انواع الیاف مصرفی در بتن ( بتن الیافی )

انواع الیاف مصرفی در بتن ( بتن الیافی)

بتن الیافی

بتن های مسلح به الیاف مصالحی ترکیبی متشکل از سیمانیا سیمان های هیدرولیکی، سنگدانه، الیاف های گسسته با پخشی یکنواخت تشکیل شده است.الیاف ها ممکن است از جنس فلز، شیشه، پلیمر، کربن، سلولز و ... باشند. طول الیاف هاعموما از ۳ تا ۶۳ میلیمتر متفاوت است. قطر آنها ممکن است از چند میکرون تا ۱ میلیمترمتغییر باشند. سطح مقطع الیاف ها می تواند دایره، بیضی، چند وجهی، هلالی، مثلثی و یامستطیلی بسته به پروسه ی ساخت و مصالح مصرفی متفاوت باشد‌. دسته بندی بزرگتر الیافها به دو دسته میکرو و ماکرو تقسیم می شوند. الیاف های قرار گرفته در دسته میکرو دارایقطر یا قطر معادل کمتر یا مساوی ۰.۳ میلیمتر والیاف های ماکرو دارای قطر یا قطر معادلبزرگتر یا مساوی ۰.۳ میلیمتر می باشند. قطر معادل قطری است که الیاف های دایروی دارایسطح مقطع مشابه الیاف مورد نظر است.

الیاف ها در بتن می تواند در نسبت حجمی ۰.۱ تا ۵درصد مورد مصرف قرار گیرد. نسبت حجمی مورد نظر تابع سهولت در اختلاط و کاربرد نهاییاست. به طور مثال مقدار الیاف مصرفی در دوزهای پایین در حدود ۰.۱ تا ۰.۳ درصد برایکنترل افزایش تنش های ثانویه ناشی از تغییرات حرارتی و انقباض بکار گرفته می شود. دردوزهای بیش از ۰.۳ درصد خصوصیات و رفتارهای بتن های مسلح شده به الیاف با بتن های معمولیبسیار متفاوت است. این رفتار بیشتر در تحمل و رخداد ترک ها در تنش حداکثر تحت بار نمایاناست. توانایی بتن های مسلح به الیاف در جذب انرژی بعد از رخداد ترک را سختی گویند.در دوزهای مصرفی بسیار بالا، بتن های مسلح به الیاف می تواند دچار کرنش سخت شدگی شودبه این معنی که بتن قابلیت تحمل تنش بعد از شکست ماتریس سیمانی را دارد.

الیاف استفاده شده در بتن های پیش ساخته

آیین نامه ASTM C1116/C1116M چهار نوع الیاف را در ساخت بتنهای مسلح شده به الیاف شرح می دهد.

۱. تیپ یک  : بتن های مسلح شده به الیاف فولاد ضدزنگ، آلیاژهایفولادی و یا فولادهای کربن.

۲. تیپ دو : بتن های مسلح به الیاف های شیشه مقاومدر برابر قلیا (ARGlass fiber)

۳. تیپ سه : بتن های مسلح شده به الیاف های سنتتیک

۴. بتن های مسلح شده به الیاف های طبیعی : در پستهای بعدی هر یک از الیاف ها شرح داده می شوند.

الیاف های فولادی (Steel fibers)

الیاف های فولادی دارای مقاومت و مدول الاستیسیتهنسبتا بالایی می باشند که توسط ماتریس های با قلیاییت بالا از خوردگی محافظت می شوند.قدرت گیرداری الیاف می تواند با گیرداری های مکانیکی از طریق مضرس کردن سطح یا ایجادتغییر شکل در طول الیاف افزایش یابد. ASTM A820 حداقل مقاومت کششی، الزامات خمشی و سایر الزامات و تغییرات مجاز را برای الیافهای فولادی مشخص کرده است.

الیاف های سنتتیک (Synthetic fibers)

این الیاف ها ابتدا توسط پتروشیمی و نساجی بهبودو گسترش داده شدند. الیاف های سنتتیک غیرفلزی و ترکیبی از پلیمرهای با فرمولاسیون متفاوتمی باشند. در ادامه با برخی از الیاف های رایج در صنعت #قطعاتپیشساخته_ بتنی آشنا میشویم.

