دسته: الیاف

فهرست مطالب:

• الیاف ماکروسنتتیک چیست؟
• کاربردهای الیاف ماکروسنتتیک در بتن
• نحوه عملکرد الیاف ماکروسنتتیک در بتن
• انواع الیاف ماکروسنتتیک
• مزایای الیاف ماکروسنتتیک
• معایب الیاف ماکروسنتتیک

الیاف ماکروسنتتیک چیست؟

الیاف ماکروسنتتیک الیاف‌هایی هستند که طول آن‌ها بیش از 100 میکرومتر است. این الیاف از مواد مختلفی مانند پلی پروپیلن، پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی اورتان، پلی استر و آرامید ساخته می‌شوند. الیاف ماکروسنتتیک به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف، از جمله ساخت و ساز، خودروسازی، بسته بندی و نساجی استفاده می شوند.

کاربردهای الیاف ماکروسنتتیک در بتن

الیاف ماکروسنتتیک در بتن به منظور بهبود خواص مکانیکی و دوام آن استفاده می‌شوند. این الیاف می‌توانند مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مقاومت در برابر ضربه، مقاومت در برابر سایش و دوام بتن را افزایش دهند.

نحوه عملکرد الیاف ماکروسنتتیک در بتن

الیاف ماکروسنتتیک با ایجاد یک شبکه پیوسته در بتن، از گسترش ترک‌ها جلوگیری می‌کنند. این امر باعث می‌شود که بتن در برابر بارهای وارده مقاومت بیشتری داشته باشد.

انواع الیاف ماکروسنتتیک

الیاف ماکروسنتتیک را می‌توان بر اساس جنس، شکل و نحوه تولید به دسته‌های مختلفی تقسیم کرد.

بر اساس جنس: الیاف ماکروسنتتیک از مواد مختلفی مانند پلی پروپیلن، پلی اتیلن، پلی استایرن، پلی اورتان، پلی استر و آرامید ساخته می شوند.

بر اساس شکل: الیاف ماکروسنتتیک می‌توانند در شکل‌های مختلف، از جمله استوانه‌ای، الیافی، شاخه‌ای و شبکه‌ای باشند.

بر اساس نحوه تولید: الیاف ماکروسنتتیک را می‌توان به روش‌های مختلفی تولید کرد، از جمله اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی و برش.

مزایای استفاده از الیاف ماکروسنتتیک در بتن

الیاف ماکروسنتتیک مزایای زیادی برای بتن دارند. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش مقاومت فشاری، مقاومت کششی، مقاومت خمشی، مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش بتن.
• کاهش جمع شدگی پلاستیک بتن.
• افزایش دوام بتن در برابر خوردگی، فرسایش و سایش.
• کاهش هزینه تعمیر و نگهداری سازه های بتنی.

معایب استفاده از الیاف ماکروسنتتیک در بتن

الیاف ماکروسنتتیک معایب محدودی دارند. از جمله این معایب می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش هزینه بتن
• افزایش زمان گیرش بتن
• کاهش کارایی بتن

جمع بندی

الیاف ماکروسنتتیک افزودنی‌ ارزشمندی برای بتن است که می توانند خواص مکانیکی و دوام آن را بهبود بخشند. این الیاف در طیف گسترده‌ای از کاربردهای ساختمانی، از جمله کف‌سازی، روسازی، سازه‌های بتنی و غیره استفاده می‌شوند.

آنچه در این مقاله می آموزید:

• بتن الیافی چیست؟
• انواع بتن الیافی
• حجم
• نوع الیاف مصرفی
• طرح اختلاط بتن الیافی
• اجرای بتن الیافی
• استاندارد بتن الیافی
• مزایای بتن الیافی
• عامل‌های کیفیت بتن با الیاف
• نکات بتن الیافی
• کاربرد بتن الیافی

بتن الیافی چیست؟

از بتن‌های جدید و پرکاربرد در صنعت عمران می‌توان به بتن الیافی اشاره کرد. در ساخت این مخلوط بتنی از الیاف طبیعی و مصنوعی استفاده می‌شود که هر کدام ویژگی‌های خاص خود را دارند. در ادامه انواع الیاف بتن ، کاربردهای آن، مزایا و معایب بتن الیافی و خلاصه همه چیز درباره آن را برایتان توضیح خواهیم داد. پس با ما همراه باشید.

بتن با الیاف، به بتنی گفته می‌شود که با استفاده از سیمان، آب، شن، ماسه و الیاف ساخته شده باشد. این الیاف که نوعی کامپوزیت هستند؛ سبب افزایش میزان مقاومت کششی، کنترل عرض ترک و مانع از توسعه آن شده و در نتیجیه سبب بهبود خواص مکانیکی مخلوط بتنی می‌شوند.

