کاربردهای مهم الیاف بتن چیست؟

بتن یکی از مصالح ساختمانی قدیمی می باشد که از ترکیب شن، ماسه و سیمان با آب تشکیل می‌شود.

استفاده از بتن مزیت ها و ایرادات مخصوص به خود را دارد. با توجه به مقاومت کششی بسیار پایین بتن و شکننده بودن آن امکان دارد در صورت بروز وقایع طبیعی مثل زلزله یا طوفان‌های شدید سازه‌های بتنی با ریزش مواجه شوند. به منظور پیشگیری از وقوع با این مشکل از الیاف استفاده می شود.

الیاف بتن یکی از مصالح جدید ساختمانی می باشد که امروزه در صنعت ساختمان‌سازی جایگاه به خصوصی پیدا کرده است. با استفاده کردن از آن در کنار آرماتور می‌توان خصوصیات مهندسی بتن را تا حد قابل توجهی بهبود بخشید. با توجه به مقاومت پایین بتن در برابر ضربه و خاصیت شکنندگی آن از الیاف بتن به منظور بهبود ویژگی‌های مصالح ساختمانی قدیمی بکار گرفته شده است.

معرفی ویژگی های بکار گیری از الیاف بتن

بکار گیری از آن موجب افزایش مقاومت و انعطاف‌پذیری بتن می‌شود ولی به کارگیری آن احتیاج به توجه و مهارت بالا دارد. از سویی دیگر این نوع مواد در ساختمان سازی راه‌حل‌های مهندسی بهتری را در اختیار پیمانکاران قرار می‌دهد. همانگونه که میدانید مقاومت کششی بتن بسیار پایین تر از مقامت فشاری آن می باشد. مقاومت کششی بتن در حدود ۱۰ درصد مقاومت فشاری آن می باشد. به همین علت در محاسبات سازه های بتنی اغلب از مقاومت کششی بتن صرف نظر می شود.

برای جبران این ضعف از بتن مسلح بکار گرفته می شود. از جمله مصالحی که برای مسلح کردن استفاده می شود الیاف بتن می باشد. یکی از این مواد نوعی الیاف پلیمری می باشد به اسم الیاف پلی پروپیلن. این مواد که در صنعت ساختمان استفاده بسیار زیادی دارد به الیاف PP نیز شهرت دارد. اضافه نمودن الیاف PP به بتن همان کار آرماتور در بتن مسلح را انجام می دهد.

الیاف بتن در واقع باعث حفظ یکپارچگی دانه های بتن و درنتیجه افزایش مقاومت کششی آن می شود.

به روش‌های گوناگونی می‌توان الیاف را به بتن افزود، ولی باید این نکته را در نظر داشته باشید که در نهایت بتن حاصل شده باید یکدست باشد تا از جداشدن مواد جلوگیری شود. اغلب در هنگام مخلوط کردن ، بتن حالت گلوله‌ای به خود می‌گیرد. محاسبه درست نسبت ابعاد، حجم الیاف، اندازه و میزان درشت بودن آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می باشد. اغلب الیاف بتن در مقایسه با بتن معمولی احتیاج به مقدار زیادی سیمان دارد. به طور کلی موجب بالا رفتن مقاومت فشاری می‌شود. با استفاده از این نوع مواد میزان انعطاف‌پذیری سازه های بتنی تا حد قابل توجهی افزایش پیدا می کند.

نسبت ظاهری الیاف بتن

این ویژگی اثر قابل توجهی درافزایش مقاومت ماتریس بتن دارد. الیاف داخل ماتریس زیـر بار به دو علت زیر گسیخته می شود.

1. اگر الیاف طولی کمتر از طول بحرانی length critical داشته باشند . به علت ازدست دادن خاصیت پیوستگی .
2. چنانچه طول الیاف از طول بحرانی بزرگتر باشد.

معمولاً نسبت ظاهری برای الیاف بطول m m ۶ – ٧۶ معادل ٣٠ – ١۵٠ می باشد.

