تولید الیاف پلی پروپیلن آتروپات

پنج شنبه ۲۳ خرداد ۱۳۹۸

بتن های الیافی و کاربرد آن

استفاده از الیاف بتن در طرح اختلاط انواع بتن از ۴٠ سال پیش آغاز شده و طی این سالها استفاده از آن افزایش چشم گیری یافته ، استفاده از الیاف در بـتن سـبب مـی شـود کـه
شکنندگی بتن تا حد قابل توجهی کاهش یابد و بتن الیافی رفتار شکل پذیری در بارهای مختلف از جمله فشار، کشش، ضربه، و. . . از خود نشان دهد .
در این مقاله دلیل ضرورت استفاده از الیاف، انواع مختلف الیاف(الیاف پلیمری،الیاف شیشه و الیاف فولادی)، نحوه‌ی ساخت خواص مکانیکی و کاربردهای بتن الیـافی بـا توجـه بـه نتـایج کاربردهـا و پژوهشهای انجام شده تا کنون و همچنین ملاحظات فنی- اقتصادی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

بتن به عنوان یک ماده‌ی سازه‌ای پر کاربرد بطور گسترده ای مورد پذیرش قرار گرفته است. این ماده به راحتی ریخته و شکل می گیرد و بعد از سخت شدن عمر بالایی دارد . بتن ترکیبی است که در آن توده های کلوخه ای (ریز دانه(ماسه) و درشتدانه(شن)) با آب مخلوط شده و با سیمان پر تلند به هم چسبیده‌اند. لازم به ذکر است که انـواع و نسبت توده ها بر حسب کاربرد متفاوت است.
با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی مواد استفاده شده مخصوصا سیمان بتن در فشار خوب ، ولی در کشش ضـعیف عمل می کنند و بزرگترین کاستی بتن تردی آن است. تقویت کننده هایی چون میله های فولادی را می توان برای افزایش اسـتحکام کششـی، بـه بـتن
افزود. همچنین هنگامی که بتن سخت می شود ، تمایل به ترک خوردن دارد .
طبق تعریف ۸۸ – IR. 544 ACI ،بتن مسلح یا بتن الیافی بتنی است که با سیمان هیدرولیکی مصالح سنگی ریزدانه و درشتدانه و … و الیاف مجزا و غیر پیوسته ساخته میشود.بتن تقویت شده با الیاف (FRC (دارای سیمان پرتلند استاندارد و الیـاف کوتـاه اسـت ، ایـن الیـاف باعـث کنترل ترک بتن و افزایش شکل پذیری شده و گاهی حتی جایگزین میله های فلزی (حذف مش بندی)می شود. نخستین کاربرد الیاف به صورت نـوین در نیمـه دهـه١٨٠٠ ، بـه
شکل سیمان پرتلند تقویت شده با آزبست بود . می توان گفت که یک چنین شیوه ای از دیرباز مورد توجه بوده . چرا که در گذشته بجای سیمان از رس استفاده می شده و بجای الیاف مصنوعی از کاه بهره می جستند.

انواع الیاف، شکل و اندازه قطری آنها

الیاف بشکلهای مختلف، صاف، موجدار، خم شده( قلابدار) ، مقطع گرد و استخوانی تولید می شود .

دسته بندی انواع الیاف از نظر شکل ظاهری
نوع الیافقطر
الیاف فلزی صاف۱۵۰ الی ۱۴۰ میکرون
الیاف فلزی با مقطع گرد ٢٠٠ – ١٠٠٠ میکرون
الیاف فلزی شیشه‌ای۱۵ الی ۵۵ میکرون
الیاف فلزی پیوند داده شده به هم۱۳ الی ۱۳۰۰ میکرون
الیاف پلاستیکی
(نایلون،پلی پروپیلن، پلی استر، پلی اتیلن،راین)
۱۰ الی ۱۰۰ میکرون

ویژگی های الیاف مورد استفاده در بتن

نسبت ظاهری الیاف( نسبت طول به قطر )

این ویژگی تأثیر به سزایی درافزایش مقاومت ماتریس بتن دارد. الیاف درون ماتریس زیـر بار به دو دلیل زیر گسیخته می شود.

