بتن های الیافی

لیست کامل مطالب داخل این پاورپوینت:

•  روش­های سبک­ سازی بنا
• روشهای تولید سریع و اصولی بنا
• بهره گیری از مواد جدید
• تاریخچه الیاف
• بتن
• معرفی بتن الیافی
• ایزوتروپ کردن بتن
• طبقه‌بندی کاربردی
• مزایای بتن الیافی
• ظرفیت کاری زیاد بتن الیافی
• موارد استفاده و کاربرد بتن الیافی
• تصویر اجرای جداول شهری وآبرویکپارچه بابتون الیافی
• تصویر اجرای کف سالن صنعتی بابتون الیافی
• تصویر اجرای باندفرودگاه بین المللی درآمریکا
• تصویر عملیات اجرایی رویه بتن الیافی مسلح درژاپن
• افزایش مقاومت ضربه ای وسایشی درقبال بارهای غیرمتعارف
• تصویر خانه های دکوراتیو پیش ساخته باالیاف شیشه ای
• عاملهای کیفیت بتن الیافی
• انواع مختلف الیاف
• 1-الیاف شیشه (معرفی – فرایند تولید )
• 2-الیاف فولادی (معرفی – خواص بتن مسلح به الیاف فولادی – نحوه ساخت الیاف فولادی – انواع اشکال الیاف فولادی – کاربر دهای بتن مسلح به الیاف فولادی – کاربرد الیاف فولادی در بتن پرتابی -تصویرعملیات تثبیت ترانشه هاوشیب های ناپایداروریزشی بابتون پرتابی مسلح به الیاف فولادی – مکانیزم عملکرد الیاف فولادی در بتن – مهمترین متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند – الیاف فولادی وتوزیع 3بعدی درجسم بتن )
• 3-الیاف پلی پروپیلن (معرفی – فواید استفاده از الیاف پلی پروپیلن )
• 4-الیاف آرامید (کولار)
• 5-الیاف کربن (معرفی –مزایا-معایب)
• مزیتهای الیاف فولادی نسبت به دیگرالیاف
• روش استفاده ازالیاف درطرح اختلاط بتن
• نکات اجرایی بتن الیافی
• پدیده گلوله ای شدن
• موارد کاربردبتن الیافی
• استفاده ازبتن الیاف به همراه بتن آرمه معمولی ویابتن پیش تنیده
• محدودیت‌های کاربرد
• بتن هایی با نرمی بالا
• آرماتورهای غیر فولادی در بتن
• آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن‌های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟
• راهکارهایی جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید
• استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران
• نتیجه گیری

نمونه ای ازمطالب قرارگرفته درداخل این پاورپوینت:

• فرایند تولید الیاف شیشه:

۱- آماده سازی مواد خام:

بیش از نیمی از مواد اولیه مورد استفاده ماسه سیلیس است و قسمت اصلی هر نوع الیاف شیشه را تشکیل می‌دهد. سایر اجزاء شامل مقادیر ناچیز سایر ترکیبات شیمیایی می‌باشند.

۲- بخش اختلاط:

در اینجا مواد با هم مخلوط شده برای قسمت کوره آماده می‌شوند.

3- کوره:

دمای کوره به اندازه کافی زیاد است تا ماسه و سایر اجزاء را ذوب کند و بصورت شیشه مذاب در آورد. سطح داخلی کوره با آجرهای مخصوصی ساخته شده است که در دوره‌های زمانی مشخص تعویض می‌شوند.

۴- بخش bushing

شیشه مذاب روی سینی‌های پلاتینی مقاوم حرارتی متعدد، جریان پیدا می‌کند. در این سینی‌ها هزاران روزنه وجود دارد که بوشینگ نامیده می‌شوند.

5- – تشکیل الیاف:

جریان شیشه مذاب از درون بوشینگ‌ها بیرون کشیده می‌شود و تا قطر معین نازک می‌شوند، سپس توسط آب یا هوا خنک می‌شوند تا الیاف تشکیل شوند.

• خواص بتن مسلح به الیاف فولادی:

به طور 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 بعنوان 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 نگرفته است. در یک مورد خاص بررسی‌هایی که توسط شرکتی در بلژیک انجام یافته، مقاومت پیچشی آنرا ۱٫۵ تا ۲ برابر بتن خالص ذکر کرده است. .

