براساس تعاریفی که از بتن ارائه شده است، بتن از سه ماده اصلی تشکیل می شود، که عبارتند از: سیمان، آب و دانه ها که حجم قابل توجهی از بتن را تشکیل می دهند. بتن با وجود ویژگی های قابل توجه از جمله شکل پذیری بالا، مقاومت و عمر زیاد، در دسترس و ارزان قیمت بودن، ماده ای ترد است و تحت بارهای خمشی و کششی به شدت ضعیف عمل می کند. به منظور تولید بتن با مقاومت بسیار بالا نسبت به بتن معمولی، برخی از مصالح بتن معمولی حذف و مصالح دیگری جایگزین آن می شوند، که علاوه بر افزایش چشمگیر خواص مکانیکی بتن از جمله مقاومت فشاری و کششی، باعث بهبود خواص فیزیکی آن می شود.
آنچه در ادامه خواهید خواند: بهترین الیاف برای بتن معرفی الیاف افزودنی به بتن بتن مسلح شده با الیاف فولادی الیاف شیشه ای در بتن بتن مسلح به الیاف پلیمریبتن یکی از مهم ترین مواد ساختمانی است و مصرف آن در همه کشورها و مناطق جهان، به دلایل متعدد در حال افزایش است. اجزای آن همه جا در دسترس و نسبتا ارزان هستند و تولید آن ممکن است نسبتا ساده باشد. کاربرد بتن مسلح انواع مختلفی از ساختمان ها و زیر ساخت های زیربنایی را پوشش می دهد. 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 بتن مسلح کم در برابر ترک خوردگی اشاره کرد. بتن به علت مقاومت فشاری بالا شناخته شده است اما تنها این ویژگی نمی تواند استفاده از آن را ایجاب کند بلکه شرایط محیطی که در طول عمر خود در آن قرار می گیرد بسیار مهم است. بنابراین هم مقاومت و هم دوام بتن باید در نظر گرفته شود و بتن با دوام تولید شود.
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 میلگرد های فولادی یا آرماتور بر طرف می شود، ولی از آن جا که از آرماتور نمی توان در مقاطعی مثل جداول بتنی استفاده کرد، به منظور ایجاد شرایطی برای استفاده بتن در جداول و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردی جسم بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر از رشته های نازک و نسبتا دراز الیاف که در تمام حجم بتن به طور همگن و درهم پراکنده می گردد، استفاده می شود.
امروزه استفاده از الیاف در بهبود عملکرد بتن در سازه ها از روش های موثر است. ویژگی های مکانیکی بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی تغییرات قابل توجهی دارد. از جمله تغییرات در پارامترهای مکانیکی بتن الیافی می توان به مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح، مقاومت زیاد در مقابل تنش های خستگی، مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه، ظرفیت زیاد کرنش، قابلیت باربری زیاد بعد از اولین ترک خوردگی، مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد و طاقت خیلی زیاد اشاره کرد. الیاف قادر به تحمل تنش ها و کرنش های کششی قابل ملاحظه در بارهای کششی هستند و می توان از آن ها در طراحی سازه استفاده کرد. الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در کشش می شوند اما از جمله عیوب چشمگیر بتن الیافی میزان تخلخل زیاد آن است که اثرات منفی بر مقاومت فشاری بتن دارد.
بتن به علت ناهمگونی ذاتی و محیط غیر ایده آل به شدت آسیب پذیر است. از آن جا که ترک ها مسیری برای نفوذ آب و یون مخرب کلرید و سولفات ها هستند، پس بایستی در طول عمر سازه ها تعمیر و نگه داری از آن ها صورت گیرد که این کار برای تعمیر ترک های بزرگ موثر است. برای ترک های کوچک و عمیق که برای دوام بتن خطرساز هستند باید روشی که بتواند این مشکل را حل کرد پیدا نمود. ترک ها عمر سازه های بتنی را کم می کنند پس می توان با افزودن عواملی به بتن از بزرگ شدن ترک های کوچک جلوگیری کرد، این دیدگاه خود ترمیمی نامیده می شود. نفوذپذیری از شاخص های مهم دوام است. پس باید ترک ها ترمیم و تخلخل ها را برطرف کرد تا نفوذپذیری بتن کاهش یابد و مواد مخرب کم تر وارد بتن شده و دوام آن را به خطر نیندازند.
