بتن الیافی چیست؟انواع الیاف بتن کدامند؟

امروزه به منظور بهبود خواص بتن از افزودنی های مختلفی استفاده می گردد. یکی از این

افزودنی ها الیاف های چاپد شده می باشد که اصطلاحا به چنین بتنی ، بتن الیافی گفته می شود. بتن الیافی (Fiber Reinforced Concrete) متشکل از الیاف پلیمری ، مش و برخی آلیاژهای خاص می باشد.

در واقع می توان گفت بتن الیافی نوعی کامپوزیت است که با به کار گیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتون ، مقاومت کششی و فشاری آن فوق العاده افزایش می یابد. بتن الیافی دارای مقاومت فشاری بیش از ۱۵۰ مگاپاسکال است.

در بتن الیافی انتقال تنش ها به

الیاف از طریق برش محیطی و مقاومت چسبندگی یا درون سطحی ( در صورت آجدار بودن رویه الیاف ) صورت می پذیرد. تا زمانی که ماتریس بتن ترک نخورده باشد، تنش کششی بین ماتریس و الیاف تقسیم می شود. اما پس از ایجاد ترک تمام تنش به الیاف انتقال می یابد.

به طور کلی هرچه سطح تماس الیاف و بتن بیشتر باشد، بازدهی آن افزایش می یابد. از این رو غالبا الیاف با سطح مقطع گرد و قطر کوچک بازدهی بیشتری نسبت به الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگ دارد. شایان ذکر است که این الیاف پیش از بتن ریزی به درون تراک میکسر ریخته شده و با سایر مصالح مخلوط می شود. عملیات اختلاط باید حداقل به مدت ۵ دقیقه ادامه یابد.

بتن الیافی

شاید بتوان گفت که یکی از پرکاربردترین نوع الیاف ،

الیاف پلی پروپیلن

(pp) است. همچنین می توان از الیاف شیشه ای ، فولادی ، کربن و … نیز به منظور ساخت بتن الیافی استفاده نمود. این نوع الیاف موجب افزایش مقاومت کششی بتون می گردد. در ادامه برخی از انواع الیاف بتن معرفی شده است.

انواع الیاف بتن

همان طور که پیشتر نیز ذکر گردید در ساخت بتن الیافی از الیاف پلی پروپیلن ، شیشه ای ،

الیاف فی و … استفاده می گردد. انتخاب جنس الیاف وابسته به مقدار مقاومت کششی مد نظر می باشد. همچنین مقدار و میزان مصرف الیاف در بتن ، با توجه به نوع و کاربرد آن تعیین می گردد. کیفیت این الیاف ها وابسته به نسبت طول به قطر الیاف ، مهار مکانیکی و زبری سطح آنها و همچنین مشخصات فیزیکی و جنس الیاف می باشد.

الیاف پلی پروپیلن بتن

الیاف پلی پروپیلن نوعی الیاف شیمیایی می باشد. از این الیاف که به صورت تک رشته ای ، دسته ای و یا نوارهای به هم پیوسته تولید می شود می توان در ساخت بتن الیافی استفاده نمود. این الیاف از نظر شیمیایی خنثی بوده و در محیط قلیایی بتن الیافی بسیار پایدار است. نسبت حجمی الیاف پلی پروپیلن در بتن الیافی ، حدود ۱ تا ۳ درصد می باشد. به منظور ساخت بتن ، این الیاف در دو برش ۱۲ و ۱۸ میلی متر تولید می شود.

الیاف پلی پروپیلن

الیاف پلی پروپیلن آبگریز بوده و در صد جذب آن صفر است. این امر موجب افزایش مقاومت بتن می گردد، زیرا به منظور افزایش روانی بتن نیازی به افزودن آب اضافی نمی باشد. این الیاف در برابر حرارت و آتش سوزی نیز مقاوم می باشد. استفاده از الیاف پلی پروپیلن موجب افزایش مقاومت بتن در برابر برش و سایش می گردد. همچنین این الیاف از ترک خوردگی و جمع شدگی بتن به ویژه در سنین اولیه جلوگیری می نماید.

الیاف فولادی بتن

این الیاف به صورت مسطح ، پیچ خورده ، موج دار ، لبه دار و قلاب شکل در ساخت بتن الیافی مورد استفاده قرار می گیرند. قطر الیاف فولادی بتن غالبا در حدود ۰/۲۵ تا ۰/۷۶ میلی متر است. از مهم ترین مزایای استفاده از الیاف فولادی در ساخت بتن ، افزایش مقاومت کششی آن و کاهش ریز ترک های بتن می باشد. در واقع الیاف فولادی می تواند به عنوان مکملی برای میلگرد محسوب گردد. این الیاف مانع پخش ترک شده و موجب افزایش مقاومت بتن در برابر خستگی ، ضربه ، جمع شدگی و تنش های حرارتی می شود.

الیاف فولادی بتن

الیاف آرامید بتن

پلیمرهای آرامید دارای خصوصیاتی مانند نقطه ذوب بالا ، پایداری حرارتی ، غیر قابل حل بودن در بسیاری از حلال های آلی ، سبکی و وزن کم ، پایداری حرارتی بالا ، استحکام کششی بالا ، مدول بالا و مقاومت در برابر شعله می باشند. الیاف آرامید در شکل های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد.

الیاف شیشه ای بتن

این الیاف از اقتصادی ترین نوع الیاف بتنی می باشد. استفاده از الیاف شیشه در بتن موجب افزایش شکل پذیری و پایداری می گردد. مقاومت کششی ، فشاری و خمشی بتن ساخته شده با این الیاف افزایش می یابد. این الیاف عایق حرارتی ، صوتی و رطوبتی نیز می باشد.

از آنجایی که اضافه نمودن الیاف شیشه ای موجب کاهش کارایی بتن تازه می گردد ، از این رو نیاز به استفاده از روان سازهای مناسب می باشد. در هنگام اختلاط الیاف شیشه ای باید توجه نمود که از چسبیدگی و گلوله شدن الیاف جلوگیری به عمل آید.

الیاف شیشه ای بتن

الیاف کربن بتن

این الیاف بسیار نازک بوده و غالبا دارای قطری در حدود ۶ تا ۱۰ میکرومتر می باشد. استفاده از الیاف کربن در بتن موجب افزایش استحکام بتون و نیز مقاومت بالای آن در برابر خستگی می گردد. از دیگر مزایای الیاف کربن ضریب انبساطی پایین می باشد.

ساخت بتن الیافی

الیاف را می توان در هر زمان به میکسر اضافه نمود. می توان این الیاف را در انتها به آب طرح اختلاط بتن اضافه کرده و درون تراک میکسر ریخت. همچنین در صورت استفاده از بتن آماده می توان الیاف را به تدریج درون تراک میکسر ریخت. در این حالت، هم زدن در دور تند باید تا جایی ادامه یابد که از پخش کامل الیاف درون بتون اطمینان حاصل گردد.

بتن الیافی ، موارد کاربرد و محدودیت استفاده

مهم ترین کاربرد بتن الیافی در پروژه هایی است که سرعت اجرای بالا مورد نظر باشد. همچنین در شاتکریت بتن بر روی سطوح ویژه نیز می توان از این نوع بتن استفاده کرد. از آنجایی که برخی از بتن های الیافی از وزن کمی برخوردار می باشند، می توان از این نوع بتن به منظور سبک سازی ساختمان نیز استفاده نمود.

به دلیل مقاومت بالای بتن الیافی ، از آن در مکان هایی همچون پایگاه های نظامی ، پناهگاه ها ، فرودگاه ، کف سازی کارخانه های صنعتی و … که مقاومت در برابر ضربه از اهمیت بالایی برخوردار است، استفاده می گردد. علاوه بر این بتن الیافی در ساخت پل ، پیاده روها ، محافظت از خاکریزها ، پوشش آدم روها و نهرها ، ساخت سدها ، اعضای پیش ساخته نازک ، انبار نگهداری مواد غذایی و دارویی و … نیز کاربرد دارد.

استفاده از الیاف فی در ساخت بتن

اما در مقابل به دلیل قرارگیری تصادفی الیاف در درون بتن ، غالبا نمی توان از بتن الیافی در ساخت تیرها و ستون ها به نحو مطلوبی استفاده کرد. در این حالت استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی مناسب تر است.

بتن الیافی ، مزایا و ویژگی ها

استفاده از بتن الیافی موجب افزایش فوق العاده مقاومت کششی بتن می گردد. به کارگیری الیاف در ساخت بتن سبب افزایش شکل پذیری آن می گردد. این امر امکان ایجاد سطوح پر انحنا را فراهم می نماید. از دیگر ویژگی های بتن الیافی قابلیت بالای آن در جذب انرژی می باشد، به گونه ای که در اثر بارهای ضربه ای وارده به راحتی از هم نمی پاشد. مقاومت بتن الیافی در برابر شکست حدود ۱۰ تا ۴۰ برابر مقاومت شکست بتن ساده می باشد. استحکام این بتن در برابر ضربه با توجه به میزان الیاف مورد استفاده تعیین شده و غالبا در حدود ۵ تا ۱۰ برابر استحکام بتن ساده در برابر ضربه است.

بتن الیافی در برابر ترک نیز پایدار است. به عبارت دیگر، از آنجایی که الیاف در تمام جهات بتن پراکنده می شود، در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف، الیاف اتصالاتی را به وجود می آورد که این امر موجب جلوگیری از گسترش ترک می گردد. بتن الیافی از مقاومت بالایی در برابر تورق ، سایش و هوازدگی سطحی برخوردار می باشد. ضخامت نهایی بتن الیافی علاوه بر کفایت در برابر بارهای استاتیکی و دینامیکی ضریب اطمینان بسیار بالایی را در اجرای سازه ایجاد می کند.

در برخی موارد استفاده از الیاف در ساخت بتن موجب کاهش وزن آن نیز می گردد. این امر به ویژه در

کفسازی ها و سبک سازی ساختمان حائز اهمیت است. زیرا با کاهش وزن بتن و در پی آن کاهش وزن سازه، مقاومت ساختمان در برابر نیروی زله افزایش می یابد. علاوه بر این، سرعت اجرای بتن الیافی بالا بوده و عایق صدا نیز می باشد.

کاربرد بتن الیافی

اگرچه استفاده از بتن الیافی به جای بتن های معمولی همواره مقرون به صرفه نمی باشد، اما همان طور که پیشتر ذکر گردید در پروژه هایی که سرعت بالای اجرا یکی از اهداف پروژه می باشد و همچنین در مکان هایی که اجرای شاتکریت با مش بندی مشکل بوده و زمانبر است، استفاده از بتون الیافی مقرون به صرفه تر از بتن معمولی می باشد. قیمت فروش الیاف بتن با توجه به کیفیت آن و نیز نوع الیاف تعیین می گردد.

کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران