بتن الیاف دار چیست؟ معرفی ۱۰+ نوع و ۳ روش طرح اختلاط

بتن الیاف دار (Fiber-reinforced Concrete) یا بتن الیافی یکی از انواع مهم مصالح ساختمانی است که با مقاومت فشاری بسیار زیاد و مقاومت کششی بالا می تواند نواقص بتن های معمولی را در پروژه های ساخت و ساز رفع نماید. این نوع از بتن ها ساخته شده با الیاف بتن هستند و بسته به نوع پروژه ساختمانی با اضافه کردن الیاف خاص می توان به متریال مدنظر دست پیدا کرد. در ادامه بیشتر با انواع، کاربرد، مزایا و معایب این نوع از بتن ها صحبت خواهیم کرد.

بتن الیاف دار یا بتن الیافی چیست؟

بتن الیافدار (FRC) با بهبود خواص و ویژگی های بتن و رفع نواقص آن مثل ترک خوردن در اثر تبخیر سریع، شکل پذیری پایین، جذب کم انرژی، مقاومت کششی و فشاری پایین یکی از پرمصرف ترین متریال های حال حاضر است. در واقع می توان گفت که بتن الیاف دار یکی از افزودنی های بتن بوده که ترکیبی از الیاف مختلف، سیمان هیدرولیکی، شن، ماسه و آب است.

مصالح بتن الیافی را می توان با پوزولان ها و افزودنی های مختلف ترکیب نمود که الیاف ها به تنهایی با تنوع بسیار بالای خود توانسته اند انواع الیاف بتن دار را تشکیل دهند. بتن های الیافی با بتن های معمولی از لحاظ میزان مقاومت کششی، مقاومت فشاری و خمشی بسیار بهتر عمل می کنند.

بتن الیاف دار ساختمان به دلیل وجود الیاف مختلف نسبت به ایجاد ترک های مویینه، گسترش و افزایش آنها در اثر تنش مقاومت بسیار بیشتری از خود نشان می دهد هر چند این رابطه، خطی و مستقیم نیست. به عبارت دیگر لزوما با استفاده از الیاف بیشتر و در فواصل نزدیکتر نمی توان مقاومت بتن از جنبه های مختلف را بیشتر کرد و در حد خاصی محدود می گردد. با این حال طاقت بتن الیافی نسبت به بتن معمولی بسیار بیشتر است.

انواع بتن الیاف دار

طبق تعریف بتن الیاف دار، این مواد و افزودنی های بتنی در اثر اضافه شدن متریال های مختلف مخصوصا الیاف ها شکل می گیرند. به طور کلی بتن الیاف دار همانطور که از نام آن مشخص است براساس نوع الیاف سازنده تعریف می شود و از این لحاظ انواع الیاف بتن در واقع مشخص کننده نوع بتن ساخته شده است.

بر همین اساس قبلا در مقاله ای جامع به این مورد مهم پرداخته شده و شما می توانید بیش از ۱۰ نوع الیاف بتن را مطالعه کنید که بر همین اساس مشخص کننده نوع بتن الیافی است که برای تکراری نشدن مبحث از پرداختن به آن خودداری می کنیم.

دقت داشته باشید که چسب بتن الیاف دار که معمولا فرم ژله ای دارند با الیاف پلی پروپیلن ساخته می شوند تا مقاومت کششی بهبود پیدا کرده و بتوان برای تولید بتن آب بند استفاده نمود. همچنین این نوع چسب ها میزان مقاومت کششی و خمشی و چسبندگی را هم بالاتر می برند و برای پروژه های ترمیمی نیز مناسب هستند.

از طرف بتن الیاف دار ژل میکروسیلیس یا به عبارت دقیقتر، ژل میکروسیلیس الیاف دار نیز برای بهبود خواص بتن به کار می رود که مرغوب ترین نمونه آن در بتن شیمی تولید و به فروش می رسند.

نحوه ساخت بتن الیاف دار

برای ساخت بتن الیاف دار از طرح اختلاط استفاده می کنند تا بتوان مواد اولیه را طبق شرایط هر پروژه به بهترین شکل ترکیب کنند. عموما شیوه ساخت بتن الیاف دار صنعتی به یکی از سه روش زیر انجام می شود:

·       روش اول در طرح اختلاط بتن الیافی شامل مخلوط کردن الیاف بتن انتخاب شده با شن و ماسه بر روی تسمه نقاله و سپس وارد کردن به درون مخلوط کن است. پس از آن سایر اجزای بتن الیاف شامل افزودنی های پلیمری و افزودنی های مجاز اضافه می شوند و برای ترکیب کردن بهتر آب نیز استفاده می گردد.

