مصالح [ بتن الیافی ]

[En-mechanic]

بتن اليافی

بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه با به كارگيري الياف تقويت­كننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششي و فشاري آن، فوق‌العاده افزايش مي­يابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك مادة شكل­پذير جهت توليد سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم مي­آورد. بتن اليافي از قابليت جذب انرژي بالايي نيز برخوردار است و تحت اثر بارهاي ضربه­اي به راحتي از هم پاشيده نمي­شود. شاهد تاريخي اين فناوري، كاربرد كاهگل در بناي ساختمان است. در واقع بتن اليافي نوع پيشرفتة اين تكنولوژي مي‌باشد كه الياف طبيعي و مصنوعي جديد، جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در تركيب كاهگل شده‌اند.

امروزه با استفاده از انواع الياف شيشه، پلي‌پروپيلن، فولاد و بعضاً كربن، توليد انواع بتن­هاي كامپوزيتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ممكن گرديده و به‌كارگيري آنها دركشورهاي پيشرفتة دنيا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.

بتن اليافي خواص مناسبي همچون شكل‌پذيري بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابليت جذب انرژي و پايداري در برابر ترك خوردن را دارا مي­باشد كه متناسب با آنها مي­توان موارد كاربرد فراواني براي آن يافت. به طور مثال در ساخت كف سالن‌هاي صنعتي، مي­توان از اين نوع بتن به جاي بتن آرماتوري متداول سود جست اين نوع بتن از بهترين مصالح مورد استفاده در ساخت بناهاي مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه­ها و انبارهاي نگهداري مواد منفجره به شمار مي­رود و بناي شكل گرفته از بتن، قابليت فوق­العاده­اي در جذب انرژي ضربه دارد. همچنين در ساخت باند فرودگاه­ها به خوبي مي­توان از اين نوع بتن كمك گرفت. موارد ديگري از به كارگيري اين بتن، ساخت قطعات پيش ساخته ساختماني همچون پانل­هاي سايبان و يا پاشش بتن روي سطوح انحنا‌دار همچون تونل­ها مي­باشد. به‌كارگيري اين بتن در بناي يك سازه علاوه بر موارد ياد شده از مزايايي همچون عايق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالاي اجرا نيز برخوردار است.

اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الياف داخل بتن كاملاً تصادفي مي­باشد، از اين بتن معمولاً نمي­توان به نحو مطلوبي در ساخت تيرها و ستون‌ها بهره گرفت و در اين نوع سازه­ها استفاده از روش سنتي و شبكه­بندي فولادي به‌صرفه­تر و مناسب­تر مي­باشد. لازم است به اين نكته توجه شود كه ناكارآمدي يك تكنولوژي جديد در نقاط ضعف خود نبايد مانع ناديده گرفتن كاربردهاي مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.

 

[ebrahim110]

كاربردهای بتن الیافی

كاربردهای بتن الیافی

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.


دالهای سازه ای سقفها

براى دالهای کوچک، براساس نظریه خط سیلان، یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از آزمایش دالهاى دو طرفه بتنى متکى است. ولی برون یابی نتایج کار و اعمال انها بر دالهای بزرگتر، به شدت نهى شده است.

عرشه پلها

استفاده از نمکهای یخ زدا موجب انهدام عرشه پلها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمکها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترکها میتوان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.

تیرها

خمش در تیرها

در این زمینه، هم براى تیرهایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیرهایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آنها استفاده شده، فرمولها و معادلاتی ارائه گردیده است . در مورد تیرهای که فقط به الیاف مسلح باشند، معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیرهای کوچک (10×10×35 سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند . اما در زمینه تیرهای مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات، طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید، قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات، روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است .

اتصالات تیر- ستون

مطالعات اخیر روی اتصالات تیر- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الیاف فولادی به جای بخشی از میلگردهای حلقوی، حاکی از بهبود قابل ملاحظه مقاومت، نرمی و جذب انرژی اتصال است .

ملاحظات مربوط به خستگی خمشی

تحقیقات اخیر نشان می دهد که افزودن الیاف به تیرهای بتنی مسلح به میلگرد عمر خستگی را و تغییر مکانها و عرض ترکها را کاهش می دهد. بر اساس این تحقیقات نتیجه گرفته می شود که اثر مفید الیاف با افزایش میزان میلگردها کاهش می یابد.

