هفت مزیت مهم بتن الیافی 

همه گیری ویروس کرونا در سال های اخیر باعث شد محصولات ساختمانی مانند فولاد-که یکی از مواد ضروری و سنتی در سازه های بتنی است- دچار کمبود در عرضه و افزایش قیمت شدید شود. از طرفی این موضوع باعث نگرانی زیادی در پروژه های کوچک و بزرگ خصوصی یا ملیِ در حال احداث و صدمه دیدن در برآوردهای مالی گردد. پروژه هایی مانند پارکینگ های مجتمع های بزرگ مسکونی، اداری و تجاری، محوطه سازی کارخانه ها و سالن های تولید و انبارهای صنعتی، محوطه سازی بندر و انبار گمرکات کشور، تولید کنندگان قطعات پیش ساخته بتنی و پروژه های تونلی از جمله مواردی هستند که به شدت از افزایش قیمت میلگرد می توانند آسیب پذیر باشند اما به لطف مصرف بتن الیافی می توان فرصتی برای ایجاد مزایای کوتاه مدت (کاهش هزینه های اجرایی) و مزایای بلندمدت (افزایش دوام و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری) در آن ها ایجاد نمود.

انتخاب بتن مسلح شده با الیاف

بتن الیافی (FRC) یک مخلوط بتنی تقویت و مسلح شده با رشته های الیاف به صورت تصادفی پخش شده در بتن است. وابسته به نوع پروژه و شرایط محیطی و فنی، انواع مختلفی از الیاف در بتن قابل مصرف هستند (رفرنس به مطلب بتن الیافی). برای مثال نمونه هایی از انواع الیاف بتن عبارتست از :

الیاف مصنوعی ماکرو (MacroSynthetic Fiber) : که در کاربردهایی برای جایگزینی مسلح سازی به روش سنتی (میلگرد/مش بندی) برای کاربردهایی مانند کفسازی صنعتی، روسازی بتنی، قطعات پیش ساخته و شاتکریت و لاینینگ تونل یا گود استفاده می‌شود.

الیاف فولادی (Steel Fiber) : عموماً برای تولید بتن با جذب انرژی و ظرفیت باربری پس از ترک در کاربردهایی مشابه الیاف پلیمری ماکرو استفاده می شود. در برخی کاربردها که هدف افزایش مقاومت پیک (اولیه) است، می تواند اگر از کیفیت خوبی برخوردار باشد از الیاف ماکروسینتتیک بهتر عمل کند.

ترکیب الیاف ماکرو فولادی یا پلیمری با الیاف میکرو (پلی پروپیلن) : ترکیبی از الیاف ماکرو (بصورت فولادی یا سینتتیک) با الیاف میکروسنتتیک (یا همان پ.پ یا پلی پروپیلن معروف در بازار) که هم به کنترل ترک خوردگی های ناشی از جمع شدگی پلاستیک کمک می‌کند و همچنین چقرمگی (جذب انرژی) و ظرفیت باربری پس از ترک اولیه (یا مقاومت پسماند) بتن را افزایش می‌دهد.

الیاف شیشه : عمدتاً در کاربردهای معماری و نماسازی در قطعات پیش ساخته بتنی یا GFRC استفاده می‌شود.

الیاف سلولزی : محصولی برگرفته از خمیر چوب فرآوری شده که برای کنترل و کاهش ترک خوردگی های جمع شدگی پلاستیک در بتن استفاده می شود.

در طول چند سال گذشته، علاقه‌مندی به بتن مسلح‌شده با الیاف در کاربردهای روسازی بتنی، مانند پارکینگ‌ها، عرشه پل‌ها و جاده‌ها افزایش یافته است. در نتیجه سازمان‌هایی مانند انجمن بتن آمریکا، انجمن روسازی بتنی آمریکا و مرکز ملی فناوری روسازی بتنی، دستورالعمل‌ها و راهنماهایی را برای انتخاب و استفاده صحیح از الیاف در بتن ارائه کرده‌اند.