  1. اگر الیاف طولی کمتر از طول بحرانی (length critical ( داشته باشند . بدلیل ازدست دادن خاصیت پیوستگی .
  2. چنانچه طول الیاف از طول بحرانی بزرگتر باشد.

معمولاً نسبت ظاهری برای الیاف بطول m m ۶ – ٧۶ معادل ٣٠ – ١۵٠ است.

ضریب ارتجاعی الیاف

هر اندازه ضریب ارتجاعی الیاف بیشتر باشد ، تنشی که ترکیب با ماتریسهای سـیمانی،(مـلات یـا بـتن ) تحمل می کند بیشتر است.این ویژگی الیاف بتن عامل مهمی برای مقایسه و تشخیص مزایای الیاف ها نسبت بهم می باشد .

پیوستگی الیاف به ماتریس

یکی از ویژگیهای مهم در خاصیت مقاومت دهی می باشد. شیوه های پیوستگی الیاف به ماتریس شامل چسبندگی ، اصطکاک و درگیری مکانیکی، مشابه آرماتورهای فولادی دربتن مسلح است.

خاصیت ارتجاعی

در صورتی که خاصیت ارتجاعی الیاف کم باشد بتن حاصله خصوصیاتی مانند خزش تحت بار از خـود نشـان می دهد و در نتیجه مقاومـت بتن حاصله از این نوع الیاف با گذر زمان کاسته می شود . این مورد در الیاف پلی پروپلین محسوس تر است.

مقاومت کششی الیاف

هر گاه مقاومت کششی الیاف بیشتر از ماتریس باشد، مقاومت کششی ترکیب افزایش می یابد و عملا دلیل استفاده از الیاف در بتن همین دلیل می‌باشد.

کرنش پذیری الیاف

کرنش نهایی الیاف مصنوعی در بتن باید بیشتر از کرنش ترک خوردگی ماتریس باشد و از آنجا کـه معمـولاً ماتریسهای سیمانی شکننده اند این موضوع برای اکثر الیاف ها صدق میکند .وقتی ماتریس بتن تحت بار قرار می گیرد الیاف‌های پخش شده‌ی درون آن سبب مـی‌شوند که ابتدا ، سرعت گسترش ترکها آهسته‌تر گردد و با افزایش میزان بار، مقدار ترکها بتدریج زیاد می شود نه یک باره . از طرفی چون الیاف قادراست تنش در یک مقطع ترک خورده را منتقل سازد، بعبارت دیگر الیاف با پل زدن بین ترکها بار و کرنش را حمل می کنند ، همچنین قابل ذکر است که بار بوسیله تنش برشی در سطح مشترک ماتریس – الیاف ، از ماتریس به الیاف منتقل می شود ، معمولاً انتقال بار به دلیل اختلاف در خواص فیزیکی الیاف و مـاتریس ( مانند اختلاف در ضریب ارتجاعی ) انجام می پذیرد . روابط تغییر تنش برشی، در طول سطح مشترک ماتریس – الیاف و میزان تنش کششـی در الیـاف، بر اساس تعادل نیروها بدست می آید. بنابراین افزایش الیاف به مخلوط بتن باعث می شود که قسمتهای ترک خورده نیز درمقابل بـار از خـود مقاومـت نشان دهند و در نتیجه می تواند نسبت به ماتریس تقویت نشده از خود تغییر شکل بیشتری نشان دهد و قابلیـت بـاربری بیشـتری داشـته باشـد ایـن موضوع در شرایط بارگذاری تدریجی در شکل ٢ نشان داده شده است .

