استفاده از الیاف برای تقویت مواد بتنی مفهوم شناخته شده ای است. این مورد از زمان های بسیار قدیم مورد استفاده قرار می گرفته است. با این حال در ساخت و سازهای مدرن امروزی، ما از شیوه‌های قدیمی کنترل ترک‌های بتن استفاده نمی‌کنیم.
ترک خوردگی بتن یک امر کاملا طبیعی است که در اثر فعل و انفعالاتی ایجاد می شود و منجر به ایجاد یک احساس منفی نسبت به کیفیت، دوام و قابلیت بتن شده و مشکلات زیبایی شناختی را نیز به همراه دارد. یکی از راه های حل این مشکل افزودن الیاف به بتن است.
استفاده از الیاف در بتن به خصوصیات آن چه در مرحله خمیری و چه در مرحله سفت شدن کمک می کند و در نتیجه منجر به بتن بادوام تر می شود.
به طور کلی الیاف های مصنوعی به کاهش ترک ها و جمع شدگی بتن کمک می کنند و افزودن الیاف فولادی باعث افزایش عملکرد شکل پذیری، مقاومت کششی پس از ترک، مقاومت در برابر فرسودگی و مقاومت در برابر ضربه در سازه های بتنی می شوند.
در ادامه شما را با انواع الیافی که می‌توان در بتن به منظور مسلح کردن آن استفاده کرد آشنا می‌کنیم. با ما همراه باشید.
بیشتر بدانید:
بتن الیافی به چه نوع بتنی گفته می شود و چرا مفید است؟
انواع الیاف استفاده شده در بتن کدامند؟
در اینجا برخی از رایج ترین الیاف های مورد استفاده در بتن مسلح را بررسی می کنیم.
الیاف فولاد و نقش آن در تقویت بتن
فولاد یکی از متداول ترین مواد به منظور تقویت کردن بتن است. الیاف فولادی به دو صورت گرد و تخت ساخته می شوند.
الیاف فولادی گرد با برش سیم به صورت گرد و در طول های کوتاه ساخته می شوند و الیاف فولادی تخت و مستطیل شکل از طریق ورقه های فولادی ذوب شده ایجاد می شوند.
الیاف فولادی با توزیع تنش های موضعی باعث به وجود آمدن مقاومت بیشتری در مخلوط های بتنی می شوند. تقویت بتن با الیاف فولاد باعث می شود میزان فولاد مورد نیاز در سازه مانند میلگرد و مش کاهش یابد. همچنین می تواند ضمن افزایش مقاومت در برابر ضربه، آسیب یخ زدگی و ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی خمیری را نیزکاهش دهد.
الیاف پلی پروپیلن (PFR) در بتن مسلح
در بتن تقویت شده با الیاف پلی پروپیلن (PRF) از پلیمر ارزان و بسیار در دسترس پلی پروپیلن استفاده می‌شود. الیاف پلی پروپیلن در برابر بیشتر مواد شیمیایی مقاوم بوده و دارای نقطه ذوب بالای ۱۶۵ درجه سانتیگراد است. بنابراین می تواند برای مدت کوتاهی دمای کار ۱۰۰ درجه سانتیگراد را تحمل کند.
از آنجا که این الیاف هیدروفوبیک هستند، می توان آنها را به راحتی مخلوط کرده و به طور مساوی در بتن توزیع کرد؛ بدون اینکه در هم جمع شده و فرو روند.
الیاف شیشه (GFRC) و نقش آن در تقویت بتن
بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC) نوع رایج دیگری از بتن هاست. این ماده اغلب در تولید محصولات بتنی ورق نازک استفاده می شود.
بتن مسلح با الیاف شیشه کامپوزیتی است که از سیمان پرتلند، سنگدانه ریز، آب، پلیمر اکریلیک، الیاف شیشه مقاوم در برابر مواد قلیایی و برخی مواد افزودنی دیگر تشکیل شده است.
همان گونه که تقویت کننده فولاد در بتن معمولی عمل می کند، الیاف شیشه نیز بتن را تقویت می کند.
استفاده از الیاف شیشه به منظور تقویت بتن منجر به محصولی با مقاومت موجی و کششی بسیار بالاتر از بتن معمولی می شود که امکان استفاده از آن را در کاربردهای ریخته گری با دیواره نازک فراهم می کند.
