شرکت

بتن زیست

جستجو کردن
بستن این جعبه جستجو.
جستجو کردن
بستن این جعبه جستجو.
ها

الیاف بتنی ( الیاف فولادی)

از زمان های دور همواره استفاده از الیافی همچون کاه و موی اسب برای بهبود خواص تردی و غیرشکل پذیری مصالح بنایی استفاده می شد. با گذشت مدتی استفاده از الیاف پنبه نسوز گسترش فراوانی یافت. اما با توجه به آسیب رساندن این نوع الیاف به سلامتی، استفاده از این الیاف بصورت کاهش پیدا کرد. و مهندسان سعی در کشف الیاف جدیدی کردند. بتن پرمصرف ترین ماده در جهان بعد از آب می باشد.

تمامی افراد جامعه روزانه در معرض و تماس با این ماده ساختمانی می باشند.  با توجه به خطرات گسترده و لرزه خیزی شدید منطقه و همچنین ضعف بزرگ بتن در کشش. برآن شدیم تا با کاربرد مصالح جدید خاصیت تردی و ضعف بتن در کشش را جبران کنیم. کنترل ضعف بتن در گذشته با استفاده از شبکه های آرماتور گذاری انجام می شد. اما این شبکه های فولادی بعلت گران بودن، زمان بالای اجرا و بهبود فقط در جهت بکار گیری چندان توجیح اقتصادی ندارد. اما بکار گیری و ورود صنعت الیاف به ساختمان می توان تا حد بسیاری جایگزین آرماتور گردد.

از جمله مزایای الیاف بتنی در جایگزینی آرماتور می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  1. هزینه پایین الیاف در قیاس با آرماتور و همچنین نیروی کار کمتر
  2. پخش بصورت اتفاقی و در تمام جهات
  3. سرعت اجرای بالاتر نسبت به آماتور گذاری
  4. استفاده راحت تر و حمل آسان تر

الیاف با بهبود خواصی از بتن از جمله افزایش مقاومت کششی، مقاومت فشاری، مدول الاستیسیته، مقاومت در برابر تر خوردگی، کنترل عرض ترک ها، افزایش دوام، افزایش مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر ضربه، کاهش جذب آب، کاهش انقباض و انبساط بتن، بهبود مقاومت بتن در برابر تغیرات دمایی و افزایش مقاومت بتن در برابر آتش باعث گستردگی استفاده و جبران نقاظ ضعف و تقویت سایر خصوصیات بتن می شوند.

الیاف بتنی بطور کلی به 4 دسته تقسیم می شوند:

  1. الیاف فولادی
  2. الیاف شیشه
  3. الیاف سنتتیک
  4. الیاف طبیعی

که در صنعت بتن بیشتر از الیاف فولادی و سنتتیک استفاده گسترده ای می شود.

الیاف فولادی

الیاف فولادی از جمله پرکاربرد ترین الیاف بتنی می باشد. این مهم بعلت ویژگی خاص الیاف فولادی می باشد. از جمله مقاومت و سختی بالا، توانایی بالا در چسبندگی به بتن، مقاوم در برابر بارگذاری طولانی مدت، مقاوم در فضای قلیایی بتن، افزایش مقاومت و بهبود خواص بتن تحت بارگذاری های مختلف و … می باشد.

نوع و شکل الیاف بتنی

الیاف فولادی 1.5درصدی در بتن باعث افزایش مقاومت فشاری تا 15درصد می شود. عملکرد این الیاف در بهبود مقاومت کششی چشمگیر تر می باشد.  با همین درصد تا حدود 30-40 درصد افزایش مقاومت کششی را داریم. در بهبود مقاومت برشی و پیچشی بتن می توان به نوع آزمایش و جهت گیری و حضور مقدار الیاف در سطح گسیختگی اشاره نمود.

