مقدمه‌ای بر مزایای بتن مسلح با الیاف فورتا

پیش از آنکه به مزایای بتن مسلح با الیاف پلیمری فورتا forta ferro بپردازیم نحوه استفاده از بتن و مشکلات آن بپردازیم. امروزه بتن یکی از پرکاربردترین مصالح در جهان است. در سال‌های اخیر میزان مصرف بتن در کشور به بیش از 100 میلیون مترمکعب رسیده است. بنابراین کیفیت و دوام بتن و پیشگیری از وقوع شرایطی که منجر به خرابی بتن می شود مهمترین مسئله پیش روی تولیدکنندگان، مصرف کنندگان و پژوهشگران می باشد.

میلگردها (مش بندی) یا الیاف‌ فلزی در کاربردهای مختلف مانند دال‌های روی زمین، لاینینگ تونل‌ها و قطعات پیش ساخته برای افزایش طاقت خمشی و کنترل ترک‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. هنگامی که بتن ترک می‌خورد، این مسلح کننده‌های فولادی ترک‌ها را محکم کنار هم نگه می‌دارند و از گسیختگی سازه یا عضو جلوگیری می‌کنند. با این حال مشکلات و معضلات زیادی وابسته به کاربرد میلگرد ساده 10 و الیاف‌های فلزی در جامعه مهندسی شناخته شده است.

اول از همه، آرماتور نیازمند قرارگیری دقیق در محل طراحی شده اش در بتن می باشد، موضوعی که اجرای آن بسیار سخت است و در صورت انجام بسیار زمان گیر. همچنین آرماتور تنها باعث مسلح کردن بتن در دو بعد می‌شود به دلیل اینکه در محل‌های مشخص قرار گرفته است و هرگز در کل مخلوط بتن پخش نشده، از این رو با بیشتر شدن ضخامت بتن تاثیر آن در کنترل ترک‌ها کمتر می‌شود. علاوه بر این نصب و اجرای آرماتور در محل مناسبش به یک چالش جدی تبدیل شده است، برای مثال در سقف‌ها و کفسازی‌ها، میلگردها معمولا در پایین و یا وسط دال قرار می‌گیرند، بنابراین باعث عدم عملکرد مناسب آرماتور برای جلوگیری از ایجاد ترک‌ها می‌شود و طول عمر عضو و سازه را کاهش می‌دهد. دوما حمل و انبار آرماتور در محل پروژه فضای زیادی را اشغال می‌کند، سوما معضل خوردگی در آرماتور و الیاف‌ فلزی باعث تاثیر منفی در ظاهر و دوام بتن می‌شود و از نظر مسائل اجرایی مثل بتن ریزی و ایجاد تراکم هم مشکلاتی ایجاد می‌کند. و در نهایت، مسلح کردن بتن با آرماتور و مصالح فلزی باعث کنترل ترک‌های پلاستیک بتن نمی‌شود.

تمامی مشکلات گفته شده ناشی از کاربرد میلگرد و الیاف‌ فلزی، با استفاده از الیاف‌ پلیمری سازه ای با کیفیت و استاندارد که حداقل مقاومت کششی 600 مگاپاسکال داشته باشد حل خواهد شد. در حقیقت الیاف‌های پلیمری ماکرو در کل حجم بتن به صورت یکنواخت و همگن پخش می‌شوند و بتن را در سه بعد مسلح می‌کنند. دانستن اینکه الیاف‌ بتن پلیمری به دو بخش میکرو و ماکرو تقسیم می‌شوند مهم است زیرا هر کدام دارای مشخصات و ویژگی‌های متفاوتی هستند. الیاف‌های پلیمری میکرو حدود 35 سال پیش برای کاهش ترک‌های پلاستیک ناشی از جمع‌شدگی در بتن معرفی شدند و تا کنون هم به صورت گسترده استفاده شده اند. افزایش مصرف الیاف پلیمری در سال‌های اخیر منجر به تولید الیاف‌های پلیمری سازه ای (ماکرو) شد، که از حدود 20 سال پیش برای کنترل ترک‌های بتن سخت شده و جایگزینی میلگرد و الیاف فولادی استفاده می‌شوند. یکی از پرمصرف ترین الیاف های پلیمری ماکرو (ماکروسینتتیک) در دنیا، الیافی با نام تجاری فورتا فررو FORTA-FERRO است که در سال های گذشته نمونه اصل آن نیز در پروژه های متعددی به جای میلگرد در کشور مورد استفاده قرار گرفته است و طرفداران زیادی پیدا کرده است.