برش در تیرها

داده های آزمایشگاهی زیادی که در دست هستند نشان میدهند که الیاف اساساً ظرفیت برشی (مقاومت کششی قطری) تیرهای بتنی را افزایش می دهند. به کار بردن الیاف به جای خاموتهای قائم یا میل گردهای خم شده یا برای کمک به آنها مزایای چندی را ایجاد می کند که عبارتند از :

الف - الیاف در حجم بتن به طور یکنواخت توزیع شده و خیلی بیشتر از میلگرد های تقویتی برشی به یکدیگر نزدیک هستند.

ب - مقاومت کششی در نخستین ترک و مقاومت کششی نهایی هر دو توسط الیاف افزایش می یابند.

ج - مقاومت برشی اصطکاکی افزایش می یابد.

با استفاده از الیاف دارای انتهای آجدار می توان از انهدام فاجعه آمیز تیرهای بتنی در اثر کشش قطری جلوگیری کرد. برخی از پژوهشگران تحلیل هایی ارائه داده اند که نشان می دهد الیاف می توانند از لحاظ اقتصادی جایگزین خاموتها شوند الیاف دارای انتهای چین خورده می توانند به افزایشی چشمگیر در مقاومت برشی منجر شود . در برخی آزمایشها این افزایش حتی به 100 درصد بالغ گردیده است.

اخیرا بر اساس نتایج آزمایشگاهی روی 7 تیر دارای الیاف که چهار تیر آن خاموت هم داشته اند معادله زیر جهت برآورد Vcf پیشنهاد شده است.

Vcf=2/3Ft(d/a)0.25​

Ft مقاومت کششی بتن است که از نتایج کشش مستقیم استوانه هاى 6×12 اینچی (15×30 سانتیمتری) به دست می آید.

( d/a ) نسبت عمق مؤثر به دهانه برشی است . اثرات انواع مختلف الیاف از طریق پارامتر Ft در معادله بررسی می شود. روش طراحی پیشنهاد شده همان طریق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفیت برشی دنبال می کند که به آن نیروی مقاوم بتن نیز که بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه می شود اضافه میگردد.

برش در دالها

مطالعات اخیر نشان داده اند که با افزودن الیاف فولادی قلابدار به آرماتور در دالهای بتنی مسلح، مقاومت برشی آنها بسته به درصد الیاف تا 42 درصد افزایش یابد.

شاتکریت

شاتکریت (بتن پاشى) دارای الیاف فولادی در ساختن سازه های گنبدی شکل، پوشش دادن، پایداری سنگریزه ها، تعمیر بتن فرسوده و غیره به کار می رود. طرح سازه ها به همان طریق سازه های مرسوم مورت می گیرد، فقط مشخصات بهبود یافته فشاری، برشی و کششی بتن الیافی در محاسبات وارد میشوند.

فرسایش در اثر کاویتاسیون

بتن مسلح به الیاف فولادی براى تعمیر آبروهای خروجی، حوضچه های آرامش سرریزها و قسمتهای دیگر بعضی از سدها به کار رفته است . در هر مورد از زمان تعمیر تاکنون، با وجود ارتفاع زیاد این سدها و شگرف بودن قدرت آب خروجی بتن الیافی به بهترین نحو پایداری کرده است.

کاربردهای دیگر

بتن مسلح به الیاف و بویژه فولادی در بسیاری از جاهای دیگر نیز به کار رفته که روشهای طراحی خاص و روشنی نداشته اند. به طور مثال این موارد شامل : پیاده روها، حفاظت خاکریزها، پی ماشین آلات، پوشش آدم روها، سدها، پوشش نهرها، تانکهای ذخیره مواد و اعضای پیش ساخته نازک می شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقیقات بیشتر و کاملتر، موارد استفاده از این نوع بتن متنوع تر و کاربرد آن نیز رایج تر خواهد شد.

استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران

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 لازم است که دو نکته اساسی در نظر باشد.

مورد اول :

لازم است که حداقل مقاومتی براى بتن در کلیه سازه های بتنی اعمال شود، که این خود در کیفیت بتن، بدون واردکردن هیچ گونه الیافی نقش 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 کارایى فراهم آید. لازم است به این صنعت نو پا با کاربردهای فراوان، توجه بیشتری معطوف شود و الیاف مختلف اعم از مصنوعی (مانند الیاف 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، میتواند راه گشا باشد.

http://www.omransazehparsian.blogfa.com

 

[artmiss]

مصالح [ الیاف در بتن ]

مصالح [ الیاف در بتن ]

الیاف ،جایگزین آرماتوردربتن

یکی از مهمترین و ارزانترین مصالح موجود در دنیا که کاربرد بسیار وسیعی دارد ،بتن است.

