سخت و پایدار میکند. سیمان پرتلند یکی از مهمترین مواد اولیه استفاده شده در تولید بلوک بتنی اتوکلاو شده (AAC) است. سیمان پرتلند در ترکیبات بلوک بتنی اتوکلاو شده نقش‌های مهمی دارد. سیمان پرتلند به عنوان یک ماده بایندر عمل می کند. با ترکیب با سایر مواد اولیه مانند شن، آهک و آب، سیمان پرتلند به عنوان یک ماده چسبنده عمل می کند و موجب اتصال دائمی بین ذرات مختلف مواد اولیه می شود. این ترکیب باعث ایجاد ساختار محکم و مقاوم در بلوک بتنی می شود.
سیمان پرتلند در راستای فراوری و سخت شدن بتن بلوک‌های اتوکلاو شده نقش دارد. با تماس با آب، سیمان پرتلند به فرایند شیمیایی به نام هیدراتاسیون می‌پردازد و کریستال‌های جامد را ایجاد میکند. این کریستال‌ها به تدریج رویه بلوک را سخت می‌کنند و موجب افزایش مقاومت و استحکام مکانیکی بتن می‌شوند.
سیمان پرتلند در فرایند هیدراتاسیون حجم بلوک بتنی را حفظ میکند. در زمان سخت شدن، سیمان پرتلند تمام فضای خالی میان ذرات و مواد پرکننده را پر میکند و به همین ترتیب از ایجاد شکاف‌های ناخواسته و تغییر حجم بتن جلوگیری میکند. سیمان پرتلند به بتن بلوک‌های اتوکلاو شده مقاومت شیمیایی می‌بخشد. این مقاومت به معنای مقاومت بتن در برابر اثرات محیطی مختلف مانند رطوبت، حرارت، تغییرات دمایی و مواد شیمیایی است.
پودر آلومینیوم
پودر آلومینیوم به عنوان یک ماده فعال در فرآیند تولید بلوک های هبلکس AAC استفاده می‌شود. این جوشه با سیمان و آب واکنش داده و گازهایی مانند دی اکسید کربن آزاد میکند که باعث ایجاد حفره‌های هوا در ساختار بتن می‌شود. پودر آلومینیوم (Aluminum Powder) یک ماده پودری سبک است که از آلومینیوم خالص تهیه می‌شود. این پودر دارای خواص خاصی است که در تولید بتن سبک اسفنجی و بلوک‌های بتنی AAC استفاده می‌شود.
پودر آلومینیوم به عنوان یک ماده فعال در فرآیند تولید بتن سبک اسفنجی و بتن سبک از طریق اتوکلاو استفاده می‌شود. در این فرآیند، پودر آلومینیوم با هیدروژنسولفات آمونیوم (Ammonium Hydrogen Sulfate) و یا هیدروژنپراکسید (Hydrogen Peroxide) واکنش میدهد. این واکنش باعث تولید گازهایی مانند هیدروژن می‌شود که در حضور آلومینیوم به شکل حباب‌های هوا درون ساختار بتن تشکیل می‌شود. این حباب‌ها سبب سبک شدن بتن و ایجاد ساختار متخلخل در آن می‌شوند.
پودر آلومینیوم به دلیل خواص شیمیایی خود می‌تواند به طور فعال در تولید حباب‌های هوا در بتن اسفنجی شرکت کند. همچنین، با تنظیم میزان استفاده از پودر آلومینیوم، می‌توان میزان سبکی و عیار حباب‌ها را کنترل کرد و به تناسب با نیازهای مورد استفاده قرار داد. مزیت استفاده از پودر آلومینیوم در تولید بلوک‌های بتنی AAC این است که باعث ساختار سبک و عایق این بلوک‌ها می‌شود. همچنین، پودر آلومینیوم به عنوان یک ماده فعال در فرآیند اتوکلاو، باعث ایجاد تغییرات در ساختار بتن می‌شود و خواص مکانیکی بهتری را به بلوک‌های بتنی AAC می‌بخشد.
