آشنایی با انواع بتن‌های الیافی

آشنایی با انواع بتن‌های الیافی :

در این مقاله قصد داریم تا به آشنایی با انواع بتن‌های الیافی و اهمیت استفاده از آن در صنعت ساخت و ساز بپردازیم. یکی از تکنولوژی های جدید در صنعت ساخت و ساز استفاده از مواد افزودنی از جمله الیاف تقویت کننده در بتن است. با ما همراه باشید…

مقدمه:

بطور کلی بتن الیافی نوعی کامپوزیت است که با بکارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن منجر به بهبود محسوسی از خواص مقاومتی بتن می گردد. مهمترین مشخصه بتن الیافی می‌تواند خاصیت جذب انرژی، انعطاف پذیری و مقاومت بالا در برابر ضربه باشد.

باید به جرات گفت که امروزه این بتن نقش مهمی در تکنولوژی بتن ایفا کرده است و می تواند به عنوان یک ماده جدید و اقتصادی در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار گیرد.

بتن الیافی Fiber Reinforced Concrete): FRC)

بتن الیافی نوعی کامپوزیت است که با استفاده از الیاف تقویت کننده بکار رفته در بتن، مقاومت کششی آن افزایش می یابد.

این بتن از قابلیت جذب انرژی بالایی برخوردار است. و در اثر وارد شدن بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود.

بطور کلی بتن الیافی دارای خواص مطلوبی همچون مقاومت بسیار بالا، شکل پذیری زیاد و قابلیت جذب انرژی و مقاومت در برابر ترک خوردن می باشد. که بر اساس همین ویژگی ها می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد.

و در نتیجه بسیاری آزمایشات بعمل آمده، بتن های الیافی تحت بارگذاری دینامیکی در مقایسه با سایر بتن‌ها مقاومت بسیار بالاتری در برابر آسیب ها دارند.

انواع بتن های الیافی کاربردی:

انواع مختلفی از الیاف وجود دارند که می توانند باعث افزایش ظرفیت کرنشی مقاوم در برابر ضربه، افزایش جذب انرژی، همچنین افزایش مقاومت سایشی و کششی در بتن شوند. از جمله الیافی که بیشتر در بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند میتوان به موارد زیر اشاره داشت:

انواع الیاف در بتن:

الیاف فولادی
الیاف شیشه
الیاف پروپلین
الیاف آرامید
الیاف کربن

الیاف فولادی:

الیاف فولادی برش هایی از صفحات فولادی هستند. این الیاف از ایجاد ترک ها جلوگیری می کنند و باعث افزایش مقاومت بتن در برابر خستگی، جمع شدگی و تنش های حرارتی می شوند. و به طور کلی باعث بهبود خواص مکانیکی بتن می شوند.
همچنین وجود این الیاف سبب افزایش سختی بتن شده که در نتیجه آن مقاومت بتن نیز بالاتر می رود، این در حالی است که وجود الیاف فولادی سبب شکل پذیری بتن نیز شده و در نتیجه از ترد و شکننده بودن بتن جلوگیری می کند.

بیشترین کاربرد این الیاف در روسازی فرودگاه می باشد.

همچنین در بزرگراه ها و خیابان هایی که تعداد کامیون و ماشین در آنها بالاست، این بتن میتواند به مقدار قابل ملاحظه ای عملکرد روسازی را بهبود دهد.

کاربرد دیگر این الیاف ، استفاده در کف های صنعتی است.

باید توجه داشت که در بتن پر مقاومت، مقاومت کششی بتن نسبت به مقاومت فشاری پایین است و به اصطلاح این گونه بتن ها تردتر هستند و از کرنش پایین تری برخوردار هستند. و استفاده از الیاف در این بتن ها می‌تواند اثرات مطلوبی جهت افزایش مقاومت کششی، افزایش نرمی و جلوگیری از ایجاد و افزایش ترک های کششی داشته باشد.

الیاف شیشه‌:

الیاف شیشه یکی از اقتصادی‌ترین الیاف می‌باشند که سبب افزایش مقاومت فشاری و سایشی بتن می‌شوند. البته افزودن الیاف شیشه به بتن سبب کاهش کارایی بتن تازه تأثیر می شود، بنابراین باید از روان سازهای مناسب استفاده کرد.

الیاف پلی پروپیلن:

این نوع الیاف مانع از ترک خوردگی و جمع شدگی بتن در سنین اولیه می شوند. همچنین بتن با الیاف پلی پروپیلن ترد و شکننده نبوده و درصد جذب آب آن هم صفر است. در نتیجه وجود این الیاف در بتن، برای افزایش روانی بتن نیازی به افزودن آب اضافی که منجر به کاهش نسبی مقاومت هم می شود نیست.

