بتن مسلح به الیاف فولادی

همانطور که می دانید بتن یکی از مسالح پر کاربرد در اجرای سازه ها می باشد. می توان با افزودن الیاف به بتن و تولید بتن الیافی، خواص این ماده را در برابر عوامل آسیب زا جوی بهبود بخشید و کاربرد بتن را گسترش داد. به همین منظور می توان از بتن مسلح به الیاف فولادی در فرآیند ترمیم بتن و تقویت سازه های بتنی استفاده کرد. یکی از مواد افزودنی به بتن، الیاف فولادی است که جهت تولید بتن الیافی مسلح بکار می‌رود. بتن الیافی مسلح به الیاف فولادی نیز همانند بتن پلیمری از مقاومت بالاتری نسبت به بتن های معمولی برخودار است با این تفاوت که در ترکیب بتن الیاف مسلح به الیاف فولادی بجای استفاده از رزین از آب استفاده است و الیاف فولادی به شکل غیر یکنواخت و پراکنده در جهات مختلف توزیع شده اند. بطور کلی مقاومت بتن پس از افزودن الیاف فولادی به آن نسبت به گذشته بطور چشمگیری افزایش پیدا می کند.

خواص بتن مسلح به الیاف فولادی

عوامل مختلفی در خصوصیات بتن مسلح به الیاف فولادی تأثیرگذار است. مقدار و نوع الیاف فولادی، اندازه سنگدانه ها، مقاومت ماتریس و نسبت ظاهری الیاف از حمله عوامل تاثیرگذاری در خصوصیات این بتن ها محسوب می شوند. تحقیقاتی که بر روی میزان تاثیرگذاری عوامل مختلف در خصوصیات بتن مسلح به الیاف فولادی صورت گرفته است نشان می دهد، طول الیاف اربتطا مستقیمی با پیوستگی بین ماتریس و الیاف خواهد داشت بنابراین هرچقدر طول الیاف بلندتر باشد پیوستگی بین ماتریس و الیاف بیشتر بوده و سطح بالاتری از مقاومت حاصل می گردد.

مقاومت خمشی بتن الیاف فولادی

بتن دارای خاصیت تردی و شکنندگی است، استفاده از بتن مسلح به الیاف فولادی سبب کاهش شنندگی و تردی بتن می شود و مقاومت خمشی بتن را افزایش می دهد و مانع از ایجاد ترک در بتن می شود.

مقاومت برشی بتن الیاف فولادی

بتن مسلح به الیاف فولادی با تقویت تیر بتنی در برابر گسیختگی ناگهانی در ناحیه کششی، سبب افزایش مقاومت برشی بتن می شوند. به همین دلیل با استفاده از بتن مسلح به الیاف فولادی یا بتن الیاف فولادی می تواند از بکار بردن خاموت به عنوان آرماتور برشی در تیرهای بتنی صرفنظر کرد.

مقاومت پیچشی بتن الیاف فولادی

مقاومت پیچشی بتن مسلح به الیاف فولادی نسبت به بتن معمولی ۵/۱ تا ۲ برابر بیشتر است .

مقاومت بتن الیاف فولادی در برابر ترک خوردگی

بتن مسلح به الیاف فولادی علاوه بر اینکه از مقاومت بالاتری نسبت به بتن معمولی برخوردار است بلکه احتمال وقوع ترک خوردگی در آن به شدت کاهش خواهد یافت. بتن مسلح به الیاف فولادی پس از قرارگیری در معرض بارگزاری بیش از ظرفیت بتن، شروع به ترک خوردگی می کند. با شروع ترک خوردگی، الیاف فولادی موجود در بتن شروع به‌کار می کنند و با دوختن ترک، ابعاد ترک را محدود می کنند و در صورت ادامه ی بارگذاری مانع از گسترش ترک می شوند. بطور کلی الیاف فولادی بکار فته در بتن مسلح به الیاف فولادی نقش مهمی در پیشگیری از افزایش ابعاد ترک و فرو ریزش عضو بتنی دارند. نقش الیاف فولادی در ترک های کششی نیز به همین شکل است. به گونه ای که پس از بروز اولین ترک در بتن تحت کشش، الیاف دو طرف ترک را یه یکدیگر متصل می کنند و مانع از گسترش اندازه ی ترک می شوند.

