- ارزیابی وصدورگواهینامه هتل سبز Green Hotel یا هتل همگام با طبیعت توسط ACS کانادا
- ارزیابی و صدور گواهی نامه Ecodesign بر اساس استانداردACS Canada- ISO 14006:2020
- آی سی اس خاورمیانه نمایندگی رسمی و انحصاری نهاد ACS کانادا را دریافت نمود.
- استفاده از لوگوی ثبت شده ICS در سایتهای آموزشی و پژوهشی منوط به عقد تفاهمنامه رسمی می باشد
- دوره آموزشی آنلاین مبانی و الزامات سیستم مدیریت کیفیت بر مبنای استاندارد ISO 9001:2015 –تیر ماه ۹۹
- دوره آموزشی مبانی و الزامات سیستم ایمنی مواد غذایی بر مبنای استاندارد ISO 22000 ویرایش ۲۰۱۸
- کارگاه کاربردی آنلاین مدیریت کاهش هزینه/ خرداد ۹۹
- دوره آموزشی ممیزی سیستم مدیریت کیفیت بر مبنای استاندارد ISO 9001 /دی ماه ۹۸
- وره آموزشی مبانی و الزامات سیستم ایمنی مواد غذایی بر مبنای استاندارد ISO 22000 ویرایش ۲۰۱۸ – اسفند ۹۸
- دوره آموزشی مبانی و الزامات سیستم مدیریت کیفیت بر مبنای استاندارد ISO 9001 ویرایش ۲۰۱۵ /آذر ماه ۹۸
آخرین مطالب
امکانات وب
[rtl]تاریخچه بتن الیافی[/rtl]
مزایا
مزایای این نوع بتن در مقایسه با بتن معمولی را می‌توان به‌طور خلاصه به شرح ذیل بیان داشت.[/rtl]
عامل‌های کیفیت
به‌طورکلی کیفیت بتن الیافی می‌تواند به عامل‌های عمده زیر بستگی داشته باشد.[/rtl]
الیاف شیشه
اضافه کردن الیاف شیشه به بتن به‌شدت بر کاهش کارایی بتن تازه تأثیر می‌گذارد. بنابراین باید از روان‌سازهای مناسب استفاده کرد و شیوه مناسب اختلاط را نیز تجربه کرد. همچنین الیاف شیشه‌ای به‌شدت تمایل دارند که در بتن تازه به یکدیگر چسبیده و گلوله شوند که به این پدیده گلوله شدن الیاف می‌گویند. واضح است که در صورت وقوع این پدیده، توزیع الیاف دیگر یکنواخت نبوده و بنابراین برای برطرف کردن آن باید چاره‌اندیشی کرد.
الیاف فولادی
الیاف فولادی به‌منظور بهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌های بتنی و بتن مسلح پیداکرده است. یکی از مهم‌ترین نقش‌های الیاف فولادی در بتن افزایش مقاومت کششی بتن به‌وسیله کاهش ایجاد ریزترک‌های حاصله از بارگذاری خارجی است.
الیاف پلی‌پروپیلن
الياف پروپيلن باعث کاهش شکنندگی و افزايش مقاومت در برابر آتش خواهند شد. الياف پلی‌پروپیلن در دماى 191 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شوند و درنتیجه به هنگام آتش‌سوزی کانال‌هایی را در بتن ايجاد می‌کنند. بدين ترتيب مايعات و بخارآب امکان خروج از داخل بتن را پيدا می‌کنند و فشار داخل کاهش می‌یابد و از ورقه ورقه شدن سطح بتن جلوگيری به عمل می‌آید. چنانچه گاز در ساختار داخلی بتن محبوس شود تنش کششی داخلی در دمای 111 درجه سانتی‌گراد حدود نيوتن در 1 میلی‌متر مربع خواهد شد. در دمای 151 درجه سانتی‌گراد، اين مقدار دو برابر خواهد شد. پلی‌پروپیلن از خانواده پلی اولفين ها است. الياف پلی‌پروپیلن آب‌دوست نبوده درنتیجه آب جذب نمی‌کنند و مخرب نيز نيستند. علاوه بر آن اين دسته از الياف دربرابر قلیایی‌ها و مواد شيمايی و کلريد مقاوم هستند و خاصيت انتقال حرارتی کمی دارند. با توجه به اين خصوصيات الياف پلی‌پروپیلن نياز به آب بتن تازه ندارند و مزاحمتی برای ترکيب سيمان با آب ايجاد نمی‌کند[4] کاربرد الیاف پلی‌پروپیلن از ترک‌خوردگی و جمع شدگی بتن بخصوص در سنین اولیه آن جلوگیری می‌کند. تولید بتنی شکل‌پذیر با الیاف پلی‌پروپیلن در بتن الیافی دارای شکل‌پذیری بسیار زیادی است و هرگز خرد نمی‌شود. الیاف پلی‌پروپیلن آب‌گریز است و درصد جذب آب آن صفر است. بنابراین هرگز نباید از افزودن آب اضافی جهت افزایش روانی بتن استفاده کرد.
الیاف آرامید (کولار)
پلیمرهای آرامید دارای خصوصیاتی چون نقطه ذوب بالا و پایداری حرارتی عالی و مقاومت در برابر شعله و غیرقابل‌حل بودن در بسیاری از حلال‌های آلی شناخته‌شده‌اند. دانسیته آن بین ۱۲ -۱۴/۶ کیلو نیوتن بر مترمکعب است. دارای خواصی چون مقاومت در برابر ضربه عدم حساسیت به شکاف خواص الکتریک- خود خاموش‌کنی از خصوصیات آن ماست. الیاف آرامید در شکل‌های مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و کربن می‌توانند در ساخت کامپوزیت‌ها مورداستفاده قرار گیرند.
