انواع الیاف فولادی در بتن الیافی

بتن یکی از پرکاربردترین و بهترین مصالح برای ساخت و ساز سازه ها از جمله ساختمان ها، پل ها و .. می باشد. به صورت کلی بتن از مواد زیر تشکیل شده است:

• سنگدانه ( شن و ماسه )
• سیمان
• آب
• افزودنی های مجاز

اما نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که بتن در برابر نیروهای فشاری بسیار قوی عمل می کند اما در برابر نیروهای کششی و خمشی از خود ضعف نشان می دهد. به همین دلیل مهندسان هرگز از بتن تنها برای ساخت و ساز المان های سازه ایی، استفاده نمی کنند. مهندسان از بتن به همراه آرماتور برای ساخت تمامی سازه ها بهره می برند.

آرماتور ها می توانند نیروهای کششی سازه را بهبود ببخشند و اجازه ندهند تا بتن در برابر کشش ضعیف عمل کند. حال لازم به ذکر است که امروزه برای تقویت بتن در برابر کشش، فناوری های بسیار جدیدی طراحی شده است که می تواند بسیار اثر بخش باشد. به همین دلیل در این مقاله از وب سایت نیکا کورپ قصد داریم تا به بررسی انواع الیاف فولادی در بتن الیافی بپردازیم و اطلاعات جامعی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم، بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید. 

بتن الیافی چیست؟

باید بیان شود که بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت می باشد که با به کارگیری الیاف تقویت‌کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی بتن فوق العاده خواهد شد و به عبارت دیگر مقاومت کششی بتن افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل ‌پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پر انحنا را فراهم خواهد کرد. لازم به ذکر می باشد که بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ‌ای و حتی بارهای جانبی مانند زلزله به راحتی از یک دیگر جدا نخواهد شد و خرابی در آن به وجود نمی آید.

این فناوری از سال ها قبل به گونه ایی بسیار ابتدایی استفاده می شود ( همان سیستم کاه گل ) اما امروزه با توجه به علم مهندسی در آن تغییرات بسیاری به وجود آمده و بتن الیافی در اختیار سازندگان قرار گرفته است. در واقع می توان اذعان داشت که بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می ‌باشد که:

• الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه ( در همان کاه گل )  شده است
• سیمان جانشین گل بکار رفته در در مصالح کاه گل می باشد

شایان به ذکر می باشد که بتن الیافی خواص مناسبی مانند موارد زیر را دارا می باشد که  متناسب با آن ‌ها می‌ توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت:

• شکل‌پذیری بالا
• مقاومت فوق‌العاده
• قابلیت جذب انرژی
• پایداری در برابر ترک خوردن

می توان اشاره داشت که مقاومت فشاری فوق ‌العاده بالا از FRC با استفاده از دانه ‌بندی مناسب که به طور همگن مخلوط شده باشند، به دست می آید. از سوی دیگر، افزایش نیروهای کششی / خمشی، شکستگی و کنترل آسیب به طور عمده به دلیل تقسیم به طور تصادفی از فیبرهای تقویت کننده در اختلاط حاصل می‌ گردد. در نتیجه بسیاری از تحقیقات انجام شده روی این نوع از بتن، نشان می‌دهد که FRC در شرایط بارگذاری دینامیکی نسبت به سایر انواع بتن ‌ها ویژگی‌ های کنترل آسیب فوق ‌العاده‌ای را دارا می باشد. به موارد ذکر شده در زیر دقت فرمایید:

• در ساخت کف سالن ‌های صنعتی، می ‌توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول استفاده کرد.
• این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بنا های مقاوم در برابر ضربه، مانند سازه پناهگاه‌ ها و انبارهای نگه داری مواد منفجره به شمار می ‌رود و بناهای شکل‌گرفته از بتن، قابلیت فوق ‌العاده‌ای در جذب انرژی ضربه دارد.
• هم چنین در ساخت باند فرودگاه‌ ها به خوبی می‌ توان از این نوع بتن کمک گرفت.
• موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی مانند پانل ‌ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یک سازه می ‌باشد.
• علاوه بر موارد ذکر شده نیز می ‌توان از مزایایی مانند عایق بودن سازه در باربر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره‌مند شد.   

انواع الیاف به کار رفته در بتن الیافی

شایان به ذکر می باشد که نقش اصلی الیاف مورد استفاده در بتن، كنتـرل بازشـدگی و انتشـار ترك ها می باشد. انواع الیاف های بتن مورد استفاده در بتن های سازه ای به صورت زیر می باشد:  

• الیاف های فولادی. این نوع الیاف ها در شکل ها و ابعاد مختلف و هم چنین ریز الیاف ها مورد استفاده قرار می گیرد.
• الیاف شیشه ای. باید بیان شود که الیاف شیشه ای در ملات های سیمانی فقط به عنوان الیاف مقاوم در برابر محیط قلیایی به کار گرفته می شود و انتظار بیشتری نباید از این الیاف ها داشت.
• الیاف مصنوعی شامل پلی پرو پیلن , پلی اتیلن , پلی الفین , پلی وینیل الکل و ... می باشد.
• الیاف کربنی , قیری و پلی اکریلونیتریل

خواص الیاف های به کار رفته در بتن الیافی چه می باشد؟!

