انواع الیاف های مصرفی در بتن

انواع الیاف های مصرفی در بتن 

بتن الیافی با الیاف متفاومتی من‌جمله الیاف فولاد، شیشه، کربن، آرامید (کولار)، پلی پروپیلن، کنف و آزبست ساخته می‌شود. امروزه بتن مسلح به الیاف فولادی بیشترین کاربرد را در بتن الیافی دارد. با این وجود به دلایل خاص ممکن است از سایر الیاف نیز استفاده شود.[۱۱]

بتن الیافی با الیاف متفاومتی من‌جمله الیاف فولاد، شیشه، کربن، آرامید (کولار)، پلی پروپیلن، کنف و آزبست ساخته می‌شود. امروزه بتن مسلح به الیاف فولادی بیشترین کاربرد را در بتن الیافی دارد. با این وجود به دلایل خاص ممکن است از سایر الیاف نیز استفاده شود.^[۱۱]

الیاف شیشه

اضافه کردن الیاف شیشه به بتن به شدت بر کاهش کارایی بتن تازه تاثیر می‌گذارد، بنابراین باید از روانسازهای مناسب استفاده کرد و شیوه مناسب اختلاط را نیز تجربه کرد.

همچنین الیاف شیشه‌ای به شدت تمایل دارند که در بتن تازه به یکدیگر چسبیده و گلوله شوند که به این پدیده گلوله شدن الیاف می‌گویند.

واضح است که در صورت وقوع این پدیده، توزیع الیاف دیگر یکنداخت نبوده و بنابراین برای برطرف کردن آن باید چاره اندیشی کرد..^[۱۲] الیاف شیشه‌ای مخصوص (تارهای بریده شده) دارای قطرهایی بین ۰٫۰۰۵ تا ۰٫۰۱۵ میلی‌متر هستند که این نوع الیاف ممکن است در تولید عناصری با الیاف شیشه‌ای به یکدیگر اتصال یابند که در این صورت قطر الیاف اتصال یافته به ۰٫۰۱۳ تا ۱٫۳ میلی‌متر می‌رسد.^[۱۳]

الیاف فولادی

نوشتار اصلی: بتن مسلح به الیاف فولادی

الیاف فولادی به منظور بهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌های بتنی و بتن مسلح پیدا کرده است.^[۱۴] یکی از مهمترین نقش‌های الیاف فولادی در بتن افزایش مقاومت کششی بتن بوسیله کاهش ایجاد ریزترکهای حاصله از بارگذاری خارجی است.^[۱۵]

الیاف پلی پروپیلن

کاربرد الیاف پلی پروپیلن از ترک خوردگی و جمع شدگی بتن بخصوص در سنین اولیه آن جلوگیری می‌کند. تولید بتنی شکل پذیر با الیاف پلی پروپیلن در بتن الیافی دارای شکل پذیری بسیار زیادی می‌باشد و هرگز خرد نمی‌شود. الیاف پلی پروپیلن آب گریز است و درصد جذب آب آن صفر می‌باشد. بنابراین هرگز نباید از افزودن آب اضافی جهت افزایش روانی بتن استفاده کرد.^[۱۶]

الیاف آرامید (کولار)

پلیمرهای آرامید دارای خصوصیاتی چون نقطه ذوب بالا و پایداری حرارتی عالی ومقاومت در برابر شعله وغیر قابل حل بودن در بسیاری از حلال‌های آلی شناخته شده‌اند دانسیسته آن بین ۱۲-۱۴٫۶ کیلو نیوتن بر متر مکعب می‌باشد دارای خواصی چون مقاوت در برابر ضربه عدم حساسیت به شکاف خواص الکتریک- خود خاموش کنی از خصوصیات آن می‌باشد.

این الیاف در شکل‌های مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و کربن می‌توانند در ساخت کامپوزیت‌ها مورد استفاده قرار گیرند.

الیاف آرامید به دلیل سبکی، پایداری حرارتی خوب و چقرمگی عالی، مورد توجه قرار گرفته‌اند. الیاف کولار از زنجیرهای مولکولی طولانی پلی پارافتیلن ترفنال آمید، تولید شده‌اند. آرایش یافتگی بالای زنجیرها به همراه اتصال خوب بین آنها، تلفیق منحصربه‌فردی از خواص را ایجاد می‌نماید که برخی از آنها عبارت اند از:

• استحکام کششی بالا و وزن کم
• ازدیاد طول کم در پارگی
• چقرمگی خوب
• مدول بالا^[۱۷]

الیاف کربن

دانسیسته آن ۲۲٫۷ کیلو نیوتن برمتر مکعب می‌باشد وشکل مختلف ان بلوری می‌باشد وضخامت ان نازکتر از موی انسان می‌باشد و دارای قطر ۶-۱۰میکرو متر می‌باشد. مزایایی اصلی آن:استحکام بالای خستگی-مقاومت در برابر خوردگی- ضریب انبساط حرارتی پاییند.

معایب: قیمت بالا -کرنش در شکست-هادی الکتریکی^[۱۸]

روش و میزان مصرف الیاف در بتن الیافی

الیاف را می‌توان در هر زمان به میکسر اضافه نمود. همچنین می‌توان الیاف را در انتها به آب طرح اختلاط اضافه نمود و داخل میکسر ریخت که در این صورت باید برای رسیدن به مخلوط یکنواخت، ۳ تا ۴ دقیقه دیگر هم زدن ادامه یابد.

در صورت استفاده از بتن آماده، می‌توان الیاف را به تدریج داخل تراک میکسر ریخت و هم زدن در دور تند باید به قدری ادامه داشته باشد که از پخش کامل الیاف داخل بتن مطمئن شد. مقدار مصرف الیاف با توجه به عملکرد مورد نظر، از ۰٫۶ تا ۳ کیلوگرم در مترمکعب متغیر است.^[۱۹]

موارد کاربرد بتن الیافی

• تسطیح اضافی، جهت افزایش مقاومت بتن مسلح یا بتن پیش تنیده به منظور کاهش ترک خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی تحت اثر.
• بارهای ضربه‌ای
• موج‌های انفجاری
• وضعیت‌های پیچیده تنش
• جانشین شدن به جای بتن آرمه معمولی به منظور:
  • کاهش هزینه دستمزد قطعات پیش ساخته بتنی
  • تثبیت و پایدارسازی شیب‌های سنگی و دیوارهای ریزشی
• خاکبرداریها در مناطق مهم
• تسطیح منحصربه‌فرد و خاصیت یکنواخت و ایزوتوپ در نتیجه توزیع همگن الیاف در جسم بتن.
• به منظور بهبود در در معیارهای تکنولوژیکی بتن، الیاف را می‌توان با بتن آرمه معمولی و با بتن پیش تنیده نیز بکار گرفت. این موارد عبارتند از:
• فنداسیون موتورها و ماشین آلات صنعتی بزرگ توربین‌ها، پرس‌های بزرگ، ژنراتورهای دیزلی و…)
• دیوارهای حفاظتی، پناهگاهها و آشیانه هواپیما
• ساختمان رآکتورهای اتمی
• قطعات مربوط به تونلسازی و حفاری معادن
• تیرهای پیش تنیده بتنی
• شمع‌های ضربه گیر
• قطعات نسوز با الیاف فولادی اعلاء^[۲۰]

محدودیت‌های کاربرد بتن الیافی

• از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً تصادفی می‌باشد، از این بتن معمولاً نمی‌توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه‌ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می‌باشد.

استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی‌باشد. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شاتکریت) روی سطوح ویژه‌ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می‌گردد