چکیده

دالهای تخت بتن مسلح یکی از سیستم های مرسوم سازه ای است . این دالها برای پوشش کف در ساختمانهای با بارهای سبک، نظیر آپارتمانهای مسکونی ، و با دهانه های 4/5 تا 6 متر مناسب و اقتصادی است. عدم وجود تیر در این قاب ها ، موجب سهولت اجرا، افزایش سرعت ساخت و ساز، افزایش ارتفاع خالص طبقه و کاهش ارتفاع کلی ساختمان می گردد. با این وجود، خطر شکست ترد سوراخ کننده در اتصالات دال ستون باعث می‌شود این سیستم ها مستعد خرابی پیش رونده ای باشند که با بروز گسیختگی در یک اتصال همراه خواهد بود ازاین رو در سال های اخیر تقویت سازه های بتنی محسوب می‌شود که بسیار پر کاربرد است، علاوه بر این روش روش های مقاوم سازی دیگری از جمله غلاف بتنی و فولادی نیز وجود دارد که کاربرد فراوانی دارد، اما روش مقاوم سازی با الیاف پلیمری به دلیل کاهش زمان اجرا، سبک بودن و مقاومت بسیار بالای آنها در کشش به نحوه موثری در تقویت سقف ها در برابر بارهای ضربه ای نظیر بیشتر مورد کاربرد قرار گرفته است، با توجه به اهمیت موضوع در این تحقیق برای مقایسه عملکردی روش مقاوم سازی غلاف بتنی و فولادی، با روش مقاوم سازی باالیاف پلیمری از یک سازه 5طبقه بتنی با سیستم سقف دال تخت است توسط برنامه ETABS تحلیل و طراحی می‌شود سپس برای بررسی تحلیل عددی و قیاس و روش های مقاوم سازی سازه 5طبقه طراحی شده در برنامه Abaqus مدلسازی می‌شود،بعد از انجام تحلیل اجزای محدود، درانتها مشاهده می‌شود که به دلیل مزایای فراوان الیاف FRP این روش تقویتی نسبت به روش غلاف بتنی و فولا دی عملکرد بهتر و مناسب تری خواهد داشت.

خرید الیاف فولادی

خرید الیاف پلی پروپیلن

خرید الیاف پلاستیکی آجدار

1.مقدمه

دال های تخت صرفا برای تحمل بارهای قائم طراحی می‌شوند وسیستم های باربر جانبی ناشی از زلزله را دارند، بااین وجود برش های چشمگیری در محل اتصال دال ستون به وجود می‌آید. درزلزله 1985 مکزیکوسیتی، 91 سازه دال تخت ویران شدند و 44 سازه نیز به علت گسیختگی پانچ خسار ات شدیدی دیدند ساختمان های بتن مسلح با ارتفاع کم و زیاد وسیستم دال تخت بدون و با دیوار برشی ، به تعداد زیاد در ایران وجود دارند که بنا به دلایلی که قبلا بیان شد نیاز به بررسی آسیب پذیری مقاوم سازی دارند. طی بررسی و مطالعات موردی به عمل گذشته و با توجه به وضع موجود و سازه ساختمان، مشاهده شد که یکی از بهترین راه های مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله که اطراف آنها فضای خالی وجود دارد، استفاده از عناصرمقاوم در خارج ساختمان است که این سیستم مقاوم سازی دارای کمترین تخریب و مزاحمت برای وضع موجود و امکان استفاده بدون تخلیه را در بردارد.

همچنین مشاهده شده است استفاده از دیوار برشی درهردو جهت طولی و عرضی در قطعات داخلی دارای کمترین هزینه می‌باشد و همچنین استفاده ازعناصر مقاوم بادبندی درخارج ساختمان و دیوار برشی در داخل ساختمان و یا عناصر مقاوم بادبندی در داخل ساختمان هزینه بیشتری نسبت به گزینه دیوار برشی مقاومت، سختی، شکل پذیری و درجه اطمینان سازه را بشدت افزایش می‌دهد و باعث بهبود رفتار لرزه ای سازه و کاهش تغییر شکل ها و خسارات وارد به دیگر اجزاء بتنی سازه می‌گردد. بهسازی لرزه ای از شاخه های نوین علم عمران می‌باشد که از چند دهه قبل در کشورهای پیشرفته صنعتی مورد توجه قرار گرفته است و در سال های اخیر با توجه به خسارات وارده در اثر زلزله های گذشته ، در کشور ما نیز اهمیت ویژه ای به خود اختصاص دا ده است. با توجه به اینکه کشور ایران در روی کمربند الپ _ هیمالیا قرار دارد، در طول سال زلزله های مختلفی در نقاط مختلف آن به وقوع ملی بپیوندد و آئین نامه 2800 ایران اکثر شهرهای پرجعیت کشور را با خطر نسبی زیاد و بسیار زیاد معرفی کرده است. یکی از موثرترین راه های کاهش خسارات ناشی از زمین لرزه ها مقاوم سازی ساختمانهای موجود می‌باشد. حساسیت ایت موضوع با توجه به بافت فرسوده نقاط زلزله خیز، ساخت و ساز بدون رعایت استاندارد اجرایی و نیز استفاده از آئین نامه های طراحی قدیمی دردهه های گذشته دوچندان شده است. عدم وجود تیر در این دال ها، موجب سهولت اجرا، افزایش سرعت ساخت و ساز،افزایش ارتفاع خالص طبقه و کاهش ارتفاع کلی ساختمان می‌گردد. با این وجود خطر شکست ترد سوراخ کننده در اتصالات دال ستون باعث می‌شود که این سیستم ها مستعد خرابی پیش رونده ای باشند که با بروز گسیختگی در یک اتصال همراه است و به دلیل ماهیت ترد آن که فاقد علائم هشدار دهنده قبل از بروز می‌باشد مطلوب نیست.

بهشتی و متقی (1396) در تحقیق روی ساختمان بستن مسلح معیوب 6 طبقه به این نتیجه رسیدند که یکی از جنبه های حوزه بهسازی فراهم آوردن امکان مقایسه بین گزینه های مختلف طراحی و بهسازی بااستفاده از مفاهیمی چون عملکرد در مقابل فروریزش است. یک ساختمان بتنی ضعیف به دو روش مختلف، مهاربند فولادی و میراگر اصطکاکی بهسازی شده و مدلسازی کردند و با انتخاب 15 شتابنگاشت، تحلیل دینامیکی فزاینده بر روی سه مدل مختلف انجام دادند. نتیجه گرفتند که روش های بهسازی مذکوراحتمال فروریزش را در هر دو سطح عملکردی IO و CP کاهش می‌دهد. این در حالی است که با لحاظ کردن منحنی خطر لرزه های منطقه که در آ ن مشخصات سختی سازه در نظر گرفته شده است.نتایج متفاوتی حاصل می‌شود.

بینیسی وبایراک 2003 روشی جدید برای افزایش ظرفیت برش سوراخ شونده دال ها ارائه نمودند. آنها ورقه های فولادی FRP را عمود بر صفحه دال در اطراف ستون وعمود بر صفحه آرماتورهای خمشی، به صورت آرماتورهای خمشی، به صورت آرماتور برشی در دال قرار دارند. آنها دور شدن صفحه مستعد ترک برشی از نزدیکی ستون و افزایش در حدود 55 درصد در ظرفیت برش پانج را مشاهده نمودند. در سال های اخیر تقویت سازه های بتن مسلح با استفاده از کامپوزیت های FRP مورد توجه زیادی قرار گرفته که در این میان تقویت دال های دو طرفه به خصوص برای افزایش مقاوم سوراخ کننده کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در تحقیق دانشگاه رازی تقویت دال های تخت با استفاده از صفحات FRP و فولادی برای تقویت ظرفیت برش سوراخ شونده مورد مطالعه قرار گرفته است. در این روش الیاف مسلح پلیمری به صورت رکابی های بسته در ارتفاع دال قرارداده شد. افزایش مقاومت نهایی، ظرفیت تغییر مکان، انرژی جذب شده و شکل پذیری در تمامی نمونه ها مشهود شد.

بیشتر بخوانید: انواع الیاف فولادی و کاربردهای آنها در صنعت ساخت و ساز

2. مواد و روش

مدلی که در این تحقیق بررسی خواهد گردید سازه بتن مسلح با دال تخت 5 طبقه خواهد بود که در نرم افزار Etabs مدل سازی و تحلیل و طراحی خواهد شد. برای بررسی حالت های مقاوم سازی از نرم افزار اجزاء محدود Abasqus استفاده خواهد شد. مشخصات مدل ها، پارامترهای موثر در جدول (1) ارائه شده است، همچنین نیز مشخصات و ابعاد پلان سازه در شکل (2) نشان داده شده است.

1.2مشخصات مکانیکی بتن

برای تعریف بتن در نرم افزار اجزای محدود Abaqus، یک مدل رفتاری به نام مدل خمیری آسیب بتن وجود دارد. این مدل توانایی کلی برای مدلسازی رفتاربتن یا هر ماده دیگر با رفتار نیمه ترد را دارد. این مدل برای مدلسازی رفتار ناکشسان بتن، از مفهوم شکست ایزوتروپیک در محدوده کشسان در کنار رفتار فشاری در محدوده پلاستیک استفاده می‌نماید. دراین پژوهش در مدل مورد بررسی، از بتن با مقاومت های فشاری 25 مگاپاسکال استفاده شده است رفتار بتن از خاصیت کشسان و خمیری تبعیت می‌کند. در شکل (3) نمودار تنش-کرنش بتن که در این پژوهش در مدلسازی نمونه ها استفاده خواهد شد نشان دا ده شده است.

2.2 مشخصات مکانیکی میلگردها

در این تحقیق میلگرد فولادی از نوع S400 است. برای تعریف ساده تر رفتار غیرخطی مکانیکی میلگردهای فولادی، منحنی تنش-کرنش فولاد به صورت دوخطی فرض شده در این مدلسازی در جدول (4 تا 6) نشان داده شده است.

برای راستی آزمایی نمونه نرم افزاری برنامه Abaqus از مطالعات آزمایشگاهی یانگ سانگ و همکاران در سال 2014 استفاده گردید، بعدا ز مدلسازی نمونه آزمایشگاهی در نرم افزار Abaqus و مقایسه نمودار نیرو- تغییر مکان اختلاف بسیار ناچیزی در حدود 2/4 درصد مشاهده شد، که در شکل های (5 و 6) نمونه آزمایشگاهی و نمودار نیرو تغییر مکان آنها نشان داده شده ا ست.

برای مشاهده همه محصولات به سایت آتروپات سر بزنید.

3. روند مدلسازی

جهت مدلسازی نمونه های طراحی شده، از نرم افزار اجزاء محدود Abaqus استفاده شد. جهت مدلسازی بتن از اجزاء SOlid استفاده شد و جهت مدل سازی میلگردهای فولادی از اجزاء Wire استفاده گردیده است، در مرحله معرفی مشخصات مصالح در نرم افزار Abaqus رفتارمصالح در ناحیه خطی وغیرخطی لحاظ گردید. همچنین مشخصات مکانیکی میلگرد فولادی (S400)، و بتن با مقاومت فشاری 25 مگاپاسکال استفاده شده است. برای اتصال تمامی صلب به یکدیگر از قید Tie و برای تعریف وضعیت سطح تمامی دارای تماس با یکدیگر از قید Contact به صورت سطح به سطح استفاده شد. می‌توان قسمت های ایجاد شده برای هندسه نمونه مطالعاتی در شکل (6) مشاهده کرد.

برای مدلسازی قطعات بتنی از اجزاء Solid و میلگردهای فولادی از اجزاء Wire استفاده شد. ضریب کشسانی فولاد 199 گیگاپاسکال و بتن مورد استفاده در این مدل سازی از بتن با رفتار محصور شده با مقاومت فشاری 25 مگاپاسکال برای مدل استفاده شده است. بعد از تعریف مشخصات مصالح بتن و فولاد در این قسمت اختصاص مصالح انجام می‌شود، بعد از اختصاص مشخصات مصالح قسمت های ایجاد شده به رنگ سبز در می‌آید، در شکل 7 می‌توان اختصاص مصالح به مدل مورد نظر را مشاده کرد.

از قسمت Assembely برای مونتاژ مدل استفاده می‌شود، در این قسمت به تولید قسمت های هر قسمت از مدل پرداخت و آنها مونتاژ می‌گردد. بعد از اتمام مونتاژ مدل می‌توان شکل نهایی مدل را در محیط گرافیکی Assembely مشاهده کرد.

به منظور اعمال بارگذاری ثقلی مرده و زنده در قسمت بارگذاری از برنامه Abaqus نوع بارگذاری را از نوع ثقلی انتخاب می‌گردد، و برای اعمال بارگذاری چرخه ای نمودار شکل (9) برای تمامی نمونه ها تعریف می‌گردد.

در قسمت شبکه کار مش بندی مدل انجام میشود، مش بندی مدل انجام می‌شود، چشمه شبکه اختصاص داده شده 50 میلی متر در نظر گرفته شد، در شکل (11) نحوه شبکه بندی ارائه شده است.

بعد از انجام تحلیل با توجه به نوع بارگذاری چرخه‌ای برای مشاهده نتایج تحلیل می‌توان از محیط دیداری نرم افزار Abaqus استفاده کرد. در شکل (12 الی 15) می‌توان منحنی هم تراز پارامترهای تحلیل مدل را مشاهده کرد. در شکل (12) منحنی هم تراز تغییر مکان کلی (U-magniude) نمونه نشان داده شده است، که مشخص است در قسمت انتهایی و گوشه های خا ک تغییر مکان های ترکیبی تحت بارهای انفجاری تغییر مکانی بیشتری دارد.

بعداز انجام تحلیل تحت بار انفجاری در محیط برنامه Abaqus برای نمونه A-1 در شکل (13) منحنی هم تراز تغییر مکان رائه شده است. با تشریح و تحلیل منحنی هم تراز تنش می‌توان مشاهده کرد که بیشترین تغییر مکان در سطوح سقف در قسمت‌های میانی در مدل A-1 بدون تقویت ایجاد شده است.

با مشاهده منحنی هم تراز تغییر مکان نمونه A-2 که نمونه تقویت شده با ورق‌های فولادی است، مشاهده گردید که اثر تقویت ورق‌های فولادی باعث بهبود عملکرد سقف نسبت به حالت بدون تقویت است.

با بررسی شکل (12) که منحنی هم تراز توزیع تغییر مکان برای نمونه A -3 که اثر تقوبت شده با غلاف بتنی می‌باشد، مشاهده می‌گردد که عملکرد غلاف بتنی نسبت به غلاف فولادی بهتر بوده و سازه عملکرد مناسب‌تری را از خود نشان می‌دهد که این موضوع با بازتوزیع تغییر مکان نشان داده شده است.

4. نتایج تحلیل عددی

بعد از انجام مدلسازی نمونه تحلیلی در محیط برنامه Abaqus ، نمودار منحنی هیسترزیس سازه از محیط گرافیکی دیداری برنامه خروجی گرفته می‌شود. در شکل های (16 الی 19) می‌توان نمودار هیسترزیس هر چهار نمونه را مشاهده کرد. درنمودار شکل (16) مشخص شده است که نمونه بدون تقویت حداکثرظرفیت نیرویی که می‌تواند تحمل کند مقدار 142/62سانتی متر را تحمل کند.

در نمودار شکل (17) که نمودار هیسترزیس نمونه تقویت شده با غلاف فولادی تحت تحلیل نمونه ارائه شد، مشخص شده است که نمونه با تقویت توسط ورق‌های Frp ظرفیت نیرویی آن افزایش می‌یابد که این مقدار حداکثر برابر است 591/34 نیوتن به ازای جابجایی 42/61 سانتی متر است.

