الیاف بتن

الیاف از سالیان بسیار دور تا به الان مورد استفاده قرار می گرفته است، از طرفی هم کاربرد بتن در ساخت و ساز و تشکیل سازه های مختلف بسیار طولانی است. با این حال بتن معایب و نقاط ضعفی هم دارد که مهمترین آنها مقاومت کششی پایین و شکل پذیری ضعیف است. الیاف بتن با رفع همین معایب بوجود آمده اند تا به کیفیت بتن کمک کنند و بنابراین می توان آنها را در دسته مکمل بتن قرار داد. در ادامه این مطلب از بتن شیمی، ضمن معرفی دقیق الیاف بتن، انواع آن را هم بررسی خواهیم کرد.

آنچه در این مطلب می‌خوانید... نمایش

الیاف بتن چیست؟

الیاف بتن نوعی از افزودنی های بتن محسوب می شوند که به دلیل نوع ساختاری که بتن دارد می توان به راحتی در مرحله تولید به آن اضافه کرد تا مقاومت کششی، یکپارچگی ساختاری و شکل پذیری آن بهتر شود. به همین دلیل الیاف که در ساخت بتن استفاده می شوند در برخی موارد قابلیت جایگزین شدن برای بتن آرمه در سازه های دو بعدی یا سوله های بزرگ را دارد.

بد نیست بدانید که الیاف بتن نوعی از بتن مسلح محسوب می شود که انواع مختلفی دارند. بسته به نوع ماده سازنده یا نوع الیاف، کاربرد و ویژگی های بتن تقویت شده یا مسلح شده به آن فرق خواهد کرد. صرف نظر از اینکه الیاف با چه روشی به بتن اضافه می شوند، باید این مخلوط شدن به شکل یکنواخت صورت گیرد تا مواد از یکدیگر جدا نشوند و بتن کاملا فرم گلوله ای نگیرد.

به همین دلیل باید دقت کرد هنگام اضافه شدن الیاف بتن به مخلوط، ابعاد و حجم الیاف و همچنین مقدار و میزان درشتی آنها به طور صحیح محاسبه گردد.  در ادامه انواع الیاف بتن را معرفی خواهیم کرد.

ویژگی های الیاف بتن چیست

انواع الیاف بتن

از جمله افزودنی های بسیار پرکاربرد بتن، الیاف بتن هستند که کیفیت ساختاری آن را بهبود می بخشند. در ادامه انواع الیاف بتن را معرفی می کنیم تا ببینیم برای تولید بتن الیاف دار از چه نوع الیافی می توان استفاده کرد:

  • الیاف پلی پروپیلن (Polypropylene Fiber-Reinforced Concrete) یا PPFRC

بکارگیری و استفاده از الیاف پلی پروپیلن شیوه و روش خاصی ندارد و برخلاف سایر الیافی که معرفی می کنیم راحتتر است به همین دلیل مصرف بسیار بیشتری دارد. الیاف پلی پروپیلن در ساختار بتن، مقاومت خمشی و کششی آن را بهتر می کنند. مقدار استفاده این نوع الیاف بتن در حدود ۰٫۵ تا ۳ کیلوگرم به ازای هر متر مکعب بتن است. طول این الیاف در بتن نیز نباید بیشتر از ۱۲ تا ۱۸ میلیمتر باشد.

بتن مسلح شده با الیاف پلی پروپیلن، شکل پذیری بسیار بهتری دارد و حتی مقاومت خوبی هم در برابر سایش و ضربه دارد. حتی می توان برای قطعات بتنی پیش ساخته هم استفاده کرد تا جلوی ترک خوردن آن را بگیرد. بهتر است که الیاف پلی پروپیلنی با مصالح خشک ترکیب شود تا مخلوط شدن و انرژی کمتری نیاز پیدا کنند. همچنین اصلا آب جذب این الیاف نمی شود بنابراین برای ترکیب شدن با بتن نیازی به تغییر مقدار آب نیست.

الیاف بتن پلی پروپیلنی

  • الیاف پلی استر (Polyester Fiber-Reinforced Concrete) یا PFRC

بتن مسلح شده با الیاف پلی استر دارای خصوصیاتی نظیر شکل پذیری عالی، مقاومت کششی مناسب (مقاومت کششی الیاف پلی استر تا ۸۵۰ مگاپاسکال است) و مقاومت فشاری و خمشی بالاتری نسبت به بتن غیر مسلح دارند. الیاف پلی استر باید همراه با رزین، هاردنر یا سخت کننده و سایر حجیم کننده ها استفاده شود.