آب
آب به عنوان یک عامل اتصال و فعال کننده در فرآیند تولید بلوک های هبلکس AAC استفاده می‌شود. آب در ترکیب با سیمان و پودر آلومینیوم واکنش داده و به تشکیل حفره‌های هوا در ساختار بلوک کمک میکند. در هر گونه بتن، شامل بتن هبلکس، آب با سیمان پرتلند در ترکیبات ملات تعامل دارد و فرآیند هیدراتاسیون سیمان را آغاز میکند. در این فرآیند، آب با سیمان پرتلند واکنش میکند و یک فرآیند شیمیایی را آغاز میکند که منجر به تشکیل کریستال‌های هیدراته می‌شود. این کریستال‌ها به تدریج سبب اتصال و سخت شدن ساختار بلوک هبلکس می‌شوند.
آب با مواد افزودنی خاصی در ترکیبات ملات بلوک هبلکس واکنش دارد و حباب‌های هوا را تولید میکند. این حباب‌ها به طور یکنواخت در ساختار بلوک هبلکس پخش می‌شوند و به بلوک هبلکس وزن سبک و ساختار سلولی می‌بخشند. این حباب‌ها علاوه بر کاهش وزن بلوک، همچنین خواص عایق حرارتی و صوتی بلوک هبلکس را افزایش می‌دهند.
آب در فرآیند هیدراتاسیون سیمان نقش تنظیم کننده مقاومت بلوک هبلکس را ایفا میکند. مقدار و نسبت آب به سیمان (نسبت آب به سیمان) می‌تواند تأثیر زیادی بر روی قوام و مقاومت نهایی بلوک هبلکس داشته باشد. تنظیم صحیح نسبت آب به سیمان باعث بهبود خواص مکانیکی و مقاومت بلوک هبلکس می‌شود.
آب در فرآیند ساخت و استفاده از بلوک‌های اتوکلاو شده هبلکس نقش اتصال بین قطعات را دارد. با تماس با آب، سطح‌های ملات بلوک‌ها تراکم و اتصال محکم می‌یابند، که به استحکام و پایداری سازه کمک میکند.
گچ و آهک
بلوک های هبلکس AAC عموماً شامل گچ و آهک نمی‌شوند. اصلی‌ترین موادی که در تولید بلوک های هبلکس AAC استفاده می‌شود سیمان، پودر آلومینیوم و آب هستند، همانطور که قبلاً ذکر شد. این مواد با هم ترکیب می‌شوند تا بلوک‌های سبک و عایق حرارتی با ساختار متخلخل تولید شود.
گچ و آهک به طور عمومی در فرآیندهای ساخت و ساز استفاده می‌شوند، اما در مورد بلوک های هبلکس AAC، این دو ماده به طور مستقیم در ترکیب بلوک‌ها استفاده نمی‌شوند. به عنوان مثال، برخی از بلوک‌های هبلکس AAC ممکن است در پوشش دیوارها از گچ برای نواحی داخلی یا از آهک برای نواحی خارجی استفاده کنند، اما این مواد به عنوان جزئی از ساختار اصلی بلوک‌ها نیستند.
بنابراین، در ترکیب اصلی بلوک های هبلکس AAC، گچ و آهک به طور مستقیم مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و سیمان، پودر آلومینیوم، آب و افزودنی‌های مرتبط با تولید بلوک های هبلکس AAC به کار گرفته می‌شوند.
گچ و آهک معمولاً در تولید بلوک‌های بتنی نرم و عایق استفاده می‌شوند. این بلوک‌ها به عنوان جایگزینی سبکتر و عایق‌تر برای بلوک‌های سنگین و سخت مانند بلوک‌های بتنی ساده استفاده می‌شوند. در بلوک‌های بتنی نرم، معمولاً گچ به عنوان یکی از مواد اصلی استفاده می‌شود. گچ برای ایجاد ساختار نرم و کم‌چگالی در بلوک بکار می‌رود. این بلوک‌ها به دلیل ساختار نرم خود، ویژگی‌های عایق حرارتی و عایق صوتی بالایی دارند.
بلوک‌های آهک نیز در ترکیب بلوک‌های بتنی استفاده می‌شوند. آهک یک ماده بینی است که با آب واکنش داده و خشک شده به صورت سفت و مقاومی تبدیل می‌شود. بلوک‌های بتنی آهک به دلیل ساختار سبک و عایق حرارتی خوب، در عملیات ساخت و ساز و پوشش دیوارها مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آنجا که بلوک‌های بتنی نرم و آهکی سبکتر و کم‌چگال‌تر از بلوک‌های بتنی سنگین هستند، معمولاً در برخی از کاربردها مانند ساختمان‌هایی که نیاز به وزن کمتر دارند یا نیاز به عایق حرارتی بیشتری دارند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
هلیوم و هیدروژن
در بتن سبک اسفنجی، از گازهای سبک مانند هلیوم یا هیدروژن برای ایجاد ساختار متخلخل و حباب‌های هوا استفاده می‌شود. این حباب‌ها توسط این گازها تولید می‌شوند و به سبب حجم بالای گاز، بلوک را سبک و عایق می‌کنند. در بلوک‌های بتنی AAC، پودر آلومینیوم به عنوان ماده فعال برای تولید حباب‌های هوا استفاده می‌شود.
