پاسخ به 9 سوال مهم در ارتباط با بتن الیاف دار

چگونه الیاف مورد استفاده در بتن الیافی، اسلامپ بتن و هوای محبوس در بتن را تحت تاثیر قرار می‌دهند؟

میزان مصرف الیاف، نوع الیاف مورد استفاده (مثلا الیاف پلی پروپیلن یا pp بتن) و نحوه اختلاط الیاف داخل بتن همگی در نتیجه آزمایش اسلامپ یا جریان اندازه گیری شده بتن نقش دارند. با این حال، هنگامی که با استفاده مناسب از ماده افزودنی ترکیب شود، بتن تقویت شده با الیاف را می توان مخلوط کرد و با همان قوام بتن معمولی مورد استفاده قرار داد. هوای موجود در مخلوط معمولا تحت تأثیر استفاده از الیاف قرار نمی گیرد مگر اینکه آب اضافی به مخلوط اضافه شود تا اسلامپ افزایش یابد.

آیا از الیاف فولادی و الیاف مصنوعی در بتن الیاف دار استفاده می شود؟

الیاف میکروسنتتیک بیش از 40 سال است که تولید شده اند. این الیاف معمولا در میزان مصرف پایین؛ فقط برای کنترل ترک های انقباض پلاستیک استفاده می شوند. الیاف فولادی و الیاف ماکرو سنتتیک معمولا در حجم های بالاتر به کار می روند و می توانند برای استفاده در کاربردهای مشابه برای جایگزینی مواد تقویت کننده‌ی دما و انقباض و همچنین کاربردهای ساختاری محدود مورد استفاده قرار گیرند.

چگونه می توان گلوله شدن الیاف و سایر مشکلات اختلاط را از بین برد؟

اکثر الیاف مختلف موجود در بازار را می توان با موفقیت با بتن مخلوط کرد و در ترکیب بتن قرار داد، مشروط بر اینکه از روش درست و صحیح برای مخلوط کردن بتن الیافی استفاده شده باشد و روش های توصیه شده افزودن الیاف طبق دستور سازنده، دنبال شود.

برای ساخت بتن نما از چه نوع الیافی می‌توان استفاده کرد؟

یکی از انواع الیاف مصنوعی مورد استفاده در بتن الیاف چاپد شیشه GFRP هستند، این الیاف همانند انواع دیگر الیاف مورد استفاده در بتن مانند الیاف PP، الیاف فولادی و الیاف کربنی به مخلوط بتن اضافه شده و خواص ویژه‌ای به آن می‌بخشند، در مورد الیاف چاپد شیشه GFRP باید اشاره نمود که این الیاف بیشتر برای بتن نمای ساختمان مورد استفاده قرار میگیرند، و این مورد به خاطر امکان اجرا در ضخامتهای کم است، با استفاده از الیاف چاپد شیشه GFRP می‌توان بتن را در ضخامت های کم اجرا نمود که برای نمای ساختمان یک ویژگی ایده‌آل است. همچنین دیگر ویژگی بتن مسلح به الیاف شیشه این است که در شرایط نامناسب جوی و در برابر هجوم عوامل شیمیایی مقاومت بالایی دارد که این ویژگی برای نمای ساختمان بسیار مناسب است.

مسائل و راه حل های رایج برای پمپاژ و اجرای بتن الیافی چیست؟

بتن تقویت ‌شده با الیاف را می‌توان به راحتی پمپ کرد و تا انتها به مصرف رساند، مشروط بر اینکه یک طرح اختلاط صحیح قبل از افزودن الیاف صورت گرفته باشد و اقدامات احتیاطی برای عدم تکمیل بیش از حد در سطح بتن انجام شود. هیچ تضمینی وجود ندارد که الیاف روی سطح بتنی قابل مشاهده نباشند اما با تکنیک های مناسب و انتخاب الیاف می توان به سطوح تمام شده با ظاهری مشابه با بتن ساده دست پیدا کرد.

آیا با استفاده از بتن الیافی می توان ابعاد درز بتن را کنترل کرد؟

نمونه‌های موفق و تحقیقات قابل توجهی در صنعت بتن وجود دارد که افزایش فاصله درزهای کنترلی در طراحی کف هنگام استفاده از الیاف پلی پروپیلن یا الیاف ماکروسنتتیک و فولادی را ارائه می کند. با این حال، بیشتر این کار همچنین با بهبود طرح های مخلوط بتن با استفاده از افزودنی های شیمیایی پیشرفته و روش های مناسب قرار دادن و عمل آوری صورت می گیرد.

برای بهبود خاصیت «پمپ‌پذیری» مخلوط بتن الیاف دار چه باید کرد؟

در اکثر موارد، یک “مخلوط با پمپاژ خوب” می تواند الیاف پلی پروپیلن را قبل از گیرش انتقال دهد. اغلب در محل پروژه، چون بتن الیاف دار متفاوت و منسجم تر به نظر می رسد، باید آب اضافه نمود تا بتن بهتر جریان یابد که گاهی اوقات می تواند باعث بدتر شدن وضعیت شود. زیرا آب بیش از حد؛ باعث جدا شدن مخلوط می شود و می تواند شلنگ پمپ را نیز مسدود کند. هنگام تخلیه یک مخلوط FRC در مجموعه‌ی قیف در یک کامیون پمپ و از طریق ناودان کامیون مخلوط آماده شده را 12 تا 18 اینچ (300-450 میلی‌متر) بالای رنده (در صورت وجود رنده) روی پمپ بالا می برد تا این امکان به خوبی فراهم شود. برای ضربه زدن به رنده و کمک به عبور الیاف یک ویبراتور بر روی رنده نصب شده است. به علاوه این ویبراتور؛ توانایی بتن الیافی را برای عبور از رنده بهبود می بخشد.

آیا همه الیاف ماکروسنتتیک یکسان هستند؟

خیر. چندین نوع مختلف الیاف ماکرو سنتتیک در بازار وجود دارد که همگی دارای مزایای منحصر به فردی هستند. البته هر چقدر قیمت الیاف بتن استفاده شده در بتن الیافی بیشتر باشد، الیاف مرغوب تر هستند.
کلید استفاده موفق از الیاف ماکروسنتتیک الیاف پلی پروپیلن برای جایگزینی با میلگرد یا فولاد، میزان دوز مصرفی آنها است. الیاف قوی تر یا الیاف با پیوند بالاتر احتمالاً به مواد کمتری نسبت به الیاف ضعیف تر یا الیاف با ظرفیت پیوند کمتر نیاز دارند. سازنده باید مقادیر دوز را با آزمایش و اطلاعات به دست آمده از بتن الیاف دار تطبیق دهد. اگر هنوز ابهاماتی باشد، باید آزمایشی انجام گردد تا اطمینان حاصل شود که عملکرد مطلوب برآورده شده است.

آیا می توان از میکرو فیبرهای با دوز بالا به عنوان جایگزین الیاف ماکرو در بتن الیافی استفاده کرد؟

احتمالا. باز هم، نکته مهم میزان دوز مصرفی و عملکرد مورد نظر الیاف پلی پروپیلن خواهد بود. اولا، عملکرد اصلی الیاف میکروسنتتیک کنترل ترک‌های انقباض پلاستیک است و تحقیقات نشان داده است که این الیاف توانایی قابل توجهی برای حمل بار از طریق ترک ندارند. در حالی که داده های آزمایش ممکن است استفاده از میکرو فیبر را توصیه کند، ممکن است بهترین گزینه نباشد. دوما، مخلوط کردن دوزهای بالای ریز مصنوعی دشوارتر خواهد بود زیرا تعداد فیبر و سطح الیاف بسیار زیاد است و باعث از دست دادن قابل توجهی در میزان اسلامپ بتن می شود.

آیا الیاف پلی پروپیلن واقعا می توانند به طور «برابر» با الیاف فولادی رقابت کنند؟

بله به طور کامل. اما مراقب باشید که تفاوت بین الیاف مصنوعی میکرو و ماکرو را درک کنید. به طور کلی، الیاف ماکرو سنتتیک (الیاف بزرگ، درشت، تک رشتهای) تنها انواع الیاف مصنوعی هستند که می توانند ظرفیت مقاومت باقی مانده معادل بتن الیاف دار را فراهم کنند.

استفاده از الیاف پلی پروپیلن pp بتن در سازه

برای مقاوم سازی سازه از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. امروزه از الیاف پلی پروپیلن PP بتن و الیاف فولادی به عنوان جایگزین برای میلگردهای فولادی استفاده می شود و با این روش بتن را مسلح و تقویت می‌کنند. بتن حاصل را بتن الیاف دار یا بتن الیافی می گویند. در گذشته نیز، زمانی که از ملات گل به عنوان ملات چسباننده در دیوار و سقف استفاده می‌شد با استفاده از الیاف گیاهی مثل کاه خشک، مقاومت آن را افزایش داده و به عملکرد بهتر در طول زمان کمک می‌کرد. امروزه نیز الیاف مصنوعی مانند الیاف پلی پروپیلن pp به عنوان افزودنی به بتن افزوده شده و مقاومت و عملکرد آن را بهبود می‌بخشد.

همانطور که گفته شد از بتن الیاف دار برای رفع نواقص و معایب بتن استفاده می‌شود. به این منظور الیاف پلی پروپیلن یا همان الیاف PP که دارای ابعاد طولی 12 و 18 میلی‌متر می باشند استفاده می گردد و با بتن مخلوط می‌شود. در صورتی که با گچ اختلاط صورت گیرد، از الیافی با ابعاد 6 میلی‌متر استفاده می شود.
نقش بتن الیاف دار با الیاف pp افزایش مقاومت مکانیکی و همچنین مقاومت شیمیایی بتن می باشد. همچنین باعث کنترل و از بین رفتن ترک های ریز بتن و کرمو شدن بتن می شوند.
در ضمن این روش کاملا به صرفه و اقتصادی می باشد. این مزیت باعث شده استفاده از الیاف بتن رشد فزاینده‌ای داشته باشد. در نتیجه خرید و فروش بتن الیاف دار نیز افزایش یافته است. سهولت استفاده از این الیاف و مراحل اختلاط آسان و پایین بودن قیمت الیاف بتن باعث شده این روش مقرون به صرفه و اقتصادی باشد.
در صورتی که هدف استفاده از بتن الیاف دار؛ کاربری در کف سازی محل هایی باشد که خودروها و ماشین آلات سنگین تردد می کنند؛ می توان الیاف فولادی را با الیاف پلی پروپیلن PP بتن ترکیب کرده و مورد استفاده قرار داد. الیاف فولادی را اصطلاحا الیاف ماکرو سنتتیک بتن می نامند. لازم به ذکر است که الیاف پلی پروپیلن باید با درصد کمتری نسبت به الیاف فولادی مورد استفاده قرار گیرند.

ویژگی الیاف پلی پروپیلن PP بتن

الیاف پلی پروپیلن PP بتن از انواع الیاف های شیمیایی می باشند و از نظر میزان تولید بعد از پلی استرها، پلی آمیدها و آکریلیک‌ها در رتبه چهارم قرار می گیرند. در حال حاضر در دنیا بیش از 4 میلیون تن الیاف پلی پروپیلن تولید شده و در بتن الیاف دار مورد استفاده قرار می گیرد.
الیاف پلی پروپیلن PP بتن؛ مقاومت کششی، مقاومت خمشی، سفتی و مقاومت بتن در برابر ضربات مکانیکی را افزایش داده و همچنین مود گسیختگی سازه های بتنی را بهبود می بخشند. به علاوه این الیاف در برابر عوامل میکروبی و شیمیایی بسیار مقاوم و پایدار بوده و از مقاومت بالایی در برابر خستگی برخوردار می باشند.
این الیاف با بتن کاملا سازگار هستند و باعث می شوند خواص بتن بهبود یابد. در واقع بتن الیاف دار خواص الیاف پلی پروپیلن PP بتن را دریافت می کند.
همچنین الیاف پلی پروپیلن PP بتن کاملا آب گریز هستند و هیچ گونه جذب آبی ندارند. این ویژگی باعث شده برای اختلاط با بتن میزان آب مورد نیاز تغییری نکند و به آب اضافه نیاز نباشد. به علاوه در بتن حاوی الیاف پلی پروپیلن PP بتن هیچ گونه نشت آب و رطوبت به درون یا بیرون سازه اتفاق نمی افتد. بنابراین می‌توان از بتن الیاف دار با الیافی پلی پروپیلن pp در ساخت سازه‌ها و مخازن ذخیره آب استفاده کرد.
استفاده از الیاف پلی پروپیلن PP بتن در ساخت دیواره‌ها و سطوح مخازن ذخیره آب و همچنین سدها، باعث کاهش تخلخل و منسجم تر شدن سطوح آنها می‌شود. همچنین عمق نفوذ آب را کاهش می دهد و به این ترتیب موجب افزایش عمر مفید سازه های بتنی می‌شوند.

مزایای استفاده از الیاف پلی پروپیلنPP در بتن الیاف دار کدام است؟

استفاده از الیاف پلی پروپیلن PP بتن به جای میلگرد و آرماتور مزایای فراوانی دارد. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1-‌استفاده از این الیاف به عنوان جایگزینی برای مش‌های تقویت کننده کاملا مقرون به صرفه می باشد.
2- روش استفاده از این الیاف بسیار سریع و آسان است.
3- الیاف پلی پروپیلن را می ‌توان به طور مستقیم با ترکیبات بتن مخلوط کرد. این مزیت باعث صرفه جویی در مدت زمان آماده سازی بتن و همچنین تسریع در برنامه ‌های ساخت و ساز خواهد شد.
4- فرآیند تولید و اختلاط این نوع بتن بسیار آسان بوده و در کارخانه یا در محل پروژه انجام می گیرد.
5- مراحل آماده سازی این نوع بتن خیلی کوتاه و ساده می باشد. در نتیجه هزینه‌های تولید کاهش می یابد.
6- به دلیل حذف میلگرد و آرماتور؛ درصد خطا نیز کاهش یافته و ایمنی سازه افزایش می یابد.
7- استفاده از الیاف پلی پروپیلن PP بتن باعث کاهش ترک های انقباضی در سازه بتنی می شود.
8- با استفاده از الیاف پلی پروپیلن pp بتن حاصل، یکنواخت تر و همگن تر خواهد بود.
9- الیاف بتن خواص خوردگی بتن را بهبود بخشیده و آن را غیر مغناطیسی می کنند.
10- با کمک این الیاف مقاومت سازه در برابر سایش و فرسایش و همچنین ضربات مکانیکی افزایش می یابد.
11- الیاف پلی پروپیلن PP بتن مقاومت کششی بتن را در سه بعد افزایش می دهند.
12- سطوح بتنی دارای الیاف پلی پروپیلن PP بتن ؛ گرد و غبار را به خود جذب نمی کنند.
14- مانع از ورقه ورقه شدن و پوسته شدن سطوح بتنی می شوند.
15- مقاومت بتن را در برابر تغییرات شدید دمایی افزایش می دهند.

استفاده از الیاف فولادی در مقایسه با الیاف پلی پروپیلن pp بتن

یکی دیگر از الیافی که برای مسلح کردن بتن الیاف دار مورد استفاده قرار می گیرد؛ الیاف فولادی است. با استفاده از الیاف فولادی و ترکیب آن با بتن؛ احتمال ترک خوردگی بتن به حداقل خواهد رسید. این الیاف باعث تقویت سازه‌های بتنی شده و مقاومت بتن در برابر عوامل مخرب محیطی را نیز افزایش می دهند. بتن الیاف دار کاربردهای گوناگونی دارد. برای اجرای سطوحی که نیازمند کمترین اتصالات هستند می توان از این نوع بتن استفاده کرد. همچنین برای اجرای عملیات کف سازی این نوع بتن بسیار کاربرد دارد. با توجه به نوع پروژه؛ میزان الیاف فولادی مورد استفاده نیز متفاوت خواهد بود.
برای سطوح بتنی که دارای تردد و رفت آمد بالایی هستند؛ از ترکیب الیاف فولادی و الیاف پلی پروپیلن PP بتن در ساختار بتن الیاف دار استفاده می شود. البته در این مورد نسبت الیاف پلی پروپیلن PP بتن به الیاف فولادی کمتر خواهد بود.
میزان مصرف الیاف فولادی در هر متر مکعب بتن الیاف دار از 20 کیلوگرم تا 50 کیلوگرم متغییر خواهد بود و همانطور که گفته شد به نوع پروژه و کاربرد آن بستگی دارد. تعیین میزان الیاف مورد نیاز بسیار ضروری است. زیرا در صورت مصرف کم؛ بتن مقاومت کافی نداشته و در صورت استفاده بیش از حد از الیاف فولادی؛ الیاف از سطح بتن بیرون می زنند.

مزایای استفاده از الیاف فولادی در مقایسه با الیاف پلی پروپیلن pp بتن

1-‌ افزایش ظرفیت باربری سازه های بتنی
2- امکان کاهش ضخامت تیردال های بتنی
3- افزایش مقاومت و پایداری سازه
4- مقاوم سازی و تقویت ساختمان های بزرگ
5-‌ قیمت پایین و مقرون به صرفه بودن نسبت به روش کاشت میلگرد
6- هزینه پایین نگهداری و تعمیرات
7- دارای قابلیت شکل پذیری زیاد
8- کاهش جذب آب در سازه های بتنی
9- سهولت اجرا و افزایش سرعت در ساخت و سازها
10- افزایش مقاومت سازه در برابر ضربات مکانیکی و همچنین فرسایش و سایش
11- مقاومت بالا در برابر نفوذ رطوبت و نشت آب
12- کاهش میزان ترک خوردگی در سطوح بتنی
13- افزایش مقاومت کششی، خمشی برشی و پیچشی در بتن