الیاف بتن پلی استری براساس حجم بتن به آن اضافه می شوند که این میزان به کمتر از ۱% حجم بتن می رسد. با این حال در تولید این الیاف محدودیت وجود دارد و بخاطر بوی تند فرم مایع این الیاف، باید حتما ماسک و وسایل حفاظتی به همراه داشت.

الیاف بتن پلی استری

  • الیاف شیشه (Glass Fiber-Reinforced Concrete) یا GFRC

یکی دیگر از انواع الیاف بتن، الیاف شیشه هستند که ترکیبی از فیبر شیشه با ضخامت ۱۰ میکرونی است. بتن مسلح شده به الیاف شیشه مقاومت کششی بالایی داشته و چسبندگی دانه های بتن را افزایش می دهد و از طرفی مقاومت حرارتی را نیز بهبود می بخشد. با این حال مشکل این الیاف ناسازگاری با محیط زیست است. یکی از مزایای بزرگ الیاف شیشه برای استفاده در بتن، قیمت پایینتر نسبت به سایر انواع الیاف بتن است.

بتن مسلح شده با الیاف شیشه نسبت به بتن های غیر مسلح، مقاومت فشاری بیشتر و عمر خستگی بالاتری دارد. همچنین شیارشدگی در این نوع الیاف کمتر رخ می دهد. طبق بررسی ها و تحقیقات انجام شده، ترکیبی از الیاف شیشه و پلی پروپیلن هم می توان استفاده کرد.

این نوع الیاف در چهار دسته E (مواد قلیایی پایین، ارزان)، C (دارای آهک سوددار، کاربرد در محیط هایی با شرایط ویژه، پوشش دهی خطوط لوله و مخازن)، A (منسوخ شده به علت مواد قلیایی زیاد) و S (مقاومت کششی بسیار زیاد، کاربرد در صنایع هوا و فضا و چگالی خیلی زیاد) قرار می گیرند.

الیاف شیشه برای بتن مسلح

  • الیاف آرامید (Aramid Fiber-Reinforced Concrete) یا AFRC

از انواع الیاف بتن که به دلیل مقاومت حرارتی بسیار زیاد، برای اضافه شدن به بتن مورد استفاده قرار گرفته اند. الیاف آرامید بخاطر داشتن زنجیره های بلند پلی آمید سنتزی قابلیت فرار بودن خود را از دست داده اند تا بتوان به راحتی به بتن اضافه کرد.

الیاف آرامید بتن در سه دسته آرنیکا، توران و کولار قرار می گیرند که نوع کولار به دلیل سبکی بسیار زیاد (سبکتر از شیشه و کربن)، مقاومت بسیار زیاد از نوع کششی و شیمیایی و برشی کاربردپذیری بیشتری دارند و حتی می توان در شرایط محیطی سخت نیز استفاده کرد. بهترین جایگزین برای سیمان آزبستی، الیاف آرامید از نوع کولار هستند و مقدار مصرف آنها ۲% حجم بتن است.

  • الیاف فلز (Metal Fiber-Reinforced Concrete) یا MFRC

الیاف فلز یکی از متنوع ترین الیاف بتن هستند که تنوع آنها به دلیل فلزات مختلفی است که در ساخت آنها استفاده می شود. پرکاربردترین مدل آن، فولاد است (Steel Fiber-Reinforced Concrete) یا SFRC است که از مزایای آن می توان به بالاتر بردن مقاومت کششی، بازدارندگی در مقابل ترک و عوامل محیطی مختلف اشاره کرد. اولین نمونه از الیاف بتن، الیاف فلزی بودند که به شکل سیم سرد نورد طویل شده، سیم ذوب و اصلاح شده و همچنین ورق برش خورده استفاده گشتند.

الیاف بتن فلزی از نوع فولادی

  • الیاف کربن (Carbon Fiber-Reinforced Concrete) یا CFRC

مواد کربنی به دلیل داشتن خصوصیات زیاد در صنایع مختلف نظیر تولید بتن مسلح به شکل الیاف بتن کربنی استفاده می شوند. مساحت سطحی این نوع الیاف زیاد بوده و ضریب الاستیک بالایی دارند، وزن این نوع الیاف پایین بوده ولی مقاومت کششی بالایی دارند و مقاومت در برابر خستگی و خوردگی نیز بسیار زیاد است. به همین دلیل الیاف کربنی برای تولید بتن مسلح زیاد استفاده می شوند.