درنمودار شکل (18) که نمودار شکل هیسترزیس نمونه تقویت شده با غلا ف بتنی تحت تحلیل نمونه ارائه شد، مشخص شده است که نمونه با تقویت توسط غلاف بتنی ظرفیت نیرویی آن نسبت به نمونه بدون تقویت افزایش می‌یابد که این مقدار حداکثر برابر است 489/51 نیوتن به ازای جابجایی 51/31 سانتی مر است.

در نمودار شکل (19) که نمودار هیسترزیس نمونه تقویت شده با غلاف فولادی تحت تحلیل نمونه ارائه شد، مشخص شده است که نمونه با تقویت توسط غلاف بتنی ظرفیت نیرویی آن نسبت به نمونه بدون تقویت افزایش می یابد که این مقدار حداکثر برابر است 23/71 نیوتن به ازای جابجایی 68/85 سانتی متر است.

در شکل (20) نمودار قیاسی هیسترزیس نمونه‌های مطالعاتی بدون تقویت، تقویت شده با ورق فولادی، تقویت شده با غلا ف بتنی وتقویت شده با ورق الیاف FRP را ارائه شده است، با مقایسه هر نمونه نسبت یکدیگر مشخص می‌شود که نمونه تقویت شده با ورق FRP بیشترین و بهترین رفتار مکانیکی را ازخود نشان می‌دهد، بعد از ورق FRP حالتی که بهترین رفتار را از خود نشان می‌دهد، حالت تقویتی با غلاف بتنی است که بعد از حالت تقویتی با ورق الیافی FRP بهترین روش را از خود نشان می‌دهد، و در انتها که حالت تقویت شده با غلاف فولادی ضعیف ترین رفتار مکانیکی را از خود نشان می دهد.

5. نتیجه گیری

با توجه به نمودار مدل بدون تقویت و مدل تقویت شده مشاهده شد که مقدار مقاومت مقطع مدل تقویت شده به طور میانگین 85/23% بیشتر از مقاومت مقطع بدون تقویت است. همچنین مقدار سختی مقطع و مدل تقویت شده به طور میانگین 2/18% بیشتر از سختی مدل بدون تقویت بود، همچنین نیز مقدار شکل پذیری مدل تقویت شده به طور میانگین 34/16% بیشتر از شکل پذیری مدل بدون تقویت است.

• با توجه به نمودار هیسترزیس مدل با تقویت غلاف فولادی نسبت به غلاف بتنی مشاهده شد، که مقاومت مقطع مدل تقویت شده با غلاف بتنی 8/12% نسبت مدل تقویتی با غلاف فولادی بیشتر می‌باشد. همچنین مقدار سختی مقطع و مدل تقویت شده با غلاف بتنی 75/10% بیشتر از سختی مقطع مدل با تقویت غلاف فولادی می‌باشد و شکل پذیری مدل تقویت شده با غلاف بتنی 75/11% بیشتر از شکل پذیری مدل با تقویت غلاف فولادی می باشد.
  • با توجه به بررسی مدل هیسترزیس مدل با تقویت ورق FRP نسبت به غلاف بتنی مشاهده گردید، که مقدار مقاومت مدل تقویت شده با ورق FRP 28/16% بیشتر از مقاومت مقطع مدل با تقویت غلاف بتنی است، مقدار سختی مدل تقویت شده با ورق FRP 16/35% بیشتر از سختی مقطع مدل با تقویت غلاف بتنی است. همچنین شکل پذیری مقطع مدل تقویت شده با ورق 14/72% FRP بیشتر از شکل پذیری مقطع مدل با تقویت غلاف بتنی است.

برای دیدن همه محصولات به سایت آتروپات سربزنید.

خرید الیاف فولادی

خرید الیاف پلی پروپیلن

خرید الیاف پلاستیکی آجدار

منبع: انجمن بتن ایران

بتن مسلح با الیاف فولادی به منظور بهبود بخشیدن به خواص بتن، کاربرد وسیعی را در سازه‌های بتنی و بتن مسلح پیدا کرده‌است. دلیل این کاربرد گسترده مزایای بیشمار فنی و اقتصادی در استفاده از الیاف فولادی در جسم بتن می‌باشد. با توجه به این مزایای مهم در خواص بتن، تولید و کاربرد الیاف فولادی در کشورهای صنعتی جهان از طیف وسیعی برخوردار شده‌است، به‌طوری‌که در حال حاضر انواع الیاف فولادی با مشخصات فنی و کاربری‌های گوناگون به‌طور صنعتی تولید انبوه می‌گردد. بتن مسلح با الیاف فولادی شامل یک کالبد بتنی مرکب از سیمان، مصالح سنگی، آب و همچنین درصدی از الیاف فولادی کوتاه می‌باشد که به‌طور درهم و کاملاً اتفاقی و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده که وجود الیاف فولادی مشخصات بتن را نسبت به حالت خالص بهبود می‌بخشد.

خواص بتن مسلح به الیاف فولادی

به‌طور کلی وجود الیاف فولادی در جسم بتن باعث افزایش مقاومت بتن می‌شود.

