نقش الیاف در بتن
مزایا و نقش مهم الیاف در بتن الیافی باعث شده که مورد علاقه اکثر مهندسین و طراحان قرار بگیرد. امکان بکارگیری در اکثر مناطق جغرافیایی، استفاده از متریال طبیعی و ارزان، دارای هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات و شکل پذیری آن با توجه به اشکال هندسی طرح و کارایی مناسب و مقاومت بسیار بالا و مقاوم در برابر نیروهای فشاری و کششی و قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن، از ویژگیهای بارز این نوع بتن است.
دلایل جایگزینی الیاف کورتا در بتن به جای آرماتور
- الیاف بتنی کورتا دارای عملکرد مسلح کننده سه بعدی می باشد.
- الیاف بتنی کورتا خطا های اجرایی را از بین می برد.
- الیاف بتنی کورتا مقطع یکپارچه و با مقاومت بیشتری ایجاد می کند.
- الیاف بتنی کورتا جذب انرژی بیشتری دارد.
- الیاف بتنی کورتا دارای خواص کنترل جمع شدگی و ترک بیشتری می باشد.
- الیاف بتنی کورتا روش مصرف ایمن تر و خاصیت مسلح کنندگی بیشتری دارد.
- الیاف بتنی کورتا خطرات استفاده و جابه جایی و نصب آرماتور را برای نیروی انسانی ندارد.
- الیاف بتنی کورتا باعث صرفه جویی در زمان ساخت می شود.
- الیاف بتنی کورتا هزینه های ساخت را تا % ۵۰ کاهش می دهد.
- الیاف بتنی کورتا باعث کاهش CO2 و از نوع دوستدار محیط زیست Environment Friendly می باشد.
- الیاف بتنی کورتا امکان اصلاح با مواد نانوئی و ضد آتش Flame retardant را دارا می باشد.
- الیاف بتنی کورتا امکان داشتن پوشش های دیگر نانوئی را بر مبنای نیاز دارا می باشد.
- الیاف بتنی کورتا توانای کنترل کامل ترک ها را به دلیل ژئو متری و مدول الاستیسیته بالا را دارد.
- الیاف بتنی کورتا دارای مقاومت سایشی بالا و بدون خورندگی می باشد.
ویژگیهای بتن مسلح شده با الیاف کورتا
- افزایش مقاومت در برابر سایش و تورق
- افزایش مقاومت در برابر تنش‌های خستگی
- افزایش مقاومت در برابر تنش‌های حرارتی
- افزایش مقاومت در برابر ضربه
- افزایش مقاومت بتن در مقابل نیروی زلزله و بارهای زنده و لرزه‌ای
- افزایش مقاومت بتن در مقابل تنش‌های ناشی از چروک خوردگی بتن
- افزایش مقاومت کششی و برشی و خمشی بتن
- افزایش پایداری بتن در اثر آتش، شوک حرارتی و انفجار
- افزایش مقاومت الکتریکی
- افزایش مقاومت در برابر ذوب و انجماد
- دارای مدول الاستیسیته بالا
- جمع شدگی مقید
- اقزایش مقاومت در برابر قلوه‌کن شدن
- عملکرد سه بعدی الیاف در بتن در مقایسه با عملکرد دو بعدی آرماتور
- قابلیت باربری پس از ایجاد ترک احتمالی در بتن
- قابلیت انعطاف پذیری بتن مقاوم در مقابل خوردگی و زنگ زدگی
- بالا بردن ظرفیت کرنش بتن
- پایداری و جذب انرژی بالای خمشی در طولانی مدت کنترل ترک‌های ثانویه و ترک‌های حرارتی بتن
- کاهش میزان جمع شدگی بتن تازه و سخت شده
- کاهش نفوذ یون کلر و کنترل خوردگی بتن
- پیشگیری از ایجاد ترک در بتن
- افزایش میزان انرژی پذیری
- کاهش CO2 و دوستدار محیط زیست Environment Friendly
- ضد آتش Flame retardant و مقاومت در برابر آتش
در مواردی که احتمال قرارگیری بتن در معرض آتش وجود دارد، از الیاف ماکرو و میکرو به منظور کاهش احتمال ترکیدن بتن به صورت انفجاری استفاده میشود. با افزودن الیاف ماکرو و میکرو پلی پروپیلن به بتن، به میزان حدود ۲ کیلوگرم بر متر مکعب، می‌توان خطر ترکیدن انفجاری در بتنهای پر مقاومت را کاهش داد.
در بتنهای پر مقاومت حاوی الیاف پلی پروپیلن کورتا به دلیل ذوب الیاف در دمای حدود ۱۶۰ الی ۱۷۰ درجه سانتی گراد، فشار بخار داخل منافذ کاهش یافته و در نتیجه احتمال ترکیدن بتن به صورت انفجاری کمتر میشود.
روش عملکرد الیاف کورتا در بتن
- الیاف کورتا یکی از انواع الیاف‌های ماکروسینتتیک است که متشکل از الیاف مرکب پلیمری سازه‌ای و غیر سازه‌ای به شکل تک رشته‌ای متشکل
از ریز رشته‌های به هم چسبیده از جنس کوپلیمر و الیاف شبکه‌ای مش ماکرو و میکرو از جنس پلی الفین و پلی پروپیلن اصلاح شده نانوئی هستند.
- بخش شبکه‌ای مانع ایجاد و گسترش ترک‌های سطحی و ترک‌های اولیه در بتن میشود.
- بخش رشته‌های در هم تابیده شده پس از باز شدن در ساختار بتن هم در جلوگیری از ترک‌های اولیه و هم ترک‌های ثانویه و بتن سخت شده نقش خود را ایفا می‌کند.
