تمام ریزه‌کاری‌های بتن الیافی زیر ذره‌بین

بتن الیافی چیست ؟ از بتن‌های جدید و پرکاربرد در صنعت عمران می‌توان به بتن الیافی اشاره کرد. در ساخت این مخلوط بتنی از الیاف طبیعی و مصنوعی استفاده می‌شود که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه انواع الیاف بتن ، کاربردهای آن، مزایا و معایب بتن الیافی و خلاصه همه چیز درباره آن را برایتان توضیح خواهیم داد. پس با ما در آکادمی عمران همراه باشید!

بتن الیافی چیست

پیشنهاد می‌کنیم قبل از خواندن ادامه مطلب، جهت دید بهتر نسبت به بتنهای الیافی، فیلم آموزشی زیر را مشاهده کنید.

بتن با الیاف، به بتنی گفته می‌شود که با استفاده از سیمان، آب، شن، ماسه و الیاف ساخته شده باشد.

این الیاف که نوعی کامپوزیت هستند؛ سبب افزایش میزان مقاومت کششی، کنترل عرض ترک و مانع از توسعه آن شده و در نتیجیه سبب بهبود خواص مکانیکی مخلوط بتنی می‌شوند.

الیاف مورد استفاده در آن در دو نوع مصنوعی و طبیعی هستند. انواع طبیعی آن مانند سیسال، نارگیل و بامبو بوده و مصنوعی آن شامل پروپیلن، فولاد، شیشه و پلیمر است.

برای آسنایی کامل با بتن و کاربرد آن روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

الیاف در بتنها نقش کنترل ترک‌ها را دارند که بر اساس آن، مقاومت در برابر موارد زیر بهبود می‌یابد:

ضربه

خستگی

مقاومت برشی

مقاومت خمشی باقی‌مانده پس از ترک خوردگی عضو

ظرفیت جذب انرژی بتن‌ها

شاید برایتان سوال باشد که تأثیرگذاری الیاف به چه مواردی بستگی دارد؟

نوع و مقدار الیاف

شکل

طول

نسبت ظاهری (نسبت طول به قطر  الیاف)

 مقاومت کششی

ساز و کار مهاری الیاف

انواع الیاف بتن

انواع الیاف بتن را بر اساس حجم و نوع الیاف مصرفی دسته‌بندی می‌کنند. که در ادامه هر دو را به طور کامل توضیح خواهیم داد.

حجم

از نظر حجم بتن های الیافی 3 دسته هستند:

 حجم کم

میزان حجم الیاف استفاده شده در این نوع بتنها کمتر از 1 درصد است.

کاربرد این نوع عمدتاً در دال‌ها و روسازی بوده و به جهت کاهش جمع شدگی استفاده می‌شود.

از مزایای این نوع متریال می‌توان به پخش یکنواخت الیاف در سه بعد، حساسیت کمتر در برابر خوردگی و مقرون به صرفه بودن آن، اشاره کرد.

 

 حجم متوسط

میزان حجم الیاف مصرفی در این نوع بتنها بین 1 تا 2 درصد است.

نقش بتن الیافی با حجم متوسط عمدتاً در  ساخت بتنهای شاتکریت است، که در مقاله ” شاتکریت “ به طور کامل توضیح داده‌ایم. همچنین از سایر موارد مصرفی آن می‌توان به سازه‌هایی که نیاز به توانایی جذب انرژی بالا و افزایش مقاومت خستگی دارند، اشاره کرد.

پس می‌توانیم کاربرد این نوع از بتنها را در مواردی که نیاز به افزایش مدول گسیختگی، سختی و مقاومت ضربه‌ای داریم، خلاصه کنیم.

 حجم بالا

میزان حجم الیاف استفاده شده در این نوع متریال بیشتر از 2 درصد است و به طور کلی به عنوان بتن‌ مسلح الیافی توانمند معروف است، چرا که وجود این حجم از الیاف سبب سختی کرنشی می‌شود.

نوع الیاف مصرفی

همان طور که گفتیم الیاف استفاده شده جهت ساخت این متریال در دو نوع مصنوعی و طبیعی هستند.

