آزمایش بتن الیافی

نقش الیاف پلی پروپیلن در بتن چیست؟

الیاف بتن چیست یا الیاف پلی پروپیلن الیاف بتن در واقع نوعی کامپوزیت است و استفاده از آن در ترکیب سیمان و ماسه یا ملات های سیمانی مقاومت کششی، مقاومت آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. در حقیقت یکی از اشکالات بتن، مقاومت در برابر کشش و پایداری آن در برابر ترک خوردگی و پارگی است.

در چنین شرایطی است که با مصرف محصول جدیدی به نام الیاف بتن یا الیاف پلی پروپیلن در ملات های سیمانی ، انسجام آن به طور قابل توجهی افزایش می یابد. الیاف بتن یک افزودنی موثر برای تقویت بتن است. همچنین مقاومت کششی ، خمشی ، سایشی و برشی مخلوط سیمان و شن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

وقتی الیاف پلی پروپیلن به مخلوط سیمان و ماسه اضافه می شوند ، وزن یا حجم ملات افزایش یا نشست نمی یابد. الیاف بتن محصولی همگن و دارای درجه انسجام بالایی است و به بتن توانایی ایجاد سطوح مستحکم و منحنی را به عنوان ماده ای منعطف و قابل انعطاف می دهد. ویژگی دیگر PP ها قدرت جذب انرژی زیاد است که با تأثیر انرژی با ضربه زیاد از یکدیگر جدا نمی شود.

جالب است بدانید که قدمت کاربرد این الیاف به 3500 سال پیش باز می گردد. هنگامی که مصالح ساختمانی خاک رس زیر آفتاب خشک می شدند ، از الیاف گیاهی و طبیعی مانند کاه ، موی اسب و ... برای جلوگیری از ترک خوردگی بافت شکننده آنها استفاده می شد. در حقیقت ترکیب pp با مخلوط سیمان و بتن یک مدل پیشرفته از کاه گل است. در این فناوری ، سیمان جایگزین گل و الیاف طبیعی و پلاستیک جایگزین کاه شده است.

این فناوری در ابتدا برای تقویت ملات های سیمان ضعیف با فایبرگلاس مورد استفاده قرار گرفت. با این حال ، از آنجا که محیط قلیایی بتن ، فرم الیاف شیشه را ناپایدار می کند ، بحث در مورد افزودن دی اکسید پتاسیم است که باعث تولید سیمان مقاوم در برابر مواد قلیایی می شود.

انواع الیاف بتن

وظیفه اصلی انواع الیاف بتن همگن سازی ملات های سیمانی و همچنین برابر سازی نسبت آب و سیمان در کل ملات سیمان است. هدف آن جلوگیری از آبیاری بتن و در نهایت کاهش میزان ترک ها و کنترل دهانه ملات در هنگام خشک شدن است. حال انواع این محصول قابل استفاده در ملات های سیمانی را معرفی خواهیم کرد.

•    الیاف های فولادی در اشکال و اندازه متفاوت
 
•    رشته های شیشه ای که صرفا به عنوان یک نوع مقاوم کننده در برابر محیط قلیایی ملات های سیمانی استفاده می گردد.
 
•    رشته های مصنوعی یا به عبارتی پلاستیکی از جمله پلی پروپیلن، پلی الفین، پلی وینیل الکل
 
•    نوع کربنی، قیری و پلی اکریلونیتریل
 
در این مطلب بیشترین بحث ما در مورد الیاف بتن یا الیاف پلی پروپیلن می باشد.

تاثیرات الیاف پلی پروپیلن در بتن

•    پائین آمدن آمار ترک خوردگی و ترک های مویی در نتیجه مسلح نمودن ملات سیمان
 
•    بالا رفتن توان مقاومتی در برابر ضربه
 
•    مقاوم نمودن و استحکام بخشیدن در برابر حرارت
 
•    توان مقاومتی بالا در برابر سایش
 
•    کاهش درصد نفوذ آب و مواد خورنده

نکاتی مهم درباره الیاف بتن که باید بدانیم

امروزه اثرات مخرب و آسیب رسان فایبرگلاس بر طبیعت و سلامت انسان کاملاً آشکار شده است و همین امر موجب ممنوعیت کاربرد آن گردیده است. الیاف پلیمری به عنوان جایگزین مناسبی انتخاب شده اند. همچنین تأثیر الیاف فولادی بر اتصال و انسجام ملات های سیمانی و همچنین افزایش اثرات ملات باعث شده است این محصول به عنوان گزینه بسیار مهمی در تهیه بتن های مستحکم و توانمند باشد.

