فهرست
فهرست
این راهنمای طراحی عملی توسط کمیته فنی انجمن بتن مسلح الیاف شیشه (بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی)) تهیه شده است. هدف از این نشریه ارائه یک مرجع مفید برای تصمیم گیرندگان، طراحان، تولیدکنندگان و نصابان محصولات بتن مسلح با الیاف شیشه (بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی)) و تشویق به استفاده از شیوه‌های طراحی خوب است. این امر مکمل سایر انتشارات فنی موسسه بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) است، یعنی:
بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی) به طور گسترده در سراسر جهان به عنوان یک مصالح ساختمانی کاربردی و تزئینی در ساختمان و مهندسی عمران استفاده می شود. این راهنما در مورد ارتباط شیوه طراحی خوب برای محصولات معمولی بحث می کند. بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) یک ماده ترکیبی است که از مخلوطی از سیمان، ماسه سیلیس، الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی (AR) و آب تشکیل شده است.
الیاف شیشه به طور موثری مخلوط ملات را تقویت می کند و در نتیجه ویژگی های کششی و خمشی آن را بهبود می بخشد. بتن مسلح شده با الیاف شیشه یک ماده جذاب و بادوام است. می توان بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) را به طیف گسترده ای از اشکال و پروفیل های پیچیده ساخت و به طور ایده آل برای استفاده در پانل های نمای پیش ساخته سبک وزن در نمای بیرونی ساختمان های مدرن مناسب است.
مزیت اصلی پانل های بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) نسبت به جایگزین های بتن پیش ساخته، صرفه جویی قابل توجه در وزن است. این امر باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های حمل و نقل، جابجایی و نصب پانل ها می شود. اگر این مزیت وزنی در مرحله طراحی در نظر گرفته شود، باید صرفه جویی قابل توجهی در طراحی فونداسیون ها و روسازه ها برای ساخت و سازهای بلندمرتبه ایجاد کرد. از دیگر مزایای قابل توجه نما بتن مسلح شده با الیاف شیشه دوام، مقاومت شیمیایی، غیر قابل احتراق و خواص خوب عایق صدا/حرارت است. بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) به طور گسترده در زمینه های معماری و مهندسی عمران استفاده می شود.
عناصر طراحی این نشریه بر اساس تئوری حالت حدی است که به موجب آن تایل بتن مسلح شده با الیاف شیشه برای رسیدن به حالت های حدی فروپاشی و قابلیت سرویس دهی با استفاده از تمهیدات ایمنی مناسب طراحی شده است. چندین نمونه کار برای نشان دادن استفاده از این عوامل ایمنی آورده شده است.
بتن تقویت شده با شیشه (بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی)) یک ماده کامپوزیتی است که از ملات سیمان پرتلند و سنگدانه های ریز تقویت شده با الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیایی تشکیل شده است. در این تعریف گسترده، تغییرات در ترکیبات و نسبت‌های مخلوط و روش ساخت، مانند تولید مواد با خواص متفاوت امکان‌پذیر است. خواص مواد، طراحی اجزا و روش ساخت محصولات بتن مسلح شده با الیاف شیشه به هم مرتبط هستند.
خواص بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) به طیف وسیعی از متغیرها بستگی دارد. متغییرها شامل روش ساخت، طرح اختلاط، نوع الیاف شیشه، طول و جهت، مواد افزودنی مورد استفاده و غیره است. بنابراین یک تایل بتن مسلح شده با الیاف شیشه ممکن است برای برآورده کردن الزامات یک پروژه ی خاص طراحی شود.
اطلاعات ارائه شده در این راهنما عمدتاً به مواد بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) با نسبت سنگدانه: سیمان تا 1:1 اشاره دارد که دارای الیاف شیشه ای AR در محدوده 2 تا 5 درصد است و توسط فرآیندهای اسپری و Premix ساخته شده است. بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) ممکن است حاوی فیلر و افزودنی محتلفی باشد. مواد بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) چندین سال است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند و خواص و ویژگی‌های آنها به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته‌اند.