مزایایی که بتن از آن برخوردار است باعث شده است که مورد علاقه اکثر مهندسین وطراحان قرار بگیرد.امکان بکارگیری دراکثر مناطق جغرافیایی،استفاده از متریال طبیعی وارزان ، دارای هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات و شکل پذیری آن با توجه به اشکال هندسی طرح از ویژگی های بارز بتن می باشد.

بکارگیری بتن غیرمسلح به علت تردی آن کاربرد چندانی ندارد،این عیب عمده بتن ، با مسلح کردن آن به وسیله میلگردهای فولادی یا آرماتور برطرف می گردد.اما استفاده از آرماتور هم دارای مشکلاتی است مهمترین مشکل آن این است که بخش کوچکی ازمقطع بتن را تشکیل می دهد و باعث ایجاد محیطی غیرهمگن می شود.

به منظور ایجاد شرایط ایده آل و نیز کاهش ضعف شکنندگی وتردی جسم بتن،درچند دهه اخیر از رشته های نازک و نسبتاً دراز که در تمام حجم بتن به طور همگن و درهم پراکنده می گردد استفاده می شود. این الیاف می تواند از جنس شیشه ، پلی اتیلن ، فولاد، آزبست ویا نایلون باشد.

در این متن کاربرد الیاف فولادی مورد بررسی قرار می گیرد.

ساختار
بتن الیاف شامل یک کالبد بتن مرکب از سیمان، مصالح سنگی، آب وهمچنین درصدی از الیاف فولاد یکوتاه می باشد که به طور درهم وکاملاً اتفاقی و درجات مختلف در مخلوط پراکنده شده است . پارامتر مناسب که یک رشته الیاف را تعریف می کند،نسبت ظاهری می باشد که نسبت طول به قطر معادل است.

خواص بتن مسلح به الیاف فولادی
1- مقاومت خمشی : الیاف فولادی ، مقاومت خمش نخستین ترک بتن الیافی را تا چندین برابر مقاومت نخستین ترک بتن معمولی افزایش می دهد.

2- مقاومت برشی : این مزیت باعث حذف خاموت به عنوان آرماتور برش می شود و باعث صرفه جوی قابل ملاحظه ای در استفاده از فولاد می شود.

3- مقاومت ترک خوردگی : با شروع ترک خوردگی ، الیاف نقش خود را در دوختن ترک ومحدودکردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک خوردگی حتی با ادامه بارگذاری نیز جلوگیری به عمل می آوردو این ویژگی باعث می شود که در هنگام اعمال بار در وسط دهنه نه تنها تیر دو تکه نمی شود 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 می کنند.

4- پوسیدگی وزنگ زدگی الیاف فولادی : در تحقیقاتی که بر روی بتن الیلف انجا م شده است ، نشان می دهد که بعد از 5 سال تماس بتن با نمکهای ضدیخ،تغییر ناچیزی در مقاومت الیاف نسبت به مقاومت قبل از تماس وجود داشته است .

5- قابلیت هدایت حرارتی : الیاف فولادی ضریب هدایت حرارتی بتن را 25 تا50 درصدافزایش می دهند. همچنین این الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می شود.


کابردهای بتن مسلح به الیاف فولادی
بتن مسلح به الیاف فولادی را می توان به تنهایی و یا همراه بتن آرمه معمولی بکاربرد وموارد کاربرد به شرح فوق است :

- روسازی بتن بزرگراه ها، جاده ها،فرودگاهها
- بلوکها ولوله های بتنی
- گاراژهای پیش ساخته
- فونداسیون
- در ساختمان تونل ها یا معابر معادن به صورت بتن پرتابی
- تثبیت شیبها با بتن پرتابی
- قطعات نسوز


کاربرد الیاف فولادی در بتن پرتابی
بتن پرتابی ، روشی است که در آن ؛ خمیر بتن توسط پمپ با سرعت و فشار زیاد به سطح مورد نظر پاشیده می شود. وجود الیاف فولادی در این عملیات موجب افزایش مقاومت وجذب انرژی در هنگام گسیختگی بتن می شود. با استفاده از الیاف فولادی در این روش می توان از آماتورگذاری شبکه ای در محل های مشکل نظیر شیب های تند و دیوارهای سنگریزه ای خودداری کرد، چرا که آماتورگذاری در چنین مناطقی هم خطرناک است وهم به علت سختی کار، پرهزینه می باشد.

