الیاف بتن (Fiber-reinforced concrete) نوعی کامپوزیت است که الیاف تقویت کننده را با آن تقویت می کنند و حاصل آن ماده ای با مقاومت کششی فوق العاده خواهد بود. این محصول یکپارچگی و پیوستگی مناسبی دارد و امکان استفاده از بتن را به عنوان یک ماده شکل پذیر برای ایجاد سطوحی مقاوم فراهم می سازد. این کامپوزیت قابلیت جذب انرژی بالایی دارد و در اثر بارهای ضربه ای به سهولت از هم نمی پاشند که این ویژگی کاربردهای متنوعی را برای آن ایجاد خواهد کرد.
بطور معمول این الیاف با سطح مقطع گرد و قطر کوچک به مراتب بازدهی بیشتری نسبت به الیافی با سطح مقطع گرد و نیز قطر بزرگتر دارند. این موضوع به این دلیل است که الیاف در دسته اول دارای سطح بیشتری نسبت به واحد حجم هستند. بنابراین هر چه که سطح تما الیاف بیشتر باشد و یا قطر آنها کوچکتر باشد، چسبندگی الیاف بیشتر خواهد بود. بر این اساس می توان نتیجه گیری کرد که نسبت زول به قطر در الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد که در زمان شکست ماتریکس، حداکثر مقاومت از الیاف ملاحظه گردد. این الیاف بیشتر در الیاف شیشه، فولاد و پلی پروپیلن، آزبست و کربن حضور دارند.
مزایای الیاف بتن
الیاف بتن مزایای زیاد و متعددی دارد که از جمله مزایای ارزشمند این محصول می توان به موارد زیر اشاره کرد؛
- مقاومت در مقابل تورق و سایش
- مقاومت در مقابل تنش های خستگی
- مقاومت عالی در مقابل ضربه
- قابلیت کششی و ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی
- قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
- افزایش در میزان جذب انرژی
قابلیت انعطافی که الیاف بتن دارند همانند خواص مواد پلاستیکی سبب می گردد که آنها از گسیختگی ناگهانی در امان باشند. همچنین از آنجایی که الیاف در جسم بتن در همه جهات می توانند پخش شوند، در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف، الیاف اتصالاتی را ایجاد و از گسترش ترک جلوگیری خواهند کرد. بنابراین رشته های الیاف به صورت فعال در ایجاد محدودیت عرض ترک وارد عمل خواهند شد و با تشکیل ریز ترکهای زیاد، قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند. بسیاری از تحقیقات نشان می دهند که این محصول در شرایط بارگذاری دینامیکی نسبت به سایر انواع آن ویژگی های کنترل آسیب چشم گیری دارد.
کاربرد الیاف بتن
امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و کربن، تولید انواع بتنهای کامپوزیتی با کاربردهای مختلف صنعتی ممکن است. بکارگیری آنها در کشورهای پیشرفته دنیا مورد تایید صنعت ساختمان است. از این محصول در ساخت کف سالنهای صنعتی می توان به جای بتن آرماتوری متداول بهره برد. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم در برابر ضربه، مانند سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود. بناهای با ساخت بتن، قابلیت فوق العاده و خاصی در جذب انرژی ضربه دارند. همچنین این محصول در ساخت باند فرودگاه ها و نیز در ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی مانند پانلها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یک سازه کاربرد دارد.
سوالات متداول الیاف بتن
1- الیاف بتن چیست؟
الیاف یکی از جدیدترین مصالح ساختمانی است که امروزه در کنار آرماتور می تواند ویژگیهای بتن را تا حد باورنکردنی بهبود دهد. این الیاف از طریق حفظ یکپارچگی دانه های بتن سبب افزایش مقاومت کششی سازه می گردند.
2- چرا استفاده از الیاف بتنی در ساخت و ساز‌ها افزایش پیدا کرده است؟
از جمله عوامل تاثیرگذار در محبوبیت استفاده از این ماده، می توان به حذف میلگرد و آرماتور حرارتی، تسریع به روند انجام پروژه، افزایش عمر بتن، مقرون به صرفگی، پخش در تمام جهات و به صورت اتفاقی، استفاده راحت تر و حمل آسان تر اشاره کرد.
3- الیاف بتن دارای چند گونه می باشد؟
از دیگر انواع این ماده می توان بتنهای تقویت شده با الیاف فولادی، الیاف پلی پروپیلن (PFR)، الیاف شیشه ای، الیاف پلی استر، الیاف طبیعی، الیاف سنتتیک، الیاف سلولزی و همچنین بتن تقویت شده با کربن را نام برد.
4- بتن الیافی در چه مکانهایی به کار می رود؟
از این الیافها در عرشه های طویل، پارکینگ هواپیما، باند فرودگاه، سنگ فرشها، پوشش تونلها، دیوارها، جاده ها، پلها، طبقات انبار و … استفاده می شود.
5- استفاده از الیاف بتنی چه مزایا و معایبی دارد؟
این ماده سبب کاهش انقباض و ترک خوردگی، تقویت یکپارچگی بتن، افزایش ظرفیت کرنش و خمش و برش بتن، افزایش مقاومت در مقابل سایش، افزایش قدرت خستگی و چقرمگی و افزایش ایمنی می شود. اما بتن تقویت شده با این الیاف گران تر و سنگین تر است و احتمال گلوله شدن الیاف در حین اختلاط وجود دارد.