محققین در خصوص مزایای بتن مسلح با الیاف فورتا گزارش کرده اند که الیاف پلیمری سازه ای FORTA فورتا اصل (که مقاومت کششی بالای 650 مگاپاسکال و درصد ازدیاد طول محدود (کمتر از 15 درصد) دارد) با جنس پلی پروپیلن/پلی اولفین باعث بهبود شکل پذیری خمشی، مقاومت فشاری، طاقت، مقاومت کششی، مقاومت در برابر ورقه ای و پوسته ای شدن، مقاومت خمشی و دوام و طول عمر بتن می‌گردد. علاوه بر این ها، باعث کاهش جمع شدگی‌های پلاستیک و بهبود نفوذپذیری بتن می‌شود و قادر است تا فشار بخار موجود در بتن که در اثر آتش سوزی در دماهای بالا ایجاد می شود را بوسیله منافذی که برای خروج بخار آب در اثر آب شدن الیاف در بتن ایجاد می شود، کاهش دهد و به این وسیله باعث کاهش معضل ورقه ای و پوسته ای شدن بتن در اثر آتش سوزی و جلوگیری از خرابی سازه و عضو شود.
گسترش مقدار مصرف بتن الیافی و مخصوصا الیاف‌های ماکروسینتتیک در سطح دنیا، و اثبات تاثیر بسیار مثبت این الیاف ها بر روی خواص بتن باعث شد تا سرانجام کمیته اجرایی انجمن بتن امریکا (ACI) در راهنمای طراحی دال‌های بتنی روی زمین (ACI 360R-10)، از الیاف‌ ماکروسینتتیک به عنوان جایگزین آرماتورهای حرارتی، مش بندی و الیاف‌ فلزی نام ببرد (البته با رعایت استانداردهای لازم). کاربرد این الیاف‌ها در مواردی همچون کفسازی‌های صنعتی، سقف‌های عرشه فولادی، شاتکریت، قطعات پیش ساخته بتنی، روسازی‌های بتنی، سرریز سدها و… است.

دلایل مزایای بتن مسلح با الیاف فورتا و عدم مصرف میلگرد در کفسازی های صنعتی در کشورهای پیشرفته

چیزی که تبدیل به یک سنت سالیانه شده، موضوع مراجعه پیمانکاران بتن در کنفرانس های صنعتی در امریکا است که همواره از مشکلات و به اصطلاح زخم هایی که در راه استفاده از مش و میلگرد خورده اند شکایت دارند، اما با این وجود از این آسیب ها به عنوان نشان افتخار خود یاد می کنند در حالیکه خیلی از آن ها می دانند که این مشکلات خیلی بدتر از این می توانست برایشان اتفاق بیفتد.

این صدمه ها مشخصا باعث آسیب زدن به صنعت ساخت و ساز و پیمانکارانی که برای ایمنی و سلامت کارگران خود ارزش قائلند می شود، اما علاوه بر آن ها باعث اثر منفی زیادی بر روی درآمد و سودهای خالص شرکت ها می شود زیرا آن ها را متحمل پرداخت هزینه هایی در مورد مسائل قضایی و جرائم اداره ایمنی و بهداشت وزارت کار و مسائل مرتبط با آن ها می کند.