مقاومت خمشی

خاصیت مهم آن مقاومت خمشی زیاد و مقاومت در مقابل ترک خوردگی است که این خاصیت راه حل مناسبی برای کاهش خاصیت تردی و شکنندگی بتن خالص است.

مقاومت برشی

الیاف فولادی علاوه بر اینکه مقاومت برشی بتن را افزایش می‌دهد، تیرهای بتن آرمه 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 به عنوان آرماتور برشی صرفنظر گردد. در نتیجه در اجرای این‌گونه تیرها بعلت افزایش مقاومت برشی، تیرهای بتن مسلح را طراحی کنیم.

مقاومت پیچشی

در رابطه با مقاومت پیچشی آن تحقیقات خاصی صورت نگرفته‌است. در یک مورد خاص بررسی‌هایی که توسط شرکت Bekaert در بلژیک انجام یافته، مقاومت پیچشی آن را ۱٫۵ تا ۲ برابر بتن خالص ذکر کرده‌است.

مقاومت ترک خوردگی

در آزمایش‌های خمشی، کششی و … به‌طور استاتیکی ملاحظه می‌شود که الیاف نه تنها بر روی مقاومت بتن خالص تأثیر بسیار مثبتی دارد بلکه به عنوان یک عامل بازدارنده ترک نیز عمل می‌کند. بدین معنی که با شروع ترک خوردگی، الیاف نقش خود را در دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک خوردگی حتی با ادامه بارگذاری جلوگیری به عمل می‌آورد. این درحالیست که در تیرهای بتن خالص با حداکثر ۱٫۰ میلی‌متر تغییر شکل در وسط دهنه، نه تنها تیر دو تکه نمی‌شود، بلکه ترک از نصف ارتفاع تیر به بالا حرکت نکرده و با باز شدن ترک، الیاف این فاصله را به طرفین محل گسیختگی ارتباط داده و از فروریختن تیر جلوگیری می‌کند. مقاومت الیاف در قبال ترک در نمونه‌های کششی نیز شایان توجه است. بدین معنی که در کشش نیز بعد از ترک نخستین در کل مقطع که مربوط به بتن است، الیافها، دو طرف محل ترک را یکدیگر ارتباط داده و از گسترش و زیادشدن عرض ترک ممانعت به عمل می‌آورند. کیفیت ترک خوردگی در آزمایش شکافتگی نمونه استوانه‌ای آن نیز جالب است. بعد از بار نهایی، نمونه بتن خالص از وسط و در امتداد قطر کاملاً گسیخته و دو تکه می‌شود در حالی که در نمونه بتن الیافی بدون آنکه نمونه از همدیگر جدا شود، آنقدر تغییر شکل می‌دهد که سطح مقطع دایره‌ای نمونه به سطح مقطع بیضوی تبدیل می‌شود.

خزش

در مورد خزش، نتایج حاصل از یکسری از آزمایش‌های مشخص کرده‌است که الیاف فولادی نوع سیمی تأثیر چندانی در میزان خزش ملات با سیمان پرتلند وجود ندارد.

پوسیدگی و زنگ زدگی الیاف فولادی

اثر خورندگی و پوسیدگی آب شور روی ملات سیمانی (سیمان پرتلند) مسلح به ۲ درصد حجمی الیاف فولادی ناچیز بوده‌است، به‌طوری‌که بعد از ۹۰ روز قرار گرفتن در داخل و خارج آب نمک اشباع شده، هیچ تغییری در مقاومت خمشی بتن الیافی مشاهده نگردید. آزمایش‌های درازمدت در مورد دوام و پایداری بتن الیافی در آزمایشگاه‌های Battele، کلمباس ایالت لوهایو آمریکا، خورندگی خیلی کمی را در الیاف نشان می‌دهد، به‌طوری‌که بعد از ۷ سال تماس بتن الیافی با نمک‌های ضد یخ هیچ اثر منفی در مقاومت خمشی وجود نداشته‌است. اما درصد زیاد کلراید محلول، باعث خوردگی الیاف در داخل یا نزدیک سطوح تماس شده بود. نتایج حاصل از یکسری از تحقیقات نشان می‌دهد، که قرار گرفتن ملات الیا فدار درمعرض فرسایش جوی و در یک محیط صنعتی به مدت ۱۰ سال در مقاومت ملات هیچ اثر منفی نداشته‌است. با توجه به این نتایج چنین استنباط می‌شود که خوردگی و پوسیدگی الیاف فقط به آن قسمت از الیاف محدود می‌شود که در سطوح خارجی قرار دارند و الیاف بتن هیچ نوع پوسیدگی را نشان نمی‌دهد. در تحقیقات دیگری که بر روی بتن الیافی در مورد تأثیر پوسیدگی الیاف انجام یافته‌است، نشان می‌دهد که بعد از ۵ سال تماس بتن الیافی با نمک‌های ضد یخ، تغییر ناچیزی در مقاومت خمشی بتن الیافی نسبت به مقاومت قبل از تماس با نمک‌های ضد یخ (مقاومت ۲۸ روزه) وجود داشته‌است. بررسی سطوح گسیختگی تیرهای بتن الیافی بلافاصله بعد از تعیین مقاومت خمشی نشان داده است که خوردگی الیاف فولادی فقط به ۴ میلی‌متر عمق بتن در سطح خارجی (ناحیه پوشش) محدود می‌شود و در بخش داخلی مقطع نیز هیچگونه خوردگی و زنگ زدگی در رشته‌های الیاف قابل مشاهده نیست.