بتن مسلح شده با الیاف شیشه ترکیبی از مواد کامپوزیتی است که خواص مقاومت فشاری بالا ملات های سیمانی را با افزایش قابل توجه مقاومت ضربه ای، خمشی و کششی ناشی از استفاده از الیاف شیشه ترکیب می کند. بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) یک کامپوزیت با عناصر تقویت‌کننده است که به‌طور تصادفی در سراسر ماتریس توزیع شده‌اند، برخلاف بتن مسلح که در آن فولاد تقویت‌کننده در فاصله از پیش تعیین‌شده از سطح برای ایجاد پوشش محافظ فولادی عمدتاً در مناطق تنش کششی قرار می‌گیرد. این بدان معنی است که برای اهداف عملی بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی) به عنوان یک ماده همگن طراحی شده است.
محصولات بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) ایمن هستند، مقاومت شیمیایی خوبی دارند و پوسیده یا خورده نمی شوند. بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) از مواد معدنی ساخته شده است، نمی سوزد و انتشار دود ناچیزی دارد. پایداری و مقاومت عالی در برابر آتش می دهد. با این حال، به دلیل ماهیت نازک پانل ها، به مواد اضافی برای برآوردن نیازهای عایق نیاز دارد.
در برخی شرایط بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) حاوی مواد پلیمری است که ممکن است کمی بر برخی از خواص عملکرد آتش تأثیر بگذارد.
بتن مسلح شده با الیاف شیشه معمولاً از سطح مقطع نسبتاً نازکی برخوردار است و ضخامت آن معمولاً بین 10 تا 15 میلی متر است. این باعث می شود که وزن تایل کم باشد که در مقایسه با محصولات بتنی سنتی صرفه جویی در حمل و نقل، ذخیره سازی، حمل و نقل و نصب را فراهم می کند. دو روش اصلی برای تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) وجود دارد:
مواد خام و طراحی مخلوط و روش تولید مورد استفاده، با توجه به محصول خاص تصمیم گیری می شود و با طراحی مهندسی مرتبط است. در انتخاب طرح مخلوط موارد زیر ممکن است متفاوت باشد: مقدار الیاف و نوع آن. نسبت سنگدانه به سیمان؛ نسبت آب به سیمان؛ مقدار پلیمر با تغییر ترکیب ملات سیمانی و درصد الیاف، ممکن است طیف وسیعی از مواد با خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت تولید شود. این خواص مکانیکی و فیزیکی متفاوت باید توسط طراح و سازنده در نظر گرفته شود و نوع بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی) مناسب برای کاربرد انتخاب شود.
الیاف شیشه ای AR (مقاوم قلیایی) به گونه ای فرموله شده است که دارای درجه بالایی از مقاومت در برابر حمله قلیایی و دوام بالا در سیمان است. محلول سیمان بسیار قلیایی است (pH12.9) که یک محیط بسیار تهاجمی برای الیاف شیشه است. الیاف شیشه “E” همانطور که در تقویت پلاستیک استفاده می شود، به سرعت از بین می روند. فرمول خاص الیاف شیشه ‘AR’، به ویژه محتوای زیرکونیا، در برابر این محیط تهاجمی مقاومت می کند. آزمایشات آزمایشگاهی نشان می دهد که حداقل 16 درصد زیرکونیا برای مقاومت قلیایی کافی مورد نیاز است.
الیاف شیشه AR در اصل به صورت رشته های پیوسته با قطر 13 تا 20 میکرون تولید می شوند و این تارها برای تشکیل رشته ها در کنار هم جمع می شوند. یک پوشش یا اندازه برای اتصال رشته ها به یکدیگر استفاده می شود. تعداد رشته‌های تشکیل‌دهنده رشته و نوع اندازه را می‌توان برای تولید طیف وسیعی از الیاف شیشه متناسب با موارد خاص تغییر داد.
تست های فوق توسط سازنده الیاف شیشه انجام می شود.
دو نوع محصول اصلی برای تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه استفاده می شود. اینها Chopped Strands برای استفاده در بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) premix و Rovings برای استفاده در تولید به روش شات هستند.
رشته های خرد شده از رشته های پیوسته ای تشکیل شده اند که به طول یکنواخت بریده شده و در عین حال یکپارچگی رشته اصلی را حفظ می کنند. اندازه یا پوشش روی محصولات Chopped Strand به گونه ای طراحی شده است که در برابر آسیب های مکانیکی در پردازش به ویژه در هنگام اختلاط مقاومت کند.
1) در یک تفنگ خرد شده و به طور همزمان با مواد ماتریس سیمان روی قالب یا داخل قالب اسپری می شود.