روشی که در گذشته رایج بود…

بر طبق روال و در گذشته از مش و آرماتور حرارتی به منظور مسلح کننده غیرسازه ای و ثانویه برای کنترل –و نه جلوگیری– از ایجاد ترک ها در بتن استفاده می شد. وجود تغییرات در دمای داخلی بتن و تمایل آن برای جمع شدگی بر اثر تبخیر آب آزاد موجود در بتن خشک شده، عوامل ایجاد ترک در بتن هستند.

راه حلی پایدار و اقتصادی

در سال های اخیر تلاش هایی شامل کاربرد الیاف پلیمری و در صدر آن ها الیاف ماکروسینتتیک فورتا به عنوان جایگزین و راه حل موثرتر برای کاهش و کنترل ترک خوردگی در بتن نسبت به میلگرد و الیاف فلزی انجام شده است.

الیاف فورتا به عنوان مسلح کننده ای شناخته شده، ارزان و تاییدشده در سقف های عرشه فولادی و دال های بتنی روی زمین معرفی شده اند. گسترش و افزایش تعداد پروژه هایی که با بتن الیافی جایگزین میلگرد فورتا اجرا شده اند نشان دهنده شاهدی مشخص در گسترش پذیرش و عملکرد شایسته آن ها در مسلح کردن بتن در سقف های عرشه فولادی و کفسازی ها می باشد.

الیاف پلیمری فورتا استانداردها و مقررات و آیین نامه های تدوین شده را در چهار بخش پاس می کنند و حتی نتایج و کیفیت بالاتری از حدود مجاز تامین می کنند.، که عبارتند از: انجمن عرشه فولادی امریکا (SDI)، تست های استاندارد آزمایشگاه معتبر UL برای اثبات مقاومت در برابر آتش سوزی، استاندارد های ASTM و آیین نامه های انجمن بتن امریکا (ACI). شرکت فورتا از الیاف پلیمری به صورت موفق در بسیاری از پروژه های خود طی سالیان زیادی در کشورهای مختلف نظیر امریکا، برزیل، ایتالیا، شرق آسیا، ترکیه، ایران و … استفاده کرده که به عنوان جایگزین میلگرد استفاده شده است.

یک سوال ساده در مورد ایمنی

در کاربرد آرماتور در مسلح کردن کفسازی های صنعتی، دسته ای از نگرانی ها در مورد نحوه نصب مناسب و اجرای میلگرد به دنبال آن بوجود می آید. برای اینکه مش و یا میلگرد ها بتوانند در کنترل ترک خوردگی ها در برابر تنش های حرارتی و جمع شدگی عملکرد و نقش مناسب داشته باشند، باید میلگرد در فاصله یک سوم بالایی ضخامت دال قرار بگیرد (مطابق آیین نامه). امری که در اجرا رسیدن به آن بسیار چالش زا و شاید غیرممکن باشد. همچنین انتقال میلگرد به طبقات بسیار مشکل و کاری زمانبر است و نیروی انسانی زیادی را درگیر خود می کند.

صرفه جویی های زیاد کاربرد الیاف پلیمری فورتا به جای میلگرد در هزینه، زمان و نیروی انسانی که تنها نیازمند اضافه شدن الیاف مانند مواد اولیه دیگر بتن در میکسر است، مزیتی بسیار قابل توجه و غیرقابل چشم پوشی است، علاوه بر اینکه الیاف باعث مسلح کردن تمام ماتریس بتن و سقف به صورت سه بعدی و همگن در مقایسه با عملکرد دو بعدی میلگرد می شود.

البته اجازه دهید از این واقعیت هم نگذریم که میلگرد پخش شده در دو بعد (یک لایه در دو جهت) می تواند به هر کجا لغزش و حرکت داشته باشد بدون درنظر گرفتن اینکه بتن پوشش دهنده آن در کجا قرار گرفته (آیا پوشش کافی روی میلگرد ایجاد کرده یا نه) – چه در کفسازی روی زمین و چه در سقف های عرشه فولادی. میلگرد می تواند در کلیه کاربردها در مرحله هدایت به محل، جابجایی و اجرا خطرساز باشد.