افزودن هلیوم یا هیدروژن به ترکیبات ملات بلوک هبلکس باعث کاهش وزن آنها می‌شود. هلیوم و هیدروژن دو گاز سبک هستند و درون ساختار بلوک هبلکس به صورت حباب‌های هوا موجود می‌شوند. این حباب‌ها به بلوک هبلکس وزن سبک‌تری می‌بخشند و این امر موجب کاهش وزن ساختمان و در نتیجه کاهش نیروهای عمل کننده بر سازه می‌شود.
حباب‌های هوا حاوی هلیوم یا هیدروژن در ساختار بلوک هبلکس عملکرد عایق حرارتی و صوتی را بهبود می‌بخشند. این حباب‌ها موجب ایجاد لایه‌های هوای محبوس درون ساختار بلوک می‌شوند که عملکرد عایق حرارتی و صوتی بلوک را افزایش می‌دهند. حضور حباب‌های هوا در ترکیبات ملات بلوک هبلکس منجر به کاهش تراکم ساختار می‌شود. این امر به بلوک هبلکس کمک میکند تا دارای وزن سبکتر، استحکام مکانیکی مناسب، و قابلیت برش و حمل آسانتر باشد.
حضور حباب‌های هوا باعث افزایش مسیرهای عبور حرارت در ساختار بلوک هبلکس می‌شود. این امر منجر به کاهش هدررفت حرارت از ساختمان و افزایش عملکرد عایق حرارتی بلوک می‌شود. بنابراین، هلیوم یا هیدروژن در ترکیبات ملات بلوک‌های سبک هبلکس به عنوان گازهای جانبی استفاده می‌شوند و وظیفه‌ای مانند کاهش وزن، ایجاد عایق حرارتی و صوتی، کاهش تراکم، و کاهش هدررفت حرارت را در ساختار بلوک هبلکس دارند.
سیلیس
سیلیس (Silica) در ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده (AAC) نقش مهمی دارد. سیلیس یکی از مواد اصلی مورد استفاده در ترکیب ملات بلوک های هبلکس است و به عنوان یک ماده پوزولانیک (Pozzolanic) عمل میکند. سیلیس با وجود خاصیت پوزولانیک، با هیدروکسید کلسیم موجود در ملات واکنش داده و تشکیل سیلیکات کلسیم هیدروژل (CSH) میکند. این واکنش باعث تشکیل ساختار ژلی متراکم و پایدار در ملات می‌شود که سبب افزایش استحکام و مقاومت مکانیکی بلوک های هبلکس می‌شود.
حضور سیلیس در ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده باعث افزایش پایداری حجمی، کاهش تغییر حجم و حساسیت به تغییرات دما می‌شود. این خاصیت‌ها باعث کاهش خطر تشکیل ترک در بلوک ها و افزایش عمر مفید سازه می‌شود. سیلیس به عنوان یک مواد سبک و متخلخل در ساختار بلوک های هبلکس حضور دارد و بهبود خواص عایق حرارتی و صوتی آنها را به ارمغان می‌آورد. ساختار متراکم و پوروزیته‌های ریز موجود در ملات باعث کاهش انتقال حرارت و صدا می‌شود.
حضور سیلیس در ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده به وزن سبکتر بلوک ها کمک میکند. این ویژگی باعث سهولت در حمل و نقل، نصب و ساخت سازه‌ها می‌شود. سیلیس به عنوان یک ماده پوزولانیک، با هیدروکسید کلسیم موجود در ملات واکنش داده و سبب تشکیل ترکیبات پایدار و مقاوم در برابر عوامل خارجی می‌شود. این ویژگی باعث افزایش مقاومت بلوک های هبلکس در برابر عوامل آب، یخبندان و حمل و نقل می‌شود.