ضریب ارتجاعی الیاف

هر اندازه ضریب ارتجاعی الیاف بالا تر باشد ، تنشی که ترکیب با ماتریس های سـیمانی،(مـلات یـا بـتن ) تحمل می کند زیاد تر است.این ویژگی الیاف بتن عامل مهمی برای مقایسه و تشخیص مزیت های الیاف ها نسبت بهم می باشد .

پیوستگی الیاف به ماتریس

یکی از ویژگی های مهم در خاصیت مقاومت دهی است. شیوه های پیوستگی الیاف به ماتریس دارای چسبندگی ، اصطکاک و درگیری مکانیکی، مشابه آرماتورهای فولادی دربتن مسلح می باشد.

خاصیت ارتجاعی

در صورتی که خاصیت ارتجاعی الیاف پایین باشد بتن حاصله خصوصیاتی مثل خزش تحت بار از خـود نشـان می دهد و در نتیجه مقاومـت بتن حاصله از این نوع الیاف با گذر زمان کاسته می شود . این مورد در الیاف پلی پروپلین محسوس تر می باشد.

مقاومت کششی الیاف

هر زمان که مقاومت کششی الیاف بیشتر از ماتریس باشد، مقاومت کششی ترکیب افزایش پیدا می کند و عملا علت استفاده از الیاف در بتن همین دلیل است.

کرنش پذیری الیاف

کرنش نهایی الیاف مصنوعی در بتن باید زیاد تر از کرنش ترک خوردگی ماتریس باشد و از آنجا کـه همیشه ماتریس های سیمانی شکننده اند این موضوع برای بیشتر الیاف ها صدق می کند .وقتی ماتریس بتن تحت بار قرار می گیرد الیاف‌های پخش شده‌ی داخل آن باعث مـی‌شوند که نخست، سرعت گسترش ترکها آهسته‌تر شود و با افزایش میزان بار، مقدار ترکها بتدریج بیشتر می شود نه یک باره.

از سوی دیگر چون الیاف قادراست تنش در یک مقطع ترک خورده را منتقل کند، به عبارت دیگر الیاف با پل زدن بین ترکها بار و کرنش را حمل می کنند، همچنین قابل ذکر است که بار بوسیله تنش برشی در سطح مشترک ماتریس – الیاف، از ماتریس به الیاف منتقل می شود، همیشه انتقال بار به علت اختلاف در خواص فیزیکی الیاف و مـاتریس ( مانند اختلاف در ضریب ارتجاعی ) انجام می گیرد.

روابط تغییر تنش برشی، در طول سطح مشترک ماتریس – الیاف و میزان تنش کششـی در الیـاف، طبق تعادل نیروها بدست می آید. پس در نتیحه افزایش الیاف به مخلوط بتن موجب می شود که قسمت های ترک خورده نیز درمقابل بـار از خـود مقاومـت نشان دهند و در نتیجه می تواند نسبت به ماتریس تقویت نشده از خود تغییر شکل بیشتری نشان دهد و قابلیـت بـاربری بیشـتری داشـته باشـد.

جهت آشنایی با الیاف پلی پروپیلن بتن اینجا کلیک کنید

علت بکار گیری از الیاف بتن

۱-حذف میلگرد و آرماتور حرارتی در بتن و جایگزین کردن الیاف بتنی مناسب به عنوان مثال الیاف فولادی بتنی یا الیاف پلیمری بتنی و الیاف شیشه بتنی

۲-سرعت بخشیدن به زمان اجرای پروژه به سبب حذف آرماتور حرارتی و جایگزینی الیاف بتنی کاستن هزینه های جاری پروژه به سبب حذف نیروی کار جهت آرماتور بندی و کاستن هزینه های خرید آرماتور و الیاف فولادی  بتن  توزیع  یکپارچه الیاف بتن در سازه بتنی و تحمل فشارهای مقطعی و سراسری در تمام بتن

۳-بالابردن عمربتن و پیشگیری از خستگی بتن و ایجاد مقاومت های ویژه بسیار بالا افزایش ضریب مقاومت بتن در مباحث مقاوم سازی بتن در سیکل های متناوب برودتی و حرارتی جلوگیری از حمله سولفات ها و مواد مخرب بتن