این روش در موارد زیر کاربرد دارد.
- پایدارسازی شیبهای سنگی خطرناک
- تعمیر قسمتهای آسیب دیده پل ها وسدها
- کاربرد در مناطق زلزله خیز
- پوشش لوله های فولادی

بطور کلی هدف از کاربرد الیاف فولادی در بتن افزلیش مقاومت بتن به منظور کاهش ترک خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی حاصل از بارهای ضربه ای و موج های انفجاری می باشد. همچنین این متریال به علت توزیع همگن در حجم بتن باعث پایدارشدن بتن می شود.

 

[ABnabi]

بتن مسلح به الیاف فولادی

بتن مسلح به الیاف فولادی

مشاهده پیوست AlyAf mosalah.docبررسی بتن مسلح به الیاف فولادي

چکیده
براي تقویت ماتریسهاي سیمانی، تاکنون الیاف مختلف از قبیل الیاف فولادي، شیشه هاي نایلونی، پلی پروپیلن، کربن،کولار، آزبستی، کنف، بامبو، پیشخرما، پوشال برنج استفاده شده است. در این مقاله خصوصیات بتن مسلح به الیاف فولاد بررسی شده است و نقاط مثبت و منفی استفاده از این الیاف مورد بحث قرار گرفته است.
همچنین از نظر مشخصات شیمیایی، فیزیکی، اندازه، مقاومت، تکنولوژي، تاریخچه، روش تولید و کاربرد در مواردي همچون باند فرودگاه، بتن پرتابی، لوله هاي بتنی، کف سالنهاي صنعتی ، بتن پیش ساخته پلها، روسازي جاده و بزرگراه، جداره هاي نسوز و سازه هاي ضد انفجار بررسیهایی صورت گرفته است.


1- مقدمه
هر چند که از بدو پیدایش بتن، تحول اندك در آن بوجود آمده، لکن طیف وسیع کاربرد بتن عملاً بیانگر این مطلب است که مزایاي بیشماري که این نوع مصالح از آن برخوردار است. سایر موارد آنرا تحت الشعاع قرار میدهد.
بکارگیري بتن غیر مسلح به علت تردي آن به غیر از سازه هاي وزنی عملاً کاربرد چندانی ندارد.
به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردي جسم بتن تا حد ممکن، در چند دهۀ اخیر از رشته هاي نازك و نسبتاً درازي که در تمام حجم بتن، بطور همگن و در هم پراکنده میگردد، استفاده می شود.
کاربرد اینگونه رشته ها با الیاف در بتن به بطور کلی در ملاتها قدمت تاریخی دارد.

 

[ABnabi]

مقاله تخصصی عمران

مقاله تخصصی عمران

بررسی بتن مسلح به الیاف فولادي

چکیده
براي تقویت ماتریسهاي سیمانی، تاکنون الیاف مختلف از قبیل الیاف فولادي، شیشه هاي نایلونی، پلی پروپیلن، کربن،کولار، آزبستی، کنف، بامبو، پیشخرما، پوشال برنج استفاده شده است. در این مقاله خصوصیات بتن مسلح به الیاف فولاد بررسی شده است و نقاط مثبت و منفی استفاده از این الیاف مورد بحث قرار گرفته است.
همچنین از نظر مشخصات شیمیایی، فیزیکی، اندازه، مقاومت، تکنولوژي، تاریخچه، روش تولید و کاربرد در مواردي همچون باند فرودگاه، بتن پرتابی، لوله هاي بتنی، کف سالنهاي صنعتی ، بتن پیش ساخته پلها، روسازي جاده و بزرگراه، جداره هاي نسوز و سازه هاي ضد انفجار بررسیهایی صورت گرفته است.