مقاومت ترک خوردگی:

در آزمایش‌های خمشی، کششی و … بطور استاتیکی ملاحظه می‌شود که الیاف نه تنها بر روی مقاومت بتن خالص تاثیر بسیار مثبتی دارد بلکه بعنوان 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 بعمل 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 بازشدن 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 بعمل 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 آزمایشات مشخص کرده است که الیاف فولادی نوع سیمی تاثیر 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 بوده است، بطوریکه 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، کلمباس ایالت لوهایو آمریکا، خورندگی خیلی کمی را در الیاف نشان می‌دهد، بطوریکه بعد از ۷ سال تماس بتن الیافی با نمک‌های ضد یخ هیچ اثر منفی در مقاومت خمشی وجود نداشته است. اما درصد زیاد کلراید محلول، باعث خوردگی الیاف در داخل و 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 نداشته است. 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 تاثیر پوسیدگی الیاف انجام یافته است، 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 داشته است. 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 بوجود 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 تاثیر 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 بوجود آید. اما وقتی فرسایش در نتیجه خلاء زایی و 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 بطور مقایسه‌ای تحت آزمایش لغزشی قرار گرفته که حداکثر قطر مصالح سنگی بتن الیافی در این آزمایش‌ها ۹٫۵ میلی‌متر بوده است. نتایج حاصل از این آزمایش‌ها نشان می‌دهد که برای سطوح بتن خشک، ضریب اصطکاک استاتیکی (سکون) قبل از سایش و 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 بوده است.

طاقت بتن الیافی:

مهمترین اثر مثبتی که با افزودن الیاف فولادی در بتن بوجود 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.

• پدیده گلوله ای شدن:

– در فرآیند ساخت بتن الیافی باید از ایجاد پدیده گلوله ای شدن که به دلیل استفاده از مقادیر زیاد و نادرست الیاف رخ مى دهد جلوگیری بعمل آید زیرا در این صورت پدیده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الیاف عملا از بین خواهد رفت.

به دلیل اینکه مقدار الیاف مورد استفاده در بتن برای جلوگیری از پدیده گلوله ای شدن بسیار کم مى باشد(تقریبا 0.1%), مقاومت فشارى به اندازه زیادی افزایش پیدا نمى کند زیرا الیاف نیروى مکانیکى ماکروسکوپى نبوده و تنهایک نیروى کمکى محلى به حساب آورده مى شوند. براى مقایسه هزینه ساخت بتن الیافی با بتن مسلح به آرماتور می باید مزایاى بتن الیافی از جمله مقاومت ضربه اى بسیار بالاتر، جمع شدگی و عرض ترک کمتر، دوام بیشتر و کاهش هزینه های مربوط به تعمیر ، حفظ و نگهداری، کنترل شکستهای موضعی، ایجاد ترک و گسترش ترک، عمر مفید بیشتر، کنترل نفوذپذیرى بیشتر و بویژه زمان اجراى بسیار کمتر را (در مقایسه با بتن مسلح به میلگرد) در نظر داشت.

• راهکارهایی جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید:

1) نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام میشود. کشورهای پیشرفته جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده­ اند، چون کاملاً بر تکنیک­ها و دانش پایه­ای 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 می­باشد. این هزینه ­ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایه محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می­گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره­گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی­تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می­کند.

3) آخرین نکته مورد توجه آن است که سیاست­گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکه کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره ­وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست­ها باعث می­گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینه مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه­ ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکه تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکه منسجم، جز به اهتمام سیاست‌گذاران و فرهنگ‌سازی میسر نخواهد بود.

• استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران :

نظر به اینکه برخی از آئین نامه های جدید استفاده از الیاف فولادی یا کربنی به جای میلگرد در بتن وشاتکریت را مجاز دانسته اند اما فعلاً 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 زمینه 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.

بتن الیافی با مزایای ویژه خود می تواند کاربردهای وسیعی داشته باشد ، لیکن جهت به کار گیری آن در ایران لازم است که دو نکته اساسی در نظر باشد .

مورد اول:

لازم 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 « در بتن الیافی جلوگیری به عمل آید ، لذا لازم است نحوه صحیح مخلوط کردن الیاف با بتن و همچنین استفاده از روان سازها جهت افزایش کارایی فراهم گردد. لازم است به این صنعت نو پا با کاربردهای فراوان ، توجه بیشتری معطوف شود و الیاف مختلف اعم از مصنوعی ( مانند پلی پروپیلن )و فولادی ، 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 فولاد به ساخت الیاف فولادی مبادرت ورزند ، می تواند راه گشا باشد .