نقش الیاف در بتن
بتن معمولی ترد و شکننده است، بنابراین در صورتی که از میلگرد استفاده نشود، جهت رفع شکنندگی بتن باید مصالح دیگری نظیر الیاف به مخلوط اضافه نمود. استفاده از الیاف در بتن و ساخت بتن مسلح شده به الیاف موجود بهبود عملکرد اعضا و تغییر و بهبود خصوصیات مکانیکی از جمله مقاومت فشاری، کششی و خمشی این اعضا می‌گردد. خواص مکانیکی بتن الیافی تحت تأثیر نوع، درصد، نسبت طول به قطر معادل، مقاومت زمینه، اندازه، شکل و نحوه تهیه نمونه‌ها و اندازه و شکل مصالح سنگدانه‌ای قرار دارند. الیاف، مقاومت کششی، شکل‌پذیری ملات و بتن را به نحو قابل توجهی افزایش می‌دهد. در حقیقت الیاف بعد از ترک خوردگی در میان صفحات ترک پل می‌زند و باعث افزایش چشمگیری در چقرمگی و ظرفیت جذب انرژی می‌گردد. امروزه بیشترین کاربرد بتن مسلح به الیاف به ویژه الیاف فولادی در دال‌ها، عرضه پلها، روسازی پارکینگ ها، روکش‌ها و پوشش داخلی تونل‌ها و محیط‌های در معرض فرسایش بوده است.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
در سال‌های اخیر در دنیا کاربرد الیاف مصنوعی به منظور بهبود خواص مکانیکی و کاهش جمع شدگی بتن تازه و سخت شده، افزایش جذب انرژی و مقاومت در برابر ضربه بتن و جایگزینی آرماتورهای حرارتی و الیاف فلزی بسیار گسترش یافته است. ولی در مورد پارامترهای دوام بتن الیافی تحقیق کاربردی صورت نگرفته است.
الیاف مصنوعی، الیاف ساخته شده دست بشر هستند که از تحقیقات و توسعه در صنعت پتروشیمی و نساجی حاصل شده‌اند. الیاف مورد استفاده، از پلیمرهای آلی نتیجه شده‌اند که دارای فرمول‌های متفاوت هستند. الیافی که سعی شده در بتن با سیمان پرتلند استفاده شود عبارتند از: آکریلیک، آرامید، کربن، نایلون، پلی‌استر، پلی‌اتیلن و پلی‌پروپیلن. برای خیلی از این الیاف، گزارش‌های تحقیقاتی یا آزمایشگاهی کمی وجود دارد.
مزیتهای اضافه نمودن الیاف مصنوعی به بتن
- کاهش ترک‌های گیرش پلاستیک
- کاهش ترک‌های افت پلاستیک
- کاهش نفوذپذیری بتن
- افزایش مقاومت ضربه‌ای و مقاومت در برابر سایش
- افزایش مقاومت در برابر خردشدگی
الیاف MAXFIBER M و مواد تشکیل دهنده آن (الیاف جایگزین میلگرد حرارتی)
الیاف MAXFIBER M بعد از الیاف فلزی بهترین جایگزین میلگرد در کفسازی ها می باشد، که از نظر قیمتی تقریبا 60% قیمت میلگرد را دارد و از نظر کیفی نسبت به میلگرد در کفسازی ها کنترل ترک را بهتر انجام می دهد .متشکل از مواد ترکیبی مختلف، ساخته شده از کوپلیمر و پلی پروپیلن 100% خالص متشکل از رشته های بسیار نازک تابیده در هم و شبکه ای می باشد که باعث ایجاد یک سیستم بتن مسلح با کارایی و کیفیت بسیار بالا در زمینه کفسازی می شود.
عملکرد الیاف MAXFIBER M در بتن
الیاف MAXFIBER M باعث کاهش جمع شدگی بتن تازه و سخت ، افزایش ضربه پذیری و افزایش مقاومت در برابر خستگی بتن و افزایش جذب انرژی بتن و جلوگیری از گسترش ترک خوردگی ها ی بتن می شود.الیاف MAXFIBER M ترکیبی رشته ای، بوسیله در هم آمیختن یک شبکه منسجم الیاف باعث ایجاد دوام بتن، افزایش مشخصه های سازه ای و کنترل ترک های ثانویه یا حرارتی در بتن می شود که دستیابی به الیاف مکس فایبر ام حاصل تلاش ها و طراحی های طولانی مدت بوده است.
طول عمر این الیاف در بتن کمتر از الیاف فلزی و بیشتر از الیاف های دیگر می باشد .
خواص و اثرات الیاف ( MAXFIBER M ) :
الیاف MAXFIBER M باعث کاهش جمع شدگی بتن تازه و سخت ، افزایش ضربه پذیری و افزایش مقاومت در برابر خستگی و افزایش جذب انرژی بتن می شود. این الیاف خورنده نمی باشد و در محیط های قلیاایی و اسیدی مقاوم می باشد.
موارد کاربرد الیاف MAXFIBER M ( الیاف جایگزین میلگرد حرارتی ) :
1.کفسازی های صنعتی و غیر صنعتی با استفاده از الیاف این الیاف
2.روسازی بتنی راه ها و فرودگاه ها با استفاده از مکس فایبر ام
3.سقف های عرشه فولادی با استفاده از الیاف MAXFIBER M
4.عرشه پل ها ی فلزی و بتنی با استفاده از مکس فایبر ام
5.شاتکریت در سد ها و تونل و پل ها با استفاده از این الیاف
6.دیوار و قطعات پیش ساخته با استفاده از الیاف MAXFIBER M
7.دیوارهای تونل ها و حفاری معادن با استفاده از الیاف مکس فایبر ام
روش مصرف الیاف MAXFIBER M :
میزان مصرف رایج الیاف MAXFIBER M با توجه به نوع کاربرد، در بازه ی 1.5 تا 4 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن می باشد.
الیاف MAXFIBER M در محل کارخانه ساخت بتن و یا در محل اجرای پروژه و در داخل تراک میکسر می تواند افزوده شود، پیشنهاد می شود پس از اضافه کردن این محصول بین 5 تا 10 دقیقه اختلاط با دور تند ادامه یابد و سپس پمپاژ انجام شود.
الیاف فورتا فرو FORTA-FERRO
یک الیاف ماکرو سنتتیک بر پایه کوپلیمر / پلی پروپیلن ۱۰۰٪ خالص شامل الیاف چند رشته‌ای پیچ خورده و شبکه‌ای است، الیاف سازه‌ای مذکور با پراکندگی همگن در مخلوط بتن تازه تشکیل دهنده المان بتنی علاوه بر کنترل ترک های پلاستیک ناشی از جمع شدگی بتن در سنین اولیه، در طول دوره بهره برداری سازه به عنوان جایگزین میلگرد، آرماتور و الیاف فولادی ضمن مهار ترک های حرارتی ثانویه از حداکثر مقاومت کششی مورد نیاز جهت تحمل بارهای وارده ی مورد نظر برخوردار است.
الیاف پلیمری فورتا ®FORTA-FERRO افزون بر کاهش هزینه تمام شده ساختمان ( کاهش قیمت خرید مصالح، زمان ساخت و هزینه های حمل و انبارداری )، عدم خوردگی و مقاومت و حفظ دوام، پایداری و استحکام در محیط های قلیایی و اسیدی در بلند مدت، سهولت کاربرد را برای پروژه‌ها فراهم میکند.
مزایای الیاف فورتا
- پیشگیری از ریز ترک ها ( micro cracks ) و ترک های انقباضی.
- افزایش ظرفیت جذب انرژی، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت ضربه ای و شکل پذیری بتن.
- بهبود مقاومت خمشی، کششی و سایشی کفسازی های بتنی.
- عملکرد در 3 بعد به علّت پخش یکنواخت در ساختار المان های سازه ای، بر خلاف آرماتوربندی که در بهترین حالت جانمایی تنها توان مسلح نمودن بتن در 2 بعد را دارند.
- صرفه جویی اقتصادی به واسطه تقلیل هزینه تمام شده و زمان ساخت پروژه.
- تقویت دوام و تضمین کارکرد ایمن برای شرایط اسید و قلیا بدون خوردگی.
- به دلیل ساختار جانبی تارها، قابلیت چسبندگی برتری نسبت به سایر الیاف دارد.
- امکان ساخت قطعات بتنی با قطر کمتر و خلاقانه تر.
- افزایش مقاومت در برابر آتش سوزی.
خواص و اثرات الیاف اصلی فورتا ( FORTA ) :
الیاف اصلی فورتا باعث کاهش جمع شدگی بتن تازه و سخت، افزایش ضربه پذیری و افزایش مقاومت در برابر خستگی و افزایش جذب انرژی بتن می شود.
موارد کاربرد الیاف فورتا ( الیاف جایگزین میلگرد حرارتی )
1.دال و کفسازی های صنعتی ( Industrial floors ) و غیر صنعتی با استفاده از الیاف این الیاف
2.روسازی بتنی ( Pavement ) راه ها و فرودگاه ها بمنظور دستیابی به سطوحی سخت‌تر، بادوام‌تر و مقاوم‌تر با استفاده از فورتا
3.سقف های عرشه فولادی ( Metal-Deck ) با استفاده از الیاف اصلی فورتا
4.عرشه پل ها ی فلزی و بتنی با استفاده از فورتا
5.شاتکریت در سد ها و تونل و پل ها با استفاده از این الیاف
6.دیوار و قطعات پیش ساخته با استفاده از الیاف اصلی فورتا
7.دیوارهای تونل ها و حفاری معادن با استفاده از الیاف فورتا
شیوه مصرف الیاف اصلی فورتا ( FORTA ) :
میزان مصرف رایج الیاف اصلی فورتا با توجه به نوع کاربرد، در بازه ی 1.5 تا 4 کیلوگرم در هر متر مکعب بتن می باشد.الیاف فورتا در محل کارخانه ساخت بتن و یا در محل اجرای پروژه و در داخل تراک میکسر می تواند افزوده شود، پیشنهاد می شود پس از اضافه کردن این محصول بین 5 تا 10 دقیقه اختلاط با دور تند ادامه یابد و سپس پمپاژ انجام شود.