·       روش دوم طرح اختلاط شامل مخلوط سازی سنگدانه های ریز و درشت و همگن سازی حجم آنهاست و سپس در مرحله بعدی الیاف بتن انتخاب شده به مخلوط اضافه می گردند. پس از آن سیمان و سایر افزودنی و در نهایت آب اضافه می شوند تا کیفیت، گیرایی و قدرت کافی ایجاد گردد.

·       روش سوم ساخت بتن الیاف دار بدین صورت است که مشابه با روش دوم سنگدانه ها را ابتدا مخلوط می کنیم اما کمی آب هم اضافه می کنیم تا مطمئن شویم بتن الیافی دار در ساختمان استحکام و قدرت کافی دارد. پس از آن نوبت به اضافه کردن الیاف، سیمان و آب بیشتر می رسد. نتیجه آن ساخت بتن الیافدار مقاوم و مستحکم و با کیفیت است.

نکته: دقت داشته باشید که اگر قرار است بتن الیاف دار بر روی سطح پاشیده شود (شاتکریت)، حتما باید از روان کننده بتن کمک بگیرید تا گیرایی آن به تعویق بیفتد و موجب گرفتگی در لوله پمپ بتن نشود.

کاربرد بتن الیاف دار

یکی از مهمترین مسائل در این رابطه این است که بتن الیاف دار برای چیست یا چه کاربردی دارد؟ در ادامه کاربردهای بتن الیاف دار یا بتن الیافی را بررسی می کنیم:

• دال های روی بستر

دال های روی بستر که با بتن مسلح به الیاف ساخته شده اند نسبت به بتن غیر مسلح عملکرد بهتری داشته و مقاومت بالاتری نشان می دهد. در کف سازی نیز خستگی خمشی بسیار مهم است که بتن های الیاف دار مقاومت بسیار بالاتری دارند و می توان باند فرودگاه را نازکتر در نظر گرفت.

• دال سازه روی سقف

دال های سازه ای سقف ها با استفاده از بکارگیری این نوع از بتن های مسلح مقاومت بسیار بیشتری دارند و اساسا با کمک نظریه خط سیلان می توان به این نتیجه رسید که عملکرد بسیار بهتری دارند.

• عرشه پل

یکی از کاربردهای بتن الیاف دار، عرشه پل است که با جلوگیری از نفوذ هر چه بیشتر نمک های یخ زدا مانع از انهدام و تخریب آنها می شود. این نوع بتن ها با کاهش تعداد و عرض ترک ها اثر خود را اعمال می کنند

• تیرها

طبق بررسی های انجام شده، تیرهایی که ترکیبی از الیاف بتن و آرماتور هستند می توانند مقاومت کششی را تا حد بسیار زیادی افزایش دهند. از طرفی در اتصالات تیر – ستون اگر از بتن الیاف دار فولادی به جای میلگرد حلقوی استفاده شده باشد، مقاومت و نرمی و جذب انرژی تا حد زیادی افزایش خواهد یافت. یکی دیگر از کاربردهای بتن الیافی در تیرها، کاهش خستگی خمشی، عمر خستگی، تغییر مکان و عرض ترک ها را به همراه دارد.

از دیگر اثرات و کاربردهای این نوع از بتن ها می توان به افزایش ظرفیت برشی یا مقاومت کششی قطری تیرها اشاره کرد که نسبت به خاموت قائم یا میلگرد خم شده اثر به مراتب بهتری دارد. همچنین اضافه کردن بتن الیاف دار فولادی قلاب دار به آرماتور سبب می شود مقاومت برشی دال ها افزایش ۰٫۵ برابری پیدا کند که بسته به نوع و درصد الیاف متفاوت است.

• شاتکریت

شاتکریت بتن با الیاف فولادی برای ایجاد بناهای گنبدی، پوشش سطوح، تعمیر بتن های قدیمی و افزایش دوام سنگریزه ها همراه با افزایش مشخصات فنی شامل مقاومت فشاری و کششی و برشی است.

• مقاومت عالی در برابر حفره دار شدگی (Cavitation)

یکی از موارد بسیار مهم کاربرد بتن، بخش های خروجی آب و حوضچه آرامش سرریزها و سازه های آبی عظیم نظیر سدهاست. در این سازه ها مقاومت بسیار زیاد در برابر فشار خروجی بسیار بالای آب و همچنین حفره دار شدگی یا کاویتاسیون از الزامات مهندسی است. مقاومت بتن الیافی در این زمینه خارق العاده است.

• محیط های دارای عوامل خورنده

در محیط هایی که یون های مخرب مثل کلرید و سولفات وجود دارند، خمیر سیمان تا حد زیادی نمی تواند جلوی زنگ زدگی را بگیرد و الیاف سطحی بتن نیز احتمال دچار زنگ زدگی خواهند شد. اما مقاومت آنها در بخش داخلی بتن مانع از خوردگی و گسترش آن شده و ماندگاری و دوام آن را افزایش می دهد.