الیاف کربن بتن

مزیت الیاف های کربن بر الیاف های فولادی، پلی پروپیلنو الیاف های شیشه، خصوصیات ذاتی آنها، مدول الاستیسیته بالا، مقاومت حرارتی بالا، پایداریشیمیایی بسیار بالا در محیط های شیمیایی قلیایی و دیگر محیط های شیمیایی خورنده است.علاوه بر آنها الیاف های کربن خصوصیات مکانیکی بتن را در قیاس با سایر الیاف ها بهبودبهتری می بخشد.

در گذشته، اولین استفاده از الیاف های کربن در ماتریسهای سیمانی در شکل الیاف های #پلی_آکریلونیتریل (PolyAcrylonitrile) بود که در آن طرح  دستیابی به بهبود شدید خصوصیات مکانیکی بتن موردنیاز بود.

این الیاف های کربن با کربنیزه کردن نخ های #پلیآکریلونیتریلدر دمای بالا و سپس دسته کردن کریستال های گرافیت حاصله یا در اصطلاح منبسط کردن (Stretching) تولید می شود. اگرچه استفاده از الیاف های کربنبر پایه #پلیآکریلونیتریل به علت جنبه اقتصادی در بتن های مسلح به الیاف به صرفه نیست.در سال ۱۹۸۰ علاقه به استفاده از الیاف های کربن در مصالح #سیمانی نیل به استفاده ازالیاف های کربن بر پایه قیر قوت گرفت.

الیاف نایلون (Nylon) بتن

الیاف های نایلون ساخته شده از گروه های عامل آمیدیاست. نایلون ها گروهایی از زیر مجموعه ی پلیمرها می باشند. این الیاف ها مقاومت کششیبالا، سختی بالا، برگشت پذیری الاستیک بالا، خصوصیات آبگریزی مناسب و پایداری مناسبیدر خمیر سیمان دارند. عملکرد این الیاف ها تحت بارها و تنش های سریع بسیار مناسب است.

پلی پروپیلن (Polypropylene)

این الیاف ها از رزین های هموپلیمر پلی پروپیلن ساختهشده است. این الیاف ها دارای مدول الاستیسیته پایین و همچنین نقطه ذوب پایینی می باشند.این ویژگی ها می تواند مانعی برای استفاده از این دسته الیاف ها در بتن های پیش ساختهاتوکلاو شده باشند. اما نکته ی قابل ذکر در مورد نقطه ی ذوب پایین این الیاف می توانبه ساخت قطعات مقاوم در برابر حریق اشاره کرد. زیرا تحت حریق این الیاف ها با ذوب شدن،منافذی جهت کاهش تنش های درونی ناشی از حرارت ایجاد می کنند.

دو تیپ مختلف الیاف پلی پروپیلن دسته ای و تک رشتهای در ساخت بتن های مسلح شده به الیاف بکار می رود.  تین الیاف دارای خاصیت آبگریزی بالایی می باشندو زاویه تماس بزرگی در تماس با آب ایجاد می کنند. بنابراین در قیاس با الیاف های آبدوست قدرت چسبندگی کمتری به ماتریس سیمانی دارند. علاوه بر این پیوند شیمیایی فی مابینالیاف و ماتریس سیمانی ایجاد نمی شود. اگرچه تغییر شکل های هندسی در طول مرحله ی ساختو رشته ای نمودن آنها می تواند  باعث گیرداریبا ماتریس سیمانی شود.

پلی وینیل الکل (Polyvinyl alcohol)

الیاف های پلیوینیلالکل از رزین های پلیوینیلالکلساخته می شوند. این الیاف تحت کشش های چند مرحله ای قوی به خصوصیاتی با سختی بالا وغیرقابل حل در آب دست می یابند. سطح ویژه و منحصر به فرد این الیاف ها باعث پخش یکنواختو عالی در بتن و سایر ماتریس های سیمانی می شوند. متاسفانه، الیاف پلیوینیلالکل دارایضریب هدایت حرارتی منفی است و باعث تغییر طول ۴ درصدی تحت دمای ۲۰۰ درجه سانتیگرادمی شود. الیاف پلیوینیلالکل مقاوم در برابر قلیا و حلال های طبیعی است. اما بسیاریاز مقاومت خود را بعد قرار گرفتن در مقابل UV از دست می دهد.

الیاف های شیشه (glass fibers)

الیاف های شیشه مورد استفاده در مصالح پایه سیمانیجهت مقاومت در محیط های قلیایی باید دارای حداقل ۱۶ درصد #زیرکونیا (Zirconia) باشد. سایر الیاف های شیشه نظیر الیاف های گرید E (E-glass fibers) برای محیط های با قلیاییت بالانظیر محیط بتن و ملات مناسب نیست. الیاف شیشه دارای مدول الاستیسیته و مقاومت بالااست و همچنین پیوند قوی با ماتریس سیمانی ایجاد می کند.