الیاف کربن
دانسیته آن ۲۲/۷ کیلو نیوتن بر مترمکعب بوده و شکل آن بلوری و ضخامت آن نازک‌تر از موی انسان و دارای قطر ۶ -۱۰ میکرومتر است. مزایایی اصلی آن، استحکام بالای خستگی، مقاومت در برابر خوردگی و ضریب انبساط حرارتی پایین است. معایب الیاف کربن قیمت بالا، کرنش در شکست، هادی الکتریکی است.
موارد کاربرد بتن الیافی[/rtl]
محدودیت‌های کاربرد
ازآنجاکه نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً تصادفی است، از این بتن معمولاً نمی‌توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفت و در این نوع سازه‌ها استفاده از روش سنتی و شبکه‌بندی فولادی به‌صرفه‌تر و مناسب‌تر است.
استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه‌تر نیست. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام‌گرفته، درجاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است یا نیاز به پاشش بتن (شاتکریت) روی سطوح ویژه‌ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می‌شود.
استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران
استفاده از بتن الیافی می‌تواند تحول چشمگیری در کم و کیف سازه‌های در دست اجرا یا طرح‌های آینده کشور داشته باشد. با اتکا بر ظرفیت کرنش پذیری بتن الیافی در فشار می‌توان از میزان آرماتورهای محصورکننده در نواحی فشار کاست. مقاومت فشاری در بتن‌های الیافی به‌گونه‌ای است که می‌توان آرماتورهای برشی را حذف کرد. مصالح بتن الیافی برخلاف بتن معمولی قادر به تحمل تنش‌های کششی قابل‌ملاحظه‌ای در بارهای کششی است. مقاومت کششی بتن در صورت استفاده از الیاف بعد از ترک خوردن افزایش می‌یابد اما این افزایش نمی‌تواند با افزایشی که آرماتوربندی معمولی ایجاد می‌کند. در پایان امید است متخصصان امر درجاهایی که استفاده از این بتن ازلحاظ فنی اجرایی منطقی به نظر می‌رسد از این روش جدید پیروی نمایند زیرا هم به نحو چشمگیری باعث تقلیل هزینه‌های اجرایی شده و هم در زمان کوتاه‌تری سازه‌ها به بهره‌برداری خواهند رسید.
خواص بتن الیافی
مقاومت استاتیکی
الیاف فولادی، مقاومت خمشی نخستین ترک بتون الیافی را تا چندین برابر مقاومت نخستین ترک بتون معمولی افزایش می‌دهد. اضافه کردن الیاف به بتن علاوه بر اینکه ازنظر افزایش مقاومت‌های استاتیکی بتن مؤثر است، در ایزوتروپی و همگنی جسم بتن نیز تأثیر بسزایی دارد. تأثیر الیاف فولادی در مقاومت استاتیکی بتن شامل مقاومت خمشی، فشاری، برشی و شکافتگی است.
مقاومت خمشی
خاصیت مهم بتن الیافی مقاومت خمشی زیاد و مقاومت در مقابل ترک‌خوردگی است که این خاصیت راه‌حل مناسبی برای کاهش خاصیت تردی و شکنندگی بتن خالص است.
مقاومت برشی
الیاف فولادی می‌تواند جایگزین خاموت‌ها در تیرهای بتنی شود، بدون اینکه در ظرفیت نهائی برشی، کاهشی به وجود آید. الیاف فولادی علاوه بر اینکه مقاومت برشی بتن را افزایش می‌دهد، تیرهای بتن‌آرمه را در مقابل گسیختگی ناگهانی در ناحیه کششی تقویت می‌کند. این مزیت عمده الیاف فولادی در افزایش مقاومت برشی بتن است که باعث می‌شود از کاربرد خاموت به‌عنوان آرماتور برشی صرف‌نظر شود.
مقاومت پیچشی
مقاومت پیچشی بتن الیافی را ۱/۵ تا ۲ برابر بتن خالص است.
مقاومت ترک‌خوردگی
الیاف نه‌تنها بر روی مقاومت بتن خالص تأثیر بسیار مثبتی دارد بلکه به‌عنوان یک عامل بازدارنده ترک نیز عمل می‌کند. بدین معنی که با شروع ترک‌خوردگی، الیاف نقش خود را در دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک‌خوردگی حتی با ادامه بارگذاری جلوگیری به عمل می‌آورد.
پوسیدگی و زنگ‌زدگی الیاف فولادی
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اثر خوردگی و پوسیدگی آب‌شور روی ملات سیمانی (سیمان پرتلند) مسلح به ۲ درصد حجمی الیاف فولادی ناچیز بوده، به‌طوری‌که بعد از ۹۲ روز قرار گرفتن در داخل و خارج آب‌نمک اشباع‌شده، هیچ تغییری در مقاومت خمشی بتن الیافی مشاهده نشد.
قابلیت هدایت حرارتی
الیاف فولادی ضریب هدایت حرارتی بتن را ۲۰ تا ۲ درصد افزایش می‌دهند. همچنین این الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می‌شود.
