بتن تقویت شده با الیاف
بتن تقویت شده با الیاف که به نام بتن الیافی نیز شناخته شده است، بتنی است که با سیمان هیدرولیکی، مصالح سنگی ریزدانه یا ریزدانه و درشت دانه، و الیاف مجزا و غیرپیوسته، ساخته میشود. الیاف ممکن است از مصالح طبیعی مانند پنبهنسوز، انواع مخصوص کنف، و سلولز، و یا از محصولات کارخانهای مانند شیشه، فولاد، کربن، و پلیمر (مانند پلی پروپیلن یا کولار) ساخته شوند.
خمیر سیمان هیدراته شده و بتن تا اندازهای شکننده میباشند. هدف از مسلح نمودن بتن با الیاف، افزایش مقاومت کششی، جلوگیری از توسعه ترکها و افزایش سختی به وسیله انتقال تنش در عرض مقطع یک ترک میباشد. بدین ترتیب در مقایسه با بتن بدون الیاف، امکان تغییر شکلهای بزرگتری فراهم میشود.
مسلح نمودن بتن با الیاف، مقاومت ضربهای و مقاومت خستگی را بهبود میبخشد و انقباض را کاهش میدهد. مقدار مصرف الیاف کم و معمولاً حدود 1 تا 5 درصد حجم میباشد.
برای تأثیر الیاف به عنوان مسلح کننده، باید مقاومت کششی، کرنش گسیختگی و مدول الاستیته آنها بیشتر از خصوصیات متناظر بتن باشند.
علاوه بر این، لازم است خزش الیاف کم باشد، در غیر این صورت پدیده رها شدن تنش به وجود خواهد آمد.
بتن الیافی در مقیاس وسیع برای کفسازی، پیادهروها، سواحل، تولیدات بتنی آماده و غیره استفاده میشود و نیاز به استفاده از شبکه آهنی جهت کنترل ترک نیست.
این الیاف با ایجاد سطح ویژه زیاد خود سبب میشوند که سختی الیاف با حداکثر تأثیرپذیری به بتن انتقال یابد و این امر باعث میشود تا انقباض کششی اولیه به صورتی یکنواخت در سطح بتن پخش شود. بدین نحو از شکل پذیری ترکها و تضعیف بتن جلوگیری به عمل میآید.
امروزه استفاده از سیمان و بتن تقویت شده با الیاف، به میزان زیادی رایج شده است.. الیاف فلزی و الیاف شیشهای هر دو، در روسازیهای بتنی بکار میروند، ضمن اینکه از الیاف فلزی میتوان در بتنپاشی نیز استفاده نمود.
البته ممکن است مسئله خوردگی فولاد، بخصوص در قسمتهایی که در معرض هوای آزاد هستند، بوجود آید. ساخت قالبهای دائمی یا قابل مصرف مجدد و محافظت و تقویت پوسته اعضاء بتنی، از دیگر کاربردهای سیمان الیافدار است.
نمونهای از خصوصیات الیاف
نوع الیاف | وزن مخصوص (gr/cm3) | مقاومت کششی | مدول الاستیسیته | افزایش طول در زمان گسیختگی (درصد) | ضریب پواسون |
MPa | Psi | GPa | 10ºpsi |
شیشه ضدقلیایی | 71/2 | 8/2-2 | 410-290 | 80 | 6/11 | 3-2 | 22/0 |
پلی پروپیلن | 91/0 | 65/0 | 95 | 8 | 2/1 | 8 | 46-29/0 |
فولاد | 84/7 | 2/3-1 | 465-145 | 200 | 29 | 4-3 | 3/0 |
کربن | 99/1-74/1 | 2/3-4/1 | 465-200 | 450-250 | 3/65-2/36 | 1-4/0 | 4/0-2/0 |
کولار | 45/1 | 6/3 | 520 | 130-65 | 8/18-3/94 | 4-3 | 32/0 |