بتن الیافی
بتن یکی از مهم ترین مواد ساختمانی است . اجزای آن همه جا در دسترس و نسبتا ارزان هستند و تولید آن نسبتا ساده می باشد.از ویژگی های مطلوب بتن قابلیت استفاده آن در هر شکل و قالب است اما از خواص نامطلوب آن می توان به مقاومت کششی خیلی پایین و مقاومت کم در برابر ترک خوردگی اشاره کرد.
به کارگیری بتن غیر مسلح، به علت تردی و ضعف در برابر نیروهای کششی آن به جز سازه های وزنی، عملا کاربرد چندانی ندارد. این عیب بزرگ بتن، در عمل با مسلح کردن آن به وسیله آرماتور بر طرف می شود.
از آرماتور نمی توان در مقاطعی مثل جداول بتنی استفاده کرد، به منظور کاهش ضعف شکنندگی و تردی جسم بتن در چند دهه اخیر از رشته های نازک الیاف که در تمام حجم بتن به طور همگن و درهم پراکنده می گردد، استفاده می شود. به این بتن اصطلاحا “بتن الیافی “ گفته می شود.
تاریخچه الیاف
در زمان‌های گذشته، از الیاف جهت تقویت ملات‌های ترد و شکننده استفاده می‌شد . مشهورترین و پرطرفدارترین آن کاه بوده که برای تقویت آجرهای خشتی و ملات کاهگل در اندودها مورد استفاده قرار می گیرد . کاه سبب جلوگیری از ترک خوردگی بعد از خشک شدن می شود .
استفاده از کاه و مخصوصاً موی دم اسب یا بز در بناهای قدیمی ایران به خصوص گنبدها سابقه طولانی و تاریخی دارد که بصیرت و اطلاع صاحبان فن را در مورد الیاف نشان می‌دهد.
کاربرد الیاف فولادی از اواسط قرن اخیر آغاز گردیده و تاریخ دقیقی در مورد استفاده از این روش در دسترس نیست ولی افراد مختلف با استفاده از روش‌های متفاوتی نظیر کاربرد تکه‌های سیم یا بریده‌های فلز در داخل بتن، امتیاز این نوع روش را به نام خود به ثبت رسانده‌اند.
بتن الیافی (بتن تقویت شده با فیبر ) چیست ؟
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با بکارگیری الیاف تقویت‌کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی بتن افزایش می‌یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل‌پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پر انحنا را فراهم می‌آورد.
مقایسه رفتار بتن الیافی و بتن ساده
بتن معمولی دارای تعداد زیادی ترک های مویین است. به دلیل توسعه سریع ترک های مویین تحت تنشهای اعمال شده، مقاومت کششی بتن کم است. مطالعات آزمایشگاهی نشان داده اند که استفاده از الیاف با حجم و اندازه های مختلف در ملات یا بتن باعث افزایش مقاومت آنها، به میزان زیاد نمی گردد. با این وجود پژوهشگران، بهبود زیادی را در رفتار بتن الیافی، در مرحله پس از ترک خوردگی پیدا کرده اند، در نتیجه، در مقایسه با بتن ساده، بتن الیافی سخت تربوده و در مقابل ضربه مقاومت بیشتری دارد.
هرگاه تغییر شکل مربوط به مقاومت خمشی نهایی بتن ساده زیادتر گردد ، گسیختگی ناگهانی رخ می دهد . بتن الیافی حتی در تغییر شکل های بسیار بیشتر از تغییر شکل نظیر شکست در بتن ساده ، به تحمل بارادامه می دهد.
نتایج آزمایش نمونه های شکسته شده بتن الیافی نشان می دهد که شکست به علت بیرون کشیده شدن الیاف یا از بین رفتگی پیوستگی رخ می دهد. در نتیجه بر خلاف بتن سازه ، نمونه بتن الیافی بلافاصله پس از شروع اولین ترک شکسته نمی شود.
بتن الیافی چگونه مقاومت کششی را بالا میبرد؟
بتن الیافی ، بعد از ایجاد اولین ترک در خمیر سیمان ، بار وارده را تحمل می کند ، به شرط آنکه مقاومت الیاف در برابر بیرون کشیده شدن آن ها در اولین ترک ، بیش از بار در هنگام وقوع اولین ترک باشد. در مقطع ترک خورده ، خمیر سیمان هیچ کششی را تحمل نمی کند و الیاف تمام بار وارد بر مقطع مرکب را تحمل می کند. با افزایش بار بر روی مقطع مرکب ، الیاف تمایل دارند که تنش های اضافی را از طریق تنش های پیوستگی به خمیر سیمان منتقل کنند. اگر این تنش های پیوستگی از مقاومت پیوستگی بیشتر نگردد در خمیر سیمان ترک های دیگری نیز به وجود می آید و این روند ترک خوردگی تا آنجا ادامه می یابد که الیاف شکسته شوند و یا اینکه به علت از بین رفتن پیوستگی ، الیاف از درون بتن کشیده می شود.