رفتار بتن مسلح به الیاف فولادی تحت خزش

نتایج حاصل از تحقیقات و آزمایش ها نشان می دهد که بتن مسلح به الیاف فولادی از نوع سیمی تاثیر به خصوصی در میزان خزش ملات با سیمان پرتلند ندارد.

زنگ زدگی الیاف فولادی

بدلیل فرآیند زنگ زدگی میلگرد در بتن ، انتظار می رود الیاف فولادی بکار رفته در بتن مسلح نیز دچار خوردگی شوند با این وجود تحقیقات نشان داده است که اثر عوامل خورنده به روی سیمان پرتلند مسلح به ۲ درصد الیاف فولادی بسیار ناچیز است. به گونه ای که پس از ۳ ماه قرار گیری در معرض آب نمک اشباع شده هیچ تغییر به خصوصی در مقاومت خمشی بتن مسلح به الیاف فولادی ایجاد نشده است. حتی برخی از آزمایشات نشان داده است که ۷ سال قرارگیری بتن الیاف فولادی در معرض آب نمک نیز تاثیر در مقاومت خمشی این ماده نداشته است. این پایداری تا ۱۰ سال نیز تضمین شده است. برخلاف آن درصد بالای کلراید محلول می تواند سبب زنگ زدگی الیاف بکار رفته در بخش خارجی بتن مسلح شود. بطور کلی نتایج تحقیقات نشان دهنده‌ی عدم زنگ زدگی الیاف فولادی در بخش داخلی بتن است. براین اساس تنها احتمال زنگ زدگی الیاف موجود در بخش خارجی بتن وجود دارد.

هدایت گرمایی بتن مسلح به الیاف فولادی

براساس تجربیات و آزمایش های صورت گرفته، در صورت افزایش درصد الیاف فولادی بکار رفته در بتن، مقدار هدایت گرمایی آن نیز افزایش می یابد. بطور کلی می توان گفت بتن مسلح به الیاف فولادی علاوه بر افزایش مقاومت بتن در برابر تغییرات ناگهانی سبب بهبود هدایت گرمایی در این ماده نیز می گردد. کاربرد بتن مسلح به الیاف فولادی
۱-کف سازی بتن سازه‌های شهری، بزرگراه ها، جاده ها و فرودگاه ها
۲-فونداسیون
۳-لوله های بتنی صنعتی
۴-قطعات پیش ساخته ی بتنی
۵-تقویت سازه های بتنی
۶-سازه های دریایی و ساحلی
۷-کف سازی سالن های صنعتی
۸-تونل ها و معابر معادن
۹-بهسازی لرزه ای در نواحی زلزله خیز
۱۰-تعمیر بتن کم مقاومت و آسیب دیده
۱۱-کاور لوله های فولادی
۱۲-تعمیر نواحی آسیب دیده سازه
۱۳-تثبیت سازی تونل ها و کانال های معدنی و آبی

موارد استفاده از بتن الیاف فولادی

یکی از موارد استفاده از بتن الیاف فولادی به روش بتن پاشی یا بتن پرتابی است. در این روش خمیر بتن و الیاف فولادی با استفاده از پمپ و با فشار زیاد به سطوح مورد نظر پاشیده می شود. در بتن پاشی با استفاده از بتن مسلح به الیاف فولادی خمیر بتن و الیاف فولادی از دو مجرای متفاوت و بطور همزمان با مقادیر مشخص و سرعت بالا بصورت لایه لایه به نواحی مورد نظر پاشیده می شود و سطح مورد نظر کاملا با استفاده از بتن مسلح به الیاف فولادی کاور می شود. در برخی موارد نیز می توان بتن و الیاف فولادی را به روش بتن پرتابی از یک مجرا خارج کرد.

نحوه ی ساخت بتن الیاف فولادی

بتن مسلح به الیاف فولادی دارای اشکال و ابعاد متفاوتی هستند که به شکل های مختلفی ساخته می شوند. بطور کلی می توان گفت تولید بتن مسلح به الیاف فولادی به چهار روش زیر امکان پذیر خواهد بود:
۱-کشیدن و بریدن سیم های فولادی-الیاف مسی
۲-برش ورق های فولادی-الیاف فولادی یا نواری
۳-از طریق مواد مذاب-الیاف ریخته گری
۴-تراشیدن سطح ورق های فولادی با استفاده از صفحه تراش-الیاف ماشینی