بر اساس قوانین منتشرشده پیشنهادی در 29 مارچ سال 2012 با عنوان «بتن مسلح در صنعت ساخت، و جلوگیری از آسیب ها و تلفات ناشی از آن»، اداره کل ایمنی و سلامت حرفه ای وزارت کار امریکا (OSHA)، گزارشی از تعداد کارگرانی که در اثر کار با میلگرد برای مسلح کردن بتن جان خود را از دست داده بودند ارائه داد، که شامل شبکه ها و قفسه های میلگرد و نصب و اجرای آن ها می شد. از سال 2000 تا 2009 تعداد 30 کارگر در مجموع در هنگام انجام کارهای مرتبط با اجرای میلگرد متاسفانه جانشان را از دست داده اند. این 30 نفر شامل 5 نفر در هنگام داربست زدن، 9 نفر در اثر سقوط در هنگام کار با میلگرد، 8 نفر زمانی که قفسه های میلگرد یا ستون ها واژگون شده بودند و 6 نفر هم در اثر ضربه خوردن مستقیم از میلگرد می شدند.

حمایت و توسعه راه جدید پیش رو

آقای Tommy Ruttura رئیس شرکت Ruttura & Sons که «رتبه نخست پیمانکاران بتن» در نیویورک را توسط روزنامه صنعت ساخت نیویورک کسب کرده و توسط انجمن پیمانکاران بتن امریکا به عنوان برنده جایزه «بهترین دستاورد ایمنی به دلیل وقوع کمترین میزان حادثه در پروژه ها» و همچنین برنده جایزه «بدون زمان ازدست رفته در اجرا» به دلیل از دست ندادن حتی یک روز کاری بر اثر وقوع حوادث و آسیب و مریضی کارگران می باشد. با ایمنی و کیفیتی که بسیار حائز اهمیت در این سطح بسیار بزرگ و رقابتی بازار ساخت و ساز در کشور امریکا می باشد، او بسیار محکم و استوار در مورد موضع خودش در قبال مزایای بتن مسلح با الیاف فورتا و استفاده از الیاف فورتا به جای میلگرد و مش بندی است. و این Ruttura مالک یک شرکت نسل چهارم و دارای سود حداقل سالیانه 100 میلیون دلار است که می گوید: استفاده از میلگرد به صورت صحیح «نشدنی، ناکارآمد و خطرناک» است.

او ادامه می دهد: «وقتی شما از الیاف فورتا استفاده می کنید و بتن پمپ می شود همواره المان مسلح کننده با بتن همراه است و در جای صحیحش قرار گرفته، اما میلگرد هرگز در محلی که به آن نیاز است قرار نگرفته و جایی است که خودش می خواهد، علاوه بر اینکه کارگران همواره روی آن راه می روند و مکانش را عوض می کنند».

تکنولوژی کاربرد الیاف پلیمری فورتا به جای میلگرد حرارتی کاملا اثبات شده و گسترش یافته است. این تکنولوژی سابقه ای بیش از یک دهه دارد. الیاف فورتا به سادگی یک راه حل پایدار و بادوام و اقتصادی برای پیمانکاران بتن هستند. الیاف فورتا همچنین باعث از بین رفتن نگرانی ها در مورد پتانسیل ذاتی میلگرد برای ایجاد خطر در محیط کارگاه می شود.

Ruttura در انتها اضافه کرد کارفرمایان و پیمانکاران اکثرا در دادخواهی و رسیدگی های قضایی اگر کارگری آسیبی ببیند بازنده و مقصر شناخته می شوند. بنابراین عقلانی به نظر نمی رسد که بخواهیم دیگر از میلگرد برای مسلح کردن بتن در سقف ها و کفسازی استفاده کنیم.

“الیاف بسیار بسیار ایمن تر است“.

جهت دریافت مشاوره رایگان در مورد انواع الیاف جایگزین میلگرد و یا ثبت سفارش با همکاران ما در کانتک تماس حاصل فرمایید.