شکل ۲
تفاوت رفتار بتن تقویت شده و نشده در خمش (با درصدهای حجمی مختلف الیاف)

توضیح مختصر برای نمودار شکل دو

سطح زیر منحنی نشان داده شده در شکل ٢ طاقت نامیده می شود و مشخص کننده کار انجام شده در شکست است . این کمیت تابع عواملی مثل ، نسبت حجم الیاف به ماتریس و مقاومت در مقابل بیرون کشیده شدن (out – pull ) است که خود بـا نسـبت ظـاهری الیـاف
رابطه‌ی نزدیکی دارد .
در مواردی که بارگذاری از نوع ضربه ای است، در صورت وجود الیاف مقاومت ضربه‌ای بمقدار زیادی افزایش می یابد . لازم به توضیح اسـت الیـافی کـه ضریب ارتجاعی کمی دارد و مقاومت ماتریس را افزایش نمی دهد ، می تواند سبب افزایش مقاومت ضربه ای و طاقت مـاتریس گـردد کـه دلیـل اصـلی کاهش تأ ثیر رفتار و یسکو – الاستیک ( elastic – Visco )بر اثر گذشت زمان ، در بارگذاری سریع می باشد، برای مثال ضـریب ارتجـاعی الیاف پلـی پروپلین هنگام بارگذاری ضربه ای، ٢ تا ٣ برابر ضریب ارتجاعی آن در هنگام بارگذاری تدریجی است .
در بار گذاری مکرر و دوره‌ای به علت وجود الیاف رفتار خستگی ترکیبها به مراتب بهتر از ماتریسهای تقویت نشده است .
یکی از مزایای استفاده از الیاف ، کاهش در میزان و سرعت و پخش و گسترش ترکها هنگام بارگذاری انفجاری ( که خود نظیر بارگذاری ضربه ای است )می باشد.

فروش الیاف پلی پروپیلن با دنیر بیشتر از ۴ و جذب آب نزدیک به صفر.

جهت خرید الیاف پلی پروپیلن با شماره ۰۹۱۴۹۱۵۰۴۷۸ بگیرید.

شیوه قرار گرفتن و توزیع الیاف در ماتریس :

شیوه قرار گرفتن الیاف در محور ترک ، در انتقال نیرو بـه سـطح ترک مؤثراست . الیافی که موازی ترک باشد ، به انتقال نیرو کمک نمی کند . اما الیافی که عمود بر محور ترک قرار گرفته باشـد بیشترین تأثیر بر جای میگذارند.
میزان بازدهی تقویت ماتریس توسط الیاف به تعداد جهتهای تلاقی آنها در واحد سطح بستگی دارد که میزان این بازدهی به ترتیب زیر است

  • الیاف به موازات تنش وارده توزیع شود.
  • وقتی الیاف در صفحه ای به موازات تنش وارده ، در دو بعد به صورت تصادفی توزیع شوند.
  • زمانی که الیاف به صورت تصادفی و در سه بعد توزیع شوند.

تجربه نشان داده است که در بتن ریزی پر حجم ( concrete ass M ( شیوه قرار گرفتن الیاف بصورت سه بعدی و تصادفی می باشد و افـزایش مقاومـت و طاقت در تمامی جهات تقویت می‌گردد.
در پوسته ها و درلایه‌های بتن پاشی ( hotcrete S ) تا حدودی نحوه‌ی قرارگیری الیاف دو بعدیی و تصادفی می‌باشد و افزایش مقاومت طاقت بیشتر به موازات محور مقطع صورت می گیرد لرزاندن ( ibrate V ) بتن حاوی الیاف در برخی موارد امکان قرار گرفتن الیاف را بصورت دلخواه شما فراهم خواهد کرد . مثلاً در روسازی راه‌ها و فرودگاهها لازم است الیاف در دو بعد و به موازات محور افقی، که در واقـع در جهـت تنش‌های کششی وارده توزیع شوند . قرار گرفتن الیاف در یک بعد کاربردی ندارد . کلیه موارد ذکر شده در خصوصیات بتن سخت شده موثرند .

موارد مصرف محصول‌های سیمانی تقویت شده با الیاف

با استفاده از سیستم های سیمانی تقویت شده با الیاف میتوان مصالح ساختمانی در ابعاد کوچک و با حداکثر مقاومت خمشی و ضربه ای تولید کرد.
صرفنظر از جنبه های اقتصادی که در آخر مقاله در مورد آن بحث خواهد شد . استفاده ازالیاف در ترکیبها موجب دستیابی به ویژگیهایی می شود که بدون استفاده از آنها ، امر طراحی ممکن نیست محصولات سیمانی تقویت شده با الیاف بسیار متنوع اند به گونه ای کـه انتخـاب نوع آن به ویژگیهای مورد نظر بستگی دارد.
موارد استفاده از فراورده های بتنی تقویت شده با انوع الیاف را میتوانید مشاهده نمائید.