الیاف کربن:

از مزایای الیاف کربن می توان به مواردی چون استحکام خستگی بالا، مقاومت در برابر خوردگی و ضریب انبساطی پایین اشاره داشت.

برخی ازمزایای استفاده از بتن الیافی:

جذب انرژیِ بسیار بالا
مقاومت بالا در برابر سایش و ضربه
ظرفیت بالای تغییر شکل نسبی
شکل‌پذیری بسیار بالا و مقاومت در برابر ترک خوردگی
افزایش مقاومت کششی و خمشی

بهبود خواص مکانیکی بتن با استفاده از بتن های الیافی:

مقاومت خمشی:

تاثیر الیاف فولادی بر مقاومت خمشی بتن بسیار بیشتر ازمقاومت کششی است. در واقع میتوان گفت که مهمترین خاصیت بتن الیافی مقاومت خمشی بالا و همچنین مقاومت در برابر ترک خوردگی و شکنندگی بتن است.

مقاومت برشی:

الیاف فولادی می توانند باعث افزایش مقاومت برشی بتن شوند. همچنین تیرهای بتن آرمه را در برابر گسیختگی ناگهانی در ناحیه کششی تقویت می کنند. و با استفاده از این ویژگی میتوان از این الیاف به جای خاموت و آرماتور برشی استفاده کرد.

مقاومت فشاری:

بر اساس گزارشات افت مقاومت فشاری تا ۴۰% هم در بین مخلوط های بتن حاوی الیاف فولادی گزارش شده است.

مقاومت خستگی:

مقاومت خستگی با افزایش درصد الیاف فولادی، افزایش می یابد. و با اضافه کردن الیاف به سازه های بتن مسلح عمر خستگی افزایش یافته و عرض ترک ها کاهش می یابد. همچنین خیز ناشی از خستگی نیز کاهش می یابد.

موارد کاربرد بتن الیافی:

استفاده از بتن الیافی در ساخت بتن سدها، تونل‌ها، نیروگاه‌ها، فرودگاه‌ها، جاده سازی، پل های بتنی و مواردی از این قبیل.
استفاده در ساخت بتن پالایشگاه‌ها، دیوارهای حائل
ساخت کف‌های صنعتی و کفسازی صنعتی با استفاده از بتن الیافی به جای استفاده از بتن آرماتوری
انبارهای نگهداری موادغذایی و دارویی
کف پارکینگ‌های طبقاتی
ساخت قطعات پیش‌ساخته مثل پنل‌ها و یا پاشش بتن بر روی سطح انحنای یک سازه
استفاده از بتن الیافی به عنوان عایق صدا و حرارت

مقایسه بتن الیافی با سایر بتن‌ها از لحاظ صرفه اقتصادی:

می توان گفت استفاده از بتن الیافی برای موارد خاص توجیه اقتصادی دارد. و استفاده از آن در همه موارد به جای بتن سنتی بصرفه نمی باشد. البته در صورت استفاده از روش ها و تکنولوژی های نوین می توان بدون محدودیت از این بتن هم استفاده کرد.

همچنین باید به این نکته اشاره داشت که بتن الیافی سبب کاهش وزن ساختمان می شود. و استفاده از بتن الیافی از این جهت می تواند در کشور لرزه خیزی مثل ایران بسیار مفید واقع شود.

مزایا و دلایل استفاده از بتن الیافی:

افزایش سرعت اجرای پروژه از طریق جایگزینی الیاف بتن به جای آرماتورهای حرارتی
کاهش هزینه های پروژه به دلیل حذف شدن مرحله اجرای آرماتوربندی
افزایش عمر بتن و جلوگیری از خستگی بتن با استفاده از الیاف به کار رفته در بتن
و …

معایب و محدودیت های استفاده از بتن الیافی:

نحوه قرارگیری الیاف درون بتن بصورت کاملا تصادفی است. لذا از این بتن نمیتوان به صورت مطلوب در ساخت تیر و ستون استفاده کرد. و در مورد این نوع سازه ها بهتر است از روش شبکه بندی آرماتور استفاده نمود.

استفاده از روش بتن الیافی در همه موارد به صرفه نمی باشد. براساس برآوردهای انجام گرفته، استفاده از بتن الیافی در مواردی که سرعت اجرای بالا مدنظر باشد یا نیاز به شاتکریت در سطوح خاص باشد توصیه می شود که از بتن الیافی استفاده شود.

در پایان توصیه می شود برای آشنایی بیشتر با بتن های الیافی، نحوه استفاده و اجرای آنها “کتاب بتن‌های الیافی” انتشارات نوآور را مطالعه نمایید.