بتن الیاف دار چیست؟

بتن الیاف دار یا بتن الیافی چیست؟

بتن البافی

بتن الیاف دار ، که این روز ها با نام بتن الیافی نیز به چشم میخورد یکی از انواع مصالح ساختمانی  و نوعی بتن است که دارای مقاومت فشاری زیادی بوده و به همین دلیل از آن در اجرای اعضاء تحت فشار مورد استفاده قرار میگیردبه دلیل پائین بودن مقاومت کششی، باید تمهیدات لازم در جهت رفع این محدودیت پیش بینی شود. در این راستا، عوامل محیطی نیز باعث افزایش تنش کششی در بتن می شوند که از آن جمله میتوان به جمع شدگی بتن ناشی از تبخیر سریع آب از سطح بتن به دلیل وزش باد و افزایش دما اشاره نمود. استفاده از میلگرد باعث افزایش مقاومت کششی بتن میشود.

 استفاده از الیاف در ساخت بتن الیاف دار، یکی از روشهای مؤثر برای کاهش ترک خوردگی، افزایش طاقت شکل پذیری و جذب بهتر انرژی و نیز افزایش مقاومت کششی بتن الیاف دار است. استفاده از الیاف در مواد ماتریس شکننده دارای سابقهای طولانی بوده و به ۳۵۰۰ سال قبل، هنگامی که آجرآفتاب پخته تقویت شده با نی، برای ساخت تپه مرتفع ۵۷ متری آکارکوف نزدیک بغداد استفاده شد، بر میگردد. همچنین از موی دم اسب نیز برای تقویت ملات بنایی و گچ استفاده شده است در ادامه، الیاف آزبست برای محصولات سیمانی تقویت شده استفاده شد که به علت خطرات بهداشتی مرتبط با الیاف آزبست، الیاف دیگری طی سالهای ۱۹۷۰-۱۹۶۰ میلادی به عنوان جایگزین معرفی شدند.

امروزه از الیاف پلیپروپیلن در اشکال و ابعاد گوناگونی تولید شده و آنها را میتوان به صورت تک رشته ای، دستهای و یا نوارهای به هم پیوسته تولید کرد و در بتن الیاف دار از آن استفاده کرد. اگرچه الیاف پلیپروپیلن با بتن، پیوند شیمیایی محدودی ایجاد میکنند، اما در حقیقت، پیوند مکانیکی مناسب آنها با بتن، باعث میشود الیاف با طول ۲۰ تا ۵۰ میلیمتر که بطور معمول در بتن مورد استفاده قرار میگیرند، امکان گسیختگی کششی را داشته باشند یکی از خواص مهم بتن الیاف دار ، طاقت جذب انرژی آن است که میتواند ریسک خرابی سازه را به ویژه در مناطق زلزله خیز کاهش دهد.

طاقت جذب انرژی به وسیله سطح زیر نمودار بار- تغییر شکل بیان میشود تحقیقات آزمایشگاهی، افزایش شکل پذیری در تنش های فشاری را توسط الیاف پلی پروپیلن نشان میدهد. الیاف پلیپروپیلن به میزان کمی مقاومت فشاری بتن الیاف دار را افزایش داده و طاقت فشاری را نیز بهبود می بخشد.

تجربیات گذشته نشان داده است، الیاف پلیپروپیلن در بتن الیاف دار در نسبتهای حجمی پایین (کمتر از ۳ درصد ) میتواند با فولاد مسلح کنندهای که برای کنترل ترکهای آبرفتگی و حرارت مورد استفاده قرار میگیرد، جایگزین شود. الیاف پلیپروپیلن خصوصیات منحصر به فردی دارد که آنها را برای مخلوطهای بتنی مناسب میکند. این الیاف از لحاظ شیمیایی خنثی بوده و در محیطهای قلیایی بتن الیاف دار بسیار پایدارند. الیاف پلیپروپیلن در بتن با نسبتهای حجمی پایین، در روکش راهها و پیادهرو ها، دالهای روی زمین، سیستم های کف، دالها و دیوار ساختمان و بتن شاتکریت، کانالها و مخازن، برای بهبود خواص ترکخوردگی، شکل پذیری و مقاومت در برابر ضربه مورد استفاده قرار میگیرند نسبت حجمی الیاف پلیپروپیلن در بتن ایاف دار معمولاً در محدوده ۱-۳ در صد است. در این حجم نسبتاً پایین، معمولا ً به هیچ محاسبه اضافی در برآورد نسبتهای اختلاط بخاطر حجم الیاف نیاز نیست.