اطلاعات به دست آمده از آزمایش هایی که کرنچل بر روی ملات ساده و ملات الیافی انجام داد نشان می دهد که افزودن الیاف به میزان ۰.۹ و ۲ درصد حجمی به بتن مقاومت خمشی آن را به ترتیب به مقدار تقریبی ۱۵ و ۳۰ درصد افزایش می دهد. با این وجود در هر دو مورد کرنش در هنگام شکست ۹ تا ۱۰ مرتبه بیشتر از کرنش نظیر در ملات غیر مسلح است. در ناحیه کششی بلافاصله بعد از گسیختگی نهایی ، هیچ ترکی مشاهده نمی شود. توزیع ترک های ریز نشان می دهد که الیاف به عنوان آرماتور میکروسکوپی برای توزیع ترک ها عمل می کنند.
مزایای بتن الیافی
- بهبود خصوصیات تغییر شکل و ترک های پلاستیک در مرحله بتن تازه و یا تا ۶ ساعت پس از قرارگیری در قالب
- مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه
- مقاومت در مقابل ورقه ورقه شدن، سایش و هوازدگی سطح
- مقاومت زیاد در مقابل تنشهای خستگی
- قابلیت باربری زیاد بعد از ترک خوردگی
- کنترل ترک خوردگی
- مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد
- افزایش مقاومت های کششی و خمشی
- افزایش مقاومت در برابر ضربه و افزایش طاقت
- بهبود دوام بتن
- حذف ترک های حرارتی و ترک های ناشی از افت بتن
- با اتکا بر ظرفیت کرنش پذیری این مصالح در فشار می‌توان از میزان آرماتورهای محصورکننده در نواحی فشاری کاست.
- مقاومت برشی در این بتن‌ها و رفتار آنها به گونه‌ای است که می‌توان آرماتورهای برشی را حذف نمود.
کاربرد جذب انرژی بتن الیافی
بتن الیافی به دلیل خصوصیات جذب انرژی مناسب در برابر بارهای دینامیکی مانند زلزله و ضربه عملکرد بسیار مناسبی از خود نشان می‌دهند.بطور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می‌توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول استفاده کرد.
بناهای ساخته شده با بتن الیافی ، قابلیت فوق‌العاده‌ای در جذب انرژی ضربه دارد. از این نوع بتن برای ساخت بناهای مقاوم در برابر ضربه، همچون ساخت باند فرودگاه‌ها ، سازه پناهگاه‌ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره استفاده می شود .
موارد دیگری از بکارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل‌ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یک سازه می‌باشد. علاوه بر موارد یاد شده می‌توان از مزایایی همچون عایق بودن سازه در باربر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره‌مند گردید.
انواع الیاف مورد استفاده در بتن
- الیاف فلزی
- الیاف پروپلین
- الیاف آرامید ( کولار)
- الیاف کربن
- بتن مسطح شده با الیاف شیشه ای
- در مقاله بعدی به طور کامل به خصوصیات الیاف های مورد استفاده در بتن پرداخته خواهد شد.
روش و میزان مصرف
الیاف را می‌توان در هر زمان به میکسر اضافه نمود. همچنین می‌توان الیاف را در انتها به آب طرح اختلاط اضافه نمود و داخل میکسر ریخت که در این صورت باید برای رسیدن به مخلوط یکنواخت، ۳ تا ۴ دقیقه دیگر هم زدن ادامه یابد. در صورت استفاده از بتن آماده، می‌توان الیاف را به تدریج داخل تراک میکسر ریخت و هم زدن در دور تند باید به قدری ادامه داشته باشد که از پخش کامل الیاف داخل بتن مطمئن شد. مقدار مصرف الیاف با توجه به عملکرد مورد نظر، از ۰٫۶ تا ۳ کیلوگرم در مترمکعب متغیر است.
سخن پایانی
سال های فراوانی است که بهره گیری از این فن آوری در کشورهای توسعه یافته جهان مورد توجه قرار گرفته وهمچنین برای انبوه سازی مسکن مورد استفاده قرار گرفته ولی متاسفانه در ایران آنچنان که شایسته است به این دانش اهمیت داده نشده است و باید سرمایه گذارن و پیمانکاران در زمینه ساخت و ساز به این دانش اهمیت ویژه ای دهند.
شرکت توسعه ساختمان و بتن همدانیان فروش بتن الیافی پروپلین را برای مشتریان خود فراهم نموده است . در صورت نیاز می توانید بتن الیافی را با درصد دلخواه از الیاف پروپلین را در اصفهان از ” شرکت بتن همدانیان ” سفارش دهید.