روش های مختلفی جهت بهبود دوام بتن وجود دارد از جمله
1 - روش های شیمیایی: مانند استفاده از پوشش اپوکسی
2 - روش های فیزیکی استفاده از پوزولان ها مانند دوده سیلیس و خاکستر بادی که با افزایش نفوذناپذیری بتن دوام را افزایش می دهند.
3 - خودترمیمی بتن توسط باکتری: روش جدید برای اصلاح ساختار سازه های آسیب دیده است که در آن از باکتری هایی که تولید رسوب کلسیم کربنات می کنند استفاده می شود.
از میان الیاف مورد استفاده، رایج ترین آن ها به دلیل مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بالا، الیاف ساخته شده از فولاد هستند. بتن مسلح شده با الیاف فولادی به طور گسترده و به مدت طولانی در صنایع ساختمانی مانند راه سازی صنعتی و فرودگاه؛ تقویت بتن پیش ساخته و المان های پیش ساخته با ضخامت کاهش یافته کاربرد دارد. در ابتدا این الیاف برای جلوگیری یا کنترل افت پلاستیک و خشک شدگی در بتن استفاده می شدند. هم چنین تحقیقات بیشتر نشان داد که الیاف فولادی در بتن ظرفیت خمشی، ظرفیت جذب انرژی، انعطاف پذیری قبل از شکست نهایی، کاهش ترک خوردگی و دوام آن را افزایش می دهد.
خصوصیات فیزیکی و مکانیکی و پایداری مطلوب بتن از یک سو و سهولت تولید و در دسترس بودن مصالح تشکیل دهنده آن از سوی دیگر از جمله مواردی است که بتن را به عنوان یکی از پرمصرف ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز جهانی تبدیل نموده است. اگرچه بتن دارای ویژگی های مطلوب زیادی می باشد اما در کنار داشتن این ویژگی ها این ماده در مقابل تنش های کششی بسیار آسیب پذیر بوده و اگر کاربرد آن به صورت غیر مسلح مدنظر باشد، تنها می توان در موارد محدودی نظیر سازه های وزنی از آن استفاده نمود. یکی از موارد ضعف در بتن تازه به دلیل پدیده جمع شدگی، ایجاد ترک هایی است که نتیجه آن افزایش نفوذپذیری، از بین رفتن سطح بتن، خوردگی آرماتورها و کاهش خواص مکانیکی می باشد.
به منظور جبران این ضعف، یکی از روش هایی که امروزه در کشورهای پیشرفته مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از رشته های الیافی نازک به منظور کنترل رشد ترک و افزایش مقاومت کششی بتن در تمام حجم بتن می باشد. با وقوع ریزترین ترک ها در بتن، الیاف موجود در ترک که به صورت تصادفی در مقطع ترک قرار گرفته است، وارد عمل شده و نیروی موجود در ترک را به نواحی اطراف منتقل می کند. در نتیجه رشته های الیاف به طور فعال در محدود کردن عرض ترک ها وارد عمل شده و با تشکیل ریزترک های زیاد همکاری می کنند و با افزایش قابلیت انعطاف پذیری بتن، قابلیت بهره برداری را افزایش داده و از گسیختگی ناگهانی بتن جلوگیری می کنند.
رشته های نازک و کوتاه با مقاومت کششی مطلوب را الیاف گویند. پدیده استفاده از الیاف، جهت ارتقای خصوصیات رفتاری مواد گوناگون و تقویت کردن مواد ترد و شکننده یک ایده قدیمی می باشد. 4000 سال قبل بشر از الیاف به عنوان عنصری تقویت گر در خاک رس استفاده می کرده است. استفاده از خشت های ساخته شده با کاه برای ساخت تپه Aqar Quf در نزدیک بغداد، نمونه دیگر استفاده از الیاف در زمان قدیم می باشد. در حدود 3500 سال پیش از کاه به عنوان رشته های تقویت کننده گل و آجر استفاده می شده است. پس از آن از موی اسب جهت تقویت گچ در ساختمان استفاده شده است. همچنین کاربرد الیاف در دیوار چین در 2000 سال قبل موید این مطلب است که دانش مهندسی نساجی از زمان قدیم در کنار مهندسین عمران، در ارتقای عمر مفید سازه های گوناگون تاثیرگذار بوده است. شاهد تاریخی دیگر فناوری استفاده از الیاف، استفاده از پنبه نسوز جهت مسلح کردن مواد سیمانی در اواخر قرن نوزدهم و کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده اند.
