بتن الیافی چیست؟

بتن الیافی چیست و چرا از آن استفاده می کنیم؟

در دنیایی که در آن هر روزه شاهد فناوری‌های جدیدی با هدف بالا بردن سرعت کار و پایین آوردن هزینه‌ها هستیم، علم مهندسی عمران نیز از این امر مستثنی نیست. یکی از این فناوری‌های جالب و جذاب در حوزه ساخت و ساز و عمران استفاده از مواد ریز جامدی است که با مخلوط بتن عجین شده و کاملا بصورت یکپارچه و پیوسته با محصول نهایی بتن در می‌آید. اما این مواد چه هستند و چه خصوصیاتی دارند؟

برای پرداختن به جواب این سوال ابتدا باید گفت که مهندسین مربوطه باید بدانند که ساختار بتن و عملکرد آن را می‌توان بسته به نیاز و انتظارشان از سازه تغییر داد و طوری آن را طراحی کرد که برای مقصود خاصی مناسب باشد. (مثلا برای ساخت پایه‌های پل زیر آب). برای رسیدن به کاربرد و عملکرد مورد نظر سازه بتنی، بازار جهانی با سرعت تصاعدی در حال ارائه محصول به بازار است. این محصولات به اشکال مختلفی ارائه می‌شوند که یک گروه از این محصولات گروه الیاف مسلح کننده بتن هستند که به دوشکل طبیعی و مصنوعی امروزه بصورت عمده تولید و به بازار ارائه می‌شوند.

ساختار الیاف :

الیاف معمولا به شکل خام و غیرقابل استفاده از کارخانه‌ها خارج می‌شوند. سپس ساختار آن‌ها برای استفاده در بتن به شکل رشته‌های بسیار باریک و ریز تبدیل می‌شوند. البته این نکته را باید گفت که گروهی از این الیاف وجود دارد که بصورت طبیعی به همان شکل رشته‌ای و ریز در طبیعت هستند که جلوتر به آن‌ها اشاره خواهد شد.

عملکرد الیاف:

الیاف معمولاً در بتن برای کنترل ترک‌های عرضی ناشی از جمع‌شدگی پلاستیک و جمع‌شدگی ناشی ازخشک شدن استفاده می‌شود. آن‌ها همچنین نفوذپذیری بتن و آب انداختن بتن را کاهش می‌دهند. برخی از انواع الیاف در بتن مقاومت در برابر ضربه، سایش و خرد شدگی را افزایش می‌دهند. الیاف بتن مسلح ممکن است در مواردی که مقاومت کششی بالا و کاهش ترک خوردگی مطلوب است یا زمانی که نمی‌توان آرماتور معمولی را قرار داد مفید باشد.

  • الیاف مقاومت ضربه‌ای بتن را بهبود می‌بخشد، رشد ترک را محدود می‌کند و منجربه ظرفیت کرنش بیشتر مواد کامپوزیت می‌شود.
  • برای پروژه های صنعتی، الیاف مصنوعی ماکرو برای بهبود دوام بتن استفاده می شود. این الیاف از مواد مصنوعی ساخته شده اند، اندازه آن‌ها بلند و ضخیم است و ممکن است به عنوان جایگزینی برای میلگردهای تقویتی استفاده شود.
  • افزودن الیاف به بتن باعث افزایش مقاومت در برابر انجماد و ذوب آن می‌شود.
  • الیاف سبب بهبود انسجام مخلوط و بهبود قابلیت پمپاژ در فواصل طولانی نیز می‌شود.
بیشتر بخوانید:   طرح اختلاط کارآمد بتن

عملکرد کلی الیاف در هنگام ترک‌خوردگی‌های ناشی از پلاستیسیته و خشک‌شدن خود را نشان می دهد. به این شکل که هنگام بروز ترک‌ها در بتن، نقش نخ را برای لباس بازی می‌کنند و با رشته‌های قسمت مجاور ترک، ارتباط برقرار کرده و اجازه نمی‌دهند ترک‌ها بیشتر شوند و به دوخته‌شدن بخش ترک‌خورده بتن نیز کمک می‌کنند. البته این مطلب گفتنی است که انواع الیاف مختلف عملکردهای مختلفی در بتن دارند.

