بتن مسلح شده با الیاف فولادی یک نوع از بتن است که دارای الیاف فولادی در طرح اختلاط خود می باشد. در این نوع بتن الیاف فولادی به طور یکنواخت به صورت تصادفی در درصدهای بین 0.3٪ تا 2.5٪ حجمی در بتن پراکنده می شوند. بتن تقویت شده از طریق افزودن الیاف فولادی به مواد تشکیل دهنده بتن در میکسر بتن و انتقال بتن به قالب تولید می شوند. سپس بتن مسلح شده به الیاف فولادی با روش‌های مرسومعمل آوری می‌شود.
آیا الیاف فولادی باعث بهبود خواص و ویژگی های بتن می شود؟
اضافه شدن الیاف فولادی به بتن، خواص ساختاری، به ویژه مقاومت کششی و خمشی بتن را بهبود می بخشد. میزان بهبود خواص مکانیکی به دست آمده با الیاف تقویت کننده فولادی نسبت به بتن ساده به عوامل مختلفی مانند شکل، اندازه، حجم، درصد و توزیع الیاف بستگی دارد. الیاف ساده، مستقیم و گرد، پیوند بسیار ضعیف و در نتیجه استحکام خمشی پایین ایجاد می کنند. برای یک شکل معین از الیاف، استحکام خمشی SFRC با نسبت طول به قطر معادل افزایش می‌یابد.
میزان استفاده از الیاف فولادی در بتن چه قدر است؟
در بیشتر کاربردهای میدانی که تا به امروز انجام شده است، اندازه قطر الیاف بین 0.25 تا 1 میلی متر و طول 12 تا 60 میلی متر متغیر است. همچنین میزان الیاف در بتن بین 0.3 تا 2.5 درصد حجمی متغیر است. افزودن الیاف مسلح کننده بتن تا 5 درصد حجمی، مقاومت خمشی را تا حدود 2.5 برابر بتن ساده افزایش داد.
| الیاف فولادی تقویت کننده بتن | |
|---|---|
| تنش برشی (σ) : بین 500 تا 3000 مگا پاسکال | طول (L) : از 10 تا 75 میلی متر |
| حجم الیاف فولادی : 0.25 تا 2 % | قطر (D) : از 0.5 تا 1 میلی متر |
| کرنش (ε) : بین 0.5 تا 3.5 % | مدول الاستیسیته (E) : 200 گیگا پاسکال |
کاربرد الیاف فولادی در بتن
همانطور که در بالا توضیح داده شد، اختلاط الیاف فولادی به طور قابل توجهی خواص ساختاری بتن، به ویژه مقاومت کششی و خمشی را بهبود می بخشد. شکل پذیری، مقاومت در برابر خستگی، مقاومت در برابر پوسته شدن، سایش بتن مسلح شده با الیاف فولادی نسبت به بتن مسلح معمولی بیشتر است. الیاف فولادی مقاومت بتن در برابر ترک را افزایش می دهد و همچنین می توان از آنها برای جایگزینی یا مکمل آرماتور سازه استفاده کرد.
بنابراین بتن الیافی یک ماده پرکاربرد برای تولید انواع محصولات پیش ساخته است . همچنین استفاده از بتن الیافی کاربردهایی مانند عناصر دال برای پل ها، بزرگراه ها، پناهگاه ها و پله ها را شامل می شود. معمولاً در ساخت تونل از بتن مسلح با این الیاف استفاده می شود. زیرا باعث افزایش مقاومت خمشی اضافی ، کاهش انقباض و ترک خوردگی و در نهایت کاهش نفوذپذیری می شود.
کاربردهای معمولی برای الیاف فولادی در بتن را می توان در پارکینگ ها، زمین های بازی، باند فرودگاه ها، تاکسی رو ها، آشیانه های تعمیر و نگهداری، جاده ها و کارگاه ها یافت. همچنین به طور گسترده برای روسازی های بندری، مناطق نگهداری و جابجایی کانتینر، انبارهای ذخیره سازی فله و انبارهای نظامی استفاده می شود. همچنین می توان از الیاف فولادی برای افزایش عمر کف‌های صنعتی بتنی استفاده نمود.
نکات اجرایی برای الیاف فولادی تقویت بتن
به هنگام اختلاط الیاف فولادی با بتن، گوله ای یا توپی شدن آن یکی از مشکلاتی است. باید اختلاط به صورت یکنواخت انجام شود تا از توپی شدن الیاف جلوگیری شود.
استفاده از میکسر و پخش کننده مناسب برای کمک به اختلاط بهتر و کاهش تشکیل گلوله های توپی ضروری است. گاهی با اضافه کردن ریزدانه ها و محدود کردن حداکثر اندازه سنگدانه ها به 20 میلی متر و به طور معمول، استفاده از سیمان 350 کیلوگرم تا 550 کیلوگرم در هر متر مکعب مورد نیاز است.
اگر تصمیم به افزودن الیاف به مخلوط بتن خود دارید، توجه داشته باشید که تغییراتی در نحوه مدیریت این بتن ایجاد خواهد شد. توصیه می شود برای سیال شدن بتن یک فوق روان کننده اضافه کنید. همه الیاف فولادی را نمی توان به عنوان جایگزینی برای تقویت فولاد استفاده کرد، بنابراین مطمئن شوید که مهندس سازه شما قبل از ادامه بارهای وارد بر سازه را بررسی و آنالیز کرده است.
آیا مشخصات الیاف فولادی بر روی رفتار بتن اثر می گذارد؟
بسته به الیاف تقویتی فولادی مورد استفاده، رفتار خروجی بتن متفاوت است. همانطور که در زیر نشان داده شده است، نوع الیاف، طول، ابعاد، نوع پوشش و دیگر عوامل می توانند بر روی رفتار بتن اثر بگذارند.
به طول مثال در نوع c مقاومت برشی بیشتری نسبت به نوع a وجود دارد. به همین دلیل می توان از نوع c برای محل های دارای نیروی برشی بیشتر و از نوع a برای محل های دارای نیروی برشی کمتر استفاده کرد.
مزایای بتن تقویت شده با الیاف فولادی کدام است؟
چندین مزیت را می توان از این محصول به دست آورد، به عنوان مثال:
- افزایش ظرفیت باربری بتن
- کاهش ضخامت دال بتنی
- ظرفیت بار توسط ترک های بتن کاهش نمی یابد
- افزایش ماندگاری
- هزینه نگهداری کم
- خواص خمشی بهبود یافته
- کاهش جذب آب، مواد شیمیایی و غیره
- کاهش نیروی کار سایت برای مدیریت آرماتورهای فولادی
- کاهش هزینه های پروژه
- افزایش مقاومت در برابر ضربه و سایش
- کاهش آب اندازی در بتن
مزیت استفاده از بتن مسلح با الیاف نسبت به میلگرد و مش کدام است؟
از الیاف فولادی می توان به عنوان جایگزین مش و میلگرد در بتن استفاده کرد. با استفاده از این نوع الیاف می توان عمر بتن را تا بیشتر از 60 سال افزایش داد. مزایای استفاده از نوع الیاف نسبت به مش عبارتند از:
- افزایش سختی
- افزایش استحکام خمشی ترک
- جذب انرژی (زیر زمین)
- افزایش مقاومت برشی
- مقاومت موثر
- مقاومت خستگی
- مقاومت در برابر ورقه ورقه و خرد شدن
- افزایش شکل پذیری
مزیت استفاده از الیاف در بتن نسبت به استفاده از میلگرد
-
نصب و اجرا
میزان کار در اجرا الیاف فولادی بسیار کمتر از میلگرد است. این موضوع به شما کمک می کند تا در زمان و هزینه ها صرفه جویی کنید.
-
صرفه جویی در زمان و هزینه ها
کار با الیاف تقویتی فولادی نه تنها به معنای استفاده از فولاد کمتر است، بلکه ساعت‌های کار کمتری را نیز صرف می‌کند.
-
شرایط شغلی بهتر
استفاده از الیاف فولادی باعث افزایش ایمنی در سایت ساخت و ساز شما می شود. مش و میلگرد آرماتور نه تنها کارهای دیگر سایت شما را با مشکل مواجه می کند، بلکه اغلب باعث بروز حوادث و تاخیرهای شدید می شود.
-
تقویت سرتاسری سطح بتن
-
روش های ساخت و اجرا
روش ساخت الیاف تقویتی فولادی، باعث کاهش زمان پروژه و برنامه ریزی، کاهش نیروی کار و تعیین سطح و جانمایی راحت و ایمن تر می شود.
-
سطح پوشیده شده با بتن
بتن تقویت شده با الیاف فولادی نیاز به میزان مشخصی از بتن ریزی ندارد. برای میلگرد و مش لازم است تا سطح آنها با استفاده از بتن پوشانده شود. مقدار کلی الیاف در بتن در مقایسه با آرماتورهای فولادی سنتی کم است (0.2-0.5 درصد حجمی).
-
قرار دادن مهار بولت در دال ها
زمانی که بولت کاشته شده با چسب کاشت میلگرد وارد بتن تقویت شده با الیاف بشود، به علت انعطاف پذیری و شکل پذیری، جانمایی بولت راحت انجام می شود. ولی برای زمانی که در بتن از میلگرد استفاده شده است، باید به نقاطی که میلگرد وجود دارند دقت کنید. ممکن است هنگام کاشت بولت در بتن، با میلگرد برخورد بکند.
-
جلوگیری از خرابی درز بتن
-
افزایش مقاومت در برابر خوردگی با الیاف فولادی
اثر خوردگی:
بر خلاف میلگرد الیاف فولادی به دلیل هندسه آن تنش کافی برای ترک بتن وارد نمی کنند.
عمق خوردگی:
آزمایشات میدانی و آزمایشگاهی نشان می دهد که در اثر دراز مدت خوردگی، از سطح تا به عمق بتن به 2.5 میلیمتر محدود می شود.
انتشار خوردگی:
به دلیل ماهیت ناپیوسته الیاف تقویتی فولادی، انتشار خوردگی، رخ نمی دهد. مقاومت در برابر خوردگی با الیاف فولادی افزایش می یابد.
سطح خوردگی:
در اطراف میلگرد یک لایه قلیایی وجود دارد که توسط آن از بتن محافظت می شود. اما به دلیل افزایش سطح در الیاف تقویتی فولادی، الیاف بهتر از میلگرد عمل می کنند.
