۲۲
مهر

انواع الیاف بتن و کاربرد آن

 

بتن الیافی  

با پیشرفت و توسعه صنعت ساخت بتن , موادویژه , تکنیکها و روشهایی جهت افزایش مقاومت بتن به دست آمده است و از آنجاییکه , هرچه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن ترد و شکننده تر می گردد و همچنین مقاومت کششی بتن به نسبت افزایش مقاومت فشاری بتن افزایش نمی یابد , استفاده از الیاف در بتنهای پر مقاومت کاملا” ضروری می باشد.

بتن الیافی در حقیقت نوعی بتن کامپوزیت است که نقش الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، در افزایش مقاومت کششی و فشاری بتن،  بسیار حائزاهمیت است. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی‌ داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می‌آورد‌. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه‌ای به راحتی از هم پاشیده نمی‌شود.

عملکرد الیاف در بتن

 الیاف سنگدانه ها را در بر می گیرند و از جدا شدن سنگدانه های درشت به دلیل لرزاندن و نیروی جاذبه زمین جلوگیری می کنند و پیوستگی بهتر را تضمین می کنند. در نتیجه یک مخلوط یکنواخت از بتن و الیاف تولید می شود که در هنگام گیرش اجازه انتقال آهسته آب به سطح را می دهد و بنابراین ترک ها در بتن کمتر می شوند.

بهبود خواص مکانیکی توسط  FRC

 استحکام خمشی بتن با استفاده از ۴ درصد الیاف به میزان ۲٫۵ برابر افزایش می یابد.

  • بتن حاوی مواد الیاف ، دارای مقاومت در برابر شکست در اثر اعمال تنش حدود ۱۰ تا ۴۰ برابر نسبت به بتن ساده است.

استحکام ضربه بتن الیافی به طور کلی ۵تا۱۰ برابر بیشتر از بتن ساده است که بسته به میزان الیاف مورد استفاده می باشد.

 مزایای بتن الیافی

مزایای این نوع بتن در مقایسه با بتن معمولی را می‌توان به طور خلاصه به شرح ذیل بیان داشت:

  • مقاومت زیاد در مقابل تنش‌های خستگی
  • مقاومت بسیار بالا در مقابل ضربه
  • قابلیت کششی بالا
  • قابلیت باربری زیاد حتی در صورت ترک خوردگی
  • مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد

بتن الیافی  بر خلاف بتن معمولی قادر به تحمل تنش‌ها کششی قابل ملاحظه در بارهای کششی است و می‌توان از آن درطراحی استفاده کرد.

موارد کاربرد بتن الیافی

  • جهت افزایش مقاومت بتن مسلح به منظور کاهش ترک خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی تحت اثر بارهای ضربه‌ای، موج‌های انفجاری، وضعیت‌ تنش های پیچیده.
  • جانشین شدن به جای بتن آرمه معمولی به منظور‌ کاهش هزینه دستمزد قطعات پیش ساخته بتنی، تثبیت و پایدارسازی شیب‌های سنگی و دیوارهای ریزشی، خاکبرداری‌ها در مناطق مهم، تسطیح منحصر به فرد و خاصیت یکنواخت و ایزوتوپ در نتیجه توزیع ‌همگن الیاف در جسم بتن.‌