این موارد مهمترین کاربردهای بتن الیاف دار بودند و گستردگی کاربرد آن بسیار بیشتر بوده و تقریبا در اکثر پروژه های ساخت و ساز مورد استفاده قرار می گیرند.

مزایا و معایب بتن الیاف دار

بتن الیاف دار بتن از هر نوعی که باشد و به هر روشی که طرح اختلاط آن صورت گرفته باشد مزایا و معایب خاص خودش را دارد. استفاده یا عدم استفاده از این نوع بتن مثل بتن های پلیمری بستگی به اثرات مزایا و معایب آنها دارد که در ادامه به طور مفصل و جداگانه بررسی می کنیم:

مزایای بتن الیاف دار

• انقباض و ترک خوردگی را به میزان بسیار زیادی کاهش می دهد
• مقاومت از جنبه های مختلف در بتن مسلح شده با الیاف افزایش چشمگیری پیدا می کند که از جمله آنها می توان به مقاومت خمشی، کششی و فشاری اشاره نمود
• جلوگیری از خوردگی های عمقی و کاهش عمر مفید سازه ها
• تقویت سازی بتن
• افزایش ظرفیت برشی، خشی و کرنشی سازه های بتن
• مقاوم پذیری در برابر سایش و فرسایش
• به حداقل رسانی کلیه آسیب های ناشی از کاویتاسیون
• به حداکثر رسانی قدرت خستگی و چقرمگی
• از بین بردن ترک های ناشی از حرارت و افت خواص بتن
• مقاوم پذیر ساختن بتن در برابر ضربات، استرس و تنش های مداوم
• مقاوم سازی ساختارهای بتنی در برابر ورقه ورقه شدن و ترک خوردگی
• بتن الیاف دار ضد آب برای سازه های آبی مختلف نیز کاربرد دارد

معایب بتن الیاف دار

• افزایش تراکم و میزان الیاف همیشه برابر با افزایش و بهبود خصوصیات و ویژگی های بتن الیاف دار نیست
• امکان گلوله شدن الیاف در هر یک از روش های گفته شده طرح اختلاط بتن الیافی وجود دارد
• کارایی بتن در نمونه های تقویت شده با الیاف های فولادی کاهش پیدا می کند
• بتن های الیافی به مراتب وزن بیشتری نسبت به نمونه های غیر الیافی دارند
• بتن الیافی که با الیاف فولادی یا استیل تقویت شده خطر خوردگی به خصوص در محیط هایی که در معرض یون های مخرب هستند به همراه دارد
• قیمت این نوع بتن ها نیز بیشتر است و در پروژه هایی که محدودیت بودجه وجود داشته باشد مورد استفاده قرار نمی گیرند
• 

جمع بندی مطالب

بتن الیاف دار که براساس نوع الیاف اضافه شده به آن تعریف می شود در اکثر پروژه های ساخت و ساز و معماری خواص و ویژگی های بتن را بهبود می بخشد. همین عامل باعث شده تا گستره کاربرد بسیار متنوعی داشته باشد. در این مطلب از بتن شیمی خاتم تلاش بر این بود تا به طور کامل شما را با این نوع از بتن ها آشنا کنیم تا بتوانید با مطالعه تمامی جنبه ها، بهترین نمونه را خریداری کنید.

سؤالات متداول

بتن الیاف دار یا الیافی چیست؟

بتن الیافدار ترکیبی است از سیمان هیدرولیکی، شن، ماسه، سنگدانه ها، آب، افزودنی های مختلف و پوزولان ها که به منظور بهبود خواص بتن به کار می روند.

انواع بتن الیاف دار چیست؟

بتن های الیاف دار بسته به نوع الیاف سازنده تقسیم بندی می شوند که رایج ترین آنها بتن های ساخته شده با الیاف پلی پروپیلن، پلی اتیلن، پلی استر، کربن، آرامید و اکریلیک هستند.

ویژگی بتن الیاف دار چیست؟

مقاومت زیاد در برابر ساییدگی، استحکام بسیار بالا، مقاوم در برابر ضربات مکانیکی، استرس و تنش های پیاپی و پیوسته،  ظرفیت کششی و باربری عالی و غیره از ویژگی های این نوع از بتن های مسلح است.

طرح اختلاط بتن الیاف دار چند نوع است؟

به سه روش امکان پذیر است که براساس شیوه اختلاط الیاف با سنگدانه و زمان اضافه کردن آب با یکدیگر متفاوت هستند.