الیاف کربن از لحاظ درجه خلوص کربن ۹۰% به انواع الیاف و فیبر کربن با پایه شیمیایی اکریلیک، فیبر کربن با پایه فاز گازی، الیاف ویسکوز ریون و قیر صنعتی با پایه مزوفاز هستند. در نوع دیگر الیاف بتن کربنی، از لحاظ تعداد فیلامنت تقسیم بندی می شوند. بنابراین گروهی که کمتر از ۲۴۰۰۰ فیلامنت دارند سبک و کوچک و بیشتر از آن بزرگ و سنگین هستند.

الیاف کربنی

  • الیاف ماکروسنتتیک (Macro Synthetic Fiber-Reinforced Concrete) یا MSFRC

به این نوع الیاف بتن، الیاف پلاستیک بتن هم می گویند که به کمک آنها می توان مقاومت های فشاری، کششی و خمشی بتن را بهتر کرد و در برخی موارد حتی می توان به جای میلگرد استفاده نمود. از دیگر مزایای الیاف ماکروسنتتیک، کاهش خزش و انقباض بتن و کمتر کردن سختی بتن است. همچنین برای ساخت بتن هایی که برای کف سازی استفاده می شوند و مکان هایی که فشار زیادی را تحمل می کنند از این نوع الیاف بتن نیز استفاده می کنند.

الیاف بتن ماکرو عموما متشکل از نایلون، اکریلیک و پلی یورتان هستند و می توان به شکل ترکیبی با سایر انواع الیاف در ساختار بتن به شکل مکمل استفاده نمود. معمولا بهترین حالت استفاده از این الیاف این است که در مرحله آخر به مخلوط بتن اضافه شود و با سرعت زیاد به مدت ۵ دقیقه همزده شود.

  • الیاف میکروسنتتیک (Micro Synthetic Fiber-Reinforced Concrete) یا MiSFRC

جنس این نوع از الیاف بتن مشابه با نوع پلی پروپیلنی است و نحوه پخش شدن آنها در ساختار بتن به شکل یکنواخت است. همانطور که از اسم این نوع الیاف مشخص است، بسیار ریز هستند و به خوبی در ساختار پخش می شوند. به کمک این نوع الیاف می توان مقاومت به برش بتن را تا حد زیادی افزایش داد و جلوی آب انداختن و جدا شدن دانه های بتن را گرفت.

  • الیاف طبیعی یا ارگانیک (Natural Fiber-Reinforced Concrete) یا NFRC

الیاف طبیعی یا ارگانیک (OFRC) به دلیل اینکه متشکل از کاه و موی حیوانات، سلولز، چوب نارگیل، خیزران و آکوارا هستند به این اسم معروف شده اند. الیاف طبیعی قیمت پایینی دارند و در کشورهایی کمتر توسعه یافته جایگزین فولاد در بتن است. پرکاربردترین نوع الیاف طبیعی، نوع نارگیلی است که به راحتی در دسترس است و مقاومت و کیفیت خوبی هم دارند.

امروزه الیاف طبیعی را به دلیل ویژگی هایی مثل جذب آب بالا و عایق حرارتی مناسب کمی تغییر می دهند و الیاف مصنوعی بسیار مقاومی تولید می کنند که تمامی نواقص الیاف طبیعی را پوشش داده اند.

الیاف طبیعی یا ارگانیک

  • الیاف سلولزی (Cellulosic Fiber-Reinforced Concrete) یا CFRC

الیاف سلولزی از دیگر انواع الیاف بتن محسوب می شود که به دلیل مقاومت بسیار بالا و اتصال با پلی فنول های طبیعی باعث شده تا برای تقویت بتن استفاده شوند. از انواع الیاف سلولزی می توان نمونه های ساخته شده از پنبه، کتان و برگ مختلف گیاهان و جوت را نام برد. بهترین روش استفاده از الیاف سلولزی در بتن، مرطوب کردن آنها قبل از اضافه شدن به ساختار بتن است با این حال باید آب کمی به این الیاف اضافه کرد و عمل آوری بتن با دقت انجام شود.

  • الیاف معدنی آزبستی (Asbestos Mineral Fiber-Reinforced Concrete) یا AMFRC

فیبرهای معدنی آزبست از دیگر انواع الیاف بتن هستند که به راحتی در دسترس بوده و ارزان قیمت می باشند. ویژگی این نوع فیبرها، مقاومت در برابر حرارت و گرما، مواد شیمیایی و عوامل محیطی است بنابراین می توان برای ساخت بتن سازنده لوله ها، المان های کاروگیت و غیره استفاده نمود. با این حال به دلیل اینکه آزبست خطرات زیادی برای سلامت کارکنان دارند امروزه استفاده از آن بسیار محدود شده است.