رفتار بتن الیافی در برابر نیروها
اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود، تنش‌های کششی ایجادشده در آن باعث ترک‌خوردگی مقطع می‌شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سیمان بالاتر از ۴۰ درصد جمع شدگی ناشی از خشک شدن به‌عنوان مهم‌ترین دلیل ایجاد ترک در سنین اولیه توصیف‌شده است. در بتن خود متراکم در سنین اولیه به دلیل چسبندگی بالاى مواد ریز موجود، جمع شدگی و خزش بیشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده می‌شود ولی در مرحله سخت شدن تأخیری در شروع جمع شدگی بتن خود تراکم به وجود می‌آید که به دلیل پایین بودن سرعت تبخیر از سطح خارجی اعضاء بتنى است. جمع شدگى ناشی از خشک شدن از همان ابتدا یعنی زمان‌هاى اولیه بتن‌ریزی و حتی قبل از افزایش ظرفیت مکانیکى بتن آغاز می‌شود که بستگی به خواص بتن (طرح اختلاط، طریقه‌ى بتن‌ریزی و روش‌های عمل‌آوری،شکل و چگونگی اعضاء بتنی و شرایط محیطی (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمع شدگی به دلیل کمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحمیل می‌شود، کرنش در این قسمت از اعضاء ایجادشده و ترک‌هایی با منشأ خشک‌کردن انقباض از نواحى سطحی که در تماس با محیط هستند آغاز مى‌شود، درنتیجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال‌ها و پانل‌هاى پیش‌ساخته) در تماس با یک محیط مهاجم بیشترین آسیب را در اثر به وجود آمدن ترک‌ها می‌بینند و این امر با عبور هوا از روی نمونه‌ها‌ی تازه تشدید می‌یابد اما از نتایج آزمایش‌ها مشاهده می‌شود که با استفاده از مقادیر مناسب الیاف جمع شدگى و به‌تبع آن ترک‌ها به میزان قابل‌توجهی کاهش مى‌یابند.
بتن بدون الیاف و بتن با الیاف
درصورتی‌که با توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچک‌تر از فاصله بین آرماتورها اندازه ترک‌ها کوچک‌تر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط‌های مهاجم می‌شود. در حالت کلی توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچک‌تر از فاصله بین آرماتورها باعث پخش و کوچک‌تر شدن اندازه ترک‌ها شده و پس از ترک خوردن، مقاومت کششی و خمشی به دلیل خاصیت دو‌زندگی الیاف بالا رفته و یکپارچگی بتن تا تغییر شکل‌های زیاد حفظ می‌شود.
نوآوری‌ها در بتن الیافی
بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان ، پل‌ها، ساختمان سدها، ساختمان متروها، ساختمان فرودگاه‌ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به‌کاربرده می‌شود. شاید به‌جرأت می‌توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نیست.
روسازی بتن الیافی
یکی از مصالحی که می‌تواند جایگزین میلگرد حرارتی در بتن‌های مسلح شود الیاف است. مسلح کردن بتن با الیاف به‌جای میلگرد حرارتی سبب کاهش وزن بتن شده و آسیب‌های ناشی از خوردگی و فرسایش فولاد را به‌طور کامل حذف می‌نماید. امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیلی مزایایی آن نسبت به بتن نرمال گسترش فراوانی یافته است. ازجمله مزایا می‌توان میزان جذب انرژی بالا، بهبود رفتار بتن در ناحیه بعد از اولین ترک و جلوگیری از پیدایش و گسترش ترک‌های ناشی از جمع شدگی را نام برد. از طرفی مسلح سازی سازه‌های بتنی با الیاف یکی از روش‌های اصلاح خواص مکانیکی و بهبود عملکرد خمشی و کششی بوده که به‌واسطه آن مخلوط‌های شکننده تا حدی رفتار الاستیک از خود نشان می‌دهند.
پارکینگ‌های ازجمله کاربری‌هایی هستند که امروزه و با توجه به افزایش سرانه مالکیت خودرو نیاز به آن‌ها بیش از بیش احساس می‌شود. شرایط به‌گونه‌ای است که پارکینگ‌های عمومی در کمتر از ساعتی از شبانه‌روز بدون استفاده می‌مانند. بنابراین روسازی این سطوح باید به نحوی باشد که دور عمر بهره‌برداری طولانی‌مدت با حداقل بهسازی در دوره خدمت‌دهی داشته باشد. دو نو روسازی متداول که در این سطوح به کار می‌رود شامل روسازی‌های آسفالتی و بتنی می‌شوند. نشت احتمالی سوخت و روغن از خودروهای متوقف در پارکینگ باعث از بین رفتن روسازی‌های آسفالتی و در پی آن هزینه‌های بالای تعمیر و نگهداری و عدم امکان بهره‌برداری در طول مدت بهسازی را به دنبال دارد.
بنابراین گرایش به استفاده از سطوح بتنی در این‌چنین مکان‌هایی در حال افزایش است. اصول روسازی بتنی پارکینگ تا حد زیادی مشابه طراحی معابر شریانی و سطوح فرودگاهی است و فلسفه آن پخش بار در سطوح بسیار بزرگ‌تر نسبت به روسازی‌های آسفالتی است. در چنین سطوحی از روسازی بتنی غیرمسلح استفاده می‌شود.
جایگزینی الیاف با آرماتورهای حرارتی مزایایی فنی و اقتصادی زیادی دارد و موجب افزایش سرعت اجرا، کاهش هزینه‌های اجرا و دستمزد، کاهش عرض ترک‌های ناشی از جمع شدگی و کنترل عرض ترک‌های انقباضی و انبساطی افزایش مقاومت روسازی در برابر ضربه، خستگی و کاهش اثرات مخرب عوامل جوی خواهد شد. بتن معمولی که در روسازی‌ها به کار می‌رود یک ماده ترد و شکننده است درحالی‌که روسازی بتن الیافی به لحاظ مقاومت زیادتر و خاصیت کاهش جلوگیری از احتمال بروز ترک، نسبت به بتن معمولی برتری دارد.
