ویژگی‌های مهم بتن FRC
به طور کلی این بتن دارای ویژگی‌های مختلفی است که در ادامه به آن اشاره شده است.
- مقاومت مکانیکی بسیار بالا و عملکرد مناسب در در زمان مواجهه با ضربه
- استحکام بالای بتن‌های الیاف‌دار در برابر تنش‌های ایجاد شده به دلیل خستگی
- افزایش مقاومت بتن در برابر ورقه ورقه شدن و پدیده سایش
- افزایش مقاومت کششی، برشی و خمشی در انواع بتن
- افزایش ظرفیت کششی
- دارای ظرفیت باربری نسبتاً بالا در زمان ترک خوردگی
بتن الیاف دار در ویکی پدیا
به گفته ویکی پدیا، در ساخت بتن الیافی از فناوری جدیدی در صنعت ساخت و ساز استفاده شده که به آن کامپوزیت‌ها گفته می‌شود. افزودنی‌های بتن، الیاف و تقویت‌کننده از جمله مواد جدید در ساخت و ساز محسوب می‌شوند که جایگاه ویژه‌ای را به خود اختصاص داده‌اند. استفاده از الیاف به عنوان افزودنی به بتن خواص مطلوب آن را بهبود بخشیده و مقاومت آن را نیز افزایش می‌دهد. از طرفی مهندسین برای ساخت و ساز امکان دسترسی به مصالح بسیار سبک از طریق اضافه شدن الیاف به بتن و کاهش وزن را در اختیار خواهند داشت. استفاده از الیاف در بتن در سال ۱۹۶۰ وارد عرصه صنعتی شده و با اضافه شدن تقویت‌کننده‌های جدید از نوع توزیع تصادفی فاز جدیدی را در به کارگیری بتن‌ها آغاز کرده است.
انواع الیاف مورد استفاده در بتن الیاف دار کدام است؟
این نوع از بتن شکل‌های مختلفی داشته و در اندازه‌های متفاوتی موجود است. مهم‌ترین عامل در ایجاد تفاوت بین انواع بتن FRC میزان الیاف به کار رفته، نسبت آب به سیمان، قطر و طول الیاف اضافه شده و درصد آن در بتن است. در ادامه به انواع الیاف مورد استفاده در بتن اشاره شده است.
الیاف فولادی
الیاف فولادی را می‌توان یک تقویت‌کننده فلزی در انواع بتن در نظر گرفت. قرارگیری مقدار مشخصی از این نوع الیاف در بتن تغییرات کیفی زیادی را در ویژگی‌های فیزیکی بتن ایجاد می‌کند. از این تغییرات می‌توان به افزایش مقاومت در برابر ترک خوردگی، ضربه و خستگی و همچنین مقاومت خمشی بالا، افزایش دوام و دیگر موارد اشاره کرد. بتن بهبود یافته با الیاف فولادی معمولاً با هدف افزایش قدرت استحکام و مقاومت سازه‌ها در برابر فشار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مهم‌ترین کاربرد این نوع الیاف در بتن برای ساخت کفپوش‌های مستحکم، تونل‌ها و برای استخراج از معادن است. از انواع الیاف فولادی قابل استفاده در بتن الیافی که توسط انجمن استاندارد آزمایش و مواد آمریکا معرفی شده، می‌توان به نوع سیم سرد کشیده، نوع ذوب شده، نوع آسیاب و نوع سیم اصلاح شده با کشش سرد اشاره کرد.
الیاف پلی پروپیلن PP
یکی دیگر از الیاف مورد استفاده برای تقویت بتن الیاف پروپیلن است که در واقع یک الیاف مصنوعی ساخته شده از پروپیلن بوده و می‌تواند با اضافه شدن به بتن کاربرد‌های مختلفی داشته باشد. هدف از اضافه کردن این نوع الیاف به بتن، کنترل و جلوگیری از ترک خوردگی آن در اثر جمع شدگی پس از خشک شدن و یا جمع شدگی پلاستیک است. به کارگیری این نوع الیاف در بتن نفوذپذیری آن را در مقابل چکیدن آب کاهش خواهد داد. به طور کلی این نوع الیاف از دسته پلی آلفین‌ها که پلی آلکن نیز نامیده می‌شوند، محسوب شده و درون آن ساختاری شبیه ساختار بلوری و غیر قطبی وجود دارد. همچنین این الیاف با خاصیتی مشابه پلی‌اتیلن در برابر حرارت بسیار سخت‌تر و مقاوم‌تر است.
از مهم‌ترین ویژگی‌های الیاف پلی پروپیلن می‌توان به ناهموار بودن، قابلیت مقاومت شیمیایی بالا و رنگ سفید آن اشاره کرد. این الیاف ویژگی عایق حرارتی مناسبی از خود نشان داده و می‌تواند مقاومت مناسبی در برابر اسید‌ها و حلال‌های آلی از خود نشان دهد.
الیاف چاپد شیشه
این ماده از الیاف بسیار ظریف شیشه‌ای تشکیل شده و بتن ترکیب شده با آن را بتن مسلح با الیاف شیشه می‌نامند. بتن تقویت شده با این نوع الیاف در برابر شیار شدگی مقاومت بسیار بالایی از خود نشان می‌دهد. مقاومت کششی در برابر قطر کم و چسبندگی سطحی بالا از دیگر ویژگی‌های الیاف شیشه‌ای محسوب می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی بتن الیافی می‌توان به قیمت پایین نسبت به دیگر انواع بتن اشاره کرد. خواص مکانیکی مشابهی با انواع دیگر الیاف از جمله پلیمر‌ها و فیبر کربن دارد. البته سختی آن به اندازه فیبر کربن نبوده اما در بین انواع کامپوزیت‌ها ارزان‌تر و البته شکننده‌تر است.
بیشترین کاربرد الیاف شیشه استفاده از آن به عنوان ماده تقویت‌کننده برای محصولات پلیمری است. در ساخت نوعی کامپوزیت به نام فایبرگلاس، در دسته پلیمر تقویت شده از این نوع الیاف استفاده می‌شود. خاصیت عایق حرارتی این نوع الیاف نسبت به پشم شیشه بسیار ضعیف‌تر است.
الیاف ماکروسنتتیک بتن
این الیاف مصنوعی حاصل ترکیبی از پلیمر‌ها بوده و بیشترین کاربرد آن استفاده از آنها به جای الیاف فولاد است. در ابتدا این الیاف‌های مصنوعی به جای الیاف فولاد به کار گرفته می‌شدند، اما پس از گذشت مدتی و توسعه انواع الیاف برای بتن اکنون این نوع الیاف‌ها تنها در محصولات نیمه ساخته فولادی مورد استفاده هستند. از مهم‌ترین کاربرد الیاف‌های مصنوعی ماکرو می‌توان به تأمین آرماتور‌ها در محیط‌های تهاجمی مانند سازه‌های ساحلی و دریایی اشاره کرد. زیرا همانند الیاف فولادی مشکلات زنگ زدگی و خردشدن در اثر خوردگی را نخواهند داشت. این نوع الیاف به دلیل غیر‌رسانا بودن می‌توانند در توسعه راه آهن سبک و تراموا نیز مورد استفاده قرار بگیرند.
الیاف میکروسنتتیک بتن
یکی دیگر از الیاف‌های مصنوعی به کار رفته در بتن، الیاف میکرو است. اگرچه این نوع الیاف مقاومت بیشتری نسبت به تقویت‌کننده سیم جوش داده شده در برابر ترک ناشی از جمع شدگی پلاستیک خواهند داشت، اما به طور کلی در برابر تنش‌های مربوط به بار ساختاری و جمع شدگی بتن پس از خشک شدن مقاومت پایینی دارند. این محصول برای جلوگیری از ترک خوردگی و محافظت بتن در برابر ورقه ورقه شدن و بهبود آن در مقابل یخ زدگی و همگن بودن بتن FRC ، در انواع آن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
الیاف چاپد کربن
یکی دیگر از الیاف‌های به کار رفته در بتن، الیاف‌های کربن هستند که معمولاً با قطر ۵ تا ۱۰ میکرومتر و متشکل از اتم‌های کربن، درون انواع بتن به کار گرفته می‌شوند. این الیاف باعث افزایش مقاومت شیمیایی و دما‌های بالای بتن می‌شوند. از دیگر ویژگی‌های این نوع الیاف می‌توان به مقاومت کششی بسیار بالا، وزن کم انبساط حرارتی مناسب و سختی بالا اشاره کرد. الیاف‌های کربن پس از به کارگیری با دیگر مواد ترکیب شده و یک کامپوزیت را تشکیل خواهند داد. در صورتی که الیاف‌های کربن به همراه موادی مانند گرافیت مورد استفاده قرار بگیرد کامپوزیت‌های کربنی تقویت شده را تشکیل خواهند داد که از تحمل حرارتی بسیار بالایی برخوردار است.
الیاف‌های طبیعی
الیاف طبیعی از منابع حیوانی، گیاهی یا معدنی ساخته شده‌اند. اولین مواد الیاف دار طبیعی که در بتن مورد استفاده قرار گرفت، کاه و موی حیوانات بوده است. اضافه شدن چنین مواد طبیعی به بتن معمولی استحکام آن را افزایش می‌دهد. این الیاف به صورت محلی و در دسترس هستند و استفاده از آنها در ساخت بتن توصیه می‌شود. از الیاف طبیعی قابل استفاده در بتن می‌توان به انواع سلولزی آن مانند پنبه، غلات و حتی چوب اشاره کرد. هدف از استفاده الیاف طبیعی در بتن بهبود مقاومت و دوام مواد شکننده است.
کاربرد بتن الیاف دار چیست؟
سازندگان می‌توانند با در نظر گرفتن انتظاری که از بتن دارند از انواع الیاف در بتن با توجه به مزایای دینامیکی و استاتیکی آنها استفاده کنند. از کاربرد‌های بتن نوع الیاف دار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- ساخت باند و پارکینگ های پیش ساخته شده با بتن الیافی
- استفاده برای ساخت پیاده رو‌ها
- پوشش تونل
- استفاده برای تثبیت شیب
- پوسته نازک در دیوار‌ها و لوله‌ها
- به کارگیری انواع الیاف بتنی در ساختار هیدرولیکی و عرشه‌های بلند
- جاده‌ها پل‌ها و کف انبارها با استفاده از بتن FRC
- ساخت کامپوزیت‌ها و المان های بتنی
از دیگر کاربرد‌های آن می‌توان به استفاده در دال‌های روی بستر‌های سازه‌ای، روی سقف‌ها، عرشه، پل‌ها، ساخت تیر‌ها و همچنین شاتکریت اشاره کرد.
مزایا استفاده از بتن الیاف دار (FRC) چیست؟
- این نوع بتن به دلیل مسلح شدن با الیاف می‌تواند کاربرد متنوعی داشته باشد.
- زمانی که امکان استفاده از آرماتور‌های معمولی به دلیل نیاز به مقاومت کششی بالا نیست، می‌توان از بتن FRC استفاده کرد.
- به دلیل اضافه شدن الیاف به این نوع بتن، مقاومت آن در برابر ضربه بهبود می‌یابد. همچنین رشد ترک در این نوع بتن محدود شده و با توجه به افزایش ظرفیت کشش ماده کامپوزیتی، می‌توان از این نوع بتن در پروژه‌های صنعتی استفاده کرد.
- با توجه به اینکه الیاف ساخته شده از مواد مصنوعی بسیار ضخیم و دارای ابعاد طولانی هستند، می‌توانند جایگزینی برای تقویت‌کننده‌های پارچه‌ای یا میله‌ای باشند.
- اضافه شدن الیاف به بتن باعث بهبود مقاومت آن در برابر یخ زدگی شده و استحکام بتن را برای مدتی طولانی تضمین می‌کند.
- استفاده از الیاف باعث انسجام و چسبندگی مخلوط شده و قابلیت بتن را در فواصل طولانی افزایش خواهد داد.
- الیاف در بتن باعث افزایش مقاومت بتن در برابر جمع شدگی پلاستیک و یا در زمان خشک شدن خواهند شد.
- استفاده از انواع الیاف در بتن الزام به کارگیری تقویت فولاد را به حداقل می‌رساند.
- این نوع بتن می‌تواند تا میزان زیادی عرض ترک را کنترل کرده و تمام آن را بهبود ببخشد.
- مقاومت آن نسبت به بتن ساده حدود ۱۰ تا ۴۰ برابر بیشتر است.
- این الیاف ظرفیت برشی تیر‌های بتن آرمه را افزایش می‌دهد.
معایب استفاده از بتن FRC چیست؟
- همیشه افزایش میزان الیاف برابر با بهبود این نوع بتن نخواهد بود.
- به کارگیری انواع الیاف در بتن امکان گلوله شدن در روش‌های مربوط به طرح اختلاط بدون الیاف دار را افزایش می‌دهد.
- بتن‌های تقویت شده با الیاف فولادی یا استیل با خطر خوردگی در محیط‌های در معرض یون‌های مخرب همراه هستند.
- قیمت بتن‌های تقویت شده نسبت به نوع عادی بیشتر بوده و به همین دلیل امکان استفاده از آنها در پروژه‌های دارای محدودیت بودجه وجود ندارد.
تفاوت بتن FRC و بتن پیش ساخته چیست؟
یکی از سؤالاتی که ممکن است در مورد انواع بتن الیافی پیش بیاید تفاوت آن با بتن پیش ساخته است. بتن پیش ساخته نوعی بتن محسوب می‌شود که با مقاومت بالایی ساخته شده و معمولاً با اشکال خاص از قبیل بلوک در محل پروژه مورد استفاده قرار می‌گیرند. همچنین کلیه اعضای بتنی با اشکال مختلف به گونه‌ای طراحی شده‌اند که بتوانند در قسمت‌های مختلفی از یک سازه مورد استفاده قرار بگیرند. استخرهای از پیش ساخته شده نمونه ای از سازه های پیش ساخته شده است که در منازل مسکونی، باغ و ویلا با استقبال بی نظیری مواجه شده است. بتن FRC به نوعی از مصالح ساختمانی گفته می‌شود که مواد اولیه آن با توجه به الیاف به کار رفته متفاوت است. همچنین می توان از بتن FRC برای ساخت سازه های پیش ساخته نیز استفاده نمود.
تفاوت بتن الیاف دار (FRC) و بتن خود متراکم (SCC) چیست؟
بتن خود متراکم، یک فناوری جدید در ساخت بتن است که در آن علاوه بر آب، شن سیمان و ماسه از مواد افزودنی فوق روان‌کننده و تأمین‌کننده گرانوی یا اصلاح‌کننده لزجت استفاده می‌شود. از مهم‌ترین مواد تأمین‌کننده گرانوی در این بتن می‌توان به پودر سنگ‌های آهک، کوارتز و بازالت اشاره کرد. در حالی که در بتن الیافی از انواع الیاف برای استحکام بتن استفاده می‌شود. برای آشنایی بیشتر با بتن خودتراکم و ویژگی های آن مطالعه مقاله ” بتن خود متراکم چیست؟ ” را پیشنهاد می کنیم.
مراحل اجرای بتن الیاف دار چگونه است؟
روش به کارگیری بتن الیافی ممکن است کمی با بتن معمولی متفاوت باشد. ابتدا باید سطوح مورد نظر از هرگونه آلودگی و گرد و غبار پاک شود. سپس سطح مورد نظر اندازه‌گیری شده و یک قالب از آن تهیه خواهد شد. همچنین نیاز به بررسی شیب محیط و به اصطلاح شیب‌بندی است. پس از آن نیاز است که درون میکسر از یک روان‌کننده بتن استفاده شود.
قبل از استفاده از هرگونه مواد افزودنی و تغییر شرایط بتن‌ریزی، باید به عیار بتن و جوی آن توجه شود. در این مرحله الیاف مورد نظر به داخل میکسر و به محلول اضافه می‌شود. در این زمان باید توجه کرد که بتن FRC با توجه به میزان نیاز الیاف تهیه خواهد شد. در زمان آماده شدن این نوع بتن باید محلول مورد نظر به مدت ۵ الی ۱۰ دقیقه به خوبی ترکیب شود. پس از آن می‌توان با استفاده از پمپاژ این بتن را روی سطح مورد نظر استفاده کرد.
طرح اختلاط بتن الیافی چگونه است؟
در ساخت بتن FRC از طرح اختلاط استفاده می‌شود تا بتوان به بهترین شکل ممکن مواد اولیه را با توجه به شرایط پروژه ترکیب کرد. شیوه ساخت این بتن به صورت صنعتی به سه روش ممکن است.
روش اول در طرح اختلاط مخلوط کردن الیاف مورد نظر با شن و ماسه روی تسمه نقاله و سپس اضافه کردن آن به درون مخلوط کن است. پس از آن نیز دیگر اجزای بتن از جمله افزودنی‌های پلیمری و مجاز آب اضافه می‌شود.