کاربرد بتن الیافی:

بتن الیافی در بخش های مختلفی از ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌گیرند:

  • باند فرودگاه
  • پارکینگ هواپیما
  • کفپوش‌های صنعتی
  • پوشش تونل (شاتکریت)
  • دیوارها
  • تاسیسات لوله گذاری
  • بندرها
  • ساختار هیدرولیک
  • عرشه‌های بلند
  • جاده‌ها
  • پل‌ها

انواع الیاف بتن:

الیاف فولادی:

مقدار مشخصی از الیاف فولادی در بتن می تواند تغییرات کیفی در ویژگی فیزیکی بتن ایجاد کند. می تواند مقاومت در برابر ترک خوردگی، ضربه، خستگی و خم شدن، استحکام، دوام و … را افزایش دهد. SFRC برای بهبود رفتار بلند مدت در سازه هایی مانند کفپوش، قطعات پیش‌ساخته، پل‌ها، تونل سازی، روسازی‌های سنگین و معدن استفاده می شود. انواع الیاف فولادی با ASTM A820 تعریف شده است.

نوع ساخت:

  1. سیم سرد ساخته شده
  2. ورق برش خورده
  3. استخراج شده از مذاب
  4. برش آسیاب
  5. سیم اصلاح شده با روش سرد

الیاف پلی پروپیلن:

بتن مسلح با الیاف پلی پروپیلن به نام پلی پروپن یا PP نیز شناخته می شود. این یک الیاف مصنوعی است که از پروپیلن ساخته شده و در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. این الیاف معمولاً در بتن برای کنترل ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی پلاستیک و جمع شدگی خشک شدن استفاده می شود. آنها همچنین نفوذپذیری و در نتیجه آب انداختن بتن را کاهش می دهند. الیاف پلی پروپیلن به گروه پلی الفین‌ها تعلق دارد و تا حدی کریستالی و غیر قطبی است و دارای خواص مشابه پلی اتیلن است، اما سخت‌تر و مقاوم‌تر در برابر حرارت. همچنین پروپیلن یک ماده ناهموار سفید با مقاومت شیمیایی بالا است. پلی پروپیلن از گاز پروپیلن در حضور کاتالیزور مانند کلرید تیتانیوم ساخته می شود. الیاف پلی پروپیلن خواص عایق حرارتی خوبی دارد و در برابر اسیدها، قلیاها و حلال‌های آلی بسیار مقاوم است.

بیشتر بخوانید:   ملات خودتراز شونده برای بازسازی کف‌های جدید و قدیمی

الیاف کربنی:

الیاف چاپد کربن، الیافی با قطر 5 تا 10 میکرومتر هستند و بیشتر از اتم های کربن تشکیل شده‌اند. الیاف کربن دارای چندین مزیت از جمله سختی بالا، استحکام کششی بالا، وزن کم، مقاومت شیمیایی بالا، تحمل دما بالا و انبساط حرارتی کم هستند. الیاف کربن معمولاً با مواد دیگر ترکیب می‌شوند و یک کامپوزیت را تشکیل می دهند. الیاف کربن دارای نسبت استحکام به وزن بسیار بالایی است. یعنی نسبت به وزن کم، الیاف از مقاوت بالایی برخوردار هستند. الیاف کربن با مواد دیگری مانند گرافیت ترکیب شده‌اند تا بتوانند کامپوزیت‌های کربن تقویت شده را ایجاد کنند که تحمل حرارتی بسیار بالایی دارند.

الیاف ماکروسنتتیک:

در ابتدا از الیاف ماکروسنتتیک بعنوان یک جایگزین بالقوه برای الیاف فولادی در بتن پاشیده استفاده می‌شد، اما تحقیقات و توسعه بیشتر نشان داد که آنها در طراحی و ساخت دال‌های تخت دارای تکیه‌گاه زمینی و طیف وسیعی از کاربردهای دیگر نقش دارند. آنها به ویژه برای تقویت بتن در محیط‌های تهاجمی مانند سازه‌های دریایی و ساحلی مناسب هستند، زیرا مشکل لکه دار شدن و پوسته پوسته شدن ناشی از خوردگی فولاد را ندارند. علاوه بر این، به دلیل عدم انتقال انرژهای گرمایی و الکتریکی، از آنها در توسعه و ساخت تراموا و راه آهن سبک نیز استفاده می‌شود.