نوع الیافموارد مصرف
شیشهپانل‌های پیش ساخته،دیوار نما،لوله های فاضلاب، سقفهای پوسته ای بتنی
فولادبلوکهای سقفی بتنی مجوف، روکش جاده ها،کف پلها، سازه های مقاوم در برابر انفجار،پی ماشین آلات، سازه های دریایی، پوشش تونلها، ساخمان بدنه کشتی ها
نایلون، پلی پروپیلنشمعها، شمعهای پیش تنیده،پانلهای نما، واحدهای شناور برای عبور و تخلیه بار در دریا،ترمیم روسازیها، پوشش سطحی لوله های زیر آب، دالهای بتنی و فوم بتن به عنوان الیاف بتن و در گچ و پتینه برای کنترل ترک
آزبستورقه‌ها، لوله‌ها، صفحه‌ها، مواد عایق و ضد آتش، لوله های فاضلاب، ورقه های صاف یا موجدار سقف،پوشش هاس سطحی دیوارها
کربنواحدهای موجدار جهت کف سازی، جدا کننده های موجدار،بدنه قایقها، تخته های داربست
کولارهمانند الیاف کربن
بامبوصفحات ساختمانی(اجزای چوبی در ساختمان ها)
پودر میکابه عنوان ماده جایگزین بخشی از آزبست در ورقه های سیمانی و لوله های بتنی و مواد تعمیراتی
الیاف گیاهیمواد ارزان قیمت جهت پوشش سقف و پانلهای نما

مقاومت کششی الیاف با طول آن رابطه‌ی عکس دارد یعنی با افزایش طول الیاف، مقاومت کششی الیاف کاهش می یابد . نکته جالب توجه دیگر این که مقاومت متوسط الیاف منفـرد بیشـتر از مقاومـت الیـاف دسته شده است .
برخی از ویژگیهای الیاف مختلف در جدول ٢ آورده شده است.

نوع الیافوزن مخصوص
(gr/cm3)
ضریب ارتجاعی
Gpa
مقاومت کششی
Gpa
کرنش گسیختگی
٪
فولاد۷/۸۲۰۰/۰۱/۰-۳/۰۳/۰-۴/۰
شیشه۲/۶۸۰/۰۲/۰-۴/۰۲/۰۳/۵
آزبست۳/۴۱۹۶۰/۰۳/۵۲/۰-۳/۰
کربن۱/۹۲۳۰/۰۲/۶۱/۰
پلی پروپیلن۰/۹۵/۰۰/۵۲۰/۰
نایلون۱/۱۴/۰۰/۹۱۳/۰-۱۵/۰
کولار۴۹۱/۵۱۳۳/۰۴/۹۲/۶
کولار۲۹۱/۵۶۹۰/۰۲/۹۴/۰
پلی استر۱/۴۸/۲۰/۷-۰/۹۱۱/۰-۲۵/۰
پلی اتیلن۰/۹۰/۴-۰/۱۰/۷۱۰/۰-۲۵/۰

ضرورت استفاده از الیاف

هدف از مسلح نمودن بتن با الیاف ، افزایش مقاومت کششی ، کنترل ترک بتن و افزایش سختی بوسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک می باشد . بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف ، امکان تغییر شکلهای بزرگتری فراهم می شود .
نمودار زیر مقاومت وسختی بیشتر بتن الیافی را در خمش نشان می دهد

نمودار مقاومت و سختی بتن البافی در خمش

شکل زیر افزایش سختی در فشار را نشان می دهد، در حالیکه مقاومت فشاری تحت تأثیر قرار نگرفته است، الیاف می توانـد ماکزیمم تنشی برابر δf را تحمل نماید ، که به نسبت جنبی ( d / L ( بستگی دارد :
δ f = τ ( L/d)