الیاف طبیعی عبارتند از:

بامبو

نارگیل

سیسال

کنف

کتان و غیره

الیاف مصنوعی عبارتند از:

1) الیاف فولادی

الیاف فولادی برای بهبود خواص، کاربرد زیادی در بتن‌ مسلح دارند.

خصوصیات بتن با الیاف فولادی، افزایش مقاومت کششی بتن‌ها، با کاهش احتمال ایجاد ریز ترک‌هایی که در اثر بارگذاری خارجی ممکن است به وجود بیاید، است.

برای آشنایی بیشتر با بتن‌ مسلح یا آرمه روی لینک آبی رنگ کلیک کنید.

2) الیاف پروپیلن

خواص این متریال ساخته شده با پروپیلن در خود داری از ایجاد ترک و جمع شدگی در سنین اولیه مخلوط است.

بتن‌های ساخته شده از این الیاف شکل پذیری خوبی داشته و هرگز خرد نمی‌شوند. همچنین این الیاف آب گریز بوده و میزان جذب آب، صفر درصد است.

پس هرگز نباید از اضافه کردن آب جهت افزایش کارایی و روانی مخلوط بتنی استفاده کرد!

اگر با مفهوم کارایی و روانی به طور کامل آشنا نیستید، مقاله ” کارایی بتن “ را حتماً بخوانید!

3) الیاف آرامید یا الیاف کولار

اصلی‌ترین ویژگی‌های این نوع از الیاف شامل موارد زیر است:

سبکی

چقرمگی عالی

نقطه ذوب بالا

پایداری حرارتی بسیار خوب

مقاومت در مقابل شعله

غیرقابل حل بودن در بسیاری از حلال‌ها

دانسیته بین 12 تا 14.6 کیلو نیوتن بر متر مکعب

مقاومت در برابر ضربه

این الیاف اشکال گوناگونی داشته و در ساخت کامپوزیت می‌توانند استفاده شوند.

4) الیاف کربن

ویژگی‌های این الیاف به طور خلاصه شامل موارد زیر است:

دانسیته 22.7 کیلو نیوتن بر متر مکعب

شکل بلوری

ضخامتی نازک‌تر از موی انسان (قطر آن ^6-10 متر یا یک هزارم میلی‌متر)

مزایای بتن الیافی ساخته شده با الیاف کربنی:

 استحکام بالا در برابر خستگی

مقاومت در برابر خوردگی

ضریب انبساط حرارتی پایبند

معایب بتن الیافی ساخته شده با الیاف کربنی:

قیمت بالا

کرنش در شکست

رسانایی الکتریکی

5) الیاف شیشه

افزودن این الیاف سبب کاهش کارایی مخلوط بتنی شده و در نتیجه باید از روانساز استفاده کرد تا اختلاط خوبی داشته باشد.

روانساز نوعی افزودنی است که کاربرد زیادی دارد. برای آشنایی با تمامی افزودنی‌ها به مقاله ” مواد افزودنی بتن “ مراجعه کنید.

الیاف شیشه به شدت تمایل به گلوله شدن دارند. گلوله شدن الیاف پدیده‌ای است که در آن الیاف به یکدیگر چسبیده و گلوله می‌شوند.

زمانی که این اتفاق می‌افتد، چون توزیع الیاف به صورت یکنواخت نیست باید جهت برطرف کردن آن چاره اندیشی کرد.

الیاف شیشه‌ای مخصوص دارای قطری بین 0.005 تا 0.015 میلی‌متر است که در صورت اتصالشان با هم، قطرشان به 0.013 تا 1.3 میلی‌متر می‌رسد.

طرح اختلاط بتن الیافی

تعیین نسبت اختلاط همانند بتن‌های معمولی است. پس برای آشنایی با تمامی نکات طرح اختلاط ابتدا به مقاله ” طرح اختلاط بتن “ مراجعه کنید، سپس نکات زیر را در نظر بگیرید.

اما الیاف بر کارایی مخلوط مؤثر بوده و سبب کاهش آن می‌شوند. هر چقدر مقدار الیاف و طول آن بیشتر باشد، از میزان کارایی کم می‌شود.