قابلیت انعطاف‌پذیری بتن الیافی همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می‌شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. ازآنجاکه فولادی در جسم بتن به‌طور سه‌بعدی و به بیانی بهتر چندبعدی پراکنده می‌شوند. در صورت تشکیل ترک الیاف در جهات مختلف اتصالاتی را به وجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می‌نماید. بنابراین رشته‌های الیاف به‌طور فعال در محدود کردن عرض ترک‌ها وارد عمل شده و با تشکیل ریزترک‌های زیاد همکاری می‌نماید.
توجیه اقتصادی بتن الیافی
استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه‌تر نیست. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام‌گرفته است درجاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است یا نیاز به پاشش بتن (شاتکریت) روی سطوحی ویژه‌ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می‌شود. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا است. که متناسب با آن‌ها می‌توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به‌طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می‌توان از این نوع بتن به‌جای بتن آرماتوری متداول سود برد.
این نوع بتن از بهترین مصالح ساختمانی مورداستفاده در ساخت بناهای مقاوم به ضربه، همچون سازه پناهگاه‌ها و انبارهای مواد منفجره به شمار می‌رود. و بنای شکل‌گرفته از بن قابلیت فوق‌العاده‌ای در جذب انرژی دارد.
به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یادشده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت‌بالای اجرا نیز برخوردار است.
نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می‌شود.
منابع:
1. خالو، عليرضا، ."رفتار و کاربردهای بتن اليافی"، مجموعه مقالات اولين کنفرانس بتن اليافی، دانشگاه صنعتی شريف تهران، ايران. 1378
2. بتن پیشرفته رمضانیان پور
3. بتن مسلح به الیاف ، انتشارات رودکی ، 1369 عبدالله کیوانی
4. باغدارانی، مازيار،"مطالعه آسیب‌پذیری بتن مقاومت بالا در برابر حرارت‌های بالا و تأثیر کاربرد الياف پلی پروپيلين" ششمين کنگره ملی مهندسی عمران ارديبهشت ،1390دانشگاه سمنان، سمنان، ايران[/rtl]
انجمن های تخصصی دانشجویان و مهندسین عمران...[rtl]در زمان‌های گذشته، از الیاف جهت تقویت ملات‌های ترد و شکننده استفاده می‌شد که مشهورترین و پرطرفدارترین به علت ارزانی کاه است. برای تقویت آجرهای خشتی و ملات کاه‌گل در اندودها در قبال ترک‌خوردگی که بعد از خشک شدن به وجود می‌آید، به‌کاررفته و در حال حاضر نیز ارزان‌ترین نوع ملات در مناطق روستایی کشور است. استفاده از کاه و مخصوصاً موی دم‌اسب یا بز در بناهای قدیمی ایران به‌خصوص گنبدها سابقه طولانی و تاریخی دارد. کاربرد الیاف فولادی از اواسط قرن اخیر آغازشده و تاریخ دقیقی در مورداستفاده از این روش در دسترس نیست ولی افراد مختلف با استفاده از روش‌های متفاوتی نظیر کاربرد تکه‌های سیم یا بریده‌های فلز در داخل بتن، امتیاز این نوع روش را به نام خود به ثبت رسانده‌اند.
بتن الیافی
بتن جسم مرکبی است که از اجزای مختلف شامل سنگ‌دانه، سيمان و آب ساخته می‌شود شايد کمتر ماده ساختمانی می‌توان يافت که تا اين حد تنوع داشته باشد. زيرا نه‌تنها با تغيير دادن مقدار سيمان، آب و سنگ‌دانه‌ها بلکه با مصرف سیمان‌های مختلف و مصالح سنگی متفاوت می‌توان بتن‌هایی با خواص متفاوت متناسب با به‌عنوان يك نوع نياز توليد کرد. امروزه بتن ماده ساختمانى مهم در ساخت انواع مختلف سازه‌ها نظير ساير سازه‌های ساختمان‌ها، پل‌ها، تونل‌ها، سدها، اسکله‌ها، راه‌ها و خاص ديگر کاربرد دارد در ساخت‌وسازهای معمولى غالباً تنها معيار پذيرش بتن، مقاومت فشارى آن است شايد اين مسئله ازآنجا ناشى می‌شود که بتنی با مقاومت فشاری رضایت‌بخش، غالباً ديگر ویژگی‌ها را در حد متوسط خواهد داشت. امروزه در بعضى کشورهاى پيشرفته صنعتى دستورالعمل و استاندارهايی برای طرح بتن‌های با عملکرد بالا تهیه‌شده که طراحان و مجريان در آن کشورها ملزم به رعايت اين دستورالعمل‌ها گشته‌اند.[1]
بتن ساخته‌شده از سیمان هیدرولیکی، آب ،شن و ماسه و الیاف مجزا بتن الیافی نامیده می‌شود .در بتن‌های الیافی، مانند بتن معمولی، می‌توان از پوزولان ها و دیگر مواد مضاف استفاده کرد .الیاف در شکل‌ها و اندازه‌های متفاوت و از جنس فولاد، خمیری، شیشه و مواد طبیعی مورداستفاده قرار می‌گیرد[2] . انواع الیافی که در بتن استفاده می‌شود عبارت‌اند از الیاف گیاهی ، الیاف مصنوعی (شیشه‌ای ،الیاف پلاستیکی ) الیاف آزبستی و الیاف فولادی می‌باشد . پارامتر مناسب که یک‌رشته از الیاف را تعریف می‌کند نسبت ظاهری می‌باشد که نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است مقدار نسبت‌های ظاهری (طول /قطر) معمولاً بین 30تا 100 است [3]
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به‌کارگیری الیاف تقویت‌کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می‌یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به‌عنوان یک ماده شکل‌پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پر انحنا را فراهم می‌آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه‌ای به‌راحتی ازهم‌پاشیده نمی‌شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاه‌گل در بنای ساختمان است. درواقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی است که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به‌کاررفته در ترکیب کاه‌گل شده‌اند. به‌طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می‌توان از این نوع بتن به‌جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورداستفاده در ساخت بناهای مقاوم به ضربه، همچون سازه پناهگاه‌ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می‌رود و بنای شکل‌گرفته از بتن، قابلیت فوق‌العاده‌ای در جذب انرژی ضربه دارد.