در کل، سیلیس در ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده بهبودخواص مکانیکی، فیزیکی و پایداری آنها را افزایش میدهد و عمر مفید سازه‌ها را بهبود می‌بخشد.
شن
شن (سنگ معدنی ریز) در ترکیبات ملات بلوک های هبلکس نقش‌های مهمی دارد. حضور شن در ملات بلوک هبلکس بهبودی در مقاومت مکانیکی ساختار بلوک ها ایجاد میکند. شن به عنوان یک مصالح سخت و مقاوم، استحکام فشاری و خمشی ملات را افزایش میدهد و به بلوک هبلکس استحکام و سختی بیشتری می‌بخشد.
شن در ترکیبات ملات بلوک هبلکس برای کنترل تراکم استفاده می‌شود. شن به عنوان یک مصالح متخلخل عمل میکند و میزان تراکم ملات را کاهش میدهد. این امر به بلوک هبلکس کمک میکند تا دارای وزن سبکتر و تراکم کمتری باشد. حضور شن در ملات بلوک هبلکس می‌تواند بهبودی در مقاومت ساختار در برابر حرارت ایجاد کند. شن به صورت مصالح غیرقابل انتقال حرارت عمل میکند و میزان هدررفت حرارت از ساختار را کاهش میدهد. این ویژگی می‌تواند در کاهش انرژی مصرفی ساختمان و بهبود عملکرد عایق حرارتی آن تأثیرگذار باشد.
حضور شن در ملات بلوک هبلکس می‌تواند خصوصیات ریزساختاری آن را بهبود بخشد. شن به عنوان یک مصالح ریز دانه، میزان کرک‌ها و ریزشکستگی‌ها را کاهش میدهد و در نتیجه استحکام و پایداری بلوک ها را افزایش میدهد. به طور کلی، حضور شن در ملات بلوک های هبلکس بهبودی در مقاومت مکانیکی، کنترل تراکم، مقاومت به حرارت و خصوصیات ریزساختاری بلوک ها ایجاد میکند.
حرارت، فشار و بخار مورد نیاز تولید بلوک هبلکس
ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده (Autoclaved Aerated Concrete – AAC) یک نوع بلوک سبک است که با استفاده از فرآیند اتوکلاو شدن تولید می‌شود. در این فرآیند، حرارت، فشار و بخار نقش‌های حیاتی در تشکیل ساختار و خواص ملات بلوک های هبلکس اتوکلاو شده دارند. در فرآیند اتوکلاو شدن، بلوک های هبلکس قرار می‌گیرند در یک اتوکلاو (یک محفظه فشار بالا) و در دمای بالا (معمولاً بین ۱۷۰-۲۰۰ درجه سانتیگراد) تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند. این حرارت باعث ترمیم واکنش‌های شیمیایی در ملات بلوک ها می‌شود و باعث ایجاد ساختار پلیمری متصل و متراکم می‌شود. این ساختار جامد و کامپکت، به بلوک هبلکس استحکام و مقاومت مکانیکی بالا و ویژگی‌های عایق حرارتی و صوتی برجسته می‌بخشد.
در طول فرآیند اتوکلاو شدن، فشار بالا به بلوک های هبلکس اعمال می‌شود. این فشار باعث فشرده شدن ملات بلوک ها و ایجاد ساختار متراکم و خنک شده‌ای از سیلیکات کلسیم هیدرومیکروسیلیکات (CSH) و سیلیکات آلومینات هیدروکسی‌هیدرومیکروسیلیکات (CASH) می‌شود. این ساختار فشرده و متراکم مقاومت مکانیکی بالا و خصوصیات مکانیکی مطلوبی را در بلوک ها به ارمغان می‌آورد.
در فرآیند اتوکلاو شدن، بخار آب برای ایجاد فشار و تأثیر حرارت به بلوک های هبلکس اضافه می‌شود. حضور بخار آب باعث تشکیل پوروزیته‌های بسیار ریز در ساختار بلوک ها می‌شود. این پوروزیته‌ها علاوه بر کاهش وزن بلوک، خصوصیات عایق حرارتی و صوتی فوق‌العاده‌ای را به بلوک هبلکس اتوکلاو شده می‌بخشند. همچنین، حضور بخار آب در فرآیند اتوکلاو به بلوک ها کمک میکند تا به طور یکنواخت خنک شوند و تغییرات حجمی کمتری در طول فرآیند ساختمانی را تجربه کنند.