 رفتار بتن الیافی در برابر نیروها‌

اگر بتن از جمع شدن باز داشته شود‌، تنش‌های کششی ایجاد شده در آن باعث ترک خوردگی مقطع می‌شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سیمان بالاتر از ۴۰ درصد جمع شدگی ناشی از خشک شدن به عنوان مهمترین دلیل ایجاد ترک در سنین اولیه توصیف شده است‌. در بتن خود متراکم در سنین اولیه به دلیل چسبندگی بالاى مواد ریز موجود‌، جمع شدگی و خزش بیشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده می‌شود ولی در مرحله سخت شدن تاخیرى در شروع جمع شدگی بتن خود تراکم به وجود می‌آید که به دلیل پایین بودن سرعت تبخیر از سطح خارجی اعضاء بتنى است. جمع شدگى ناشی از خشک شدن از همان ابتدا یعنی زمان‌هاى اولیه بتن ریزى و حتی قبل از افزایش ظرفیت مکانیکى بتن آغاز می‌شود که بستگی به خواص بتن (طرح اختلاط، طریقه‌ى بتن ریزى و روش‌های عمل آوری‌‌ ،‌شکل و چگونگی اعضاء بتنی و شرایط محیطی (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. ‌چون جمع شدگی به دلیل کمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحمیل می‌شود‌، کرنش در این قسمت از اعضاء ایجاد شده و ترک‌هائی با منشاء خشک کردن انقباض از نواحى سطحی که در تماس با محیط هستند آغاز مى‌شود، در نتیجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال‌ها و پانل‌هاى پیش ساخته) در تماس با یک محیط مهاجم بیشترین آسیب را در اثر به وجود آمدن ترک‌ها می‌بینند و این امر با عبور هوا از روی نمونه‌ها‌ی تازه تشدید می‌یابد اما از نتایج آزمایش‌ها مشاهده می‌شود که با استفاده از مقادیر مناسب الیاف جمع شدگى و به تبع آن ترک‌ها به میزان قابل توجهی کاهش مى‌یابند.

بتن بدون الیاف و بتن با الیاف

در حالت کلی توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچکتر از فاصله بین آرماتورها باعث پخش و کوچکتر شدن اندازه ترک‌ها شده و پس از ترک خوردن، مقاومت کششی و خمشی به دلیل خاصیت دو‌زندگی الیاف بالا رفته و یکپارچگی بتن و خاصیت شکل پذیری درآن تقویت میگردد.

مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف:

  • مقاومت بالا در مقابل سایش
  • مقاومت بالا در مقابل تنش ها و خستگی
  • مقاومت عالی در مقابل ضربه
  • قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی
  • قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
  • افزایش در میزان جذب انرژی

 انواع الیاف بتن

انواع الیافی که در بتن استفاده می شود , در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شوند که عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیکی , الیاف پلیمری , الیاف پلی پروپیلن و الیاف فولادی (جایگزین آرماتور) و.. .

 انواع الیاف مورد استفاده در بتن الیافی

  1. الیاف شیشه:این نوع الیاف بر کاهش کارایی واسلامپ بتن تازه به شدت تاثیر می گذارد، بنابراین برای رفع این مشکل باید از روان ساز های مناسب استفاده کرد.
  2. الیاف فولادی: الیاف فولادی برای ایجاد بهبود در خواص بتن به طور وسیعی در سازه های بتنی و بتن مسلح به کار برده می شود. این نوع ازالیاف موجب افزایش مقاومت کششی بتن می شوند. این کار از طریق کاهش ایجاد ریز ترک ها در بارگذاری خارجی اتفاق می افتد.
  3. الیاف پلی پروپیلن: این نوع الیاف از ترک خوردگی و جمع شدگی بتن در سنین اولیه جلوگیری می کند. بتن تولیدی با الیاف پلی پروپیلن خرد نمی شود. این نوع الیاف آب گریز است و درصد جذب آن صفر است. در نتیجه به افزودن آب اضافی جهت افزایش روانی بتن که منجر به کاهش نسبی مقاومت گردد , نیازی نیست.
  4. الیاف آرامیدپلیمر های آرامید دارای خصوصیاتی مانند نقطه ذوب بالا، پایداری حرارتی، غیر قابل حل بودن در بسیاری از حلال های آلی، سبکی و وزن کم، پایداری حرارتی بالا، استحکام کششی بالا، مدول بالا و مقاومت در برابر شعله می باشند. الیاف آرامید مانند الیاف های شیشه و کربن می توانند در ساخت کامپوزیت ها استفاده شوند. این نوع الیاف شکل های مختلفی دارد.
  5. الیاف کربن: از مهمترین مزیت های آن می توان به استحکام خستگی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و ضریب انبساطی پایین اشاره نمود.

موارد استفاده و کاربرد بتن الیافی

 ازانواع الیاف بتن در ساخت بتن های پرمقاومت وحجیم از جمله ساخت بتن سد ,تونل , پل , نیروگاها ,پالایشگاهها , مخازن آب , دیوارهای حائل, فونداسیون , ساخت کف سوله های صنعتی و کفسازی صنعتی انبارهای نگهداری مواد دارویی و غذایی , کف پارکینگهای طبقاتی ,سوله های تولیدی و انبارها, باند فرودگاه ها ، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی و… استفاده میشود .