نقش الیاف در بتن
مزایا و نقش مهم الیاف در بتن الیافی باعث شده که موردعلاقه اکثر مهندسین و طراحان قرار بگیرد. امکان به‌کارگیری در اکثر مناطق جغرافیایی، استفاده از متریال طبیعی و ارزان، دارای هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات و شکل‌پذیری آن با توجه به اشکال هندسی طرح و کارایی مناسب و مقاومت بسیار بالا و مقاوم در برابر نیروهای فشاری و کششی و قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن، از ویژگی‌های بارز این نوع بتن است.
طبقه‌بندی کاربردی بتن الیافی[/rtl]
- با الیاف کم جهت کاهش میزان جمع شدگی در بتن (۱٪> حجم الیاف)
- با الیاف متوسط یا بتن الیافی معمولی جهت اصلاح خواص سازه‌ای نظیر برش، عرض ترک و رفتار خمشی (بیشتر در کف صنعتی به کار می‌روند)
- بر پایه مصالح شیمیایی
- بتن‌های حریره الیافی
- مواد مرکب مهندسی بر پایه مصالح سیمانی (بتن‌های الیافی شکل‌پذیر)
مزایا
مزایای این نوع بتن در مقایسه با بتن معمولی را می‌توان به‌طور خلاصه به شرح ذیل بیان داشت.[/rtl]
- مقاومت زیاد در مقابل تنش‌های خستگی
- مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه
- قابلیت کششی خوب (ظرفیت زیاد کرنش)
- قابلیت باربری زیاد بعد از ترک‌خوردگی
- مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد طاقت خیلی زیاد
- این مصالح برخلاف بتن معمولی قادر به تحمل تنش‌ها و کرنش‌ها کششی قابل‌ملاحظه در بارهای کششی است و می‌توان از آن در طراحی استفاده کرد. در این مواد، ترک‌خوردگی از حالت ترک‌های متمرکز خارج‌شده و به‌صورت ترک‌های متعدد ظاهرشده است. این رفتار در افزایش شکل‌پذیری اعضا و مهم‌تر از آن در پایانی سازه‌های بتنی تأثیرات چشمگیری دارد.
- با اتکا بر ظرفیت کرنش پذیری این مصالح در فشار می‌توان از میزان آرماتورهای محصورکننده در نواحی فشاری کاست.
- مقاومت برشی در این بتن‌ها و رفتار آن‌ها به‌گونه‌ای است که می‌توان آرماتورهای برشی را حذف نمود.
- از دیگر مزایای استفاده این مواد شکل‌پذیری در اعضای لرزه بر، افزایش میزان تغییر شکل‌های غیر الاستیک، عدم افت مقاومت و حفظ یکپارچگی در این تغییر شکل‌ها است که منجر به دست‌یابی به رفتار آسیب مدار می‌شود.
عامل‌های کیفیت
به‌طورکلی کیفیت بتن الیافی می‌تواند به عامل‌های عمده زیر بستگی داشته باشد.[/rtl]
- نسبت‌های مخلوط بتن
- مشخصات هندسی الیاف فولادی
- نسبت طول به قطر الیاف
- مهار مکانیکی و زبری سطح الیاف
- مشخصات فیزیکی و جنس الیاف فولادی
الیاف شیشه
اضافه کردن الیاف شیشه به بتن به‌شدت بر کاهش کارایی بتن تازه تأثیر می‌گذارد. بنابراین باید از روان‌سازهای مناسب استفاده کرد و شیوه مناسب اختلاط را نیز تجربه کرد. همچنین الیاف شیشه‌ای به‌شدت تمایل دارند که در بتن تازه به یکدیگر چسبیده و گلوله شوند که به این پدیده گلوله شدن الیاف می‌گویند. واضح است که در صورت وقوع این پدیده، توزیع الیاف دیگر یکنواخت نبوده و بنابراین برای برطرف کردن آن باید چاره‌اندیشی کرد.
الیاف فولادی
الیاف فولادی به‌منظور بهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌های بتنی و بتن مسلح پیداکرده است. یکی از مهم‌ترین نقش‌های الیاف فولادی در بتن افزایش مقاومت کششی بتن به‌وسیله کاهش ایجاد ریزترک‌های حاصله از بارگذاری خارجی است.
الیاف پلی‌پروپیلن
الياف پروپيلن باعث کاهش شکنندگی و افزايش مقاومت در برابر آتش خواهند شد. الياف پلی‌پروپیلن در دماى 191 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شوند و درنتیجه به هنگام آتش‌سوزی کانال‌هایی را در بتن ايجاد می‌کنند. بدين ترتيب مايعات و بخارآب امکان خروج از داخل بتن را پيدا می‌کنند و فشار داخل کاهش می‌یابد و از ورقه ورقه شدن سطح بتن جلوگيری به عمل می‌آید. چنانچه گاز در ساختار داخلی بتن محبوس شود تنش کششی داخلی در دمای 111 درجه سانتی‌گراد حدود نيوتن در 1 میلی‌متر مربع خواهد شد. در دمای 151 درجه سانتی‌گراد، اين مقدار دو برابر خواهد شد. پلی‌پروپیلن از خانواده پلی اولفين ها است. الياف پلی‌پروپیلن آب‌دوست نبوده درنتیجه آب جذب نمی‌کنند و مخرب نيز نيستند. علاوه بر آن اين دسته از الياف دربرابر قلیایی‌ها و مواد شيمايی و کلريد مقاوم هستند و خاصيت انتقال حرارتی کمی دارند. با توجه به اين خصوصيات الياف پلی‌پروپیلن نياز به آب بتن تازه ندارند و مزاحمتی برای ترکيب سيمان با آب ايجاد نمی‌کند[4] کاربرد الیاف پلی‌پروپیلن از ترک‌خوردگی و جمع شدگی بتن بخصوص در سنین اولیه آن جلوگیری می‌کند. تولید بتنی شکل‌پذیر با الیاف پلی‌پروپیلن در بتن الیافی دارای شکل‌پذیری بسیار زیادی است و هرگز خرد نمی‌شود. الیاف پلی‌پروپیلن آب‌گریز است و درصد جذب آب آن صفر است. بنابراین هرگز نباید از افزودن آب اضافی جهت افزایش روانی بتن استفاده کرد.
الیاف آرامید (کولار)
پلیمرهای آرامید دارای خصوصیاتی چون نقطه ذوب بالا و پایداری حرارتی عالی و مقاومت در برابر شعله و غیرقابل‌حل بودن در بسیاری از حلال‌های آلی شناخته‌شده‌اند. دانسیته آن بین ۱۲ -۱۴/۶ کیلو نیوتن بر مترمکعب است. دارای خواصی چون مقاومت در برابر ضربه عدم حساسیت به شکاف خواص الکتریک- خود خاموش‌کنی از خصوصیات آن ماست. الیاف آرامید در شکل‌های مختلف وجود دارند و همانند الیاف شیشه و کربن می‌توانند در ساخت کامپوزیت‌ها مورداستفاده قرار گیرند.
الیاف کربن
دانسیته آن ۲۲/۷ کیلو نیوتن بر مترمکعب بوده و شکل آن بلوری و ضخامت آن نازک‌تر از موی انسان و دارای قطر ۶ -۱۰ میکرومتر است. مزایایی اصلی آن، استحکام بالای خستگی، مقاومت در برابر خوردگی و ضریب انبساط حرارتی پایین است. معایب الیاف کربن قیمت بالا، کرنش در شکست، هادی الکتریکی است.
موارد کاربرد بتن الیافی[/rtl]
- تسطیح اضافی، جهت افزایش مقاومت بتن مسلح به‌منظور کاهش ترک‌خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی تحت اثر بارهای ضربه‌ای، موج‌های انفجاری، وضعیت‌های پیچیده تنش
- جانشین شدن به‌جای بتن‌آرمه معمولی به‌منظور کاهش هزینه دستمزد قطعات پیش‌ساخته بتنی، تثبیت و پایدارسازی شیب‌های سنگی و دیوارهای ریزشی، خاک‌برداری‌ها در مناطق مهم، تسطیح منحصربه‌فرد و خاصیت یکنواخت و ایزوتوپ درنتیجه توزیع همگن الیاف در جسم بتن.
محدودیت‌های کاربرد
ازآنجاکه نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً تصادفی است، از این بتن معمولاً نمی‌توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفت و در این نوع سازه‌ها استفاده از روش سنتی و شبکه‌بندی فولادی به‌صرفه‌تر و مناسب‌تر است.
استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه‌تر نیست. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام‌گرفته، درجاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است یا نیاز به پاشش بتن (شاتکریت) روی سطوح ویژه‌ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می‌شود.
استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران
استفاده از بتن الیافی می‌تواند تحول چشمگیری در کم و کیف سازه‌های در دست اجرا یا طرح‌های آینده کشور داشته باشد. با اتکا بر ظرفیت کرنش پذیری بتن الیافی در فشار می‌توان از میزان آرماتورهای محصورکننده در نواحی فشار کاست. مقاومت فشاری در بتن‌های الیافی به‌گونه‌ای است که می‌توان آرماتورهای برشی را حذف کرد. مصالح بتن الیافی برخلاف بتن معمولی قادر به تحمل تنش‌های کششی قابل‌ملاحظه‌ای در بارهای کششی است. مقاومت کششی بتن در صورت استفاده از الیاف بعد از ترک خوردن افزایش می‌یابد اما این افزایش نمی‌تواند با افزایشی که آرماتوربندی معمولی ایجاد می‌کند. در پایان امید است متخصصان امر درجاهایی که استفاده از این بتن ازلحاظ فنی اجرایی منطقی به نظر می‌رسد از این روش جدید پیروی نمایند زیرا هم به نحو چشمگیری باعث تقلیل هزینه‌های اجرایی شده و هم در زمان کوتاه‌تری سازه‌ها به بهره‌برداری خواهند رسید.
خواص بتن الیافی
مقاومت استاتیکی
الیاف فولادی، مقاومت خمشی نخستین ترک بتون الیافی را تا چندین برابر مقاومت نخستین ترک بتون معمولی افزایش می‌دهد. اضافه کردن الیاف به بتن علاوه بر اینکه ازنظر افزایش مقاومت‌های استاتیکی بتن مؤثر است، در ایزوتروپی و همگنی جسم بتن نیز تأثیر بسزایی دارد. تأثیر الیاف فولادی در مقاومت استاتیکی بتن شامل مقاومت خمشی، فشاری، برشی و شکافتگی است.
