افزودنی های بتن کدامند؟

بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها، عرشه پلها، کف سازی فرودگاهها، پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است. در پل سازی مهمترین کاربرد آن در سطوحی بوده که در معرض خوردگی و فرسایش قرار دارند. دالهای روی بستر در مورد دالهاى روى بستر، نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاثیر عبور و مرور اتوبوسهای سنگین قرار دارد، مشخص شده است که این نوع دال، با ضخامتی در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غیرمسلح، عملکردی مشابه آنها دارند با استفاده از این نوع بتن، پوشش باند فرودگاهها را میتوان به نحو قابل ملاحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازکتر از پوششهای بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازى اثر می گذارد، اطلاعات موجود نشان میدهد که الیاف، مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند. بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با بکارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی ازهم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فن آوری، کاربرد کاهگل در بناهای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه، و سیمان جانشین گل بکار رفته در کاهگل شده است. امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و بکارگیری آنها در کشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول صنعت ساختمان واقع شده است. تاکنون مشخص شده است که انواع الیافها می توانند ظرفیت کرنش مقاومت دربرابر ضربه میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را افزایش دهند. بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی میتواند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشد. الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله میکنند ومقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت میگذارد.از اهم متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر میگذراند میتوان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره کرد.تکنولوژی بتن پرمقاومت توسعه ای جدید در صنعت ساخت سازه های بتنی محسوب میشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن تردتر شده ودر نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمی یابد و نیز از تحمل کرنش پایینتر برخوردار است. بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن پرمقاومت کاملا مشهود است .جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده میشود. مقدار افزایش با تغییر این مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شکل الیاف ودرصد الیاف دارد. بتن پرمقاومت شامل الیاف فولادی، ترکیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان کننده، دوده سیلیس وهمچنین درصدی از الیاف فولادی که بطور درهم و کاملا اتفاقی ودر جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده است. وجود الیاف فولادی مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت بهبود می‌بخشد. بتن پرمقاومت یک ماده ترد وشکننده است در حالیکه افزودن الیاف فولادی به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغییرمد شکست آن می‌گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت: 1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسایش 2. مقاومت در مقابل تنش های خستگی 3. مقاومت عالی در مقابل ضربه 4. قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی 5. قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی 6. افزایش در میزان جذب انرژی قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند. انواع الیاف و الیاف فولادی انواع الیافی که در بتن استفاده می شود و در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شود عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیکی و الیاف فولادی . پارامتر مناسب که یک رشته از الیاف را تعریف می کند نسبت ظاهری می باشد که نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاٌ بین 30 تا 100 است . در این تحقیق الیاف فولادی با نسبت(l/d) برابر 80 و 100 استفاده گردید. مکانیزم عملکرد الیاف در بتن بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی می توانند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشند.الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله می کنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش می دهند. الیاف فولادی می توانند در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر بگذارند مکانیزم تقویت را می توان بصورت زیر توجیه کرد: تنشها بوسیله برش محیطی ودر صورتیکه رویه الیاف آجدار باشد بوسیله مقاومت چسبندگی (درون سطحی) از ماتریس به الیاف منتقل می شود. بنابراین مادامی که ماتریس بتن ترک نخورده است،تنش کششی بین الیاف و ماتریس تقسیم می شود. پس از ایجاد ترک، همه تنش به الیاف انتقال می یابد. مهمترین متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند عبارتند از:خواص ماتریس بتن ، بازدهی الیاف ومقدار الیاف .