بتن های مسلح به الیاف شیشه (GFRC#) با سایر بتن های مسلح به الیاف فلزی یا #پلی_پروپیلن متفاوت است.این تفاوت در نگاه اول مربوط به مقدار الیاف مورد استفاده است. در GFRC مقدار الیاف شیشه کلاس A در حدود ۴ تا ۶ درصد حجمی است درحالی که در سایر بتنهای مسلح به الیاف مقدار الیاف در حدود ۰.۱ تا ۱ درصد حجمی است. برای بکارگیری دوزهایمصرف بالای الیاف طرح اختلاط باید دارای مقدار سیمان بالا و فاقد درشت دانه ها باشد.عموما در بتن های GFRC نسبت مقدار سیمان/سیمان ها بهماسه (عموما مش ۳۰/۴۰) ۵۰:۵۰ است. لیست کاملی از خصوصیات بتن های GFRC در ایین نامه PCI با عنوان پیشنهادات عملی برای پانل های مسلح به الیافشیشه (Recommendedpractice for glass fiber reinforced concrete panels) آورده شده است.

مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ،سعی نموده است با بهره گیری از کارشناس و تجربیات چندین ساله ، فضایی علمی ،مشاوره و مهندسی در زمینه تکنولوژی های روز ، بازرگانی ، مهندسی و مقالات بتن  جهت دسترسی سریع ، آسان و کاربردی مهندسان ،اساتید ، کارفرمایان، کارخانجات بتن آماده ، کارخانجات بتن پیش ساخته و دانشجویانمرتبط با صنعت بتن فراهم آورد. شما می توانید با انتخاب و کلیک بر هریک از مباحثزیر به شرح موضع و کسب اطلاعات مورد نظر از طریق سایت به روز و کاربردی کلینیک فنی و تخصصی بتن ایراندسترسی یابید :