مقاومت خمشی
خاصیت مهم بتن الیافی مقاومت خمشی زیاد و مقاومت در مقابل ترک‌خوردگی است که این خاصیت راه‌حل مناسبی برای کاهش خاصیت تردی و شکنندگی بتن خالص است.
مقاومت برشی
الیاف فولادی می‌تواند جایگزین خاموت‌ها در تیرهای بتنی شود، بدون اینکه در ظرفیت نهائی برشی، کاهشی به وجود آید. الیاف فولادی علاوه بر اینکه مقاومت برشی بتن را افزایش می‌دهد، تیرهای بتن‌آرمه را در مقابل گسیختگی ناگهانی در ناحیه کششی تقویت می‌کند. این مزیت عمده الیاف فولادی در افزایش مقاومت برشی بتن است که باعث می‌شود از کاربرد خاموت به‌عنوان آرماتور برشی صرف‌نظر شود.
مقاومت پیچشی
مقاومت پیچشی بتن الیافی را ۱/۵ تا ۲ برابر بتن خالص است.
مقاومت ترک‌خوردگی
الیاف نه‌تنها بر روی مقاومت بتن خالص تأثیر بسیار مثبتی دارد بلکه به‌عنوان یک عامل بازدارنده ترک نیز عمل می‌کند. بدین معنی که با شروع ترک‌خوردگی، الیاف نقش خود را در دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک‌خوردگی حتی با ادامه بارگذاری جلوگیری به عمل می‌آورد.
پوسیدگی و زنگ‌زدگی الیاف فولادی
مطالعات اخیر نشان می‌دهد که اثر خوردگی و پوسیدگی آب‌شور روی ملات سیمانی (سیمان پرتلند) مسلح به ۲ درصد حجمی الیاف فولادی ناچیز بوده، به‌طوری‌که بعد از ۹۲ روز قرار گرفتن در داخل و خارج آب‌نمک اشباع‌شده، هیچ تغییری در مقاومت خمشی بتن الیافی مشاهده نشد.
قابلیت هدایت حرارتی
الیاف فولادی ضریب هدایت حرارتی بتن را ۲۰ تا ۲ درصد افزایش می‌دهند. همچنین این الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می‌شود.
رفتار بتن الیافی در برابر نیروها
اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود، تنش‌های کششی ایجادشده در آن باعث ترک‌خوردگی مقطع می‌شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سیمان بالاتر از ۴۰ درصد جمع شدگی ناشی از خشک شدن به‌عنوان مهم‌ترین دلیل ایجاد ترک در سنین اولیه توصیف‌شده است. در بتن خود متراکم در سنین اولیه به دلیل چسبندگی بالاى مواد ریز موجود، جمع شدگی و خزش بیشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده می‌شود ولی در مرحله سخت شدن تأخیری در شروع جمع شدگی بتن خود تراکم به وجود می‌آید که به دلیل پایین بودن سرعت تبخیر از سطح خارجی اعضاء بتنى است. جمع شدگى ناشی از خشک شدن از همان ابتدا یعنی زمان‌هاى اولیه بتن‌ریزی و حتی قبل از افزایش ظرفیت مکانیکى بتن آغاز می‌شود که بستگی به خواص بتن (طرح اختلاط، طریقه‌ى بتن‌ریزی و روش‌های عمل‌آوری،شکل و چگونگی اعضاء بتنی و شرایط محیطی (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمع شدگی به دلیل کمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحمیل می‌شود، کرنش در این قسمت از اعضاء ایجادشده و ترک‌هایی با منشأ خشک‌کردن انقباض از نواحى سطحی که در تماس با محیط هستند آغاز مى‌شود، درنتیجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال‌ها و پانل‌هاى پیش‌ساخته) در تماس با یک محیط مهاجم بیشترین آسیب را در اثر به وجود آمدن ترک‌ها می‌بینند و این امر با عبور هوا از روی نمونه‌ها‌ی تازه تشدید می‌یابد اما از نتایج آزمایش‌ها مشاهده می‌شود که با استفاده از مقادیر مناسب الیاف جمع شدگى و به‌تبع آن ترک‌ها به میزان قابل‌توجهی کاهش مى‌یابند.
بتن بدون الیاف و بتن با الیاف
درصورتی‌که با توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچک‌تر از فاصله بین آرماتورها اندازه ترک‌ها کوچک‌تر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط‌های مهاجم می‌شود. در حالت کلی توزیع اتفاقی الیاف در فواصل بسیار کوچک‌تر از فاصله بین آرماتورها باعث پخش و کوچک‌تر شدن اندازه ترک‌ها شده و پس از ترک خوردن، مقاومت کششی و خمشی به دلیل خاصیت دو‌زندگی الیاف بالا رفته و یکپارچگی بتن تا تغییر شکل‌های زیاد حفظ می‌شود.
نوآوری‌ها در بتن الیافی
بتن و فولاد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان ، پل‌ها، ساختمان سدها، ساختمان متروها، ساختمان فرودگاه‌ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به‌کاربرده می‌شود. شاید به‌جرأت می‌توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نیست.
روسازی بتن الیافی
یکی از مصالحی که می‌تواند جایگزین میلگرد حرارتی در بتن‌های مسلح شود الیاف است. مسلح کردن بتن با الیاف به‌جای میلگرد حرارتی سبب کاهش وزن بتن شده و آسیب‌های ناشی از خوردگی و فرسایش فولاد را به‌طور کامل حذف می‌نماید. امروزه کاربرد بتن الیافی به دلیلی مزایایی آن نسبت به بتن نرمال گسترش فراوانی یافته است. ازجمله مزایا می‌توان میزان جذب انرژی بالا، بهبود رفتار بتن در ناحیه بعد از اولین ترک و جلوگیری از پیدایش و گسترش ترک‌های ناشی از جمع شدگی را نام برد. از طرفی مسلح سازی سازه‌های بتنی با الیاف یکی از روش‌های اصلاح خواص مکانیکی و بهبود عملکرد خمشی و کششی بوده که به‌واسطه آن مخلوط‌های شکننده تا حدی رفتار الاستیک از خود نشان می‌دهند.
