بتن الیافی چیست؟ انواع آن و نحوه اجرا

بتن الیافی چیست؟

بتن الیافی نوعی بتن است که درساخت آن از الیاف استفاده می کنند. سیمان ،آب ،سنگدانه ومواد افزودنی را همراه با الیاف مخلوط می کنند که الیاف باعث پیوستگی بیشتر، مقاومت کششی و درنتیجه افزایش نرمی بتن می گردد. جنس الیاف و اندازه آنها به نوع مصرف بتن ومقاومت کششی مدنظر بستگی دارد الیاف می تواند از جنس شیشه، فلزیا پلیمر باشد و اندازه آن از3تا20 میلیمتر است.

در ادامه مطالب سعی می شود به مطالبی نظیر قابلیت اجرایی مطلوب و کارایی مناسب الیاف بتن و مقاومت بسیار بالای آن و همچنین شکل پذیری، قابلیت جذب انرژی پایداری در برابر ترک خوردن با توجه به اهمیت آن در پروژه ها تاکیدگردد.

معرفی بتن الیافی

بتن الیافی نوعی کامپوزیت است که بابه کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن مقاومت کششی وفشاری آن افزایش می یابد که این ترکیب یکپارچگی مناسبی داشته وامکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت ایجاد یک سطوح شکل پذیر را فراهم می سازد. امروزه با استفاده از الیاف شیشه ،پلی پروپیلن ،فولاد وکربن تولید انواع بتن کامپوزیتی در کاربرد های مختلف صنعتی ممکن گردیده ومورد قبول مهندسین ساختمانی می باشد.

بت الیافی دارای ویژگی هایی همچون شکل پذیری بالا ،مقاومت فوق العاده،قابلیت جذب انرژی وپایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد.که متناسب با آن می توان موارد کاربرد فراوانی یافت . به عنوان مثال در کف سالن های صنعتی ،پناهگاه ها وانبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود وبنای شکل گرفته از بتن قابلیت فراوانی درجذب انرژی ضربه ای دارد.

همچنین در ساخت باند فرودگاه ها بخوبی می توان از آن استفاده کرد از موارد دیگر کاربرد الیاف از جمله ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی استفاده نمود همچنین الیاف بتن علاوه بر موارد ذکر شده از مزایای زیادی برخورداراست که به عایق بودن درمقابل صدا وسرعت اجرای بسیار بالای آن می توان اشاره نمود. ازآنجایی که که نحوه شکل گرفتن آن در بتن تصادفی می باشد در ساخت تیرها وستون ها از آن نمی توان بهره برد که دراین بخش استفاده از روش سنتی بهتر است.

تاریخچه استفاده از بتن الیافی

استفاده از الیاف تاریخچه بسیار غنی دارد که از مصر باستان تا به امروز است به گونه ای که مصری ها درقدیم با استفاده از الیاف طبیعی مانند کاه در آجرهای گلی استفاده می کردند که مقاومت آجرنسبت به آجر های معمولی بسیار بالاتر بود. و در شواهد به دست آمده در5000 سال قبل از میلاد نیز از الیاف درظروف سفالی استفاده شده است. دردهه 1950برای اولین بار در شوروی و سپس در آمریکا طی بررسی های انجام شده مشخص شد که درصورت استفاده از الیاف فولادی در ماتریکس شکننده تمرکز تنش درمحل ترک های به وجود آمده کاهش می یابد.

این مواد از پرمصرف ترین در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا وکانادا و بعضی کشورهای اروپایی که همراه با آن ازسنگدانه های هوا ساز نیز استفاده می شود کار برد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و درچندین پل در ژاپن و بعضی کشور های اروپایی استفاده می شود بخصوص ژاپن به علت مقاومت در بتن الیافی در برابر خوردگی درپل و دیوارهای نما استفاده می کنند.

