چرا باید از الیاف بتن استفاده کنیم؟
انواع الیاف بتن و کاربردهای آن
الیاف از جمله افزودنیهای پرکاربرد بتن است که سطح خیس بتن را افزایش میدهد و همین امر، موجب ارتقای کیفیت بتن میشود. این گروه از افزودنیهای بتن، شامل زیردستههای متنوعی است که در ذیل، پرکاربردترین آنها را معرفی خواهیم نمود.
۱) الیاف پلی پروپلین (PP)
چنان که میدانید بعضی الیاف بتن، نیاز به شرایط خاصی جهت اجرا و مراقبت دارند و بکارگیری بعضی دیگر نیز هزینههای بسیار گزافی بر سازه وارد میکند. مجموعه این عوامل، باعث شده از الیاف پلی پروپیلن به صورت عمومی در بتن استفاده شود و این الیاف، به عنوان پرمصرفترین الیاف در بتن به کار گرفته شوند. الیاف پلی پروپیلن، مقاومت خمشی و کششی بتن را افزایش میدهند.
این الیاف که میزان مصرف آن حدود ۰٫۵ تا ۳ کیلوگرم در هر متر مکعب بتن است، در گچ و فرآوردههای آن نیز کاربرد دارد و سبب تهنشینی و سنگین شدن بتن نخواهد شد. طول مفید این الیاف در بتن، ۱۲ یا ۱۸ میلیمتر است که به دلیل ظرافت سازههای گچی، این مقدار تا ۶ میلیمتر نیز محدود میشود.
شکل ظاهری الیاف پلی پروپیلن
بتنی که الیاف پروپیلن در آن به کار گرفته شود، شکلپذیری متنوعی دارد و در برابر سایش و ضربه بسیار مقاوم خواهد بود. کاربرد این الیاف در صنایع قطعات پیشساخته بتنی نیز بسیار مفید بوده و مانع از ترک خوردن بتن میشود.
اگر پروژه تحت شرایط ویژه نباشد، بکارگیری ۱ کیلوگرم در متر مکعب از الیاف PP، میزان مناسبی برای اختلاط است. الیاف PP قابلیت اضافه شدن در تمام مراحل ساخت بتن را دارند، ولی در صورتی که با مصالح خشک ترکیب شده و به مخلوط بتن اضافه شوند، پخش شدن آنها در مخلوط بتنی نیاز به اختلاط و انرژی کمتری خواهد داشت.
از آنجا که الیاف آب گریز هستند و میزان جذب آب آنها در حد صفر است، در طرح اختلاط، نیازی به تغییر و افزایش آب وجود نخواهد داشت؛ چرا که این الیاف به حدی سبک هستند که اگر به تنهایی به آب اضافه شوند، روی آب شناور میمانند.
۲) الیاف پلی استر
انواع الیاف بتن پلی استر، بسیار سبک هستند و زمانی که به صورت مایع باشند، بوی تندی دارند. از این رو، افرادی که با این مواد و بخصوص نوع مایع آن سر و کار دارند، حتماً باید از ماسک و وسایل مراقبتی استفاده کنند. این مواد که برای بهبود شکلپذیری و کشش به بتن اضافه میشوند، با رزین، هاردنر و دیگر حجیم کنندهها ترکیب شده و سپس به مصرف میرسند.
افزایش طول نهایی این مواد، بین ۱۱% تا ۱۳% است. مقاومت کششی این الیاف، بسیار بالا و در حد ۸۵۰ مگاپاسکال است. چگالی پلی استر نیز حدود ۱٫۴ گرم بر سانتیمتر مکعب است. برای افزودن این الیاف به بتن، الیاف باید به نسبت حجم بتن ترکیب شوند، نه وزن آن. محدودیت تولید و در نتیجه استفاده از این مواد، نتایج دقیقی برای ثبت و ارائه نشان نمیدهد. این مواد اسلامپ را اندکی کاهش داده و شیره بتن را حفظ میکند.
۳) الیاف شیشه
امروزه با پیشرفت تکنولوژی ساخت و خرد کردن قطعات، الیاف شیشه صرفه اقتصادی زیادی پیدا کردهاند. انواع الیاف بتن شیشه که از فیبر شیشه با تارهایی با ضخامت حدود ۱۰ میکرومتر تشکیل شده است، مقاومت کششی فوقالعادهای در برابر قطر کم داشته و چسبندگیِ سطحی بالایی دارد. مقاومت حرارتی بالای این مواد، یکی از عوامل توسعه این صنعت است. از جمله مشکلات این الیاف، عدم زیست تخریبپذیری آن است. قیمت پایین این ماده نیز نسبت به انواع الیاف بتن، از جذابیتهای مطلوب این الیاف به شمار میرود.
4) الیاف فلز
الیاف فلزی در بتن، عمدتاً الیاف فولادی هستند. این الیاف مطابق مقررات ملی ساختمان مبحث نهم، آجدار بوده و لازم است ضوابط استاندارد ملی شماره ۱۷۶۹۷ را برآورده کنند. نسبت طول به قطر این الیاف، ۵۰ تا ۱۰۰ است. به همین علت الیاف فولادی تولید شده، قطر ۰٫۴تا ۱٫۳ و طول ۲۵ تا ۶۳ میلیمتر دارند.
این گروه از الیاف، برای تأمین مقاومت کششی بتن، جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از بارها و دیگر عوامل محیطی به کار میروند. دو موضوع اصلی انتخاب این الیاف، نوع آلیاژ و سطح یا میزان زبری آن است. مقاومت مورد نیاز نیز، یکی از عوامل طراحی بتن و تنظیم دقیق طرح اختلاط است. از این الیاف برای جلوگیری از گسیختگی ناگهانی در سازههای بتن آرمه استفاده میشود.
5) الیاف کربن
شاید بتوان گفت کشف خواص کربن – بخصوص در زمینه نانو مواد – یکی از عوامل تسریع پیشرفت تکنولوژی اخیر دنیا باشد. الیاف کربن از جمله انواع الیاف بتن است که مساحت سطح تماس آن بسیار زیاد بوده و ضریب الاستیک آن نسبت به الیاف شیشه و کولار بیشتر است. قطر این الیاف نیز بسیار کم و زیر ۱۰ میکرون است و برخی از این الیاف، چگالی ۲ گرم بر متر مکعب دارند.