نمونه رفتار تنش-تغییر شکل بتن مسلح با الیاف و بتن غیر سلح

Lc به عنوان طول بحرانی الیاف در نظر گرفته میشود .هنگامی که Lc < L باشد ، و الیـاف در اثـر گسـیختگی چسـبندگی ، از داخل بتن بیرون کشیده خواهد شد اما اگر Lc> L باشد آنگاه خود الیاف در کشش گسـیخته خواهـد شـد . طـول الیـاف بایـد از بزرگترین اندازه سنگدانه ها بزرگتر باشد طبق معادله ١ هر چه مقاومت پیو ستگی بیشتر باشد، ماکزیمم تنش قابـل تحمـل توسـط الیاف بیشتر می شود. آجدار و زبر کردن سطح الیاف بزرگ کردن یا خم کردن انتهای آنها ، و همچنین چـین دار نمـودن الیـاف ، باعـث افزایش مقاومت پیوستگی الیاف می‌شود . مثلاً استفاده از الیاف چند رشته‌ای پلی پروپلین به شکل صاف یا تابیده ، باعث ایجاد چسـبندگی خوبی می‌شود و چسبندگی ضعیف پلاستیک در خمیر سیمان را تحت الشعاع قرار می دهد . روشن است که موقعیت و جهت الیاف نسبت به صفحه ترک در بتن ، ظرفیت تقویت کنندگی الیاف را تحت تأثیر قرار می دهد . بیشترین تاثیر هنگامی حاصل می شود که الیاف با امتداد تنش کششی اعمال شده ، موازی باشد . این موضوع در شکل ۴ نشـان داده شده، ضمن اینکه ملاحظه می شود با افزایش مقدار الیاف ، مقاومت هم افزایش می یابد.
مقاومت نهایی بتن حاوی الیاف بصورت زیر به خصوصیات خمیر سیمان و الیاف بستگی دارد .
Sc = ASm (1-Vf ) + BVf (L/d) (٢)
در رابطه فوق Sc وSm بترتیب مقاومت نهایی مخلوط بتن وخمیر سیمان ،Vf نسبت حجمی الیاف ، و A یک عدد ثابت که عامـل بازدهی ترکیب به منظور دخالت دادن عواملی نظیر طول الیاف جهت قرار گرفتن الیاف ، عیوب و تأثیر متقابل الیاف – الیاف مـی باشـد .ضریب B در معادله به مقاومت پیوستگی و شکل قرارگیری الیاف بستگی دارد.

شکل ۴

تاثیر دو نوع الیاف بر روی مشخصات مکانیکی ماتریس‌های سیمانی

الیاف فولادی

مقاومت فشاری

افزایش مقاومت فشاری بتن بر اثر استفاده از الیاف فولادی بندرت از ٢۵ درصد بیشتر می‌گـردد .
درصد استفاده از الیاف فولادی قلابدار دربتن معمولاً m3/Kg ۶٠ ) ٧۵ ./درصد حجمی ) است در این مقادیر ، تأثیر الیاف فولادی بر مقاومت فشاری بسیار کم است و می توان از آن صرفنظر کرد . اثر مهم استفاده از الیاف فولادی افزایش شـکل پـذیری بـتن می‌باشد . با افزایش نسبت ظاهری الیاف تأثیر الیاف روی شکل پذیری بیشتر می گردد ، در صورتی که از الیاف قلابدار در ترکیب سیمانی استفاده شود ، جذب انرژی و شکل پـذیری را افزایش می دهد . با توجه به تردی بیشتر بتن‌های با مقاومت بالا، برای این بتن‌ها و بتن‌های حاوی خاکستر بادی و میکروسیلس درصد بالاتری از الیاف فولادی جهت ایجاد شکل پذیری مورد نظر لازم می باشد . شکل ۵ منحنی بار – تغییر شکل را بـرای درصـدهای حجمـی متفاوت نشان می دهد ، و مشخص می کند که استفاده از الیاف موجب افزایش کرنش متناظر یا تنش حداکثر می باشد . همچنین شـیب منحنی بار- تغییر شکل ، بعد از رسیدن به حداکثر بار به شدت کاهش می یابد و قابلیت تحمل بار بعد از بار حداکثر ، افزایش می یابد .