کلمات کلیدي: الیاف فولادي- بتن پرتابی- سازه ضد انفجار

1- مقدمه
هر چند که از بدو پیدایش بتن، تحول اندك در آن بوجود آمده، لکن طیف وسیع کاربرد بتن عملاً بیانگر این مطلب است که مزایاي بیشماري که این نوع مصالح از آن برخوردار است. سایر موارد آنرا تحت الشعاع قرار میدهد.
بکارگیري بتن غیر مسلح به علت تردي آن به غیر از سازه هاي وزنی عملاً کاربرد چندانی ندارد.
به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردي جسم بتن تا حد ممکن، در چند دهۀ اخیر از رشته هاي نازك و نسبتاً درازي که در تمام حجم بتن، بطور همگن و در هم پراکنده میگردد، استفاده می شود.
کاربرد اینگونه رشته ها با الیاف در بتن به بطور کلی در ملاتها قدمت تاریخی دارد.
انواع الیافی که در ربع قرن اخیر بطور وسیع در بتن و ملاتهاي سیمانی مورد استفاده قرار میگیرد، الیاف شیشه اي، پلی اتیلین، فولادي، آزبست و نایلونی و کتان میباشد که اثر هر یک از انواع الیاف بر خواص و تکنولوژي بتن مبحث جداگانه و طولانی را به خود اختصاص میدهد.
نظري گذرا به آمار مصرف الیاف فولادي در کارهاي بتنی در کشورهاي صنعتی نشان میدهد که تنها ظرف 10 سال گذشته بالغ بر چندین صد هزار متر مربع از کف سالنهاي صنعتی، باند فرودگاه، روسازي بزرگراه و ... با بتن مسلح به الیاف فولادي اجرا شده است.
نتایج بررسیها و تحقیقات آزمایشگاهی که در این راستا در دانشگاههاي ایران در بررسی مقاومت هاي خمشی، فشاري،کششی، برشی و شکافتگی در طول مدت بیش از یکسال انجام گرفت، نشان میدهد که تأثیر این نوع فولاد الیاف فولادي در بالاترین مقاومت بتن بسیار چشمگیر و شایان توجه است.
بکار گیري اینگونه زایدات و تراشه هاي فولادي بعنوان الیاف فولادي نه تنها از بعد افزایش خواص بتن خالص حائز اهمیت است، بلکه از بعد اقتصادي و کاهش آلودگی محیط زیست نیز اثرات بسیار مثبت و رضایتبخشی را در بر خواهد داشت.
مزایاي اقتصادي این طرح از نظر هزینه و مخصوصاً ارز خروجی از کشور داراي اهمیت فوق العادهاي است. بدین معنی که از 10 الی 30 درصد وزن فولاد وارداتی حین ساخت قطعات مختلف صنعتی به تراشه هاي فولادي زاید تبدیل میشود. بعد از تولید این زایدات، ضرورت بر حمل و دفن این مواد وجود دارد که هزینه مجددي را طلب میکند.
همچنین دور کردن و دفن این زایدات در محلهاي بخصوص، اولاً فضا و مکان بزرگی را اشغال میکند و ثانیاً باعث آلودگی و بدي منظرة محیط زیست میشود. در حال حاضر بتن مسلح به الیاف فولادي بعنوان یکی از مصالح ساختمانی و کاملاً متفاوت و با مشخصات منحصر به فرد از نظر مقاومت، قابلیت کششی و طاقت در مقابل گسیختگی مطرح میباشد.



2 - بتن مسلح به الیاف فولادي
بتن الیافی (الیاف فولادي) ترکیبی است که شامل یک کالبد بتنی مرکب از سیمان، مصالح سنگی و آب و همچنین درصدي از الیاف فولادي کوتاه که بطور درهم و کاملاً اتفاقی و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده که وجود الیاف فولادي مشخصات بتن را نسبت به حالت خالص بهبود میبخشد.
از جمله آنها الیاف فولادي، پلیمري، شیشه اي و ... میباشد که در این مقاله به الیاف فولادي پرداخته شده است.
الیاف فولادي در مخلوط شکننده، تمرکز تنش را در محل ترکهاي بوجود آمده کاهش میدهد.
انواع الیاف از لحاظ شکل، موجدار، صاف، خم شده، حلقوي است .
مدول الاستیک رویه تابعی از درصد قیر، درصد فضاي خالی، درصد *****، ویسکوزیته درجه حرارت، زمان بارگذاري و ... میباشد که این مدول به عنوان مشخص کننده خصوصیات مصالح روکشی به کار گرفته میشود.
افزایش مدول الاستیسیته رویه باعث افزایش فاکتور تشدید تنش میگردد لذا در مناطق سردسیر که درجه حرارت سبب افزایش مدول الاستیسیته میشود بایست از قیرهاي (80/100-120/150) استفاده نمود.