  • الیاف پلاستیکی (Plastic Fiber-Reinforced Concrete) یا PFRC

فیبرهای پلاستیکی هم از انواع الیاف بتن هستند که جدیدا وارد صنعت ساخت و ساز شده اند. این نوع الیاف چون امکان بازیافت دارند با محیط زیست بسیار سازگار هستند.

الیاف بتن پلاستیکی

  • الیاف نایلونی (Nylon Fiber-Reinforced Concrete) یا NFRC

الیاف نایلونی دارای خصوصیات مشابه با الیاف پلی پروپیلنی هستند که به دلیل قدرت و استحکام بیشتر نسبت به سیم های جوش داده شده کاربرد بیشتری پیدا کرده اند.

مزایای الیاف بتن

با توجه به اینکه انواع الیاف بتن را معرفی کردیم می توان به این نتیجه رسید که هر کدام بسته به ساختار و مواد شیمیایی سازنده، مزایا و کاربرد خاصی دارند اما به طور کلی با استفاده از اضافه کردن الیاف بتن به ساختار مخلوط بتن یا ملات ماسه سیمان می توان به مزایای زیر دست پیدا کرد:

  • مقاوم سازی در برابر پوسته پوسته شدن و سایش سطحی بتن
  • بهبود وضعیت بتن در برابر خستگی و فشارهای ضربه ای
  • افزایش کلیه مقاومت های بتن در برابر مواد و عوامل مختلف
  • بازدارندگی در برابر ترک خوردگی و انقباض
  • بالاتر بردن کرنش و کاهش نفوذپذیری بتن
  • کاهش میزان مصرف برخی از مکمل های بتن
  • شکل پذیری و انعطاف پذیری بیشتر ساختار بتن
  • مقاوم سازی در برابر حریق و اشتعال پذیری

کاربرد الیاف بتن در کجاست؟

بسته به اینکه کدام یک از انواع الیاف بتن تولید شده باشند، کاربردهای مختلفی پیدا می کنند. برخی از حوزه های کاربرد الیاف بتن عبارتند از:

  • باند
  • پارکینگ هواپیما
  • پیاده روها
  • لایه بندی داخلی تونل ها
  • تثبیت سازی شیب زمین
  • دیوارکشی
  • ساخت لوله های بتنی
  • منهول سازی
  • سدسازی
  • ساختارهای هیدرولیکی
  • عرشه های بلند
  • جاده ها
  • پل ها

و غیره.

کاربردهای الیاف بتن

عوامل مؤثر بر خصوصیات و ویژگی های الیاف بتن

همانطور که توضیح دادیم الیاف بتن ترکیبات کامپوزیت متشکل از فیبرهای مختلف در ماتریکس یا زمینه سیمانی هستند که به شکل منظم یا تصادفی در آن پخش شده اند. خصوصیات و ویژگی های این نوع الیاف تحت تأثیر عوامل مختلفی است که عبارتند از:

  • سختی نسبت زمینه الیاف:

مدول الاستیسیته ماتریکس یا زمینه باید خیلی پایینتر از الیاف مورد استفاده برای انتقال تنش باشد به همین دلیل الیاف نایلونی و پلی پروپیلنی گزینه های خوبی هستند. الیافی که مدول بالایی دارند مثل فولاد و شیشه و کربن مقاومت و سختی بیشتری به بتن می دهند اما در مقابل الیاف با مدول الاستیسیته پایین قابلیت جذب انرژی و درجه سختی بیشتری می دهند.

  • حجم الیاف:

حجم و مقدار الیاف مورد استفاده در بتن تأثیر زیادی روی قدرت و استحکام الیاف بتن دارند و رابطه خطی مستقیم بین این دو مورد وجود دارد. هر چقدر درصد الیاف مورد استفاده بیشتر باشد، احتمال جمع شدگی و سختی و زبری بتن و ملات بیشتر خواهد شد.

  • ابعاد نسبی:

ابعاد نسبی و رفتار کامپوزیت به ابعاد نسبی الیاف تعبیر شده است که باید تا عدد ۷۵ بیاید چرا که مقادیر بالاتر از آن استحکام و درجه سختی بتن را کمتر می کند.

  • جهت گیری الیاف:

یکی از عوامل مؤثر بر ویژگی ها و خصوصیات الیاف بتن، جهت گیری آنها در ساختار و سازه بتنی استفاده شده است. جهت گیری ممکن است به شکل تصادفی یا با نظم و جهت گیری خاص باشد. بهترین نوع، مدل هایی هستند که الیاف اضافه شده به بتن به موازات فشار و بار وارد شده به بتن قرار گرفته شده باشند چون در این حالت مقاومت کششی، درجه سختی و استحکام آن بیشتر می شود.