پس در تعیین نسبت اختلاط بتن باید چند مورد از موارد زیر در اصلاح مخلوط انجام شوند:

کاهش مقدار شن

افزایش مقدار سیمان

افزایش مقدار ماسه

استفاده از فوق روان کننده

کاهش حداکثر اندازه شن

کاهش میزان شن در مخلوط، یکی از تأثیرگذارترین روش‌ها در جلوگیری از افت کارایی در اثر الیاف موجود در مخلوط است.

بین درصد وزنی کاهش شن و V(L/d) رابطه خطی وجود دارد که در آن V درصد حجم الیاف و L/d نسبت ظاهری الیاف است.

برای مقدار V(L/d) از 20 تا 70، باید مقدار شن بین 5 تا 20 درصد کاهش یابد تا کارایی آن مشابه بتن بدون الیاف تأمین شود.

اجرای بتن الیافی

اضافه کردن الیاف به مخلوط کن یا کامیون حمل بتن (تراک میکسر) با دو روش زیر ممکن است:

1) ابتدا مخلوط آماده شود و سپس الیاف به تدریج به مخلوط اضافه شوند.

در این روش پس از اینکه الیاف به طور کامل اضافه شد، باید چرخش جام به مدت 5 دقیقه با سرعت کم ادامه پیدا کند.

برای آگاهی از تمامی نکات مخلوط کن و میکسرها به مقاله ” مخلوط کن بتن “ مراجعه کنید.

2) الیاف همراه سنگدانه‌ها به جام مخلوط کن تغذیه شده و سپس باقی مصالح مخلوط اضافه می‌شوند.

جهت انتخاب روش افزودن الیاف به مخلوط، می‌توان به توصیه‌های تولیدکننده مراجعه کرد. در هر حال، هر روشی که استفاده شود، نباید کلوخه شدن الیاف در مخلوط رخ دهد.

در پرداخت سطح بتن الیافی نباید از ماله چوبی استفاده شود، بلکه از ماله فلزی آلیاژی باید استفاده کرد.

هنگام استفاده از الیاف به خصوص نوع فولادی باید الزامات ایمنی شامل استفاده از عینک و دستکش صنعتی در حد مطلوب رعایت شوند.

استاندارد بتن الیافی

مزایای بتن الیافی

مقاومت در برابر تورق، سایش و هوا زدگی

مقاومت زیاد در برابر تنش‌های خستگی

مقاومت بسیار خوب در برابر ضربه

قابلیت کششی خوب (ظرفیت زیاد کرنش)

قابلیت باربری زیاد پس از ترک خوردگی

مقاومت کششی، خمشی و برشی بالا

طاقت خیلی زیاد

عامل‌های کیفیت بتن با الیاف

شاید برایتان سوال باشد که کیفیت این متریال به چه مواردی بستگی دارد؟

نسبت اختلاط 

مشخصات هندسی الیاف فولادی

نسبت طول به قطر الیاف

مهار مکانیکی و زبری سطح الیاف

مشخصات فیزیکی و جنس الیاف فولادی

نکات بتن الیافی

در ساخت بتن الیافی می‌توان از مصالح معمول در تولید بتن‌ها و از انواع الیاف (فولادی، مصنوعی و طبیعی) استفاده کرد.

برای بتنهایی که میزان مقاومت فشاری آن‌ها بیشتر از 60 مگاپاسکال است، مقاومت کششی الیاف فولادی مصرفی باید بیشتر از 1500 مگاپاسکال باشد تا از رفتار ترد عضو بتنی جلوگیری شود.

جهت خودداری از قلوه‌کن شدگی در زمان آتش‌سوزی، می‌توان از الیاف پلی‌پروپیلن به مقدار 0.35 درصد حجم بتن، الیاف مشابه یا روش‌های مؤثر دیگر استفاده کرد.

تشخیص ضرورت مقاومت در برابر آتش‌سوزی بر عهده کارفرما بوده و رعایت ضوابط مبحث سوم مقررات ملی ساختمان در این زمینه امری الزامی است.