الیاف شیشه یک ماده سبک و بادوام است که تقریبا می‌تواند به شکل‌ها، رنگ‌ها و بافت‌های نامحدود ریخته شود.
دو فرآیند اساسی برای ساخت الیاف شیشه وجود دارد: روند Spray-Up و Premix
الیاف آزبست (Asbestos) در بتن تقویت شده
الیاف معدنی آزبست به طور طبیعی موجود و ارزان هستند. الیاف آزبست در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم اند و بنابراین برای کاشی ها و عناصر سقف موج دار مناسب هستند. اما از آنجا که خطرات سلامتی مرتبط با آزبست وجود دارد، تامین کنندگان بتن این روزها از مواد ایمن تری استفاده می کنند.
الیاف کربن و تاثیر آن در تقویت بتن
الیاف کربن از کشش و مقاومت موجی بالایی برخوردار هستند. در مقایسه با الیاف فولادی، مقاومت الیاف کربن بیشتر است. اما الیاف کربن نسبت به الیاف شیشه در معرض آسیب بیشتری هستند؛ بنابراین باید با پوشش رزین کاور شوند.
الیاف ارگانیک (آلی) و ترکیب آن با مواد تشکیل دهنده بتن
الیاف طبیعی مانند الیاف گیاهی از سایر الیاف ارزان ترند. با این حال برای دستیابی به کنترل ترک خوردگی، اغلب حجم زیادی از الیاف طبیعی لازم است.
مخلوط کردن الیاف طبیعی با سایر مواد و توزیع مساوی آن در سراسر بتن به سختی انجام می شود. بنابراین برای جلوگیری از مشکلات اختلاط و اطمینان از توزیع یکنواخت الیافت در بتن، ممکن است به یک فوق روان کننده نیاز باشد.
الیاف پلاستیک و کاربرد آن در تقویت بتن
استفاده از الیاف پلاستیک در دنیای تقویت کننده بتن نسبتا جدید است. اما این الیاف فرصتی برای بازیافت فراوان پلاستیک در جهان به منظور ایجاد بتن مسلح سازگار با محیط زیست خواهد بود.
الیاف نایلون (Nylon) و تاثیر آن بر مقاومت بتن
الیاف نایلون دارای بسیاری از مشخصات یکسان با الیاف پلی پروپیلن هستند. استفاده از الیاف نایلون در بتن، نسبت به جوش دادن سیم در بتن مقاومت بیشتری ایجاد می کنند.
الیاف مصنوعی ماکرو در بتن تقویت شده
الیاف مصنوعی ماکرو، که گاهی اوقات به عنوان الیاف مصنوعی “ساختاری” نیز شناخته می شوند؛ با ترکیبی از پلیمرها ساخته شده اند و در اصل در برخی از موارد، جایگزینی برای الیاف فولاد هستند.
در ابتدا آنها به عنوان یک جایگزین بالقوه برای الیاف فولادی موجود در بتن شناسایی شدند؛ اما تحقیقات و توسعه روز افزون نشان داد که این الیاف های مصنوعی ماکرو در طراحی و ساخت صفحاتی که متکی به زمین هستند و روی زمین قرار می گیرند و همچنین طیف وسیعی از کاربردهای دیگر نقش دارند. مشخص شده است که ممکن است از الیاف مصنوعی در طیف گسترده ای از مقاومت بتن استفاده شود. این الیاف دارای مقاومت کششی بالا (حدود ۶۰۰ مگاپاسکال) و مدول الاستیسیته نسبتا بالایی (حدود ۱۰ GPa) هستند .
الیاف مصنوعی ماکرو به ویژه برای تقویت بتن ها در محیط های تهاجمی مانند سازه های دریایی و ساحلی مناسب هستند؛ زیرا همانند فولاد تحت تاثیر مشکلات مربوط به زنگ زدن و خوردگی قرار نمی گیرند. همچنین از آنجا که این الیاف های مصنوعی رسانا نیستند، در توسعه تراموا و راه آهن سبک نیز مورد استفاده قرار می گیرند.
منابع:
https://trpreadymix.com/what-is-fiber-reinforced-concrete-and-why-is-it-useful/
https://www.smooth-on.com/support/faq/59/
http://www.concrete.org.uk/fingertips-nuggets.asp?cmd=display&id=767