شکل ۵

مقاومت کششی

مقاومت کششی توسط کشش مستقیم قطعات و یا روش غیرمستقیم ( شکافت نمونه ) انجام مـی پذیرد . در درصدهای استفاده معمولی که کمتر از ٢ درصد وزن سیمان می باشد، الیاف هیچ تأثیری روی مقاومت کششی حداکثر بتن نـدارد . بـر اثـر استفاده از میکروسیلس، چسبندگی الیاف به میکروسیلس زیاد شده و تخریـب نمونـه از حالـت بیـرون کشـیدگی الیـاف بـه سـمت گسیختگی الیاف میل کرده و در نتیجه افزایش مقاومت کششی حاصل می گردد.

مقاومت خمشی

رفتار بتن حاوی الیاف در خمش ، معیار عمده ارزیابی عملکرد این بتنها می باشد زیرا بـرای بیشـتر کاربردهای عملی ، ترکیب تحت خمش قرار می گیرد . استفاده از الیاف تأثیر بسیار قابل توجهی در افزایش طاقت خمشی بتن دارد. برای بررسی رفتار بتن الیافی در خمش از روش آزمایش ۱۰۱۸ C ASTMکه طی آن منشورهایی به ابعاد ٣۵٠ × ١٠٠ ×١٠٠ میلیمتر تحت بار دو نقطه ای قرار می گیرند ، استفاده می شود . علاوه بر تنش حداکثر بدست آمده ، رفتار نمونه بعد از ترک و ارزیابی شکل پذیری آن مد نظر است.
در حالت کلی می توان گفت که افزایش در مقاومت حداکثر خمشی به علت استفاده از الیاف ، بیشتر از افزایش در مقاومتهای فشاری و کششی است. در شکلهای ۶ و٧ اثر مقدار و شکل الیاف در عملکرد خمشی آن را نشان می دهد.

مقاومت در برابر بارهای ضربه ای

با اضافه کردن الیاف فولادی به بتن ، مقاومت ضربه ای بتن به صورت قابل توجهی افزایش می یابد. در این باره الیاف قلابدار موثرتر از الیاف مستقیم است ، ضمنا با افزایش مقدار الیاف مقاومت ضریه ای افزایش می یابد.

الیاف پلیمری (الیاف پلی پروپیلن)

مقاومت فشاری

معمولا از الیاف پلیمری در بتن ، ١/٠ درصد حجمی اسفاده می شود، در این مقدار کم
، الیاف تأثیری روی مقاومت فشاری و مدول الا ستیسیته بتن ندارد. نوع الیاف نیز نقشی در این زمینه ندارد افزایش تا ۵/٠ درصد موجب کاهش مقاومت فشاری در حدود ۵ تا ١٠ درصد بدلیل هوای محبوس شده و مشکلات متراکم کردن بتن می‌باشد

مقاومت کششی

در صورتی که الیافق استفاده شده کمتر از ۲/۰ درصد باشد استفاده از الیاف پلیمری تاثیری در مقاومت کششی بتن نخواهد داشت.در ۵/۰ درصد باز هم با توجه به دلایل گفته شده موجب کاهش مقاومت کششی بتن می گردد.

مقاومت خمشی

درصدهای معمولی

درصدهای معمولی استفاده از الیاف پلیمری حدود ١/٠ تا ۵/٠ درصد می باشد ، در منحنی بار تغییـر شکل برای بتن حاوی الیاف پلی پروپلین به مقدار ۵/٠ درصد حجمی افت بعد از ترک اول بسیار بالاست که این موضوع با توجه به مدول کشسانی پائین الیاف پلیمری و مقدار کم استفاده از آن ، قابل انتظار می باشد .

مقاومت در بارهای ضربه‌ای

تأثیر این مورد نیز از الیاف فولادی کمتر است و افزایش آن از ١/٠ تـا ۵/٠
درصد تأثیر چندانی ندارد.