بهبود خواص بتن با استفاده از الیاف گسترده بوده و شامل موارد زیر است:

افزایش مقاومت طاقت

افزایش مقاومت ضربه

افزایش مقاومت خستگی

کاهش ترک خوردگی در اثر جمع شدگی پلاستیک

مقاومت پیوستگی بین الیاف و خمیر سیمان در مخلوط بتنی نباید در حدی کم باشد که در بارهای ضعیف، الیاف به آسانی از خمیر سیمان بیرون کشیده شود و در حد زیادی نباشد که الیاف بدون جذب انرژی شکسته شوند.

برای انتخاب نوع و مقدار الیاف و مطمئن شدن از عملکرد الیاف، تولیدکننده باید بر اساس مستندات آزمایشگاهی اطلاعات لازم را ارائه دهد. در غیر این صورت، باید آزمایش‌های مربوطه انجام شوند.

کاربرد بتن الیافی

در آخرین بخش این مقاله به کاربرد بتن الیافی پرداخته‌ایم و دلایلی که چرا از آن استفاده می کنیم را لیست کرده‌ایم:

همانطور که گفتیم، این نوع از بتن‌ها نسبت به انواع معمولی آن مقاومت بالا و عملکرد بهتری دارند، این درحالی است که انواع معمولی این مخلوط دارای مقاومت فشاری بالا و مقاومت کششی بسیار ناچیز است.

به همین دلیل برای ساخت‌ اعضای سازه‌ای و یا غیرسازه‌ای که باید هم از نظر کششی و هم از نظر فشاری مقاومت بالایی داشته باشند، تقویت کنند‌ه‌هایی مثل آرماتورهای فولادی (میلگردها) برای افزایش مقاومت کششی، برشی و خمشی در بتن تعبیه شده و اصطلاحا بتن مسلح می‌شود.

این میلگردها به طور کلی تنها در مرکز المان‌های بتنی قرار گرفته و نمی‌تواند تمام سطوح المان را پوشش دهد.

در این شرایط بتن که ذاتا تحت تاثیر شرایط محیطی قرار دارد، ممکن است بارها و بارها مورد تهاجم قرار گرفته و آسیب ببیند. بنابراین با استفاده از الیاف مسلح کننده در سطح بتن، می‌توان علاوه بر افزایش مقاومت، از آسیب‌ها و ترک‌خوردگی بتن در تمامی سطوح آن جلوگیری کرده و در نهایت از بتنی با طول عمر بیشتر نسبت به بتن مسلح معمولی بهره مند شد.

در ادامه با لیستی از مواردی که استفاده از بتن الیافی در آن مفیدتر هست، آشنا می‌شویم.

تسطیح اضافی، جهت افزایش مقاومت بتن‌ مسلح برای کاهش ترک خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی تحت اثر بارهای ضربه‌ای و موج‌های انفجاری

ساختمان رآکتورهای اتمی

وضعیت‌های پیچیده تنش

جانشین میلگرد در بتن‌ مسلح به منظور:

1) کاهش هزینه قطعات پیش ساخته بتنی

2) تثبیت و پایدارسازی شیب‌های سنگی و دیوارهای ریزشی

خاک‌برداری در مناطق مهم

تسطیح، خاصیت یکنواختی و ایزوتوپ در نتیجه توزیع همگن الیاف در جسم بتن‌ها

به جهت بهبود در معیارهای تکنولوژی بتن، الیاف را می‌توان با بتن پیش ساخته یا پیش تنیده استفاده کرد، این موارد شامل موارد زیر است:

1) فونداسیون موتورها و ماشین آلات صنعتی بزرگ توربین‌ها، پرس‌های بزرگ، ژنراتورهای دیزلی و غیره

2) دیوارهای حفاظتی، پناهگاه‌ها و آشیانه هواپیما

در انتهای این مقاله اگر می‌خواهید اطلاعات جامع و کاملی در ارتباط با انواع بتن پیدا کنید، حتما روی لینک‌ آبی رنگ کلیک کنید.

همچنین برای اینکه به تمام ریزه کاری‌های اجرای ساختمان مسلط شوید توصیه می‌کنیم حتما به پکیج صفر تا صد اجرای ساختمان سر بزنید.