2) در محل خرد شده برای استفاده در فرآیند premix .
توری‌ها، حصیرها، مت رشته‌ای خرد شده و محصولات الیافی دوخته شده نیز برای کاربردهایی در دسترس هستند که در آنها تقویت موضعی یا جهت‌دار مورد نیاز است.
پرکاربردترین سیمان ها در تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه سیمان پرتلند معمولی (OPC) سیمان پرتلند با گیرش سریع (RHPC) و سیمان پرتلند سفید هستند. آنها باید با استانداردهای ملی یا بین المللی مربوطه مطابقت داشته باشند. معادل اروپایی سیمان استاندارد بریتانیا (CEM I تا CEM V) اخیراً منتشر شده است. RHPC از نظر شیمیایی بسیار شبیه به OPC است اما ریزتر است و به همین دلیل در سنین پایین استحکام را با سرعت بیشتری کسب می کند.
سیمان پرتلند سفید از مواد خامی که فقط حاوی مقدار بسیار کمی آهن است ساخته می شود. در بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) که در آن رنگ سفید یا روشن مورد نیاز است استفاده می شود. انواع دیگر سیمان مانند سیمان با پرآلومینا، سیمان مقاوم به سولفات و سیمان های گیرش سریع ممکن است در کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار گیرند و باید مطابق با استاندارد مربوطه باشند. باید دقت شود که انتخاب سیمان متناسب با محصول و مطابق با مقررات قانونی باشد.
مهم است که سیمان به درستی دپو شود. سیمان باید خشک نگه داشته شود و هوای مرطوب می تواند به اندازه رطوبت مستقیم مضر باشد. سیمان دپو شده به صورت فله در سیلو تا حدود 3 ماه رضایت بخش خواهد بود. سیمان در کیسه های کاغذی 3 لایه معمولی که در شرایط خوب نگهداری می شود، پس از 4 تا 6 هفته حدود 20 درصد از استحکام خود را از دست می دهد. بنابراین سیمان کیسه ای باید بلافاصله پس از دپو و به ترتیب انبارش استفاده شود.
سنگدانه های ریز یا ماسه باید شسته و خشک شوند تا مواد محلول مضر از بین برود و امکان کنترل دقیق نسبت آب به سیمان فراهم شود. شکل ذرات باید گرد یا نامنظم باشد و سطح صاف داشته باشد. برای بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی) به روش شات، حداکثر اندازه ذرات به طور کلی به 1.2 میلی متر محدود می شود. برای premix بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی)، حداکثر اندازه ذرات ممکن است 2.4 میلی متر باشد. در هر دو مورد، زیر الکی، یعنی ماسه ای که از الک 150 میکرونی عبور می کند، ترجیحاً کمتر از 10 درصد وزن کل ماسه باشد.
ماسه های سیلیسی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند، یک مشخصات معمولی عبارتند از:
ماسه‌هایی با رطوبت بالاتر می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند، مشروط بر اینکه میزان رطوبت آن مشخص باشد و طرح مخلوط بر این اساس تغییر کند.
ماسه‌هایی غیر از ماسه‌های سیلیسی ممکن است استفاده شوند، اما تولیدکننده باید شواهدی مبنی بر مناسب بودن آنها ارائه دهد. ماسه های نرم ساختمانی نباید استفاده شوند زیرا ممکن است منجر به خواص مکانیکی پایین تر شوند. محتوای سیلیس ماسه لزوماً نباید تا 96٪ باشد. ماسه های با کیفیت خوب با مقدار سیلیس بسیار پایین وجود دارد که برای تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه (نمای جی اف ار سی) مناسب هستند.
مقدار اتلاف در هنگام اشتعال را می توان تا 3% پذیرفت، مشروط بر اینکه مواد سخت، غیر قابل خرد شدن (برای به دست آوردن خواص مکانیکی بهینه و حفظ درجه بندی به عنوان تجزیه ذرات تقاضای آب را افزایش می دهد)، غیر واکنشی و با شکل مشابه. و درجه بندی به آنچه در بالا توضیح داده شد.