جمع شدگی خمیر سیمان

بـا اسـتفاده از الیـاف پلیمـری بـه میـزان حدود ۰/۶ کیلوگرم بر متر می توان به طور مؤثری ترکهای خمیری در بتن را کاهش داده و این ، یکی از دلایل عمده استفاده از الیاف پلیمری
در بتن است .
تأثیر مقدار استفاده از الیاف پلیمری در ترک خوردگی خمیری در شکل ٩ ، نشان داده شده است .
الیاف پلیمری نرمتر ( با مدول الاستیسیته پائین تر ) و طول بیشتر عملکرد بهتری در کاهش ترک خوردگی دارند.

شکل ۹

دوام الیاف پلیمری در محیط‌های سیمانی

یکـی از مسـائل اصـلی در اسـتفاده از الیـاف پلیمـری در محیطهای قلیایی ماتریس‌های سیمانی ، دوام و حفظ خواص آنها در دراز مدت است.

روش تولید بتن الیافی

در تولید بتن الیافی مهمترین قسمت کار مخلوط کردن بتن می‌باشد لذا بتن با هر روشی که تولید شود باید به گونه‌ای مخلوط گردد تا از گلوله شدن الیاف بتن در مخلوط بتن جلوگیری گردد تا الیاف موجب کنترل ترک بتن شود.
جدا شدن یا گلوله شدن الیاف در حین میکس مخلوط به چندین عامل بستگی دارد عملاً مهمترین پـارامتر ، نسـبت ظـاهری اسـت ( نسبت طول به قطر معادل ) . عوامل دیگر که که بر توزیع الیاف اثرمی گذارند، عبارتند از : درصد حجم الیاف ، اندازه شن ، دانه بنـدی و
کمیت سنگدانه ها ، نسبت آب به سیمان و روش مخلوط کردن .
در کل طرح اختلاط بتن الیافی مشابه بتن معمولی است با این تفاوت که آب مورد نیاز بتن با نوع جنس الیاف تغییر خواهد کرد مقادیر متعارف اجزای مخلوطهای بتن حاوی الیاف در جدول ۴-١ ،مشـخص گردیده.

در صورتی که میخواهید همزمان با کاهش مصرف سیمان خواص بتن بهبود یابد می توانید با افزودن خاکستر بادی به اندازه‌ی مشخص مصرف سیمان را کاهش دهید.
یک نمونه از طرح اختلاط حاوی الیاف و خاکستر بادی در جدول ۴-۲ نشان داده شده است.
اگر در مخلوط بتن الیافی از خاکستر بادی استفاده شود مقدار سیمان لازم کاهش می یابد و همچنین کارایی بتن بهبود می یابد.

اســلامپ پیشنهادی برای بتن ریزی پر حجم ٢۵ تـا ۵٠ میلیمتـر و بـرای تیرهـا و سـتونها ١٠٠
میلیمتر و همچنین در بتن الیافی اندازه بزرگترین سنگدانه باید کمتر از
الف : یک پنجم کوچکترین بعد قالب باشد.
ب : سه چهارم فاصله آزاد آرماتور ها باشد.
ج : یک سوم ضخامت دال باشد .
توجه کنید که انداره‌ی بزرگترین سنگدانه‌ی بتن بای ۳۸ میلیمتر باشد مگر این که بتن ریزی پر حجم باشد.

روشهای مخلوط کردن الیاف بتن

با توجه مطالب مذکور الیاف بتن باید بطور یکنواخت در سراسر مخلوط توزیع گـردد . ایـن عمـل طـی مرحلـه مخلوط کردن ترجیحاً قبل از افزودن آب به مخلوط می تواند انجام پذیرد، برای مخلوطهای کوچک آزمایشگاهی ریختن الیاف از میـان یک شبکه سیمی مناسب است . برای مخلوطهایی در حجم زیاد و یا بتن آماده روشهای زیر پیشنهاد می شود :

  1. سنگدانه ها و الیاف بتن روی نوار نقاله یا شوت وارد مخلوط کن می‌شوند و سپس بقیه مصالح بتن اضافه می شوند.
  2. ابتدا سنگ دانه‌های ریز و درشت در میکسر مخلوط می شود و سپس همزمان با چرخش میکسر الیاف اضافه شده و سپس سیمان و آب همزمان به ترکیب اضافه می‌شوند.
  3. در مرحله اول سنگدانه و مقداری آب در میکسر ریخته می‌شود و سپس الیاف به آنها اضافه میشود و در نهایت آب باقی مانده و سیمان به میکسر اضافه می‌شوند.