3 - مزایاي بتن الیافی
بتن معمولی یک ماده نسبتاً ترد و شکننده است، در حالیکه بتن الیافی چون داراي مقاومت زیادتر و خاصیت جلوگیري از ترك خوردگی را داراست، لذا نسبت به بتن معمولی برتریت دارد.

مزایاي بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی را میتوان بطور خلاصه به شرح ذیل بیان داشت:
- مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح
- مقاومت زیاد در مقابل تنشهاي خستگی
- مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه
- قابلیت کشش عالی (ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی)
- قابلیت باربري زیاد بعد از ترك خوردگی
- مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد
- قابلیت انعطافی

یک مزیت بارز بتن الیافی، ظرفیت کاري زیادي آن است. ظرفیت کاري در این متن به مفهوم ظرفیت یک جسم به منظور تبدیل کار خارجی به :
الف) انرژي کرنشی ذخیره شدة قابل تغییر.
ب) کار داخلی، با تشکیل تركهاي جدید با رها شدن و تغییر شکل الیاف و یا تولید حرارت میباشد








4 - نحوة ساخت الیاف فولادي
الیاف فولادي داراي شکل و قطرهاي متفاوتی بوده و نحوه ساخت آنها نیز متفاوت میباشد. الیاف فولادي که در حال حاضر در بازارهاي جهانی موجود میباشند، عمدتاً بر اساس چهار روش زیر تولید میشود:
- کشیدن و بریدن سیمهاي فولادي – الیاف سیمی
- نورد و برش ورقهاي فولادي – الیاف برشی یا نواري
- با استفاده از مواد مذاب - الیاف ریخته گري
- تراشیدن سطح ورقهاي فولادي با استفاده از دستگاه صفحه تراش – الیاف ماشینی .


5- کیفیت بتن الیافی
بطور کلی کیفیت بتن الیافی میتواند به سه عامل عمده زیر بستگی داشته باشد:
1 – نسبت هاي مخلوط بتن
2- مشخصات هندسی الیاف فولادي
- نسبت طول به قطر الیاف
- مهار مکانیکی و زبري سطح الیاف
3- مشخصات فیزیکی و جنس الیاف فولادي
علاوه بر انواع اشکال الیاف فولادي که در قبل ذکر شد، میتوان از الیاف فولادي حلقوي شکل نیز نام برد که در افزایش مقاومت بتون تأثیر بسزائی دارد.



6- تاریخچه الیاف
در زمانهاي گذشته، از الیاف جهت تقویت ملاتهاي ترد و شکننده استفاده میشد. از موي گوساله، بز و یا موي دم اسب
نیز براي تقویت مقاومت کششی خمشی و ترك خوردگی ملاتهاي گچی و ساروج در قرون گذشته بطور وسیع استفاده میشده است و در حال حاضر از رشته هاي پنبه کوهی (آزبست) براي تقویت سیمان پرتلند استفاده میشود.
کاربرد گسترده بتن با الیاف فولادي از اواسط سال 1960 براي روسازي جاده ها، کف سالنهاي صنعتی، جدارة کوره ها و ... انجام گرفته است.
از آنجا که در این مقاله هدف تحقیق و بررسی اثر الیاف فولادي در بتن میباشد، بحث در جزئیات سایر انواع الیاف در همینجا خاتمه می یابد.



7- کاربردهاي بتن مسلح به الیاف فولادي
مواردیکه میتوان بتن الیافی را به تنهایی بکار گرفت ، عبارتند از:
- روسازي بتنی بزرگراه ها، جاده ها و فرودگاه ها
- لوله هاي بتنی
- گاراژهاي پیش ساخته
- فنداسیونها
- دیواره و کف کانالها
- قطعات پیش ساخته
- دریچه هاي بازدید و دیوارة آنها
- در ساختمان تونلها یا معابر معادن بصورت بتن پاشی
- تثبیت شیب ها و همچنین تثبیت ترانشه هاي سنگی و ریزشی با بتن پرتابی
- آسفالت الیافی
- کف سالنهاي صنعتی
به منظور بهبود در معیارهاي تکنولوژیکی بتن، الیاف را میتوان با بتن آرمۀ معمولی و یا بتن پیش تنیده نیز بکار گرفت.
این مواد عبارتند از:
- فنداسیون موتورها و ماشین آلات صنعتی بزرگ (توربینها، پرسهاي بزرگ، ژنراتورهاي دیزلی و ..)
- دیوارهاي حفاظتی، پناهگاه ها و آشیانه هواپیماها
- ساختمان راکتورهاي اتمی
- قطعات مربوط به تونل سازي و حفاري معادن
- تیرهاي پیش تنبیده بتنی
- شمع هاي ضربه گیر
- قطعات نسوز با الیاف فولادي اعلاء

بطور کلی هدف از کاربرد الیاف فولادي در بتن را میتوان به شرح زیر بیان داشت:
تسطیح اضافی، جهت افزایش مقاومت بتن مسلح یا بتن پیش تنبیده به منظور کاهش ترك خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژي تحت اثر:
- بارهاي ضربه اي
- موج هاي انفجاري
- وضعیتهاي پیچیدة تنش
- جانشین شدن به جاي بتن آرمه معمولی به منظور:
کاهش هزینه دستمزد قطعات پیش ساخته بتنی
تثبیت و پایدار سازي شیبهاي سنگی و دیوارهاي ریزشی
خاکبرداریها در مناطق مهم
تسطیح منحصر به فرد و خاصیت یکنواخت و ایزوتوپ در نتیجه توزیع همگن الیاف در جسم بتن
این موارد از جنبه هاي کلی بتن الیافی در کارهاي مهندسی میباشد.

8- بتن پرتابی
بتن پرتابی یا بتن پاشی با الیاف فولادي، روشی است که در این روش، خمیر بتن و الیاف فولادي توسط پمپ، با سرعت و فشار زیادبه سطوح مورد نظر پاشیده میشود. روش کاربرد معمولاً بدین نحو است که خمیر بتن از یک مجرا و الیاف فولادي با درصد مشخصی از مجراي دیگر، با سرعت زیادي خارج و بطور همزمان و لایه به لایه بر روي سطح مورد نظر پاشیده شده و در نتیجه در سطح کار، بتن مسلح و الیاف فولادي میشود. البته گاهاً خمیر بتن همراه با الیاف فولادي نیز میتواند از یک مجرا پاشیده شود.
وجود الیاف فولادي در عملیات بتن پرتابی، بطور قابل توجهی مقاومت خمشی، کششی، ضربه ها و خاصیت جذب انرژي در مقابل گسیختگی بتن پاشیده شده را افزایش میدهد.
با استفاده از الیاف فولادي در روش بتن پرتابی، میتوان از آرماتور گذاري شبکه اي در محلهاي مشکل (نظیر شیبهاي تند، دیواره هاي سنگریزه اي، دیواره هاي تونلها و ...) خودداري کرد، چرا که آرماتور گذاري در چنین مناطقی نه تنها خطرناك است، بلکه بعلت ناهموار بودن سطوح اینگونه محلها و سختی کار، آرماتور بندي کار پرهزینه و گرانی میباشد.
بطور کلی « روش بتن پرتابی با الیاف فولادي » را میتوان در عملیات زیر بکار گرفت:
- تثبیت و پایدار سازي شیبهاي سنگی خطرناك و غیر دسترس
- تثبیت دیواره هاي تونلهاي معادن، کانالهاي آبیاري و دیوارة تونلهاي سنگی
- تعمیرقسمتهاي آسیب دیده سازه هاي موجود (سدها، پلها و ...)
- کاربرد در مناطق زلزله خیز و گسلی
- پوشش لوله هاي فولادي، رویه جداره هاي نسوز، سقفهاي پوسته اي و ...


9- طرحهاي اجراء شده با بتن مسلح به الیاف فولادي
به منظور روشن ساختن طیف وسیع کاربرد بتن الیافی که چگونه در ممالک پیشرفته جهان بطور مستمر و گسترده استفاده میشده و میشود، به طرح ها و پروژه هاي مهمی که در کشورهاي صنعتی جهان به اجراء درآمده اند، اشاره میکنیم.
الف) عناصر سازه اي

ب) سازه هاي ضد انفجار و ضربه پذیر:
سازه هاي ضد انفجار ساخته شده از بتن باید قادر به مستهلک کردن موج فشاري ناشی از انفجار باشند. تنشهاي پیچیدة فشار، کششی و برشی را در سازه بوجود میآورد که بتن الیافی به همراه بتن آرمه معمولی مقاومت لازم را براي اینگونه سازه ها تأمین میکند.
دو خاصیت منحصر بفرد بتن الیافی که ضرورت کاربرد این نوع بتن، در سازه هاي ضد انفجار را دارد عبارتند از:
- تسطیح ایزوتوپ جسم بتن با الیاف فولادي
- ضربه پذیري و قدرت انعطاف در مقابل نیروهاي انفجاري و توان باربري بعد از ایجاد ترك بطور یقین میتوان اذعان داشت که بتن الیافی بهترین فنداسیون ماشین آلاتی است که داراي بارهاي ضربه اي و ارتعاشی هستند.
اداره تحقیقات معادن آمریکا نیز استفاده از پشت بند بتن الیافی در تکیه گاه سقف معادن را توصیه میکند که در مقایسه با پایه هاي چوبی، این روش عملاً اقتصادي تر و فنی تر میباشد.
ج) پروژه هاي عایق حرارتی و نسوز
د) پوسته هاي نازك و دیوارها
ه) سازه هاي دریائی
و) سایر جنبه هاي کاربري بتن الیافی، استفاده در کف گمرکات، بار انداز اسکله، عرشه لنگرگاهها و موج شکنهاي محافظت شده با احجام بتنی میباشد.
سهولت قالب بندي الیافی در سطوح منحنی و کاربرد آن در ساخت بدنه کشتی به همراه فروسیمان و یا به تنهائی، کارآیی و جالب بودن این نوع بتن را نشان میدهد.




10- سایر زمینه هاي تحقیقی
بهسازي روشهاي بکارگیري الیاف فولادي در مقاطعی که آرماتور وجود دارد.
اینکه مهندسین بتوانند در طراحی و کارهاي اجرائی، بتن الیافی را مورد استفاده قرار دهند.
در زمینه کاربرد بتن الیافی در سازه هاي ضد زلزله .
در زمینه کاربرد الیاف فولادي، بصورت موضعی، در مقطعی از یک عضو
به منظور کنترل کیفیت طرحها لازم است.
به منظور بررسی رفتار اندرکنش الیاف و بتن
نوع بارگذاري دررشتۀ آزمایشات انجام شده
تأثیر الیاف فولادي در رویه هاي آسفالتی
خاصیت در رویۀ آسفالتی از لحاظ ضربه پذیري
خاصیت مهم پرلیت از لحاظ عایق حرارتی، صوتی و کمی وزن مخصوص آن.


11- نتیجه:
با توجه به خواص بتن مسلح به الیاف فولادي که در این مقاله شرح آن گذشت، بطور یقین میتوان اذعان کرد،
همانطوریکه بتن آرمه اي و فولادي در اجراي طرحهاي مهم، تحول بزرگی را بوجود آورده است، استفاده از بتن الیافی نیز میتواند تحول چشمگیري در کم و کیف سازه هاي در درست اجراء یا طرحهاي آینده کشور داشته باشد.
غفلت از برتریهاي بتن الیافی و عدم کاربرد آن در طرحهاي عمرانی کشور، نه تنها صدمات جبران ناپذیري را به کیفیت و عمر مفید سازه هاي ملی وارد خواهد آورد، بلکه الیاف فولادي که از زائدات خط تولید کارخانجات میتواند از این طریق مورد استفاده قرار گیرد، بلا استفاده مانده و این تفاله هاي صنعتی دست و پا گیر، محیط زیست را روز به روز آلوده تر خواهد نمود.
با توجه به نیاز کشور در زمینه هاي راه باندهاي فرودگاه استفاده از آسفالتهاي الیافی و ایجاد کارخانه هاي تولید آسفالتهاي الیافی پیش ساخته کمک شایانی هم در اقتصاد کشور و هم در زمینه هاي ایجاد اشتغال را فراهم خواهد کرد.

- الیاف فولادي تولید داخل کشور از نظر بهبود مقاومت استاتیکی آسفالت ، عملکردي مشابه الیاف خارجی دارد.
- الیاف فولادي تولید داخل کشور از نظر بهبود طاقت و انعطاف پذیري آسفالت عملکردي مشابه الیاف خارجی دارد.
- الیاف فولادي تولید داخل کشور نقش مهم و موثري در کنترل عرض ترکهاي کششی در دال مهار شده از خود نشان میدهد و با توجه به اینکه عمق ترك تابعی از عرض آنهاست میتوان نتیجه گرفت عمق ترك کاهش مییابد.
- الیاف فولادي تولید داخل کشور نقش مهم و موثري در کنترل طول ترکهاي کششی در دال مهار شده از خود نشان میدهد.