امروزه بتن الیافی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد

در حالی که ممکن است بتن مسلح شده با الیاف پیشرفت و روش جدیدی در ساخت و ساز به نظر برسد، بتن مسلح الیافی چندین دهه است که وجود داشته و استفاده می شده است. با این حال، از آنجایی که سازمان های خصوصی و دولتی مانند شهرداری‌ها، وزارت راه و مسکن، سازمان بنادر، صنایع بزرگ مانند پتروشیمی و فولاد و صاحبان کارخانجات صنعتی خصوصی و دیگر دست اندر کاران صنعت همواره به دنبال گزینه‌ای کم‌هزینه و در عین حال با دوام هستند که توانایی توسعه طرح‌های پیشرفته را نیز فراهم کند، استفاده از بتن مسلح شده با الیاف ماکروسینتتیک پلی تار و فورتا فررو ماندگار افزایش یافته است.

به عنوان مثال از الیاف سازه ای ماکرو پلی تار POLYTAR که دارای کیفیت فنی بسیار بالایی (مقاومت کششی بیش از 600 مگاپاسکال) است در تعمیرات اساسی بنادر شهید رجایی و امام خمینی برای روسازی بتنی محورهای داخل اسکله و محوطه باراندازهای بندر با بارگذاری فوق سنگین به منظور جایگزینی کامل میلگرد و برای افزایش دوام در محیط های خورنده و کاهش هزینه ها و افزایش سرعت اجرا استفاده شده و در حال مصرف شدن می باشد.

مزایای کلیدی و مهم بتن الیافی

در اینجا هفت مزیت کلیدی بتن الیافی که هم طراح و مشاور، کارفرما و پیمانکار و بهره بردار پروژه باید در نظر داشته باشند بیان می گردد

اول مقرون به صرفه بودن : طبق گفته مرکز ملی فناوری روسازی بتنی امریکا، «بتن تقویت‌شده با الیاف می‌تواند راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و پایدار برای روکش کردن و بازسازی روسازی‌های آسفالتی یا بتنی موجود ارائه دهد. چه به عنوان روکش و یا روسازی جایگزین با عمق کامل. دپارتمان های حمل و نقل ایالات مختلفی در امریکا و سایر گروه های مهندسی طی سال های اخیر به سرعت در حال مصرف الیاف ماکرو مصنوعی (الیاف پلیمری سازه ای) در طرح ها، مشخصات و پروژه های آزمایشی خود برای روسازی جاده ها و فرودگاه ها هستند.

دوم نیاز به نیروی کار کمتر : با محدودیت‌های نیروی انسانی موجود و عدم قطعیت‌های هزینه‌ای که بر صنعت ساخت‌وساز در اقتصاد امروزی تأثیر می‌گذارد، بتن الیافی می‌تواند محیط کاری ایمن‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر را ارائه دهد که در واقع می‌تواند سرعت ساخت و ساز را نیز افزایش دهد و در عین حال اثرات مخرب زیست‌محیطی پروژه را کاهش دهد. از منظر ایمنی، تعداد کمتر پرسنل در محل و کاهش خطرات ناشی از جابجایی و انتقال عامل مسلح کننده (میلگرد) به سایت و کنترل بهتر و دقیق تر بر ایمنی تعداد کمتر نیروی انسانی درگیر در پروژه، مزایای قابل توجهی است که امکان افزایش سرعت اجرا و بتن ریزی را هم با حذف میلگرد و مصرف الیاف جایگزین میلگرد فورتا و پلی تار فراهم می کند

سوم کاهش تاخیرات : با کم کردن و یا حذف استفاده از میلگرد یا مش بندی، فرآیند نصب و نظارت بر اجرای دقیق میلگرد در لایه و ارتفاع مورد نظر اصلا مورد نیاز نیست. الیاف در محل کارخانه بتن در بچینگ و یا در محل پروژه پای کار در تراک میکسر به بتن افزوده می شود و دیگر نیازی به کار دیگری که زمان بر باشد نیست. همچنین در بسیاری از پروژه ها با حذف پمپ و تجهیزات مورد نیاز آن مشکلات و معطلی های ناشی از پمپاژ بتن نیز حذف می شود

چهارم بهبود قابلیت سرویس دهی طولانی مدت : بتن می تواند در برابر خوردگی، سیکل های ذوب و یخبندان، حملات یون کلر و نفوذ یون های تهاجمی دیگر حساس باشد. دوام بتن را می توان با به حداقل رساندن توانایی آب و سایر محلول ها برای نفوذ به آن از سطح بهبود بخشید. بتن الیافی به حفظ کنترل و عدم بازشدگی بیش از حد ترک ها کمک می‌کند و عرض و مساحت ترک را کاهش می‌دهد، در نتیجه از نفوذ آب و سایر محلول‌ها به بتن جلوگیری می‌گردد. توجه به این نکته ضروری است که الیاف مصنوعی در محیط قلیایی بتن و یا در محیط اسیدی خورده نمی شوند. حذف فولاد از بتن که می تواند خورده شود و باعث خرابی سریع بتن شود، یک مزیت قابل توجه برای الیاف پلیمری است زیرا آنها از دیدگاه عملکرد مهندسی معادل طراحی شده اند. اگرچه الیاف فولادی معمولاً به راحتی میلگرد خورده نمی شوند، اما می توانند در سطحی که در معرض هوا یا آب قرار دارند تغییر رنگ دهند

پنجم کنترل مطمئنِ جمع شدگی تازه/ثانویه : بتن مسلح شده با الیاف فورتا و الیاف میکرو پلی پروپیلن یک جایگزین مطمئن، قطعی و مقرون‌به‌صرفه برای میلگرد یا مش آماده برای محافظت از بتن در برابر تنش های کششی بوجود آمده در ساعات اولیه و در بلندمدت ناشی از خشک شدگی بتن است. میلگرد به هیچ عنوان در ساعات اولیه نمی تواند جمع شدگی پلاستیک را کنترل و جلوی ریزترک هایی که به مرور تبدیل به ترک های بزرگ می شوند را بگیرد.

ششم کاهش هزینه ها : با جایگزینی و حذف میلگرد و کاربرد الیاف سازه ای فورتا یا پلی تار می توان زمان ساخت و ساز را کاهش داد و فرآیند اجرایی را آسان نمود. همچنین هزینه نیروی کاری از لحاظ تعداد نفرات و تعداد روزهای درگیر در پروژه کاهش می یابد و هزینه های تعمیر و نگهداری نیز به واسطه افزایش دوام بتن کاهش پیدا می کند که برای پیمانکاران خوش نام و صاحبان پروژه بسیار مورد توجه است.

هفتم دوستدار محیط زیست : بتن تقویت شده با الیاف توانمند فورتا فررو ماندگار می تواند به عنوان یک راه حل سازگار با محیط زیست عمل کند، به طوریکه با افزایش دوام و طول عمر بتن، برداشت بیش از حد از منابع طبیعی کاهش می یابد و گام مهمی در راستای تحقق توسعه پایدار اتفاق می افتد. بنابراین از میلگرد یا فولاد تا جایی که امکان پذیر است در بتن کمتر استفاده کنیم

محدودیت های بتن الیافی

علاوه بر هفت مزیت کلیدی بتن مسلح با الیاف ماکرو که تا اینجا بیان شد، در نظر گرفتن محدودیت‌های بالقوه این فناوری نیز مهم اس

به عنوان مثال، با استفاده از الیاف به تنهایی هنوز قادر به جایگزینی میلگرد سازه ای در اعضای سازه ای مثل تیر و ستون‌ نیستیم. با در نظر گرفتن این موضوع، سایر راه حل های هیبریدی (ترکیب میلگرد و الیاف ماکرو/میکرو) همچنان مورد توجه قرار خواهند گرفت و بتن های کامپوزیتی بیشتری در سال های آینده توسعه خواهند یافت. علاوه بر این، بتن الیافی ممکن است به ملاحظات خاصی در مورد فرآیند اختلاط و همگن شدن الیاف به ویژه در مقادیر مصرف بالا نیاز داشته باشد که باید از طریق مشاوره با افرادی که در زمینه بتن الیافی خبره هستند این مسائل مدیریت شود. یکی دیگر از خطراتی که تکنولوژی بتن الیافی را تهدید می کند مصرف الیاف کم کیفیت و ارزان قیمت و همچنین مصرف الیاف بدون محاسبات فنی و بر مبنای توصیه های غیر اصولی است که حتما مصرف کنندگان باید هوشیار باشند

برای دریافت اطلاعات بیشتر و مشاوره فنی در مورد اجرای کفسازی بتنی به صورت تخصصی، الیاف جایگزین میلگرد و انواع افزودنی های بتن با ما تماس بگیرید تماس با ما