قبل از آن که به بررسی هر کدام از خواص الیاف به کار رفته در بتن بپردازیم، باید اشاره کنیم که چگونگی تاثیر الیاف بر ترک خوردگی ملات سیمانی به این شکل می باشد که به علت وجود الیاف ترک های جداگانه بزرگ توسط مجموعه ای متراکم از میکرو ترک ها جایگزین می شود که از دیدگاه ایمنی و دوام قابل قبول است. در زیر به بررسی جزئی هر کدام از خواص الیاف های به کار رفته در بتن الیافی پرداخته ایم:

• الیاف های طبیعی گیاهی برای بتن های توانمند مناسب نیستند.
• الیاف های پشم شیشه به علت اثرات مخرب بر سلامت انسان و محیط زیست به طور کلی ممنوع شده و با الیاف های پلیمری جایگزین شده می باشند.
• الیاف های فولادی در بتن های سازه ای و قدرتمند قابل استفاده خواهند بود و قلاب های انتهایی و تغییرات مختلف انجام شده بر روی شکل این الیاف سبب افزایش پیوستگی بین الیاف و ملات و افزایش تاثیر ملات خواهد شد.
• الیاف های با سختی زیاد و الیاف های پلی پروپیلن رشته ای با طول های متغیر از 10 تا 80 میلی متر و قطرهای از 0.5 تا 1.5میلی  متر در احجام بالا (0.5 تا 2 درصد) به منظور افزایش مقاومت، طاقت و هم چنین مقاومت در برابر ضربه و خستگی در المان های بتنی به کار گرفته می شود.

انواع الیاف فولادی در بتن الیافی

آیین نامه ASTM A820 الیاف فولادی را بر حسب شیوه تولید به چهار گروه زیر تقسیم بندی می کند:

• سیم کشیده شده سرد
• برش ورق
• استخراج شده از حالت مذاب
• سایر حالات

باید بیان شود که الیاف فولادی باعث افزایش شکل پذیری تحت تمام حالت های بارگذاری می شود و تاثیر آن در مقاومت، بسیار متفاوت می باشد. مقاومت فشاری با حضور الیاف، تنها میزان کمی افزایش خواهد یافت. افزایش مقاومت در کشش مستقیم، بسیار مناسب می باشد. افزایش مقاومت خمشی بیشتر از افزایش مقاومت فشاری یا کششی است. هم چنین مهندسان بیان می کنند که با افزودن الیاف فولادی به تیرهای مسلح، در عین افزایش مقاومت خستگی بتن و هم چنین عرض ترک ها نیز کاهش می یابد.

مزایای الیاف فولادی در بتن الایافی

• بتن مسلح شده با الیاف فولادی، مقاومت کششی، فشاری و خمشی را افزایش می دهد.
• حضور الیاف فولادی در بتن مسلح مقاومت آن را در برابر پدیده کاویتاسیون، سایش ناشی از جریان آب با سرعت بالا و هم چنین ضربه ناشی از نخاله ها به نحو قابل توجهی افزایش خواهد داد.
•  دوام و ماندگاری بتن مسلح به الیاف فولادی بیشتر از بتن ساده است.
• سختی بتن با الیاف فولادی 5/2 برابر بتن معمولی و 5/1 برابر بتن با مقاومت بالا می باشد.  
• الیاف فولادی می تواند جایگزین مناسب شبکه های فولادی ( مش ) در بتن کف شوند.
•  بهره گیری از الیاف فولادی در بتن، هزینه های مربوط به تعمیر کف های بتنی را کاهش خواهد داد.
• مدول الاستیسیته و ضریب پواسون برای بتن الیافی با مقدار کمتر از 2 درصد همانند بتن بدون الیاف است.
• الیاف فولادی باعث افزایش عمر مفید بتن خواهد شد.

کاربرد بتن الیافی فولادی چه می باشد؟

از جمله کاربردهای این بتن می توان به موارد زیر اشاره داشت:

• روسازی باند فرودگاه ها و بزرگراه ها
• کف های صنعتی به خاطر مقاومت در برابر ضربه و تغییرات حرارتی
• استفاده از این بتن در عرشه پل ها به عنوان پوشش و روکش رویی در محل هایی که زیر اساس اجرا شده و یک عرشه بتن مسلح روی آن اجرا می شود.
• استفاده از بتن الیافی فولادی در سازه های واقع در نواحی لرزه خیز کشورمان
• بتن پاشی لایه داخلی تونل ها و معادن
• پایدار کردن شیب های سنگی و خاکی واقع در برش های بزرگراه ها و راه آهن و خاکریزها
• استفده از این بتن در سازه های پوسته ای نازک و گنبد ها
• بهره گیری از بتن الیافی فولادی در سازه های هیدرولیکی، سدها، سرریزها و حوضچه آرامش به خاطر مقاوم بودن در برابر پدیده کاویتاسیون

سخن آخر:

استفاده از بتن های الیافی روز به روز در حال افزایش می باشد. شما می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت نیکا کورپ مراجعه کنید.