بازدهی الیاف بوسیله مقاومت الیاف در برابر بیرون کشیده شدن از مخلوط کنترل می شود این مقاومت به چسبندگی بین الیاف و ماتریس بستگی دارد . برای الیاف با مقطع ثابت این مقاومت با افزایش طول ،افزایش می یابد .بنابراین هر قدر طول بیشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتریس بیشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بیرون کشیده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم می باشد . معمولا الیاف با سطح مقطع گرد و قطر کوچک بیشتر از الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. این امر به این خاطر است که الیاف دسته اول سطح بیشتری در واحد حجم دارا می باشند بنابراین هر چه سطح تماس الیاف بیشتر باشد (و یا به عبارت دیگر قطر آنها کوچکتر باشد) بازده چسبندگی آنها بیشتر خواهد بود بنابراین روشن می شود که نسبت طول به قطر الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد که در هنگام شکست ماتریس ، الیاف به حداکثر مقاومت کشش خود نزدیک باشند، با این وجود در عمل این کار معمولا ممکن نیست . بسیاری از محققین نشان داده اند در صورتیکه از روشهای عادی اختلاط استفاده شود الیاف با نسبت طول به قطر بیشتر از100 باعث کم شدن کارآیی بتن به مقدار قابل ملاحظه ای می شوند و یا بطور نا همگون در بتن توزیع می گردند . موارد استفاده و محدودیت های کاربرد بتن الیافی هر فن آوری همواره کاربرد ها و محدویت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. بطور مثال در ساخت کف سالنهای صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم دربرابر ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بناهای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از بکارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یک سازه می باشد. علاوه بر موارد یاد شده می توان از مزایایی همچون عایق بودن سازه در باربر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره مند گردید. اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید، نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب و نقاط قوت آن گردد. توجیه اقتصادی بتن الیافی باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد. اما بر اساس برآورد هایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعـــت اجرای بالا مدنظر است و یا نیاز به پاشــــش بتن (شات کریت) روی سطوح ویژه ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می گردد. آیا استفاده از تکنولوژی "بتن الیافی" در صنعت ساختمان اقتصادی است؟ تکنولوژی "بتن الیافی" نمونة دیگری از کاربرد کامپوزیت‌ها به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد. محورهای سه گانة زیر را می توان به عنوان مهمترین فناوری هایی که لازم است مورد توجة دست‌اندرکاران صنعت ساختمان کشور واقع شود، برشمرد: الف) روش های سبک سازی بنا: کشور ما و بالاخص پایتخت بزرگ آن در منطقه ای زلزله‌خیز قرار دارد. همانطور که می دانید میزان خسارات و خرابی های وارد بر یک بنا در اثر تکان های زلزله، با وزن آن بنا رابطة مستقیم دارد. هر چه بنا سنگین تر ساخته شود، در برابر خطر ویرانی زلزله آسیب پذیرتر خواهد بود. بنابراین هر اندازه که با بهره گیری از فناوری‌های نوین وزن یک ساختمان را کاهش دهیم، سازه در برابر ویرانی ایمن‌تر خواهد بود. به طور مثال می توان از پانل های ساندویچی و یا قطعات سبک پیش‌ساخته در ساخت بنا کمک گرفت. در یک ساختمان، اعضایی مانند دیوارهای تیغه ای‌شکل نازک وجود دارد که وظیفة آنها تنها جدا کردن فضای اتاق ها از همدیگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجة بعدی اهمیت قرار دارد. در ساخت این گونه اعضا می توان به جای استفاده از مصالح سنگین سنتی، از مصالح سبک جدید همچون سفال یا بتن های سبک کمک گرفت و یا قطعات سبک پیش‌ساخته را به خدمت گرفت. ب) روش های تولید سریع و اصولی بنا: امروزه استفاده از سازه های پیش‌ساخته یکی از سریع ترین و اصولی ترین روش‌های ساخت بنا و پاسخگویی به نیاز بالای افراد جامعه به انبوه‌سازی مسکن می باشد. از انجا که حجم اصلی بنا به شکل قطعات از پیش‌ساخته‌شده در محیط مناسب کارخانه و با استانداردهای صنعت ساختمان تولید می شود، بنای نهایی از کیفیت و یکپارچگی بالایی برخوردار است. از سویی به‌علت سبکی خاص بنا، ساختار سازه ای ویژه آنها و اتصال مناسب اجزای سازه، ساختمان می تواند شکل خود را در تکان‌های بسیار شدید نیز تا حد زیادی حفظ نماید. استفاده از این تکنولوژی سال‌ها است که در بسیاری از کشورهای پیشرفتة دنیا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترین روش‌های انبوه‌سازی مسکن به شمار می آید. اما متأسفانه در کشور ما چنان که باید از این فناوری استقبال نشده است و لازم است تا مورد توجه مسئولین، سیاستگذاران و صنعتگران قرار گیرد. ج- بهره گیری از مواد جدید از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه‌ای در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودنی های بتن و الیاف تقویت‌کننده را می توان نام برد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین سازنده بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکان‌پذیر نمی بود. الیاف تقویت‌کننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربردهای فراوانی در قسمت‌های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن‌های الیافی کاربرد فراوان دارند. همچنین از الیاف شیشه در تولید آرماتورهای سبک و بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز بهره می گیرند. این الیاف، جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی را پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچة فایبرگلاس در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود. توضیحاتی در مورد تکنولوژی "بتن الیافی" : بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک مادة شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفتة این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند. امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفتة دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است. موارد استفاده و محدودیت های کاربری این نوع ترکیب کامپوزیتی هر فناوری همواره کاربردها و محدودیت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف سالن‌های صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونل ها می باشد. به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است. اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستون‌ها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فولادی به‌صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن‌های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟ باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همة موارد از بتن سنتی به‌صرفه تر نمی باشد. اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مد نظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شات کریت) روی سطوحی است که شبکه‌بندی‌‌های سنتی مشکل و زمان‌بر بوده یا جواب‌گوی کار نیست، هزینة استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود کمتر می‌باشد. این مزیت ها، علاوه بر مزیت سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی است. اگر می بینیم که در کشوری همچون ترکیه، به‌کارگیری بتن الیافی به جای روش‌های سنتی، مقرون‌به‌صرفه تر از کشور ماست، ریشه-های آن را در سرمایه‌گذاری و تلاش سازمان‌یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید می توان یافت. اما اگر ما از روی‌آوردن به فناوری جدید به علت ریسک سرمایه‌گذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره گیری از فناوری نوین، رقم بسیار بالایی از سرمایه های ما را به هدر خواهد داد. به طور مثال، ریزدانه های تولید شده در کشور ما که به روش‌های قدیمی یمان به کار رفته در بنا می شود و همین امر موجب ظهور ترک و ضایعات در بتن حاصل نیز می گردد. راهکارهایی که جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید، پیشنهاد میشود: به عنوان راهکار باید سه نکتة اساسی را مورد توجه قرار داد: 1) نخست آنکه هزینة استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می شود. کشورهای پیشرفتة جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده اند، چون کاملاً بر تکنیک ها و دانش پایه ای آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزینه های کمتری شده‌اند. آنها با تکیه بر همین آگاهی و اشراف، با بهبود فرایندها، قیمت نهایی را در طول زمان کاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهیم تمام این تکنولوژی را صرفاً در سطح یک محصول آماده، به کشور وارد کنیم، طبیعی است که متحمل هزینه های سنگینی خواهیم شد و محصول نهایی نیز به صرفه نخواهد بود. 2) دومین مسئله ای که باید در جهت ارزیابی اقتصادی یک تکنولوژی مورد توجه واقع شود، آن است که اکتساب و پرورش یک تکنولوژی از سطوح نخست تحقیقات، نیاز به یک سرمایه گذاری اولیه دارد. دستیابی به نحوه اجرای مناسب، تکنولوژی ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نیازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندرکاران و خصوصاً دولت می باشد. این هزینه ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایة محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می کند. 3) آخرین نکتة مورد توجه آن است که سیاست گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکة کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست ها باعث می گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینة مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکة تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکة منسجم، جز به اهتمام سیاست‌گذاران و فرهنگ‌سازی میسر نخواهد بود. اقداماتی که در زمینه