الیاف مختلفی چه طبیعی و چه ساخته شده به دست بشر در بتن ترکیب گردیده است که سابقه استفاده از الیاف طبیعی در بتن به قبل از پیدایش بتن های مسلح رایج بر می گردد اما جنبه های عملی و فنی سیستم های مسلح شده با الیاف گسترش پیدا نکرد. الیاف آزبست در حدود 100 سال اخیر برای مسلح سازی محصولات بتنی مورد استفاده قرار گرفته است در حالی که الیاف سلولزی و شیشه ای در حدود 50 سال گذشته و الیاف پلی پروپیلن و فولادی در 30 سال اخیر مورد استفاده قرار گرفته اند. مهم ترین اهداف مهندسی نوین برای اصلاح خصوصیات بتن توسط افزودن عبارتند از
هرکدام از الیاف مورد استفاده در بتن را می توان در یکی از گروه های 1 مواد مصنوعی آلی مانند پلی پروپیلن یا کربن، مواد مصنوعی غیر آلی مانند فولادی یا شیشه، مواد طبیعی آلی سلولز یا سیسال و یا مواد طبیعی غیر آلی مانند آزبست جای داد. آئین نامه ACI 544.IR الیافی که در بتن مورد استفاده قرار گرفته است را به صورت الیاف فولادی، الیاف شیشه، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی دسته بندی می کند که در ادامه به معرفی مختصر هریک از این گونه های الیاف پرداخته می شود.
الیاف طبیعی مانند نارگیل، سیسال، تفاله نیشکر، بامبو، کنف، کتان، چوب و الیاف گیاهی جهت تشخیص خصوصیات مهندسی و احتمال استفاده از آن ها در ساختمان سازی در 40 کشور مورد آزمایش قرار گرفتند. هرچند نتایج دلگرم کننده بود، اما ضعف هایی در دوام آن ها مشاهده گردید که ناشی از فعل و انفعال بین خمیر سیمان و الیاف می باشد. هم اکنون تعدادی از محققان به دنبال چاره ای برای بهبود دوام این نوع بتن هستند. غالبا پلی که الیاف گیاهی در دو طرف ترک جهت جلوگیری از شکست بتن می زند، محکم نبوده و با پارگی الیاف یا بیرون کشیده شدن آن از درون ملات بتن، باعث شکست سازه بتنی می گردد.
الیاف مصنوعی الیاف ساخته دست بشر است که از تحقیقات و توسعه در صنعت پتروشیمی و نساجی حاصل شده است. الیاف مورد استفاده از پلیمرهای آلی نتیجه شده است که دارای فرمول های متفاوت می باشد. الیافی که سعی شده در بتن با سیمان پرتلند استفاده شود عبارت است از : اکریلیک، آرامید، کربن، نایلون، پلی استر، پلی اتیلن و پلی پروپیلن
آیین نامه ASTM A820 الیاف فولادی را بر حسب شیوه تولید به چهار گروه سیم کشیده شده سرد، برش ورق، استخراج شده از حالت مذاب و سایر حالات تقسیم می کند.
الیاف فولادی باعث افزایش شکل پذیری تحت تمام حالت های بارگذاری می شود و تاثیر آن در مقاومت، از جمله مقاومت های فشاری، کششی، برشی و پیچشی متفاوت است. مقاومت فشاری با حضور الیاف، تنها میزان کمی افزایش می یابد به طوری که این افزایش مقاومت به ندرت از 25 درصد بیشتر می گردد. افزایش مقاومت در کشش مستقیم، کاملا مشهود است به طوری که با افزایش 5/1 درصد حجمی الیاف فولاد، مقاومت کششی، 30 تا 40 درصد افزایش می یابد. افزایش مقاومت خمشی بیشتر از افزایش مقاومت فشاری یا کششی است. ثابت شده است که با افزودن الیاف فولادی به تیرهای مسلح، در عین افزایش مقاومت خستگی، عرض ترک ها نیز کاهش می یابد.
1- بتن مسلح به الیاف فولادی مقاومت کششی را 30 تا 40 درصد و مقاومت خمشی را 50 تا 70 درصد و مقاومت فشاری را 0 تا 15 درصد افزایش می دهد.
2- حضور الیاف در بتن مقاومت آن را در برابر پدیده کاویتاسیون، سایش ناشی از جریان آب با سرعت بالا و ضربه ناشی از نخاله ها به نحو قابل توجهی افزایش می دهد.
3- مقاومت در برابر خستگی با وجود الیاف در بتن افزایش یافته و عرض ترک و تغییر مکان ناشی از آن کاهش می یابد. الیاف فولادی مقاومت و مدول برشی بتن را به نحو قابل توجهی افزایش می دهد.
4- دوام بتن مسلح به الیاف فولادی بیشتر از بتن ساده است.
5- سختی و طاقت بتن با الیاف فولادی 5/2 برابر بتن معمولی و 5/1 برابر بتن با مقاومت بالاست. (سختی قابلیت جذب انرژی در برابر بارهای دینامیکی و ضربه است)
6- الیاف فولادی می توانند جایگزین شبکه های فولادی در دال های بتنی کف ها شوند. (همانند روسازی بتنی سالن های صنعتی، روسازی بتنی جاده ها و ...)
7- استفاده از الیاف در بتن، هزینه های مربوط به تعمیر و بهسازی کف های بتنی را به نحو قابل توجهی کاهش می دهد.
8- مدول الاستیسیته و ضریب پواسون برای بتن الیافی با مقدار کمتر از 2 درصد همانند بتن بدون الیاف است.
9- الیاف عمر مفید بتن را افزایش می دهد.
امروزه بتن با مقاومت بالای مسلح به الیاف فولادی با توجه به خواص منحصر به فرد در جهان شناخته شده و در چند سال اخیر در ساخت بسیاری از سازه ها مورد استفاده قرار گرفته و هم اکنون نیز به طور چشمگیری در ساخت سازه های بتنی از این ماده استفاده می شود. از جمله سازه هایی که از این بتن در آن استفاده شده عبارتند از
صنایع نظامی نتایج آزمایش نشان داده است که نمونه های حاوی الیاف در مقابل انفجار، پخش شدگی و پراکندگی بسیار کمتری در مقایسه با دال های غیر مسلح و حتی دال های مسلح به آرماتورهای معمولی ایجاد می کنند. جهت اطلاع از تفاوت بتن و ملات به مقاله مربوطه در سایت مرکزآهن مراجعه نمایید.
بیشتر تحقیقات انجام شده بر روی الیاف شیشه ای و بتن مسلح شده با الیاف شیشه ای به اوایل دهه 1960 بر می گردد. تحقیقات انجام شده بر روی الیافی از جنس بوروسیلیکات با اسم تجاری پیرکس و الیاف شیشه ای از جنس کربنات سدیم، آهک، سیلیس بود. مقاومت GFRC های ساخته شده با الیاف مذکور پس از مدت نسبتا کوتاهی به علت محیط قلیایی ملات سیمان کاهش می یافت. زیرا این دو نوع الیاف با توجه به درصد زیاد سیلیس در محیط های قلیایی ناپایدار بودند در نتیجه برای موارد مصرف طولانی مدت مناسب نبودند. ادامه تحقیقات منجر به تولید الیاف شیشه ای مقاومت در برابر محیط های قلیایی و محصولات GFRC پایاتر شد. بتن های تولید شده AR-GFRC نام گرفتند. این تحقیقات توسط موسسه تحقیقات ساختمانی انگلستان در سال 1967 آغاز شد و سرانجام در سال 1971 برادران پیلکینگتون با همکاری موسسه تحقیقاتی ساختمان انگلستان حق انحصاری تولید محصولات الیاف شیشه ای مقاوم در محیط های قلیایی و توزیع آن به سرتاسر جهان را به نام خود ثبت کردند. آن ها توانستند الیاف شیشه ای حاوی 16 درصد زیرکونیوم با مقاومت زیاد در مقابل محیط های قلیایی تولید کنند.
از آن پس استفاده از AR-glass در تولید GFRC افزایش یافت. در دهه 1970 اولین استاندارد مشخصات الیاف شیشه ای انتشار یافت و در دهه 1980 در دوازده پروژه ساختمانی که در آمریکا اجرا شده بود برای ساخت پانل های دیواری، از GFRC استفاده شد. در دو دهه اخیر موارد مختلف استفاده از این محصولات به طور گسترده به وجود آمده است. امروزه انواع مختلفی از الیاف شیشه ای با خواص مختلف در جهان تولید می شود. آخرین نسل الیاف شیشه ای AR-glass است که توسط دو شرکت بزرگ NEG و Cem-fill تولید و به تمام دنیا صادر می شود. همان طور که قبلا ذکر شد در نسل جدید الیاف شیشه ای با اضافه کردن دی اکسید زیرکونیوم پایایی الیاف تولیدی، در برابر محیط های قلیایی به ویژه بتن افزایش می یابد.
ترکیب شیمیایی برخی الیاف شیشه ای
مشخصات مکانیکی برخی الیاف شیشه ای
علت نام گذاری این نوع الیاف به الیاف شیشه ای داشتن پایه شیشه ای است. الیاف شیشه ای از اکسیدهای متنوعی از قبیل اکسید سدیم، سیلیس، آهک و ... ساخته شده اند. فرآیند تولید الیاف شیشه را می توان به صورت زیر خلاصه نمود
آماده سازی مواد خام: بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده، ماده سیلیسی است و قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می دهد. سایر اجزا شامل مقادیر ناچیز سایر ترکیبات شیمیایی می باشند.
بخش اختلاط: در این جا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می شوند.
ذوب کردن مواد: دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزا را ذوب کند و به صورت شیشه مذاب درآورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دورهای زمانی مشخص تعویض می شوند.
بخش بوشینگ: شیشه مذاب روی سینی های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می کند. در این سینی ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می شوند.
تشکیل الیاف: جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ ها بیرون کشیده می شود و تا قطر معین نازک می شود. سپس توسط آب یا هوا خنک می شود تا الیاف تشکیل شود.
آهار زنی: برای محفوظ ماندن الیاف از سایش به یکدیگر در طی فرآیند ساخت و کار و همچنین به منظور حصول اطمینان از چسبندگی الیاف به رزین، الیاف مو مانند با یک مخلوط شیمیایی مایع پوشش داده می شود.
استفاده از الیاف شیشه در بتن از حدود پنجاه سال پیش آغاز شد و طی این سال ها موارد کاربرد آن افزایش زیادی یافته است. الیاف شیشه با ایجاد یکپارچگی در بتن، خصوصیات آن را به نحو قابل ملاحظه ای بهبود می بخشد. عمده این خصوصیات شامل موارد زیر می شود.
بتن مسلح شده با الیاف شیشه، بتنی است پر سیمان با نسبت آب به سیمان نسبتا پایین که حاوی الیاف شیشه مقاوم در محیط های قلیایی می باشد. عموما در بتن مسلح شده با الیاف شیشه از میلگرد استفاده نمی شود اما به دلیل پخش شدن الیاف در تمام نقاط و جهات، بتن از مقاومت خمشی الاستیک و نهایی بالایی برخوردار می شود که منجر به کاهش ضخامت و وزن این نوع بتن می گردد.
از عوامل اصلی تاثیرگذار بر مشخصات GFRC می توان به میزان درصد الیاف، جهت الیاف، طول الیاف، نسبت آب به سیمان، تخلخل، چگالی، میزان ماسه مصرفی و نوع عمل آوری اشاره نمود.
بیشترین کاربرد بتن های حاوی الیاف شیشه ای به منظور اهداف زیبایی و نماسازی ساختمان است. این کاربرد تقریبا هشتاد درصد کل کاربرد GFRC را در صنعت ساختمان شامل می شود. از دلایل استفاده از GFRC در صنعت نماسازی، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
نمونه ای از کاربردهای GFRC در ساخت نمای بیرونی ساختمان ها در شکل زیر نشان داده شده است.
برای ساخت بتن الیافی، از روش های مختلفی استفاده می شود. نوع کار، امکانات و تجهیزات، از جمله عواملی هستند که در انتخاب روش تولید اهمیت دارند. از آنجایی که پدیده بتن الیافی نسبتا جدید است، هنوز هیچ نظر ثابتی مبنی بر اینکه مخلوط چگونه به بهترین نحو ساخته شود به وجود نیامده است.
آئین نامه ACI توصیه می کند که قبل از انتخاب هر روش برای اضافه نمودن الیاف به بتن، باید به صورت آزمایشی اجرا شود. به طور کلی، مخلوط های حاوی الیاف، به لرزاندن و متراکم ساختن بیشتری احتیاج دارند. لرزه داخلی می تواند قابل قبول باشد، ولی برای جلوگیری از جداشدگی الیاف، بهتر است لرزش از بیرون قالب ها انجام گیرد. از آنجایی که بتن الیافی نیز مانند بتن معمولی به تدریج کسب مقاومت می کند، بتن حاوی الیاف باید نظیر بتن معمولی محافظت و عمل آوری شود. بر این اساس لازم است از خشک شدن سریع سطح بتن الیافی و همچنین باز کردن قالب ها قبل از موعد پرهیز گردد.
قطعات بتنی با الیاف شیشه به دو روش ساخته می شوند.
1- روش پاشش
2- روش پیش مخلوط
روش پاشش: در روش پاشش، ملات سیمان و الیاف شیشه به طور همزمان از تفنگ افشانه ای بر روی سطح قالب در چندین لایه پاشیده می شود. این روش می تواند با توجه به پیش ساخته بودن قطعه و یا درجا بودن آن به صورت اتوماتیک یا دستی انجام گیرد. لایه های پاشیده شده ضخامتی تقریبا برابر با 4 تا 6 میلی متر دارند. بنابراین یک پانل به ضخامت 12 میلی متر به 2 تا 3 مرحله کامل پاشش احتیاج دارد. پس از اینکه هر لایه پاشیده شد، با استفاده از غلتک های مخصوص فلزی کاملا تسطیح و فشرده می شود. این کار به خارج کردن هوای محبوس و پوشاندن الیاف شیشه با خمیر سیمان کمک می کند.
روش پیش مخلوط: در روش پیش مخلوط، سیمان، ماسه، الیاف شیشه و آب با هم مخلوط شده و به صورت ملات در می آیند. سپس با ریختن با ارتعاش، قالب ریزی با فشار یا قالب لغزان؛ این ملات به محصول مورد نظر تبدیل می شود. قطعات بتنی ساخته شده به روش پیش مخلوط برای تولید اجزایی با اشکال ساده تر و به خصوص پانل های روکار مورد استفاده قرار می گیرد.
اخیرا از بتن مسلح شده به الیاف شیشه به عنوان یک ماده مناسب برای کاربردهای سازه ای نیز استفاده شده است. خواص مکانیکی مطلوب و دوام مناسب در برابر شرایط محیطی، باعث افزایش استفاده از بتن مسلح شده با الیاف شیشه شده است. برخی از کاربردهای این نوع بتن عبارتند از
بررسي تاثير باكتري بر بهبود نفوذپذيري و مقاومت بتن مسلح به الياف پلي پروپيلن
به دلیل خواص مفید و منحصر به فرد الیاف در ماتریس بتنی، استفاده از الیاف گوناگون در بتن در چند سال اخیر رواج زیادی پیدا کرده است. تاکنون به کارگیری انواع مختلفی از الیاف، از جمله الیاف فولادی، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی در بتن مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است. در سال های اخیر با معرفی الیاف پلیمری برای استفاده در بتن، تولید بتن مسلح به الیاف پلیمری به طور مرتب در حال افزایش است. یکی از انواع بتن مسلح الیاف مصنوعی پلیمری، الیاف پلی پروپیلن می باشد. علاوه بر تولید، مصرف و استفاده از الیاف پلیمری در مقایسه با سایر الیاف از نظر اقتصادی به صرفه تر است. الیاف پلی پروپیلن به منظور کنترل ترک در اثر تغییرات حجمی ناشی از انقباض و انبساط و تنش های حرارتی و نیز جهت افزایش مقاومت کششی و خمشی، قابلیت جذب انرژی و فراهم آوری یک سیستم یک پارچه از بتن استفاده می شود. الیاف پلی پروپیلن اولین بار در سال 1965 توسط گلدفین به عنوان افزودنی بتن برای ساختمان ضد انفجار ارتش آمریکا پیشنهاد شد. این الیاف از گرانول که از مشتقات پتروشیمی می باشد تولید می گردد.