در سالهای اخیر، با معرفی الیاف پلیمری برای استفاده در بتن الیاف دار ، بتن  پلیمری معرفی  و تولید آن به طور مرتب در حال افزایش است تاکنون تحقیقات گستردهای در زمینه تأثیر انواع مختلف الیاف شامل الیاف طبیعی و مصنوعی بر روی خصوصیات بتن انجام گرفته است.

پادرون و زولو ، اثر دو نوع الیاف پلیپروپیلن را در کاهش ترکهای آبرفتگی پلاستیک در ملات سیمان و در بتن الیاف دار مورد بررسی قرار دادند. آنان برای ایجاد ترک، بتن تازه را به  مدت ۱۶ ساعت در معرض جریان هوا با سرعت ۲۲٫۵ کیلومتر بر ساعت قراردادند. نتایج این تحقیقات نشان داد، استفاده از ۱/۰ درصد حجمی الیاف با طول ۱۹ میلیمتر در بتن، ترکها را تا حدود ۲۰ درصد نمونه بدون الیاف کاهش میدهد.

در تحقیق دیگری، برک و دالایر با استفاده از قالبهای پیشنهادی استاندارد ICBO ، آزمایشاتی برای بررسی اثر الیاف پلیپروپیلن در کاهش ترکهای آبرفتگی پلاستیک بتن الیاف دار انجام دادند. این آزمایشات نشان داد، الیاف با طول بیشتر، تأثیر بیشتری در کاهش ترک ها دارد. در ادامه، بالاگورا از قالبهای مستطیلی با زائدههایی در کف، برای تسریع در ترکخوردگی بتن الیاف دار ساخته شده با الیاف پلیپروپیلن استفاده کرد. یکی از انواع الیاف مورد استفاده در آزمایشات او، الیاف پلیپروپیلن با طول ۱۹ میلیمتر بود که در صورت استفاده از این الیاف در ملاتهای سیمانی، میزان ترکها را به حدود ۶۰ درصد ترکهای نمونه بدون الیاف میرساند. با توجه به اینکه مدول الاستیسیته و مقاومت کششی الیاف پلیمری و میلگردهای فولادی متفاوت است، فرمول های کلاسیک در زمینه مقاومت خمشی مقاطع مسلح شده با الیاف پلیمری FRP قابل استفاده نیست.

بنابراین، تعدادی از محققین همچون آقایان صدرممتازی و حاتمی  به بررسی ضوابط قابل استفاده در طرح مقاطع خمشی بتنی مسلح به الیاف پلیمری و نیز مقاطع تقویت شده با الیاف پلیمری FRP پرداختند. استفاده از الیاف به صورت خرد شده و میلگرد نیز توسط بعضی از محققین مورد بررسی قرار گرفته است. به عنوان نمونه،  جناب آقای های و همکارانش  استفاده از میلگرد الیاف بازالت را جهت تقویت خمشی اعضای بتنی و نیز استفاده از الیاف بازالت خرد شده را به عنوان یک افزودنی جهت بهبود خواص مکانیکی بتن مورد بررسی قرار دادند. استفاده از الیاف پلیمری علاوه بر بتنهای سازهای، در روسازی راه نیز مورد استفاده قرار میگیرد. لذا تعدادی از محققین به بررسی تأثیر آن بر عملکرد بتن در روسازی راهها پرداختند. به عنوان مثال، جانگ و همکارانش  به بررسی تأثیر الیاف پلیمری در عملکرد بتن الیاف دار مورد استفاده در روسازی راهها پرداختند. دالهای بتنی، یکی از انواع سازه هایی است که کاربرد زیادی در صنعت ساختمان داشته و تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از الیاف پلی پروپیلن در جهت کنترل ترکخوردگی در این بتن ها صورت نگرفته است. لذا هدف از تحقیق حاضر، بررسی تاثیر این نوع الیاف بر مقاومت فشاری بتن و کنترل ترک خوردگی ناشی از جمع شدگی (آبرفتگی) پلاستیک در دالهای بتن الیاف دار است.

برای مشاهده ی مقالات بین المللی در مورد این نوع بتن میتوانید به صفحه ی بتن ایمن با لینک زیر مراجعه فرمایید.

(Fibre Reinforced Plastics (FRP