قابلیت هدایت حرارتی

آزمایش‌ها نشان می‌دهد که قابلیت هدایت حرارتی ملات با الیاف فولادی با ۴۰ تا ۱۲۰ کیلوگرم در متر مکعب در فشار اتمسفر، با افزایش مقدار الیاف، افزایش کمی را نشان می‌دهد. الیاف فولادی در بتن، علاوه بر افزایش قابلیت هدایت گرمایی، بهبود قابل توجهی را در مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت به وجود می‌آورد.

مقاومت سایشی

نتایج بررسی مقاومت سایشی بتن الیافی توسط انجمن فولاد ایالت متحده نشان می‌دهد که عمق سائیده شده بتن الیافی با شن نخودی و الیاف در مقایسه با عمق سائیده شده دال‌های ساخته شده از بتن خالص با شن درشت دانه ۲۷۰ درصد کمتر است. آزمایش‌هایی که اخیراً توسط گروهی از مهندسین انجام یافته پیشنهاد می‌کند که مقاومت سایشی بتن الیافی در معرض سایش رسوبات آب در سازه‌های هیدرولیکی تفاوت چندانی با بتن خالص ندارد. این آزمایش‌ها همچنین نشان می‌دهد که وقتی فرسایش در نتیجه سایش تدریجی بتن به علت حرکت غلطکی ذرات و مواد ریزدانه با سرعت کم از روی سطح بتن است، میزان فرسایش به کیفیت مصالح سنگی و سختی سطح بتن بستگی خواهد داشت و در این حالت الیاف تأثیر چندانی ندارند. در واقع اگر کاربرد الیاف با یک نسبت آب به سیمان زیادتر و با حجم زیاد خمیر سیمان همراه باشد، افزایش کمی در مقدار فرسایش می‌تواند به وجود آید. اما وقتی فرسایش در نتیجه خلاء زایی یا سایش ناشی از سرعت زیاد جریان آب و ضربه اجسام و مواد شناور بزرگ جریان آب باشد، بتن الیافی مقاومت فرسایشی قابل توجهی را نشان می‌دهد.

مقاومت اصطکاکی و لغزشی

در یکسری از نمونه‌های دالی شکل آزمایشگاهی مقاومت اصطکاکی استاتیکی، لغزشی و غلطکی بتن الیافی و بتن خالص تحت شرایط یکسانی به‌طور مقایسه‌ای تحت آزمایش لغزشی قرار گرفته که حداکثر قطر مصالح سنگی بتن الیافی در این آزمایش‌ها ۹٫۵ میلی‌متر بوده‌است. نتایج حاصل از این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که برای سطوح بتن خشک، ضریب اصطکاک استاتیکی (سکون) قبل از سایش یا تخریب سطح، مستقل از وجود الیاف بوده، اما مقاومت لغزشی و غلطکی سطوح الیاف دار نسبت به سطوح بتن خالص در شرایط خشک، مرطوب و یخبندان با فرسایشی یکسان ۱۵ درصد بیشتر بوده‌است.

طاقت بتن الیافی

مهمترین اثر مثبتی که با افزودن الیاف فولادی در بتن به وجود می‌آید، انعطاف‌پذیری جسم بتن و قابلیت بیشتر در جذب انرژی است. این خاصیت که به عنوان طاقت بتن الیافی تعریفمی شود، بارزترین مشخصه و وجه تمایز بتن الیافی با بتن خالص است.

نحوه ساخت الیاف فولادی

الیاف فولادی دارای شکل و قطرهای متفاوتی بوده و نحوه ساختمان‌ها نیز متفاوت می‌باشد. الیاف فولادی که در حال حاضر در بازارهای جهانی موجود می‌باشند، عمدتاً بر اساس چهار روش زیر تولید می‌شود:

• کشیدن و بریدن و فرم دادن رشته سیم های فولادی
• نورد و برش ورق‌های فولادی – الیاف برشی یا نواری
• با استفاده از مواد مذاب – الیاف ریخته گری
• تراشیدن سطح ورق‌های فولادی با استفاده از دستگاه صفحه تراش- الیاف ماشینی

کاربردهای بتن مسلح به الیاف فولادی

مواردیکه می‌توان بتن الیافی را به تنهایی بکار گرفته، عبارتند از:

• روسازی بتنی بزرگراهها، جاده‌ها و فرودگاهها
• لوله‌های بتنی
• گاراژهای پیش ساخته
• فنواسیونها
• دیواره و کف کانال‌ها
• قطعات پیش ساخته
• دریچه‌های بازدید و دیواره آنها
• در ساختمان تونل‌ها یا معابر معادن به صورت بتن پاشی
• تثبیت شیب‌ها و همچنین تثبیت ترانشه‌های سنگی و ریزشی با بتن پرتابی
• آسفالت الیافی
• عناصر سازه‌ای
  • سازه‌های ضد انجار و ضربه پذیر
    • پروژه‌های عایق حرارتی و نسو
    • پوسته‌های نازک و دیوارها
    • سازه‌های دریایی
    • کف سالن‌های صنعتی