الیاف مصنوعی ریز:

الیاف مصنوعی ریز در برابر ایجاد ترک‌های انقباض پلاستیک نسبت به شبکه آرماتورهای فولادی مقاومت بالاتری را ارائه می‌دهند و اما قادر به مقاومت در برابر ترک‌هایی با عرض بیشتر، بارهای سازه یا سایر تنش‌ها نیستند؛ به‌همین منظور باید نوع عملکرد مورد نیاز الیاف در هر نوع از بتن مشخص شوند تا مقاومت در برابر ترک خوردگی، انجماد و ذوب و همچنین همگنی بتن در هنگام استقرار بهبود یابد.

الیاف طبیعی:

الیاف طبیعی را می‌توان مستقیماً از منشا حیوانی، گیاهی یا معدنی تهیه کرد و به الیاف بافته شده مانند نمد یا کاغذ یا پس از نخ ریسی به طاقه‌های بافته شده تبدیل کرد. یک فیبر طبیعی ممکن است بیشتر شامل تجمع سلول‌هایی باشد که قطر آن‌ها در مقایسه با طول ناچیز است. ایده استفاده از چنین الیافی برای افزایش استحکام و دوام مواد شکننده چیز جدیدی نیست. به عنوان مثال، کاه و موی اسب برای ساخت آجر و گچ استفاده می‌شود. الیاف طبیعی برای تقویت بتن مناسب هستند و در کشورهای در حال توسعه به راحتی در دسترس هستند.

بیشتر بخوانید:   خرابی در بتن

الیاف نارگیل:

افزودن فیبر نارگیل در بتن باعث بهبود خواص مکانیکی مختلف بتن می شود. فیبر نارگیل در دسته بندی الیاف طبیعی قرار می‌گیرد. افزودن فیبر نارگیل باعث افزایش مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت کششی بتن می‌شود.

الیاف سیسال:

الیاف طبیعی سیسال از گیاه “agave sisalana” که گیاه بومی مناطق آمریکای جنوبی نظیر مکزیک و برزیل است، بدست می‌آید. که البته امروزه به شکل وسیع در اکثر کشورهای دنیا کشت می شود. این گیاه الیافی با سختی و دوام بسیار زیاد کاربرد گسترده‌ای در صنعت، کشاورزی، حمل ونقل و ساختمان سازی دارد. بتن مسلح با الیاف یکی از زمینه‌های مهم تحقیقاتی است که بسیاری افراد روی آن تحقیقات گسترده‌ای انجام داده‌اند. خواص کششی بتن با استفاده از الیاف بدون به خطر انداختن مقاومت فشاری بهبود می‌یابد.

الیاف سلولزی:

الیاف سلولز با اترها یا استرهای سلولز ساخته می شوند، که می‌توان آن‌ها را از پوست چوب یا برگ گیاهان یا سایر مواد گیاهی تهیه کرد. الیاف علاوه بر سلولز، ممکن است حاوی لیگنین نیز باشند، درصدهای مختلف این اجزا باعث تغییر درخواص مکانیکی الیاف می‌شوند. کاربردهای اصلی الیاف طبیعی سلولزی در صنعت نساجی، ‌به عنوان فیلترهای شیمیایی و به عنوان کامپوزیت‌های تقویت کننده الیاف، به دلیل خواص مشابه آنها با الیاف ‌مهندسی شده، گزینه دیگری برای بیوکامپوزیت‌ها و کامپوزیت‌های پلیمری است.

الیاف شیشه ای( GRC):

بتن تقویت شده با الیاف شیشه، شامل الیاف شیشه با مقاومت بالا و مقاوم در برابر قلیایی‌ها  است که در یک مجموعه بتنی تعبیه شده است. در این ترکیب، فیبر و مجموعه بتن هویت فیزیکی و شیمیایی خود را حفظ می کنند، ترکیب این دو ماده (الیاف و بتن)، مجموعه‌ای از ویژگی‌ها ارائه می‌دهند. که این ویژگی‌های خوب با استفاده هر یک از اجزا به صورت جداگانه قابل دستیابی نیست. به طور کلی، الیاف نیز در تحمل بارها شریک بوده و همچنین عامل اصلی انتقال بار و محافظت در برابر آسیب‌های محیطی در بتن نیز می‌باشد.

5/5 - (3 امتیاز)
به اشتراک بگذارید:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Insert math as
Block
Inline
Additional settings
Formula color
Text color
#333333
Type math using LaTeX
Preview
\({}\)
Nothing to preview
Insert