تکنولوژی بتن الیافی در کشور صورت گرفته : اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینة گسترش و کاربرد تکنولوژی های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعلام نیاز از سوی صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می باشد. چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان و سخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند. به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی مؤید آن بود که در بعضی پروژه های صنعتی، به‌کارگیری بتن الیافی نسبت به روش‌های متداول استفاده از شبکه-بندی فولادی، بسیار اقتصادی تر، سریعتر و آسان تر می باشد. برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعة این فناوری داشت. پس از آن، بخش هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون بالاخص الیاف شیشه و فولاد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویت‌کنندة پلی پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدمهای مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است. قابلیت انعطافی11 که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پالستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف فوالدی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصاالتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند. منحنی بار-تغییر مکان بتن مسلح شده با الیاف در مقایسه با بتن غیرمسلح موارد استفاده و محدودیت های کاربرد بتن الیافی : هر فناوری همواره کاربردها و محدویت های خاص خود را دارد . بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل پذیری باال ، مقاومت فوق العاده ، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت . بطور مثال در ساخت کف سا لن های صنعتی ، می توان از این نوع بتن به جای بتن آماتوری متداول سود جست این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم به ضربه ، همچون سازه پناهگاه ها وانبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل گرفته از بتن ، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت . مواردی دیگری از به کارگیری این نوع بتن ، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل های سایبان ویا پاشیدن بتن روی سطوح انحنادار همچون تونل ها می باشد . به کارگیری این نوع بتن در بنای یک سازه عالوه بر موارد یاد شده از مزایای همچون عایق بودن در برابر صدا وسرعت باالی اجرا نیزی برخودار است . وجود الیاف در بتن ضمن افزایش مقاومت فشاری و کششی یکی از عوامل بسیار مهم در دوام بتن می باشد. خطاهای حین ساخت بتن در اختالط مصالح سنگی، میزان سیمان و نسبت آب به سیمان، اهمیت وجود الیاف را بجهت کاهش ترکهای مویی و اهمیت بهره مندی از آن آشکار می سازد. پخش الیاف در حجم بتن بصورت نامنظم امکان مهار نیروهای داخلی را از جهات مختلف مهیا می سازد. ایجاد تنشهای برشی در گوشه و زوایای قائم بطور مثال نزدیکی درزها باعث ایجاد ترکهای عمیق در دال بتنی میگردد که با استفاده از الیاف می توان به نحو چشمگیری از ایجاد این ترکها اجتناب نمود. عموماً در صد حجم الیاف به بتن 3 ~ 1/2 درصد است ، اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کامالً تصادفی می باشد ، ازاین بتن معموالً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها وستون ها بهره گرفت ودر این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبکه بندی فوالدی به صرفه تر و مناسب تر می باشد . الزم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن وعدم توجه به آن گردد. استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران : نظر به اینکه برخی از آئین نامه های جدید استفاده از الیاف فوالدی یا کربنی به جای میلگرد در بتن وشاتکریت را مجاز دانسته اند اما فعالً آئین نامه بتن ایران یا مبحث نهم مقررات ملی ایران چنین جوازی را صادر نکرده اند . اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینة گسترش و کاربرد تکنولوژی های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعالم نیاز از سوی صنعت و مقرون بهصرفهنمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می باشد. چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان و سخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند. به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله بهصرفهبودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی مؤید آن بود که در بعضی پروژه های صنعتی، بهکارگیری بتن الیافی نسبت به روشهای متداول استفاده از شبکه بندی فوالدی، بسیار اقتصادی تر، سریعتر و آسان تر می باشد. برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعة این فناوری داشت. پس از آن، بخش هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون باالخص الیاف شیشه و فوالد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویتکنندة پلی پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدم های مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است . بر اساس مطالب یاد شده بتن الیافی با مزایای ویژه خود می تواند کاربردهای وسیعی داشته باشد ، لیکن جهت به کار گیری آن در ایران الزم است که دو نکته اساسی در نظر باشد . مورد اول: الزم است که حداقل مقاومت براى بتن در کلیه سازه های بتنی اعمال شود , که این خود در کیفیت بتن، بدون واردکردن هیچگونه الیافی نفش موثر دارد . بدین معنی که باید اول کیفیت بتن بدون الیاف را ارتقا دهیم . مورد دوم : نظر به اینکه باید از پدیده «گلوله شدن 12 « در بتن الیافی جلوگیری به عمل آید ، لذا الزم است نحوه صحیح مخلوط کردن الیاف با بتن و همچنین استفاده از روان سازها جهت افزایش کارایی فراهم گردد. الزم است به این صنعت نو پا با کاربردهای فراوان ، توجه بیشتری معطوف شود و الیاف مختلف اعم از مصنوعی ) مانند پلی پروپیلن (و فوالدی ، به شکل مطلوب و با کیفیت مناسب ساخته شوند. سرمایه گذاری جهت ساخت الیاف و اینکه صنعت پتروشیمی به ساخت الیاف پلی پروپیلن و صنعت فوالد به ساخت الیاف فوالدی مبادرت ورزند ، می تواند راه گشا باشد . بتن با الیاف بتن معمولی ) بدون الیاف ( انواع الیاف ها: -الیاف شیشه ای -الیاف کربن -الیاف سنتتیک -الیاف پروپیلن انواع الیاف فوالدی و ویژگیهای آنها: الیاف فوالی دارای شکل و قطرهای گوناگونی بوده ونحوه ساخت آنها نیز متفاوت است. الیاف فوالدی که در حال حاضر در بازارهای جهانی موجود است، عمدتاً بر اساس چهار روش زیر تولید میشوند: -کشیدن و بریدن سیمهای فوالدی )الیاف سیمی( با سطح مقطع دایرهای -نورد و برش ورقهای فوالدی )الیاف برشیی( با سطح مقطع مستطیلی -با استفاده از مواد مذاب )الیاف ریختهگری( با سطح مقطع هاللی -تراشیدن سطح ورقهای فوالدی )الیاف ماشینی( با سطح مقطع هاللی، مثلثی یا تاب خورده همچنین با توجه به شکلپذیری فوالد، به راحتی میتوان گیرداری الیاف را در بتن تأمین کرد. به همین منظور میتوان شکلهای مختلف از قبیل انتهای خمیده، انتهای قالبدار، دم پهن، موجدار، خورده تراشه نامنظم و... را تولید کرد. مهمترین شرکتهای تولید کننده الیاف فوالدی در جهان عبارتند از: شرکتهای درامیکس، ویراند، هارکس و فایبرکان به ترتیب، به کشورهای بلژیک، ایتالیا، آلمان و آمریکا تعلق دارند. برای روشن شدن تأثیر شکل الیاف فوالدی بر روی مقاومتهای مکانیکی بتن الیافدار، کومولوس تحقیقاتی بر روی انواع الیاف فوالدی انجام داد که مشخصات 4 نوع از آنها عبارتند از: 1-الیاف با انتهای قالبدار، طول 02 میلیمتر و قطر 4/2 میلیمتر. 2-الیاف موجدار با طول 20 میلیمتر و قطر 20/2 میلیمتر. 3-الیاف صاف با مقطع گرد، طول 32 میلیمتر و قطر 3/2 میلیمتر. 4-الیاف صاف با مقطع گرد، طول 22 میلیمتر و قطر 2/2 میلیمتر. خواص بتن الیافی : -مقاومت استاتیکی الیاف فوالدی ، مقاومت خمشی 13نخستین ترک بتون الیافی را تا چندین برابر مقاومت نخستین ترک بتون معمولی افزایش می دهد . اضافه کردن الیاف به بتون عالوه بر اینکه از نظر افزایش مقاومت های استاتیکی بتون مؤثر است ، در ایزوتروپی و همگنی جسم بتون نیز تأثیر بسزائی دارد . تأثیر الیاف فوالدی در مقاومت استاتیکی14بتون شامل مقاومت خمشی ، فشاری ، برشی و شکافتگی می باشد که هر کدام از این مقاومت ها در بخش های بعدی شرح داده خواهد شد . -مقاومت خمشی خاصیت مهم بتن الیافی 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. نوآوری ها در زمینه بتن الیافی : بتن و فوالد دو نوع مصالحی هستند که امروزه بیشتر از سایر مصالح در ساختمان انواع بناها از قبیل ساختمان پلها،ساختمان سدها، ساختمان متروها،ساختمان فرودگاه ها و ساختمان بناهای مسکونی و اداری و غیره به کار برده می شوند.و شاید به جرأت می توان گفت که بدون این دو پیشرفت جوامع بشری به شکل کنونی میسر نبود.با توجه به اهدافی که از ساخت یک بنا دنبال می شود،بتن و فوالد به تنهایی و یا به صورت مکمل کار برد پیدا می کنند. فوالد به لحاظ اینکه در شرایط به دقت کنترل شده ای تولید می شود و مشخصات و خواص آن از قبیل تعیین و با آزمایشات متعددی کنترل می شود،دارای کاربری آسانتر از بتن است. اما بتن در یک شرایط کامال متفاوتی با توجه به پارامتر های مختلف از قبیل نوع سیمان،نوع مصالح و شرایط آب و هوایی تولید و استفاده می شود و عدم اطالع کافی از خواص مواد تشکیل دهنده بتن و نحوه تولید و کاربرد آن می تواند ضایعات جبران ناپذیری را به دنبال داشته باشد. با توجه به پیشرفت علم و تکنولوژی در قرن اخیر، علم شناخت انواع بتن و خواص آنها نیز توسعه قابل مالحظه ای داشته است، به نحوی که امروزه انواع مختلف بتن با مصالح مختلف تولید و استفاده می شود و هر یک خواص و کاربری مخصوص به خود را داراست.هم اکنون انواع مختلفی از سیمانها که حاوی پوزوالنها ،خاکستر بادی،سرباره کوره های آهن گدازی،سولفورها،پلیمرها،الیافهای مختلف،و افزودنیهای متفاوتی هستند،تولید میشد. ضمن اینکه تولید انواع بتن نیز بااستفاده از حرارت،بخار،اتوکالو،تخلیه هوا،فشار هیدرولیکی،ویبره و قالب انجام می گیرد. تیم تحقیقاتی ساخت بازار

مرجع ملی مصالح و خدمات ساختمان

مرجع ملی مصالح و خدمات ساختمان