- بخش میکرو و مدول و مقاومت بالا باعث کنترل شرینکیج سطحی و داخلی بتن میشود.
- در صورت اضافه کردن فوق روان کننده، الیاف باید قبل از فوق روان کننده اضافه شود.
دلایل استفاده از الیاف کورتا به جای آرماتور
- میزان مصرف رایج الیاف کورتا با توجه به نوع کاربر، در بازه ۰/۹ – ۴/۵ کیلوگرم بر سانتیمر مکعب است.
- الیاف کورتا در محل کارخانه ساخت بتن و یا در محل اجرای پروژه و در داخل تراک میکسر می‌تواند، افزوده شود، پیشنهاد میشود پس از اضافه کردن آن بین ۵ تا ۱۰ دقیقه اختلاط ادامه یابد و بعد از آن پمپاژ انجام شود.
- در صورت اضافه کردن فوق روان کننده، الیاف باید قبل از فوق روان کننده اضافه شود.
- الیاف در بسته‌های توزین شده آماده (بر اساس سفارش مشتری) به مخلوط بتن اضافه می‌شوند، لذا نیازی به اضافه کردن تجهیزاتی جهت توزین مناسب الیاف کورتا نیست.
- امکان تولید الیاف با پوشش مواد نانوئی تخصصی هیدروفیلیک و هیدروفوبیک (آب گریز و آب دوست) بر مبنای نیاز نهایی وجود دارد.
کاربرد بتن الیافی کورتا
- سقف‌های عرشه فولادی
- کفسازی صنعتی و روسازی‌های بتنی
- شاتکریت و جایگزین شبکه مش در عملیات تونلینگ
- تونل سازی پوشش تونل TBM
- سگمنت‌های بتنی تونل، راه آهن، تیر و غیره
- قطعات پیش ساخته بتنی، دیواره‌های مرزی و سکوهای BRT
- بتن غلتکی، بتنهای فینیشری (راه و جاده)، روسازی بتنی بزرگراه‌ها، جاده‌ها و محوطه سازی
- عرشه پل‌ها
- حفاری مخازن (تقویت خاک زمین) تثبیت خاک، تزریق حفره‌های زیرزمینی، تدابیر زلزله، ترمیم سازه‌ها
- سازه‌های بتنی پناهگاه‌ها، انبارهای نگهداری مواد منفجره، سکوهای نفتی، ورزشگاه‌ها، سر ریز سدها، اسکله، دیواره‌های برگشت، استخرها، مخازن، پیاده رو، مسیرهای عبور و مرور صنعتی و تجاری، تاسیسات شیمیایی
- بتنهای در معرض خوردگی
- فوندانسیون‌های توربین و ماشین آلات صنعتی
- شمع‌های ضربه‌ای، اجرای باند و رمپ فرودگاهی، دیواره و کف کانال‌ها و لوله‌های بتنی
- بتنهای در معرض آب و نمک و ارتقاء سیکل‌های ذوب و یخبندان
- طرح توجیهی اقتصادی جایگزینی الیاف کورتا به جای آرماتور‌های حرارتی
با جایگزینی الیاف کورتا به جای آرماتور حرارتی حداقل ۴۰ تا ۵۵ درصد در هر متر مربع صرفه جویی در هزینه ها خواهیم داشت. همچنین با حذف آرماتور بندی سرعت و سهولت اجرا بیشتر میشود به نحوی که در محل بتن ریزی تردد و جا به جایی تراک میکسر به راحتی قابل انجام است. همچنین با استفاده از الیاف به دلیل افزایش کیفیت خواص مکانیکی بتن، دوام و طول عمر بتن افزایش می‌یابد که تمامی این موارد باید در مقایسه هزینه‌ها در نظر گرفته شود.
عملکرد سه بعدی الیاف کورتا در بتن
استفاده از میلگرد در بتن به دلیل جبران ضعف آن در کشش است. اما در موارد متعددی جهت نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نیست، پس به منظور ایجاد شرایط همگن و کاهش ضعف شکنندگی و تردی بتن تا حد ممکن، از الیاف استفاده میشود. الیاف کورتا در بتن باعث افزایش مقاومت خمشی به صورت سه بعدی میشود و کلیه نقاط تحت جمع شدگی و مستعد ترک خوردگی را پوشش می‌دهد.
مقاومت در برابر سیکل‌های سرما و گرما (ذوب و یخبندان)
تمامی بتن‌هایی که در معرض سیکل‌های شدید سرما و گرما هستند، در مدت زمان کوتاهی دچار ترک می‌شوند. این ترک‌ها به مرور زمان در داخل بتن افزایش می‌یابند و شکاف‌های عمیقی در آن ایجاد می‌کنند. با به کارگیری الیاف کورتا، ترک‌ها به حداقل می‌رسند و در صورت ایجاد ترک اجازه افزایش به آن داده نمی‌شود و یکپارچگی بتن را حفظ خواهد شد.
با توجه به ایجاد کرنش داخلی در بتن در دما‌های شدید گرمایی و سرمایی، پیشنهاد میشود که جدا از استفاده از الیاف پلیمری بتن کورتا که تاثیر به سزایی در اصلاح بتن دارد، از افزودنی‌های دیگر بتن و عیار بتن بالای ۴۵۰ استفاده شود.
عملکرد الاستیک
بتن در حالت عادی شکننده بوده و تحمل تغییر شکل و انعطاف پذیری کمی دارد. احتمال شکست زمانی که بارگذاری تکراری اعمال شود و خستگی تاثیر خود را بر روی بتن گذاشته باشد، نمایان‌تر میشود. بتن مسلح شده با الیاف کورتا بسیار شکل پذیر است و همین عامل باعث میشود شکست ترد در آن اتفاق نیافتد.
