بتن الیافی
بتن الیافی چیست | کاربرد بتن الیافی | انواع الیاف مصرفی در بتن | بتن الیافی frc | اسلامپ بتن الیافی | مقاله بتن الیافی | معایب بتن الیافی | انواع بتن الیافی
بتن الیافی چیست ؟ با پیشرفت و توسعه صنعت ساخت بتن , مواد ویژه , تکنیک ها و روش هایی جهت افزایش مقاومت بتن به دست آمده است و ازآنجاییکه , هرچه مقاومت فشاری بتن بیشتر میشود بتن ترد و شکننده تر میگردد وهمچنین مقاومت کششی بتن به نسبت افزایش مقاومت فشاری بتن افزایش نمی یابد , با بکارگیری انواع الیاف مصرفی در بتن این معایب بتن ، بهبودیافته و نیاز به استفاده از انواع بتن الیافی در تولید بتن های پر مقاومت کاملا” موردتوجه قرارگرفت.
بتن الیافی در حقیقت نوعی بتن کامپوزیت است با طرح اختلاط ویژه که نقش انواع الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن ، در افزایش مقاومت خمشی و کششی بتن الیافی و جلوگیری از توسعه ترک ها ، بسیار حائز اهمیت است. این ترکیب کامپوزیتی ، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و با روش اجرای صحیح امکان استفاده از بتن بعنوان یک ماده شکل پذیر ، جهت تولید مقاطع مسلح و سطوح مقاوم و 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. همچنین سهولت طرح اختلاط ، کنترل اسلامپ و روش اجرای بتن الیافی لزوم استفاده از آنرا متداول نموده است.
عملکرد الیاف در بتن
الیاف سنگدانه ها را دربر میگیرند و از جدا شدن سنگدانه های درشت به دلیل لرزاندن و نیروی جاذبه زمین جلوگیری میکنند و پیوستگی بهتر را تضمین میکنند. در نتیجه یک مخلوط یکنواخت از بتن مسلح الیافی تولید میشود که درهنگام گیرش امکان آبرسانی آهسته به سطح را میدهد و بنابراین ترک ها در بتن کمتر میشوند.
بهبود خواص مکانیکی توسط FRC
استحکام خمشی در بتن الیافی frc با استفاده از 2 تا 5 درصد حجمی الیاف روند افزایشی ازخودنشان میدهد.
مقاومت بتن حاوی مواد الیاف ، در برابر شکست در اثر اعمال تنش افزایش قابل ملاحظه ای از خود نشان میدهد.
استحکام ضربه بتن الیافی نیز نسبت به بتن ساده دارای مقادیر بالاتری میباشد ، که بسته به میزان مصرف الیاف در بتن متغیراست.
انتخاب نوع الیاف مصرفی و میزان آن در جلوگیری از پیشروی ترکهای احتمالی بسیار موثر است.
مزایای بتن الیافی
مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی به طور خلاصه به شرح ذیل است:
- مقاومت زیاد در مقابل تنش‌های خستگی
- مقاومت بسیار بالا در مقابل ضربه
- قابلیت کششی و خمشی بالا
- قابلیت باربری زیاد حتی در صورت ترک خوردگی
- مقاومت برشی زیاد
- افزایش خاصیت چقرمگی
- بتن الیافی برخلاف بتن معمولی قادر به تحمل تنش‌ها کششی قابل ملاحظه درهنگام بارگذاری است که میتوان از آن درطراحی استفاده نمود.
- قیمت بتن الیافی frc درکنار سهولت روش اجرا از دیگر مزایای آن به منظور کاهش هزینه ها میباشد.
موارد استفاده و 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.
- از انواع 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 .
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 حدود 0.4 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 متراکم 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 بتن الیافی frc ، اسلامپ بتن الیافی ، روش اجرای بتن الیافی 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 میشود، 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 ترک ها میبینند و این امر با عبور هوا از روی نمونه‌ها‌ی تازه تشدید میگردد 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 الیاف مصرفی در بتن استفاده می شود , در اشکال و اندازه های مختلفی تولید میشوند که عبارتند از انواع الیاف جایگزین آرماتور ، الیاف پلی پروپیلن PP ، الیاف پلیمری ، الیاف ماکرو سینتتیک ، الیاف شیشه ، الیاف فولادی ، الیاف پلاستیک و… .
انواع الیاف مورد استفاده در بتن الیافی
- الیاف ماکروسنتتیک : این نوع الیاف درفاز موءثر با ارتقا خواص مکانیکی بتن مناسب جهت ایجاد استحکام و افزایش دوام وطول عمر بتن در اجرای انواع مقاطع بتنی میباشدو از جمله موارد بسیار پر کاربرد بتن الیافی قرار میگیرد.
- الیاف فولادی : برای ایجاد بهبود در خواص بتن به طور وسیعی در سازه های بتنی و بتن مسلح به کار برده میشود. بتن الیافی فولادی علاوه بر افزایش در مقاومت خمشی و کششی ، از طریق کاهش ترک ها تحمل بارگذاری خارجی و افزایش عمر مفید بتن را بهمراه خواهد داشت .
- 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 نمیشود. 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.
- 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.
- الیاف آرامید : پلیمر 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.
- الیاف کربن : از مهمترین مزیت های آن میتوان به استحکام خستگی بالا، مقاومت دربرابر خوردگی و ضریب انبساطی پایین اشاره نمود.
