بتن و نقش الیاف تقویتی در آن

[start11]

استفاده از الیاف به منظور تقویت بتن از اوایل دهه ۱۹۶۰ میلادی شروع شده است. علت اصلی مصرف الیاف در بتن رفتار ضعیف بتن در کشش و خمش، چقرمگی پایین و وجود ترک های ریز در آن است. لذا بهبود تکنولوژی “بتن الیافی” نمونه دیگری از کاربرد الیاف تقویتی (پلیمرها و کامپوزیت‌ها) به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد.
استفاده از الیاف تقویتی و هدف از کاربرد آنها

هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، خمشی، کاهش ترک خوردگی، کنترل گسترش ترکها و افزایش طاقت (parsoptics ) بتن می‌باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل‌های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
چقرمگی بتن و کاهش اندازه و مقدار ترک ها به بهبود عملکرد آن منجر خواهد شد. یک روش موثر برای افزایش چقرمگی بتن، اضافه کردن الیاف به بتن می باشد. قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف در بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترک های زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.
بطور کلی برای کاربردپارس اپتیکدر سازه این نوع الیاف می تواند نقش مکملی برای میلگرد داشته یا اینکه به حذف میلگرد با توجه به افزایش مقاومت بتن در برابر خستگی، ضربه، جمع شدگی و تنشهای حرارتی و همچنین افزایش مقاومت مکانیکی (کشش، خمش و همچنین فشاری) داشته باشد.

مزایای استفاده از تقویت کننده ها در بتن عبارتند از:

۱) استفاده در محیط مرطوب به علت عدم جذب رطوبت
۲) مقاومت زیاد در محیط های اسیدی و قلیایی
۳) مقاومت در برابر تورق و سایش
۴) افزایش مقاومت برشی، خمشی، کششی و ضربه
۵) افزایش مقاومت در برابر تنش های خستگی
۶) افزایش چقرمگی، ضربه پذیری و جذب انرژی (شکل ۱)

شکل۱: نمودار نیرو-جابجایی برای تست خمش بتن تقویت شده و تقویت نشده

۷) کاهش ترک های ناشی از انقباض پلاستیکی و ترک های حرارتی
۸) مقاومت مکانیکی بعد از ترک خوردگی و قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
۹) مسلح و تقویت سه بعدی بتن به جای تقویت دو بعدی (استفاده از میلگرد) و توزیع و پخش بار به جای تمرکز بار وارده به سازه (شکل ۲)

شکل ۲: نحوه عملکرد میلگرد و الیاف ساخته شده در بتن

۱۰) مهار خوب این الیاف در ماتریس سیمانی و بتن و همچنین طول و سطح درگیری بیشتر با توجه به شکل سینوسی الیاف ساخته شده
جدول ۱ مقایسه عملکرد استفاده از الیاف تقویتی و میلگرد را نشان می دهد.



کاربردهای الیاف تقویتی:

روشهای سبک سازی بنا و استفاده از پیش ساخته ها به عنوان سرعت انجام کار مخصوصا برای انبوه سازی از جمله دلایل استفاده از این نوع فن آوری (الیاف تقویتی) برای صنعت ساخت و ساز می باشد. برخی کاربردهایی که می توان به آن اشاره کرد عبارتند از:

• کف سازی و محوطه سازی های صنعتی
• سقف های عرشه فولادی
• شاتکریت
• قطعات پیش ساخته بتنی
• روسازی راه ها
• و…