روانکننده بتن ، افزودنیبتن ، گروت ، آببندی بتن ، ترمیمبتن ، ترمیمکننده بتن ، ژلمیکروسیلیس ، واتراستاپبتن ، انواعواتراستاپ بتن ،  آببندی استخر ، ضد یخبتن ، فوقروان کننده بتن ، مقاومسازی بتن ، مقاومسازی ساختمان ها ، ماستیکپلی یورتان ، کفپوش اپوکسی ، فوقروان کننده بتن ، افزودنیهای بتن چیست ، انواعافزودنی های بتن ، لیستقیمت افزودنی های بتن ، روشمصرف افزودنی های بتن ، بتنریزی در هوای سرد ، بتنریزی در هوای گرم ، ترمیمبتن ، انواعروش های ترمیم بتن ، ترمیمبتن ترک خورده ، بتنگوگردی ، ترمیمکننده بتن ، چسببتن چیست ، انواعچسب بتن ، چسباپوکسی بتن چیست ، چسبهای آب بندی بتن ، روانکننده بتن چیست ، انواعفوق روان کننده بتن ، قیمتانواع چسب بتن ، لیستقیمت چسب های بتن ، انواعروش کیورینگ بتن ، موادکیورینگ بتن ، لیستقیمت کیورینگ بتن ، آببندی بتن چیست ، انوعروش های آب بندی بتن ، آببندی بتن به روش تزریق رزین پلی یورتان ، ماستیکپلی یورتان چیست ، لیستقیمت ماستیک های پلی یورتان ، ماستیکهای سرد اجرا ، ماستیکهای گرم اجرا ، ترمیمبتن یخ زده ، راهنمایطرح اختلاط بتن ،طرحمخلوط بتن چیست ، طرحاختلاط بتن سبک ، کرگیریبتن چیست ، آزمایشالتراسونیک بتن ، آزمایشهای غیرمخرب بتن ،انواع آزمایش های غیرمخرب بتن ، اسکنمیلگرد و آرماتور، کاشتآرماتور در بتن چیست ، آزمایشگالواپالس چیست ، چسبکاشت آرماتور هیلتی ، خمیرکاشت بولت چیست ، لیستقیمت خمیر کاشت آرماتور و بولت ، روشاجرای گروت ریزی ، واتراستاپبتن چیست ، انواعواتراستاپ بتن ، انتخابواتراستاپ بتن ، واتراستاپبنتونیتی ، واتراستاپهای هیدورفیلی چیست ، روشترمیم بتن های ترک خورده ، سوپرروان کننده بتن ، لیستقیمت واتراستاپ بتن ، رنگبتن ، بتنخودتراکم ، طرحاختلاط بتن خودتراکم ، بتنغلطکی چیست ، شرکتسیکا، روشاجرای بتن غلطکی یا RCC ، آزمایشهای بتن خود تراکم، روشآب بندی مخازن بتنی ، انواعافزودنی های بتن شرکت فسروک ، موادافزودنی بتن شرکت آبادگران ،لیستقیمت واتراستاپ های هیدروفیلی ، کفپوش اپوکسی ، فاصلهنگهدار یا اسپیسر بتن ، انواعگروت های شرکت آبادگران ، کف پوشپلی یورتان ،میکروسیلیس ، فوقروان کننده بتن ، ژلمیکروسیلیس ، میکروسیلیسچیست، لیستقیمت ژل میکروسیلیس ،  اسپیسربتن چیست ، روغن قالبچیست ، روشمقاوم سازی ساختمان ، مقاومسازی ساختمان و ساز های بتنی با الیاف FRP، گروت چیست ، گروتاپوکسی چیست ، لیستقیمت انواع گروت اپوکسی، الیافپلی پروپیلن چیست ،پرداختسطح بتن چیست ، بتنحجیم چیست ، روشساخت بتن حجیم ، ترمیمترک های بتن ، مقاومسازی بتن ، خوردگیبتن در سواحل خلیج فارس ، التراسونیکبتن چیست بتنترمی ، بتنپلیمری چیست،  بتن ریزی زیر تراز آب ، بتنگوگردی ، طرحاختلاط بتن گوگردی ، بتنپلیمری ، آزمایشهافسل بتن چیست ،روشانجام آزمایش پتانسیل خوردگی ،ابرروان کننده بتن چیست ، سوپرروان کننده بتن چیست ، میزانمصرف روان کننده بتن ، روشآب بندی استخر ، اسلامپبتن چیست ، میزانروانی مجاز بتن ، زمانبازکردن قالب های بتن پس از بتن ریزی ، زمانحمل مجاز بتن ، روشساخت و اجرای بتن در کارگاه ، عیاربتن چیست ، روشمصرف الیاف بتن PP ، بتنمگر چیست ، پوششفایبرگلاس چیست ، انواعبتن های خاص ، بتنخاص چیست ، موادآب بندی بتن ، آببندی سازه های بتنی ، حداکثرزمان حمل بتن ، قالبلغزنده بتن ، بتنآماده ، گروتساختمانی ، بتنپیش ساخته، عواملموثر در کیفیت بتن آماده ، ضدیخبتن ، انواعضد یخ بتن ، قالببندی بتن چیست ، روشقالب بندی بتن ، روشبتن ریزی خاص ، انواعمواد آب بندی سازه های بتنی ، روشهای تراکم بتن ، روشهای حمل بتن، روشهای مقاوم سازی بتن ، مقاومسازی بتن ،ضوابط پذیرش بتن کم مقاومت ، روشپرداخت سطح بتن ، انواعکف پوش های صنعتی بتن ، پوششهای ضد حریق ، فایرپروفبتن چیست ، فلایاش چیست ، روشاجرای آب بندی استخر ، نانوسیلیس چیست ، روشترمیم بتن کرمو ، بتناکسپوز چیست ، روشساخت بتن اکسپوز ، ترمیمبتن اکسپوز ، افزودنیحباب زا چیست ، افزودنیدیرگیر بتن چیست ، افزودنیزودگیر بتن چیست ، منبسطکننده بتن چیست ، پنترونچیست ، پنکریتچیست ، پوششنفوذگر چیست ، فایبرگلاسچیست ، پوششآب بندی الاستومری چیست ، روشآب بندی با پوشش سوپر الاستومری ، درز اجراییبتن چیست ، لیستقیمت افزودنی های بتن،  ترمیمکننده ویژه بتن، مصالحترمیم بتن، روانساز بتن ، جلوگیریاز کرمو شدن بتن ،رنگنمای بتن ، سوپرروان کننده بتن ، حداقلزمان کیورینگ و عمل آوری بتن ، کیورینگبتن با بخار ، دلیلجداشدگی بتن ، تستالتراسونیک بتن چیست ، لیستقیمت گروت های شرکت فارس ایران ، لیستقیمت انواع گروت ، روشاجرای پوشش ضد حریق یا فایرپروف ،