پارکینگ‌های ازجمله کاربری‌هایی هستند که امروزه و با توجه به افزایش سرانه مالکیت خودرو نیاز به آن‌ها بیش از بیش احساس می‌شود. شرایط به‌گونه‌ای است که پارکینگ‌های عمومی در کمتر از ساعتی از شبانه‌روز بدون استفاده می‌مانند. بنابراین روسازی این سطوح باید به نحوی باشد که دور عمر بهره‌برداری طولانی‌مدت با حداقل بهسازی در دوره خدمت‌دهی داشته باشد. دو نو روسازی متداول که در این سطوح به کار می‌رود شامل روسازی‌های آسفالتی و بتنی می‌شوند. نشت احتمالی سوخت و روغن از خودروهای متوقف در پارکینگ باعث از بین رفتن روسازی‌های آسفالتی و در پی آن هزینه‌های بالای تعمیر و نگهداری و عدم امکان بهره‌برداری در طول مدت بهسازی را به دنبال دارد.
بنابراین گرایش به استفاده از سطوح بتنی در این‌چنین مکان‌هایی در حال افزایش است. اصول روسازی بتنی پارکینگ تا حد زیادی مشابه طراحی معابر شریانی و سطوح فرودگاهی است و فلسفه آن پخش بار در سطوح بسیار بزرگ‌تر نسبت به روسازی‌های آسفالتی است. در چنین سطوحی از روسازی بتنی غیرمسلح استفاده می‌شود.
جایگزینی الیاف با آرماتورهای حرارتی مزایایی فنی و اقتصادی زیادی دارد و موجب افزایش سرعت اجرا، کاهش هزینه‌های اجرا و دستمزد، کاهش عرض ترک‌های ناشی از جمع شدگی و کنترل عرض ترک‌های انقباضی و انبساطی افزایش مقاومت روسازی در برابر ضربه، خستگی و کاهش اثرات مخرب عوامل جوی خواهد شد. بتن معمولی که در روسازی‌ها به کار می‌رود یک ماده ترد و شکننده است درحالی‌که روسازی بتن الیافی به لحاظ مقاومت زیادتر و خاصیت کاهش جلوگیری از احتمال بروز ترک، نسبت به بتن معمولی برتری دارد.
قابلیت انعطاف‌پذیری بتن الیافی همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می‌شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. ازآنجاکه فولادی در جسم بتن به‌طور سه‌بعدی و به بیانی بهتر چندبعدی پراکنده می‌شوند. در صورت تشکیل ترک الیاف در جهات مختلف اتصالاتی را به وجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می‌نماید. بنابراین رشته‌های الیاف به‌طور فعال در محدود کردن عرض ترک‌ها وارد عمل شده و با تشکیل ریزترک‌های زیاد همکاری می‌نماید.
توجیه اقتصادی بتن الیافی
استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه‌تر نیست. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام‌گرفته است درجاهایی که سرعت اجرای بالا مدنظر است یا نیاز به پاشش بتن (شاتکریت) روی سطوحی ویژه‌ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می‌شود. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا است. که متناسب با آن‌ها می‌توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به‌طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می‌توان از این نوع بتن به‌جای بتن آرماتوری متداول سود برد.
این نوع بتن از بهترین مصالح ساختمانی مورداستفاده در ساخت بناهای مقاوم به ضربه، همچون سازه پناهگاه‌ها و انبارهای مواد منفجره به شمار می‌رود. و بنای شکل‌گرفته از بن قابلیت فوق‌العاده‌ای در جذب انرژی دارد.
به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یادشده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت‌بالای اجرا نیز برخوردار است.
نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می‌شود.
منابع:
1. خالو، عليرضا، ."رفتار و کاربردهای بتن اليافی"، مجموعه مقالات اولين کنفرانس بتن اليافی، دانشگاه صنعتی شريف تهران، ايران. 1378
2. بتن پیشرفته رمضانیان پور
3. بتن مسلح به الیاف ، انتشارات رودکی ، 1369 عبدالله کیوانی
4. باغدارانی، مازيار،"مطالعه آسیب‌پذیری بتن مقاومت بالا در برابر حرارت‌های بالا و تأثیر کاربرد الياف پلی پروپيلين" ششمين کنگره ملی مهندسی عمران ارديبهشت ،1390دانشگاه سمنان، سمنان، ايران[/rtl]
آرشیو مطالب
- دی 1394
- بهمن 1394
- اسفند 1394
- اسفند 1395
- فروردين 1395
- ارديبهشت 1395
- خرداد 1395
- تير 1395
- مرداد 1395
- شهريور 1395
- مهر 1395
- آبان 1395
- دی 1396
- بهمن 1396
- اسفند 1396
- فروردين 1396
- ارديبهشت 1396
- خرداد 1396
- تير 1396
- مرداد 1396
- شهريور 1396
- مهر 1396
- آبان 1396
- آذر 1396
- دی 1397
- بهمن 1397
- ارديبهشت 1397
- آذر 1397
- بهمن 1398
- ارديبهشت 1398
- مهر 1398
- آبان 1398
- آذر 1398
- تير 1399
- شهريور 1399