  • کارپذیری و فشردگی بتن:

کارپذیری و فشردگی بتن تأثیر زیادی روی الیاف بتن می گذارد به نحوی که با افزایش نسبت آب به سیمان کارپذیری و فشردگی نهایی افزایش پیدا می کند.

  • سایز دانه های درشت بتن:

سایز دانه های درشت بتن باید نهایتا تا میزان ۱۰ میلیمتر باشد در غیر این صورت استحکام نهایی کامپوزیت کاهش شدیدی پیدا خواهد کرد. سایش بین الیاف و بین الیاف و دانه های بتن بر روی جهت گیری و نحوه پراکنش الیاف تأثیر می گذارد. حتی افزودنی هایی که برای کاهش سایش و بهبود وضعیت بتن استفاده می شوند نیز اثرگذار هستند.

  • شیوه مخلوط کردن:

نحوه و زمان مخلوط کردن الیاف به مخلوط بتن هم عامل تأثیرگذار مهم بعدی است که این مورد به تنهایی تحت تأثیر عواملی مثل ابعاد نسبی، درصد و مقدار الیاف، سایز و تعداد الیاف استفاده شده هستند. بهترین خصوصیات الیاف زمانی بروز پیدا می کنند که به شکل یکنواخت مخلوط شوند و به ترکیب خشک مصالح اضافه شوند.

محصولات بتن شیمی خاتم

در این بخش سعی داریم تا محصولاتی که مجموعه بتن شیمی خاتم ارائه میدهد را به شما معرفی نماییم:

آب بند بتن

بتن ذاتا ماده ای متخلخل است که آب و مواد مختلف به راحتی داخل آن نفوذ پیدا می کنند. نفوذ این مواد مختلف در نهایت می تواند منجر به تخریب ساختار و کاهش شدید عمر مفید آن شود. به همین دلیل از نوعی مکمل بتن به نام آب بند بتن استفاده می کنند.

چسب بتن

چسب بتن که به عنوان یکی از افزودنی های بتن در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد بسیار پرکاربرد است. این چسب ها به شکل مایع و با ترکیبات و انواع مختلف در بازار استفاده می شوند که امکان استفاده از آنها را در پروژه های مختلف امکان پذیر ساخته است. در ادامه قصد داریم ضمن بررسی کامل و کلیه موارد در خصوص آن، در خصوص خرید و قیمت چسب بتن نیز صحبت کنیم و راهنمایی های لازم داده شوند.

ژل میکروسیلیس

ژل میکروسیلیس یا همان مکمل بتن یک ماده بسیار پرکاربرد در اصلاح ویژگی های بتن است که برای نفوذ ناپذیر کردن بتن و آب بند کردن آن مورد استفاده قرار می گیرد.

روان کننده و فوق روان کننده

روان‌کننده بتن و فوق روان کننده بتن جزء افزودنی های بسیار مهم بتن بوده که برای سهولت کارهای مختلف، نیاز است که از انواع این روان سازها استفاده شود.

سؤالات متداول

الیاف بتن چیست؟

الیاف بتن نوعی افزودنی است که به شکل های مختلف به مخلوط بتن و سازه ها افزوده می شود تا خواص و ویژگی های آن را بهبود ببخشد.

انواع الیاف بتن چیست؟

الیاف پلی پروپیلنی، پلی استری، الیاف شیشه ای، الیاف آرامید، فلزی، کربنی، ماکرو و میکروسنتتیک، طبیعی، سلولزی، نایلونی، پلاستیکی و آزبستی از انواع الیاف بتن هستند.

چه مقدار باید از الیاف بتن استفاده کرد؟

میزان مصرف الیاف بتن بستگی کامل به شیوه مخلوط سازی، نوع پروژه و کاربرد آن دارد. معمولا به ازای هر متر مکعب، نیم تا ۳ کیلوگرم استفاده می کنند.

شیوه مصرف الیاف بتن چگونه است؟

بهترین روش مصرف الیاف بتن، اضافه کردن به مخلوط خشک مواد است با این حال بسته به شرایط می توان پس از ساخته شدن بتن هم به آن اضافه کرد. معمولا برای مخلوط سازی مناسب الیاف به ترکیب کلی، روان کننده بتن هم اضافه می کنند.

5/5 - (1 امتیاز)

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *