کاربرد الیاف بتن در کف سازی

مصرف الیاف بتن به عنوان مسلح کننده در جهت  افزایش مقاومت ، بهبود خواص مکانیکی و دوام بتن و کنترل ترک خوردگی در ساختار بتن و ملات های پایه سیمانی انجام می شود. تاکنون مشخص شده است که انواع الیاف ها می توانند ظرفیت کرنش مقاومت در برابر ضربه، میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را زیاد کنند. در واقع برای کاربرد در سازه الیاف فولادی می تواند نقش مکملی برای میلگرد ها بوجود آورد.

بتن الیافی در واقع نوعی کامپوزیت محسوب می شود  که با به کارگیری الیاف تقویت‌ کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی فوق‌ العاده زیاد می شود. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی دارد و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل‌ پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پر انحنا را ممکن می سازد. بتن الیافی قابلیت جذب انرژی بالایی را دارد و تحت تاثیر بارهای ضربه‌ای به راحتی از هم گسسته نمی شود. شاهد تاریخی این فن‌آوری، کاربرد کاه‌ گل در بناهای ساختمان می باشد. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی محسوب می گردد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در کاه‌گل شده است.

لازم به ذکر می باشد با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد استفاده شده مخصوصا سیمان، بتن در فشار خوب ولی در کشش ضـعیف عمل می نماید. از بزرگترین کاستی بتن تردی آن می باشد. تقویت کننده هایی مانند میله های فولادی را می توان برای افزایش اسـتحکام کششـی بـه بـتناضافه کرد. ضمن اینکه هنگامی که بتن سخت می گردد ، تمایل به ترک خوردن آن نیز افزایش می یابد .

تاریخچه الیاف

در زمان ‌های گذشته از الیاف برای تقویت ملات‌های ترد و شکننده استفاده می گردید که کاه به دلیل ارزانی  مشهورترین و پرطرفدارترین‌ آن بود.‌ الیاف برای تقویت آجرهای خشتی و ملات کاه گل در اندودها در قبال ترک خوردگی که بعد از خشک شدن رخ می داد، به کار رفته و اکنون  نیز ارزان ترین نوع ملات در مناطق روستایی کشور می باشد.

استفاده از کاه و مخصوصاً موی دم اسب ‌یا بز در بناهای قدیمی ایران به خصوص گنبدها سابقه طولانی و تاریخی دارد‌. کاربرد الیاف فولادی از اواسط قرن اخیر شروع شد و تاریخ دقیقی در مورد استفاده از این روش وجود ندارد ولی افراد مختلف با استفاده از روش‌ های متفاوتی از جمله  کاربرد تکه‌ های سیم یا بریده‌ های فلز در داخل بتن، امتیاز این نوع روش را به نام خود ثبت نمودند.

انواع الیاف بتن

نقش اصلی الیاف با طول كوتاه پخش شده، كنتـرل بازشـدگی و انتشـار ترك ها می باشد. انواع الیاف بتن مورد استفاده در بتن های سازه ای به این صورت می باشد :

الیاف فولادی در شکل ها و ابعاد متنوع و ریز الیاف ها.  الیاف فولادی در جهت بهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌ های بتنی و بتن مسلح ایجاد نموده است. یکی از مهمترین نقش‌های الیاف فولادی در بتن افزایش مقاومت کششی بتن توسط کاهش ایجاد ریز ترک ‌های حاصله از بارگذاری خارجی می باشد.‌

الیاف فولادی از  شکل های مختلفی برخوردار می باشند  که معمولا  4 دسته اند:

– الیاف سیمی
– الیاف ماشینی
– الیاف نواری یا برشی
– الیاف ریخته گری

الیاف شیشه ای که در ملات های سیمانی تنها  به عنوان الیاف مقاوم در برابر محیط قلیایی استفاده می شود.الیاف مصنوعی شامل پلی پرو پیلن , پلی اتیلن , پلی الفین , پلی وینیل الکل و ...الیاف پلی پرو پیلن به قصد كنترل ترك های مویی و تقویت عملکرد پلاستیكی بتن در دراز مدت کاربرد دارند.

همچنین مصرف این نوع الیاف  علاوه بر بتن یا ملات های سیمانی، در اندودهای گچی نیز تاثیر گذار هستند. لازم به ذکر است واحد کنترل کیفیت بافر با بررسی‌ها و تست های متعدد آزمایشگاهی و کارگاهی بهترین نوع الیاف شیشه را عرضه می نمایند.

موارد کاربرد الیاف بتن

الیاف در بتن ضمن افزایش مقاومت فشاری و كششی یكی از عوامل بسیار مهم در دوام بتن است. خطاهای حین ساخت بتن در اختلاط مصالح سنگی، میزان سیمان و نسبت آب به سیمان، اهمیت وجود الیاف را به دلیل كاهش ترک های مویی و اهمیت بهره مندی از آن معین می کند.

پخش الیاف در حجم بتن به شکل نامنظم، مهار نیروهای داخلی ممکن می سازد. ایجاد تنش های برشی در گوشه و زوایای قائم بطور نمونه نزدیكی درزها موجب ایجاد ترك های عمیق در دال بتنی می شود  كه با استفاده  از الیاف می توان به طور چشمگیری از ایجاد این ترک ها جلوگیری کرد.

عموماً درصد حجم الیاف به بتن 3 ~ 1/0 درصد می باشد ، اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی بوده ، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون ها استفاده کرد. در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر خواهد بود. بنابراین باید به این نکته توجه داشت که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن ها شود.

مقاومت بتن الیافی در برابر ضربه باعث شده که مهندسان و طراحان برای  ساخت مکان هایی که نیاز به پایداری در برابر ضربه دارند از جمله  پایگاه های نظامی و محافظت از مواد منفجره و پناهگاه ها، ساخت باند فرودگاه ها، کف سازی کارخانه های صنعتی و … بالا باشد. همچنین مقاومت و دوام و عمر بالای این نوع بتن دلیلی است که باعث استفاده از آن در ساخت تونل ها و سایر سطوح منحنی شده است که با پاشیدن بتن الیافی بر بدنه به استحکام آن می افزایند.

احتمالا به دلیل هزینه زیاد بتن با الیاف فولادی، الیاف مصرفی در بتن عمدتا در لایه روکش بتن و نه در ضخامت کامل کف سازی به کار برده می شود. چنین ساختاری از این ماده مرکب منطقی به نظر می آید زیرا حداکثر تنش کششی در بالای کف سازی اتفاق می افتد.

موارد کاربردی الیاف بتن

- الیاف بتن قابل استفاده در بتن سقف های عرشه فولادی می باشد .
 - الیاف بتن در  کفسازی انبارها ، سالن های صنعتی تولید ، باند فرودگاه ، اماکن نظامی و نیروگاهها و… بسیار پر کاربرد می باشد.
 - استفاده از الیاف بتن در بتن ریزی انواع عرشه بتنی پل ها و... .
 - عرضه بتن با مقاومت ضربه ای و سایشی بالا با استفاده از الیاف بتن
 - تولید بتن با قابلیت تحمل و مقاومت در دماهای بالا و افزایش مقاومت در برابر آتش سوزی با استفاده از الیاف بتن
 - احداث سازه های بتنی نظامی و هسته ای و … با استفاده از الیاف بتن
 - الیاف بتن جایگزین مناسب به عنوان تمام و یا بخشی از میلگرد های حرارتی و مش های فلزی در کف سازی ها

 روش تولید بتن الیافی

مهمترین قسمت کار مخلوط کردن بتن، تولید بتن الیافی می ‌باشد. بنابراین بتن با هر روشی که تولید گردد باید به شکلی  مخلوط شود تا از گلوله شدن الیاف بتن در مخلوط بتن پیشگیری شود تا الیاف موجب کنترل ترک بتن گردد.
جدا شدن یا گلوله شدن الیاف در حین میکس مخلوط به چندین علت بستگی دارد  که معمولا مهمترین پـارامتر ، نسـبت ظـاهری می باشد. عوامل دیگر که بر توزیع الیاف اثرمی گذارند عبارتند از : درصد حجم الیاف ، اندازه شن ، دانه بنـدی وکمیت سنگدانه ها ، نسبت آب به سیمان و روش مخلوط کردن.و…

سخن پایانی

انگیزه اصلی از مسلح نمودن بتن با الیاف ، افزایش مقاومت کششی ، کنترل ترک بتن و افزایش سختی به وسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک است. به این  ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف ، امکان تغییر شکل های بزرگتری فراهم خواهد شد.