کاربرد الیاف فولادی در بتن پرتابی

بتن پرتابی یا بتن پاشی با الیاف فولادی، روشی است که در این روش، خمیر بتن و الیاف فولادی توسط پمپ با سرعت و فشار زیاد به سطوح مورد نظر پاشیده می‌شود. روش کاربرد معمولاً بدین نحو است که خمیر بتن از یک مجرا و الیاف فولادی با درصد مشخصی از مجرای دیگر، با سرعت زیادی خارج وبطور هم‌زمان و لایه به لایه بر روی سطح مورد نظر پاشیده شده و در نتیجه در سطح کار پوشیده از بتن مسلح و الیاف فولادی می‌شود. البته گاهی خمیر بتن همراه با الیاف فولادی نیز می‌تواند از یک مجرا پوشیده شود. با استفاده از الیاف فولادی در روش بتن پرتابی می‌توان از آرماتورگذاری شبکه‌ای در محل‌های مشکل (نظیر شیب‌های تند، دیواره‌های سنگریزه‌ای، دیواره‌های تونل‌ها و …) خودداری کرد چراکه آرماتورگذاری در چنین مناطقی نه تنها خطرناک است، بلکه بعلت ناهمواربودن سطوح این‌گونه محل‌ها و سختی کار، آرماتوربندی کار پرهزینه و گرانی می‌باشد. به‌طور کلی «روش بتن پرتابی با الیاف فولادی» را می‌توان در عملیات زیر بکار گرفت:

• تثبیت و پایدارسازی شیب‌های سنگی خطرناک و غیر دسترس
• تثبیت دیواره‌های تونل‌های معادن، کانال‌های آبیاری و دیواره تونل‌های سنگی
• تعمیر قسمت‌های آسیب دیده سازه‌ای موجود (سدها، پلهاو…)
• کاربرد در مناطق زلزله خیز و گسلی
• پوشش لوله‌های فولادی، رویه جداره‌های نسوز، سقف‌های پوسته‌ای و …

منبع: ویکی‌پدیا

برخی از محصولات شرکت آتروپات

به کارگیري بتن غیر مسلح به علت تردي آن و ضعف در مقاومت کششی، کاربرد چندانی ندارد. این مشکل عمده، با مسـلح کـردن آن به وسیلۀ آرماتورها برطرف میگردد. ولی استفاده از آرمـاتور نیز مشکلاتی دارد. مهمترین عیب آرمـاتور ایـن اسـت کـه بخـش کوچکی از مقطع بتن را تشـکیل مـی دهـ د و باعـث غیـر همگنـی میشود.

در سازههاي بتنی براي رسیدن بـه مقاومـت مـورد نیـاز و کـاهش تخلخـل و هـواي درون بـتن، همچنـین حصـول پایـایی، بـتن بـه روشهاي مختلف لرزانده میشود. با استفاده روزافـزون از بـتن وکمبود کارگران مـاهر سـاختمانی و مشـکلات عدیـده در اجـرا ومتراکمسازي بتن، از جمله سروصدا و هزینۀ بالاي امـور اجرایـی،تراکم بتن به طور کامل و رضایتبخش صـورت نگرفتـه و سـبب ایجاد مشـکلاتی در مقاومـت هـاي مکـ انیکی بـتن مـی گـردد.

چکیده

امروز افزایش مقاومت و شکل‌پذیری هر چه بیشتر، مهم‌ترین و و پرکاربردترین مصالح ساختمانی یعنی بتن، دغدغه کثیری از محققان و پژوهشگران شده است و در این مقاله نیز براساس آزمایش‌های صوت گرفته تأثیر الیاف و تغییرات طول الیاف در بتن نیمه سبک مقاومت بالا تسلیح شده یا استفاده از الیاف پلی پروپیلن مورد بررسی و با بتن معمولی مقایسه گردیده است.

همچنین این مقاله در نظر دارد تا با معرفی بتن نیمه سبک مقاومت بالا با الیاف به منظور رفع یکی از بزرگترین معایب بتن نیمه سبک که خاصیت الاستیک پایین می‌باشد و منجر به مقاومت کششی پایین‌تر نبست به بتن معمولی می‌گردد، تأثیر بسزای آن در جلوگیری از ترک خوردگی و افزایش نرمی را نشان دهد. مهم‌ترین کاربردی که این نوع بتن ویژه نیمه سبک در تیرها، کف‌ها، شیب‌ها و محل‌های خوردگی و فرسایش می‌باشد. نتایج آزمایشات نشان داد که برای رسیدن به مقاومت بالای کششی و بالا بردن حداکثر تنش در بتن نیمه سبک با الیاف، تغییر طول الیاف تأثیر بسزایی دارد. همچنین استفاده از الیاف پلی‌پروپیلن موجب بهبود مشخصات مکانیکی بتن سبک مقاومت بالا نسبت به بتن معمولی می‌گردد.

کلمات کلیدی: بتن نیمه سبک، مواد حباب زا، مقاومت فشاری، پودر سنگ