هنگامی که یک مخلوط برای تولید یک پوشش معماری استفاده می شود، ممکن است به سنگدانه خاصی نیاز باشد. رنگ سنگدانه اهمیت ویژه ای دارد زیرا در ظاهر کلی تاثیر می گذارد. دانه بندی سنگدانه مورد استفاده در مخلوط بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) متفاوت است و معمولاً 0-3 میلی متر در هنگام اسپری شدن لایه نما و حداکثر 10 میلی متر در هنگام ریختن و لرزش لایه نما استفاده می شود. طرح مخلوط ممکن است با لایه پشتی بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) متفاوت باشد، اما باید به انقباض بالقوه در نتیجه محتوای مختلف سیمان توجه شود. سنگ های سخت خرد شده و دانه بندی شده شده مانند سنگ آهک، گرانیت، اسپار، کلسیت یا مرمر مناسب هستند.
استفاده از مواد افزودنی، مانند روان کننده ها و فوق روان کننده ها، توصیه می شود زیرا می توانند خواص بتن مسلح شده با الیاف شیشه را افزایش دهند. افزودنی های استاندارد بتن یا آنهایی که به طور خاص برای تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) فرموله شده اند ممکن است در صورت لزوم استفاده شوند. به طور کلی مواد افزودنی برای ایجاد اثرات زیر اضافه می شوند.
افزودنی ها در مقادیر کم به مخلوط ها اضافه می شوند و باید دقت شود تا اطمینان حاصل شود که فقط دوز صحیح مشخص شده توسط سازنده اضافه می شود.
اگر محصول بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) حاوی اجزای فولادی (یا اتصالات) باشد، نباید از شتاب دهنده های مبتنی بر کلرید کلسیم استفاده کرد زیرا خطر خوردگی فلز وجود دارد.
محصولات سیمانی باید مرطوب شوند تا اطمینان حاصل شود که رطوبت کافی برای هیدراتاسیون کامل سیمان وجود دارد. این به ویژه برای محصولات بتن مسلح شده با الیاف شیشه نازک بسیار مهم است. نرخ عمل آوری توصیه شده، عمل آوری مرطوب در رطوبت نسبی 95 درصد به مدت 7 روز است. در بسیاری از موارد این عملی نیست زیرا فضای کارخانه کافی در دسترس نیست.
پلیمرهای اکریلیک به مخلوط بتن مسلح شده با الیاف شیشه (پنل جی اف ار سی) اضافه می‌شوند تا خشک شدن بعدی و بهبود خاصیت، به ویژه کاهش فرورفتگی سطح، امکان پذیر شود.
هنگامی که پلیمرهای اکریلیک با دوز توصیه شده به مخلوط اضافه می‌شوند، در چند ساعت اول عمل آوری، فیلمی در ماتریس تشکیل می‌شود. تشکیل این لایه به طور قابل توجهی نفوذپذیری را کاهش می دهد و در نتیجه اتلاف آب را با تبخیر کاهش می دهد و اطمینان حاصل می کند که آب کافی برای هیدراتاسیون کامل در دسترس است.
آب باید تمیز و عاری از مواد مضر باشد و باید استانداردهای مربوطه را برای آب مورد استفاده در ساخت بتن رعایت کند. آب آشامیدنی معمولاً مناسب است.
PFA، سرباره، متاکائولن و میکروسیلیس طیفی از مواد پوزولانی هستند که نشان داده شده است که تأثیر مفیدی بر خواص بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) دارند. آنها با واکنش با آهک تولید شده در طول فرآیند هیدراتاسیون برای تشکیل محصولات هیدراتاسیون بیشتر کار می کنند.
رنگدانه های پودری یا پراکندگی ممکن است برای تولید بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) رنگی استفاده شود. رنگدانه ها معمولاً بر پایه اکسید آهن هستند و باید مطابق با استانداردهای ملی یا بین المللی باشند. معمولاً مشخص می‌شود که سایه‌های رنگی با شدت کمتر زیباتر هستند و انتظار می‌رود کمی تغییر کنند.
پوشش های رنگی و چسب های مناسب را می توان با محصولات بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) استفاده کرد. مهم است که یک محصول پوششی مناسب را انتخاب کنید: معمولاً محصولی که برای استفاده روی بتن طراحی شده است عملکرد مناسبی دارد. به عنوان یک قاعده کلی، پوشش های رنگی مورد استفاده باید در برابر بخار رطوبت نفوذپذیر باشند. توصیه های سازندگان در مورد آماده سازی سطح بتن مسلح شده با الیاف شیشه (جی اف ار سی) و روش های پرایمینگ باید به شدت دنبال شود.