بطور کلی با افزایش 1 درصد الیاف بتنی0-30درصد افزایش مقاومت برشی و پیچشی داریم. افزایش مقاومت خمشی بیش از مقاومت کششی و فشاری می باشد.نتایج بدست آمده حاکی از آنست که  استفاده از  روش آزمایش خمش سه نقطه ای 50-70 درصد افزایش مقاومت داریم. استفاده بیش از 4 درصد الیاف، مقاومت خمشی را به بیش از دو برابر می رساند. اما با بکارگیری الزامات خاص می توان تا 150درصد نیز افزایش مقاومت خمشی ایجاد نمود.

در بررسی رفتار بتن الیافی فولادی تحت بار ضربه ای بررسی دو پارامتر مقاومت(حداکثر نیرو) و انرژی شکست مهم می باشد.

در بررسی نتایج آزمایشات بر بتن الیافی فولادی:

  1. استفاده از الیاف فولادی در بتن با مقاومت نرمال و بتن پرمقاومت تحت بار ضربه ای به ترتیب باعث افزایش انرژی گسیختگی، حداقل 2.5 و 3.5 برابر بتن معمولی می باشد.
  2. استفاده از الیاف فولادی در بتن با مقاومت نرمال و بتن پرمقاومت تحت بار استاتیکی به ترتیب باعث افزایش انرژی گسیختگی، حداقل 5 و 4 برابر بتن معمولی می باشد.
  3. در مقایسه حداکثر نیروی موجود برای ایجاد ترک در بتن با مقاومت نرمال و بتن پرمقاومت تحت بار ضربه ای، استفاده از الیاف بتنی فولادی حداقل افزایش 40 درصدی نیرو را نسبت به بتن ساده شاهد بودیم.
  4. در مقایسه حداکثر نیروی موجود برای ایجاد ترک تحت بار استاتیکی، استفاده از الیاف بتنی فولادی با مقاومت نرمال 2-3 و در بتن پرمقاومت 1.5 برابر بتن ساده می باشد.

در بررسی مقاومت خستگی بتن الیافی فولادی، بسته به نوع الیاف بتنی و نحوه توزیع آنها 65-90 درصد مقاومت خمشی استایکی افزایش مقاومت خستگی را داریم. که همچنین باعث کاهش تغییر شکل های ناشی از خستگی می شود.

استفاده از الیاف بتنی با حجم بیش از 2 درصد و 1 درصد باعث بهبود به ترتیب مقاومت  بتن در برابر خزش و انقباض و مدول الاستیسیته و ضریب پواسون می شود. رسانایی گرمایی با افزودن مقدار الیاف از 0.5 تا 1.5 درصد مقدار کمی افزایش می یابد.

استفاده از الیاف فولادی در بهبود نفوذ پذیری بتن در برابر جریان آرام آب تاثیری ندارد. اما شاهد افزایش چشمگیر نفوذپذیری تحت جریان و فشار بالای آب می باشیم. افزایش مقاومت لغزشی بتن و ضریب اصطکاک بتن الیافی در بتن با سطح بدون پوشش، زوال و فرسایش تقریبا ناچیز می باشد. اما با شروع و فرسایش و زوال با افزایش 15 درصدی مقاومت اصطکاکی مواجه می شویم.

در نهایت بیان این نکته ضروری می باشد که الیاف بتنی الزاما تعداد ترکهای انقباضی را کاهش نمی دهد. بلکه با افزایش تعداد ترک سعی در کاهش عرض ترک های بوجود آمده دارد.

الیاف سنتتیک

این الیاف در خلال تحقیقات در صنعت پتروشیمی و نساجی معرفی گردید. و در صنعت بتن با فرمولاسیون پلیمرهای آلی بکارگرفته شد. انواع مختلفی از این نوع الیاف بتنی وجود دارد از جمله:

  1. آکرلیک
  2. آرامید
  3. کربن
  4. نایلون
  5. پلی استر
  6. پلی اتیلن
  7. پلی پروپیلن

 الیاف آکرلیک:

این الیاف شامل حداقل 85 درصد اکریلونیتریل می باشد. ویژگی این الیاف بتنی باعث شده است که در صنایع نساجی بیشتر بکار گرفته شود. و جایگزین الیاف پنبه ای نسوز شوند. مقاومت کششی معمول این الیاف 207-345 مگاپاسکال می باشد. که بعضا با شرایط خاص تا 1000مگاپاسکال نیز می رسد.