رشته های با مقاومت بالا و همچنین رشته های پلی پروپیلن در اندازه های مختلف از 10 تا 80 میلی متر ، طول قطرها از 0.5 تا 1.5 میلی متر در وزن زیاد (0.5 تا 2٪) به عناصر سیمان اضافه می شوند تا بتوانند مقاومت و استقامت را به همان اندازه افزایش دهند. همچنین به کار بردن این الیاف پایداری در مقابله با خستگی و ضربه را افزایش می دهند.

الیاف پلی پروپیلن با کشش کم دو عملکرد بسیار مهم دارند. برای کنترل ترک های ناشی از جمع شدگی که در ساعات اولیه بتن ریزی و گیرش ایجاد می شود ، از این رشته ها در حجم کم ، مثلاً در کیلوگرم در متر مکعب استفاده می شود.

مدول یانگ (نسبت رشد تنش به کرنش اجسام الاستیک) بتن تازه و pp مشابه است. استفاده از این رشته ها در دیواره های سیمانی آپارتمان ها و برج ها به این دلیل است که الیاف بتونی در آتش و دمای بالا ذوب می شوند و در این شرایط راه هایی که برای آزادسازی فشارهای داخلی ساختمان و خرابی ساختمان ایجاد می شود به تأخیر بیفتد.

کاربردهای الیاف بتن یا الیاف پلی پروپیلن  چیست؟

•    تولید ملات های سیمانی شکل پذیر و منعطف

•    تولید ملات هایی با توان مقاومتی سایشی و ضربه ای بسیار بالا
 
•    یک ماده اضافه نمودنی بسیار موثر در انجام انواع کف سازی های سیمانی صنعتی و سکونتی
 
•    استفاده از ملات سیمانی ترکیب شده با آن در مخزن سیمان، تصفیه خانه ها، شبکه های آب و فاضلاب و کانال های آب
 
•    بهره گیری از الیاف بتن پلی پروپیلن در نما کاری های ساختمان و انواع نماهای سیمانی و توانایی ترکیب شدن با چسب سیمان و افزایش فوق العاده کارایی و توان مقاومتی آن
 
•    مسلح نمودن و تقویت قسمت هایی از سازه های سیمانی که ارتعاشات بر آنها اثر گذار است.
 
•    توان تولید بتن های ضد اشتعال و آتش
 
•    امکان ساخت و تولید قطعات سیمانی پیش ساخته با حداقل جرم و ضخامت
 
•    تولید و عرضه دیوار پوش های رومالین
 
•    ساخت و تولید ایرانیت ها یا همان صفحات سیمانی
 
•    استفاده از این فناوری در گچکاری برای افزایش بهره وری و کیفیت در پنل ها و قطعات گچی
 
•    بهره گیری از این محصول در ساخت لوله ها و بلوک های سیمانی و همچنین سقف های فایبر گلاس

آزمایش بتن الیافی

قیمت الیاف بتن الیافی دیگری که برای بتن مسلح استفاده می شود ، تن الیافی پلیمری است. یکی از مزایای الیاف پلیمری کامپوزیت نسبت به مواد فلزی پدیده خستگی است. این الیاف در گذشته در صنعت هوافضا استفاده می شد و مقاومت خوبی در برابر خستگی از خود نشان داده است. فولاد معمولاً به دلیل انتشار ترک به طور ناگهانی می شکند ، اما کامپوزیت های پلیمری به دلیل شکستن الیاف در سطح تماس یا ماتریس الیاف بسیار آهسته می شکنند و در بتن نیز وجود دارند.

تفاوت های قابل توجه در نتایج آزمایش کامپوزیت های پلیمری منجر به کاهش تنش های طراحی برای این مواد در عمل می شود. به گفته دوهوفر ، رفتار خستگی رزین های مختلف به دلیل تفاوت های شیمیایی بیشتر متفاوت نخواهد بود ، اما رزین های اپوکسی خواص خستگی بهتری دارند.

به گفته هاراوی ، مکانیسم تخریب مواد پلیمری کامپوزیتی به شرح زیر است:

1-ترک برداشتن ماتریس
2-لایه لایه شدن مواد
3-پارگی الیاف
4-از بین رفتن چسبندگی بین ماتریس و الیاف

بر اساس نظریه کرسیس : ورقه ای با الیاف یک طرفه مقاومت خوبی در برابر خستگی دارد زیرا همه بارها با زور به الیاف وارد می شوند. لایه بندی الیاف کامپوزیت به دلیل تنش بین صفحات است. معمولاً از انتهای آزاد و تکیه گاه شروع می شود و به طرف داخل ورق گسترش می یابد. یک مکانیزم مهم خرابی جدایی بین الیاف و رزین در سال 1973 توسط دو هیو فز مشاهده شد:

Gfrp باعث جداشدگی میشود ولی در GFrp تازه تا70درصد مانع جدا شدگی می شود. استاتیکی 30درصد مقاومت ترمیم و تقویت سازه های بتن مسلح با استفاده از روش الیاف پلیمری مرکب در بتن مسلح (اف ار پی):

در حقیقت ، این یک پوشش کامل از صفحات فولاد ضد زنگ و الیاف پلیمری کامپوزیت است که می تواند برای تقویت تیرها ، ستون ها ، دریچه ها و غیره استفاده شود. تقویت الیاف فولادی با اتصال تیر و ستون با چسب رزین اپوکسی انجام می شود. هنگام استفاده از روش FRP الیاف پلیمری کامپوزیتی برای ترمیم تیر و ستون نکات زیر را باید در نظر گرفت:

1. شرایط به کار گیری و سختی کار
2. ابعاد لایه تقویت در هندسه و وزن بنا
3. دوره زمانی اجرای طرح تقویت
4. هزینه اجرای طرح

انواع الیاف فولادی مرکب در ساختمان شامل موارد زیر می باشد

1-الیاف شیشه
2-الیاف کربن
3-الیاف آرامید

در الیاف مرکب فولادی می توان از چند نوع الیاف استفاده کرد که به ان هیبرید (Hybrid) می گویند.

1- الیاف شیشه ای:

رایج ترین و پرکاربردترین نوع الیاف برای سقف های کامپوزیتی است. آن ها با توجه به نوع ترکیب مواد مورد استفاده به انواع مختلفی تقسیم می شوند. مزایای این الیاف عبارتند از قیمت پایین ، استحکام کششی بالا ، مقاومت شیمیایی بالا و عملکرد عایق بالا. معایب آن شامل ضریب کشش کم ، وزن مخصوص نسبتاً بالا ، حساسیت برش بالا و کاهش مقاومت با دما و رطوبت است.

2- الیاف کربن:

خواص این گونه الیاف شامل تراکم 22.7 کیلو نیوتن متر بر متر مکعب ، کریستال با شکل خاص ، نازک تر از موی انسان ، قطر 6-10 میکرون است.

مزایای اصلی آن

استحکام خستگی بالا ، مقاومت در برابر خوردگی ، ضریب انبساط حرارتی پایین

معایب

قیمت بالا -کرنش در شکست-هادی الکتریکی

3-الیاف آرامید:

پلیمر آرامید دارای ویژگی های نقطه ذوب بالا ، پایداری حرارتی عالی ، بازدارندگی شعله و نامحلول در بسیاری از حلال های آلی است. چگالی آن بین 12-14.6 کیلو نیوتن متر بر متر مکعب بوده و مقاومت در برابر ضربه و عدم حساسیت به خواص الکتریکی خاموش شدن یکی دیگر از ویژگی های آن است.

حفاظت و ایمنی :

» این ماده در دسته مواد مضر برای سلامتی انسان و محیط زیست قرار ندارد. با این وجود نباید توسط انسان بلعیده شده یا با چشم تماس پیدا کند.
» درصورت تماس با چشم یا پوست  سریعا با آب شستشو شود.