توجه به این نکته ضروری است که توده‌های گلوله شده ‌ی الیاف باید قبل از ورود به مخلوط کن جدا و جایگزین گردند.
برای الیاف شیشه که تمایل کمتری به گلوله شدن دارد، اضافه کردن الیاف شیشه‌ای در آخرین مرحله امکان پذیر می‌باشد.

جاگذاری بتن الیافی

مخلوطهای حاوی الیاف به لرزاندن و متراکم ساختن بیشتری احتیاج دارند لرزه داخلی مناسب می باشد ولی برای جلـوگیری از جدا شدگی الیاف بهتر است لرزش از بیرون قالبها انجام گیرد .
چون استفاده از بیل برای انتقال و جا دادن مشکل می باشد ، می توان شن کش و چنگک برای مخلوطها با اسلامپ کم بهره جست .
روشهای معمول پرداخت توسط شمشه از دیگر روشهای معمول مناسب تر است ، برای زبر کردن سطح، جارو کردن بهتر از بقیه روشهاست . برای جلوگیری از خروج الیاف از برس سیمی استفاده کرد نه از گونی و در ضمن این کار بهتر است کمی به تعویق افتد.

نتیجه گیری

در نهایت با بررسی خصوصیات ماتریسهای سیمانی با یک سؤال و جواب این موضوع را به پایان می ر سانیم،

آیا اسـتفاده از تکنولوژی بتن الیافی در صنعت ساختمان اقتصادی است ؟

باید گفت که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صـرفه تـر نمی باشد ، اما با توجه به پژوهشهای انجام یافته در جاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر می‌باشد و یا نیاز به پا شیدن بتن ( شات کـریت،حذف مش بندی ) روی سطحی است که شبکه بندی سنتی مشکل و زمان بر بوده یا جواب گوی کار نیست . هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشـابه سنتی خود کمتر می باشد، علاوه بر این سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی از مزیت هـای آن مـی باشـد بـه طوری که برای تعمیرباند یک فرودگاه در امریکا جمعی از متخصصین بعد از ماهها بررسی روش بتن الیافی را پیشـنهاد کردنـد و مـدت پروژه را یک ماه تخمین زدند که با استفاده از روش سنتی انجام این پروژه سه ماه طول میکشید.
اگر دیده می شود که در کشور همچون ترکیه ، به کارگیری بتن الیافی بجای روش های سنتی مقرون بصرفه تر از کشـور ماسـت ریشـه‌های آن در سرمایه گذاری و تلاش سازمان یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی است . اگر ما از روی آوردن به فنـاوری جدید به سمت ریسک سرمایه گذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیا ب بهره گیری از فنـاوری نـوین رقـم بسـیار بالایی از سرمایه های ما را به هدر خواهد داد ، بطور مثال ریزدانه های تولید شده در کشور ما که به روشهای قـدیمی غیـر اسـتاندارد
تولید می شوند باعث افزایش درصد سیمان بکار رفته در بنا می شود.

راهکارهای استفاده از بتن الیافی

  1. کسب تکنولوژی بتن الیافی و تسلط به این تکنولوژی.
  2. سرمایه گذاری و ریسک منطقی در این زمینه.
  3. همراهی نهادها و اجزای لازم در شبکه کاری تکنولوزی و ایجاد یک سیاست گذاری اصولی.

منبع:بر اساس مقاله از سجاد صنعتی و سید حسین جاهدی دانشجوی دانشکده مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی و احد زنجان

خوشحال می‌شویم اگر دیدگاه خود را برای ما ارسال نمائید

ایمیل شما منتشر نخواهد شد.