الیاف ماکروکربن
الیاف ماکروکربن جایگزین بسیار مناسب برای میلگردهای حرارتی در سقفهای عرشه فولادی می باشد.یکی از مزیتهای مهم آن،کاهش فوق العاده زمان اجرا است. به طور مثال برای آرماتوربندی یک سقف 1000 متر مربعی با میلگرد نمره 8 و چشمه های 20*20 نیاز به یک تیم آرماتوربندی 5 نفره و حداقل 3 تا 4 روز عملیات اجرایی می باشد، اما با به کارگیری الیاف ماکروکربن این زمان به صفر می رسد .
مزایا الیاف ماکروکربن:
- مقاومت بالا در برابر تنشهای خستگی
- قابلیت باربری پس از ایجاد ترک احتمالی در بتن
- مقاومت در برابر تنش های حرارتی
- جلوگیری از گسترش ترک در بتن
- افزایش مقاومت کششی
- افزایش مقاومت برشی و خمشی در بتن
- مقاومت در برابر سایش و تورق
موارد مصرف الیاف ماکروکربن:
کف سازی صنعتی در کف انبارها و کارخانجات، سقفهای عرشه فولادی، شاتگریت، رمپ و باند، سردخانه ها و باراندازها، قطعات پیش ساخته. بافت داخلی الیاف کربن به گونه ای است که در حفظ انرژی داخلی ساختمان بسیار موثر عمل میکند و همچنین در جذب ذرات گرمایشی محیط نیز نقش موثری را ایفا خواهد کرد. این الیاف کمترین فشار را به اسکلت ساختمان وارد میکنند و در عین حال از مصرف بی رویه انرژی نیز جلوگیری خواهند کرد. اما کمبود استفاده از این الیاف نوین و فناوری های مشابه آن در صنعت ساختمان ایران به شدت احساس میشود و برای دوری از این ساخت سنتی و قدیمی باید جدیدترین فناوری ها به ویژه کاربرد توسعه یافته ترکیبات پلیمری در حوزه صنعتی سازی به کار گرفته شود.
میزان مصرف الیاف ماکروکربن:
0/5 تا 1/5 کیلوگرم در هر متر مکعب
روش اجرا الیاف ماکروکربن:
همزمان با ورود میکسر بتن به کارگاه الیاف ماکرو کربن به مخزن میکسر افزوده می شود و عملیات میکس 5 تا 7 دقیقه انجام می گردد، سپس بتن الیاف دار به روی سقف ها پمپ میگرد.
کاربرد انواع تقویت کننده ها نظیر الیاف آلی، معدنی و پلیمری که از وزن سبک برخوردارند و در عین حال دارای مقاومت دو برابری نسبت به آهن و فولاد هستند، در صنعت ساختمان و احداث اسکلت به میزان قابل توجهی رشد پیدا کرده است.
مزایای الیاف پلیمری
- روش استفاده از آن بسیار ساده است
- براحتی در بتن مخلوط می گردد
- مشکلی برای پمپ بتن ایجاد نمی کند
- قیمت آن ارزان است
- جذب آب ندارد و در مقابل اسیدها و قلیا و خوردگی کاملا مقاوم می باشد
- مقاومت کشششی و برشی و خمشی در بتن را افزایش می دهد
- زنگ نمی زند و مقاوم در برابر خوردگی است
- از ایجاد ترک در بتن پیشگیری می کند
- دوام بتن در مقابل خستگی حیاتی بتن را افزایش می دهد
- باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه، تنشهای ناشی از چروک خوردگی بتن و افزایش پایداری بتن در اثر آتش شوک حرارتی و انفجار می شود
- سبب پایداری و جذب انرژی خمشی در طولانی مدت می شود و مقاومت بتن در برابر نیروی زلزله و بارهای زنده را افزایش می دهد.
موارد کاربرد الیاف پلیمری
ترمیم سازه ها، بتن پاششی، فرودگاه، پلها، سکو های نفتی، ورزشگاه ها، سر ریز سدها، تقویت زمین معادن، پوشش تونل، ترمیم و تعمیر سازه های دریایی، منهول، کانال لوله های بتنی، تثبیت خاک، تزریق حفره های زیر زمین، پوشش های کانال، استخرها، مخازن، سقف های مسکونیف پیاده رو، مسیر های عبور و مرور، پارکینگ، قطعات پیش ساخته ، تاسیسات شیمیایی
سخن پایانی
در این مقاله با چندین نوع از الیاف جایگزین میلگردهای حرارتی در بتن، خواص، مزیتها و کاربرد آنها آشنا شدید.