الیاف آرامید:

از مزیت الیاف آرامید مدول بالا و مقاومت کششی بالای این الیاف بتنی می باشد. اما قیمت بالای این الیاف مانع از وسعت کاربرد در بتن شده است.

مقاومت کششی الیاف آرامید 2.5 برابر از الیاف شیشه و 5 برابر از الیاف فولادی بیشتر می باشد. این الیاف تا دمای 160 درجه پایداری ابعادی خود را حفظ نموده است و تا دمای 200 درجه در برابر خزش مقاومند.

الیاف کربن:

الیاف کربن CFRT یکی از مقاوم ترین مصالح ساختمانی است. این محصول در ساخت و مقاوم سازی ساختمان از طریق افزایش تحمل بار و افزایش جذب انرژی کاربرد دارد.  الیاف کربن مقاومت بالایی در برابر حرارت دارند از این رو در ساخت قطعات ضد آتش و انفجار مورد استفاده قرار می گیرند. وزن کم، مقاومت زیاد در برابر خوردگی، تغییر طول بسیار پایین و انعطاف پذیری بالا از جمله مزایای الیاف کربن می باشد. 

الیاف نایلون:

خصوصیات الیاف نایلون وابسته به پلیمر استفاده شده، مواد افزودنی و روش ساخت الیاف است. در حال حاضر از دو نوع الیاف نایلون Nylon6 و Nylon66 در بتن استفاده می شود. این الیاف بتنی دارای مقاومت کششی بالا و جذب انرژی و خاصیت الاستیکی بالا و پایداری حرارتی بالا می باشد. این ویژگی حتی امکان استفاده در صنایع تولید تایر را فراهم نموده است. این الیاف آبدوست بوده و تا 4.5 درصد خاصیت جذب آب را دارند. البته تا حجم زیر 0.1-0.2 درصد اختلالی در آب هیدراتسیون و کارایی بتن ایجاد نمی کنند. اما با کابرد بیشتر الیاف باید این نکته رادر نظر گرفت.

الیاف نایلون بعلت خاصیت خنثی بودن مقاومت بالایی در شرایط خاص نظیر خاصیت شدید قلیایی دارند. این امر نشانگر پایداری و مقاومت بالای این الیاف بتنی با گذر زمان می باشد.

الیاف پلی استر:

الیافی بصورت تک رشته ای که خاصیت فیزیکی و شیمیایی آنها تحت تاثیر نوع ساخت می باشند. پلی استر ها تا حدی آبگریزد می باشند. این آبگریزی تاثیری بر هیدراتسیون بتن ندارد. ویژگی این الیاف باعث دوام و پایداری خصوصیات الیاف بتنی در طول زمان می باشد.

الیاف پلی اتیلن:

این الیاف بتنی بطور خاص برای استفاده در بتن تولید شده است دارای سطحی ناصاف می باشد. از ویژگی های مهم و قابل توجه این الیاف حتی در درصد های بالا به اختلاط مناسب و راحت این الیاف در بتن اشاره نمود. این الیاف حتی بصورت خمیر نیز در بتن استفاده می شود.

الیاف پلی پروپیلن:

این الیاف نسبت به سایر الیاف بتنی دارای مدول الاستیسته پایینی نسبت به سایر الیاف می باشند. این الیاف کاملا آب گریز می باشند . از ویژگی مهم این الیاف می توان به وزن پایین و در عین حال قیمت پایین الیاف اشاره نمود. این الیاف برای افزایش مقاومت اولیه بتن مناسب می باشد.