دومین طرح اختلاط بدین صورت است که در ابتدا سنگدانه‌های ریز و درشت و همگن‌سازی حجم آنها انجام شده و در مرحله بعد پس از انتخاب الیاف، آن را به مخلوط اضافه می‌کنیم. در نهایت سیمان و افزودنی‌های مورد نظر به همراه آب اضافه می‌شود تا قدرت و گیرایی بتن افزایش پیدا کند.
در روش سوم برای ساخت بتن FRC همانند روش دوم، در ابتدا سنگ‌ها مخلوط شده و در این زمان آب نیز اضافه می‌شود. سپس الیاف مورد نظر، سیمان به همراه آب به مخلوط اضافه شده و در نهایت بتن الیاف دار مقاوم و مستحکم با کیفیت بالا ساخته خواهد شد.
قیمت بتن الیاف دار چقدر است؟
معمولاً قیمت بتن FRC بسته به نوع الیاف مورد استفاده در آن متغیر خواهد بود. علاوه بر آن برای محاسبه مقدار الیاف به کار رفته در این نوع بتن از استاندارد‌های متفاوتی استفاده می‌شود. شرایط و ساختار الیاف، شرایط اقتصادی، قیمت دیگر مصالح در ساخت و ساز و مواد به کار رفته در ساخت الیاف همگی روی قیمت بتن الیافی مؤثر هستند.
برای دریافت قیمت انواع بتن FRC بهتر است به شرکت‌های ارائه‌کننده این خدمات و مراکز فروش معتبر و رسمی مراجعه کنید. البته ممکن است در ابتدا قیمت بسیار بالای این نوع بتن شما را از خرید آن منصرف کند. اما مقاومت بسیار بالای آن در مقابل فرسایش می‌تواند یکی از عوامل اصلی توجه به این نوع بتن باشد. به کارگیری الیاف در بتن به واسطه ایجاد مقاومت بسیار بالا نیاز به استفاده از روش‌های دیگر را از بین خواهد برد. بنابراین خرید بتن الیافی نسبت به محصولات دیگر به صرفه و اقتصادی است.
نکات پایانی در مورد بتن الیاف دار (FRC)
- به کارگیری الیاف مصنوعی از قبیل شیشه و یا برخی الیاف‌های طبیعی مانند بامبو در محیط قلیایی می‌تواند بتن را آسیب‌پذیر کند.
- بهتر است در زمان استفاده از انواع الیاف، سطح آن از طریق پوشش‌های مناسب حفاظت شود.
- بهتر است تولید‌کننده این نوع بتن، نوع و مقدار الیاف و عملکرد آن را پیش از تولید آزمایش کند.
- با هدف جلوگیری از گلوله شدن بتن در زمان آتش سوزی حجم معینی از الیاف پلی پروپیلین با توجه به ضرورت مقاومت در مقابل آتش سوزی به بتن اضافه شود.
- توجه به مقاومت و پیوستگی الیاف و خمیر سیمان در بتن بسیار مهم است. مقدار کم این مقاومت باعث بیرون کشیده شدن الیاف از خمیر سیمان شده و مقدار زیاد آن نیز باعث شکستگی الیاف بدون جذب انرژی می‌شود.
جمع بندی نهایی
در این مقاله تلاش شد تا ضمن معرفی بتن الیاف دار، به انواع الیاف به کار رفته در این نوع بتن، مزایا و معایب آن، ویژگی‌ها و کاربرد‌های آن پرداخته شود. استفاده از الیاف در بتن منجر به کنترل ترک در حالت جمع شدگی پلاستیک و انقباض ناشی از خشک شدگی می‌شود. بتن الیافی میزان نفوذ پذیری بتن را کاهش و از آب انداختگی بتن جلوگیری می‌کند هم آنها همچنین نفوذپذیری بتن را کاهش می دهند و در نتیجه خونریزی آب را کاهش می دهند. برخی از انواع الیاف مقاومت بیشتری در برابر ضربه، سایش و شکستگی در بتن ایجاد می کنند. همچنین به دلیل مقاومت بالای این نوع بتن به عنوان مصالح ساختمانی، بکارگیری آن در سازه‌ها علاوه بر افزایش مقاومت سازه در برابر ترک، سایش و حرارت، باعث افزایش مقاومت آنها در برابر ضربه خواهد شد.