خواص الیاف که از تعداد بسیار زیادی ماکروملکول زنجیره ای شکل (پلیمر) تشکیل شده است توسط شکل و ابعاد آن ها و همچنین جنس و ساختمان فیزیکی آن ها مشخص می شود. عوامل مربوط به شکل و ابعاد را می توان به صورت زیر خلاصه نمود.برای الیاف تهیه شده از پلیمرهای خطی انحناپذیر که دارای یکنواختی کافی در ساختمان شیمیایی خود باشند، معمولا یک ساختمان دو فازی در نظر گرفته می شود که در آن مناطق با نظم و یا بلورین در زمینه ای بدون نظم (آمورف) جای گرفته اند. بعضی از خواص فیزیکی الیاف به قرار زیرند:
در اوایل دهه 80 میلادی ایده استفاده از یک دانه بندی بسیار ریز به همراه یک ماتریس همگن از مواد سیمانی از این جا پدید آمد که ضعیف ترین ناحیه بتن، محل اتصال خمیر سیمان و سنگ دانه یا همان ناحیه انتقال می باشد. ریز ترک هایی که در این ناحیه ایجاد می گردند پس از گسترش به نواحی دیگر باعث گسیختگی بتن می شوند. حال با حدف درشت دانه در واقع این ضعف کاهش می یابد و ریز ترک های ناحیه انتقال محدود خواهد شد. بر همین اساس تحقیقات دانشمندان منجر به پیدایش نوع جدیدی از بتن ریز دانه با خواص فوق العاده تحت عنوان بتن با عملکرد بسیار بالا (UHPC) گردید. این بتن دارای مقاومت فشاری بیشتر از 100 مگا پاسکال می باشد و از دوام فوق العاده در برابر عوامل مهاجم نظیر یون کلر و سیکل های ذوب و یخ برخوردار می باشد. به علت مقاومت بالایی که این بتن دارد شکل پذیری آن مناسب نیست. دانشمندان با کمک گرفتن از الیاف فولادی توانستند به شکل پذیری مناسبی در بتن با عملکرد بسیار بالا برسند و جذب انرژی آن را بعد از ترک خوردن به طور قابل توجهی افزایش دهند.
بتن با عملکرد بسیار بالای مسلح شده به الیاف فلزی متشکل از ماتریس های پر مقاومت پایه سیمانی و الیاف فلزی محسوب می شود که دارای پایداری و مقاومت کششی بالاتر از دیگر مواد پایه سیمانی می باشد. از بارزترین مشخصه های بتن UHPFRC استفاده از الیاف و نسبت آب به سیمان محدود می باشد. استفاده از ریزدانه ها باعث به وجود آمدن یک ماتریس منسجم شده که در نهایت منجر به افزایش مقاومت بتن در مقایسه با بتن معمولی می گردد. الیاف موجود در این ماتریس نقش اتصال در تراز میکرو را فراهم کرده و کنترل ترک ها را در بتن به شدت بالا می برد. الیاف نقش مسلح کننده بتن را در سطح ماکرو مشابه میلگردهای بتن مسلح معمولی ایفا می کند.خواص مکانیکی بتن با عملکرد بسیار بالای مسلح شده به الیاف شامل مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت ضربه، مقاومت برشی، مدول الاستیسیته و طافت می باشد. مهم ترین عوامل تاثیرگذار در خواص مکانیکی این بتن میزان الیاف مصرفی، نسبت آب به سیمان؛ میزان ریزدانه استفاده شده؛ به کارگیری درشت دانه و نوع عمل آوری نمونه ها است.
همراهان گرامی مرکزآهن، در جهت ارائه خدمات هر چه بهتر به شما عزیزان خواهشمندیم چنانچه اطلاعات تکمیلی در خصوص انواع بتن مسلح با الیاف در اختیار دارید از طریق بخش دیدگاه این مطلب با ما در میان بگذارید. همچنین امتیازدهی به مقالات توسط شما سبب دلگرمی هرچه بیشتر این مجموعه خواهد بود. با تشکر