امروزه علم نانو به کمک بتن الیافی وصنعت ساختمان آمده واستفاده از انواع پلیمر والیاف در بتن به وسیله علم نانو نیز رونق گرفته است .که تاریخ آن به دهه 70 بر میگردد که ذرات نانو کانی درون ماتریکس پلیمر استفاده شده است . یکی از شرکت های پیشتاز در این زمینه شرکت تویوتا ژاپن می باشد که تکنولوژی نانو فلز آرتوناید را به دنیا معرفی کرد و اخیرا الیاف تجاری نانو با نام تجاری آلومینا را تولید کرده است و یکی از کشورهای پیشرفته در این زمینه می باشد و امروز دانشگاه های بسیاری در تلاش برای استفاده این تکنولوژی در صنعت ساختمان می باشند.ژاپنی ها همچنین با استفاده از این تکنولوژی توانستند با استفاده از الیاف در بتن از یخ زدگی آن در سرمای شدید جلوگیری کنند

نقش الیاف در بتن

مزایا ونقش مهم الیاف  بتن الیافی باعث شده که مورد علاقه بسیاری از مهندسین وطراحان قرار بگیرد. از ویژگی های آن می توان به هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات وشکل پذیری آن با توجه به اشکال هندسی و طرح و کارایی مناسب و مقاومت بسیاربالا و مقاوم در برابر نیروهای فشاری و کششی و قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن از ویژگی های بارز این نوع بتن است.

1. بهتر شدن خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی بتن
2. کاهش ترکهای انقباضی در زمان اولیه بتن ریزی
3. جلوگیری از خورد شدن بتن
4. کنترل ترکهای مویی
5. استحکام بتن

انواع الیاف بتنی

1. الیاف فولادی: با مقامت کششی بسیار بالا به قطر ا میلیمتر وطول 5 سانتی متر
2. الیاف مصنوعی: برای ارتقا وپایداری عملکرد مکانیکی بتن بخصوص شاتکریت
3. الیاف شیشه ای: جهت مصلح کردن بتن وافزایش مقاومت شیمیایی بتن
4. الیاف پلی پروپیلن: به قصد کنترل ترک های مویی وتقویت عملکرد پلاستیکی بتن در دراز مدت

مقایسه بتن الیافی وبتن بدون الیاف

1. مقاومت در برابر سایش
2. مقاومت در برابر تنش های خستگی
3. مقاومت در برابر ضربه
4. قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل
5. قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
6. افزایش میزان جذب انرژی

موارد استفاده ومحدودیت های کاربرد بتن الیافی

هر فناوری کاربرد ومحدودیت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده،قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آن می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. مثلا در کف سالن های صنعتی بجای بتن آرماتوری به این دلیل که بتن الیافی قابلیت بالایی درجذب انرژی ضربه ای دارد.

وجود الیاف در بتن ضمن افزایش مقاومت فشاری وکششی یکی از عوامل بسیار مهم در دوام بتن می باشد. خطاهای حین ساخت بتن در اختلاط مصالح سنگی میزان سیمان ونسبت آب به سیمان اهمییت وجود الیاف راجهت کاهش ترک های مویی واهمیت بهره مندی از آن آشکار می سازد پخش الیاف دربتن به صورت نامنظم امکان مهر نیروهای داخلی را از جهات مختلف مهیا می کند.

خواص بتن الیافی

• مقاومت استاتیکی
• مقاومت خمشی
• مقاومت برشی
• مقاومت پیچشی
• مقاومت ترک خوردگی
• قابلیت هدایت حرارتی

نکات اجرایی الیاف

الیاف بتن را می توان قبل بعد یا درحین میکس به مخلوط بتن اضافه کرد ولی برای آسانی پخش باید به صورت خشک وارد مخلوط شود.البته باید توجه داشت در فرآیند ساخت بتن الیافی باید از ایجاد پدیده (Balling) گلوله شدن بدلیل استفاده از مقادیر زیاد ونادرست الیاف رخ می دهد جلوگیری کرد زیرا دراین صورت پدیده انسداد در بتن اتفاق می افتد واثر الیاف از بین می رود.برای مقایسه هزینه ساخت بتن الیافی با بتن مسلح به آرماتور می باید مزایای بتن الیافی از جمله مقاومت ضربه ای بالا ،ترک کمتر ،دوام بیشتر، هزینه های مربوط به تعمیر وعمر مفیدبیشتر وکنترل نفوذپذیری بیشتر وکمترین اتلاف زمان در اجرای پروژه ها را درنظر گرفت.