بتن تقویت شده با فیبر

بتن مسلح شده با فیبر (FRC) بونی است که حاوی مواد فیبری است. این بتن شامل الیاف گسسته کوتاه است که به طور یکنواخت توزیع شده و به صورت تصادفی جهت گیری می شوند. الیاف شامل الیاف فولادی ، الیاف شیشه ای ، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی هستند - هر کدام از این الیافها ویژگی های متفاوتی به بتن می دهند. علاوه بر این ، پارامتر های بتن مسلح با الیاف با بتن های مختلف ، نوع الیاف ، هندسه ، توزیع ، جهت گیری و تراکم الیاف تغییر می کند.

بتن مسلح شده با فیبر (FRC) بونی است که حاوی مواد فیبری است. این بتن شامل الیاف گسسته کوتاه است که به طور یکنواخت توزیع شده و به صورت تصادفی جهت گیری می شوند. الیاف شامل الیاف فولادی ، الیاف شیشه ای ، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی هستند – هر کدام از این الیافها ویژگی های متفاوتی به بتن می دهند. علاوه بر این ، پارامتر های بتن مسلح با الیاف با بتن های مختلف ، نوع الیاف ، هندسه ، توزیع ، جهت گیری و تراکم الیاف تغییر می کند.

بتن تقویت شده با فیبر

بتن تقویت شده  با فیبر

چشم انداز تاریخی

مفهوم استفاده از الیاف به عنوان تقویت کننده جدید نیست. الیاف از زمان های بسیار قدیم به عنوان تقویت کننده استفاده می شده اند. از نظر تاریخی ، از کاه در گِل استفاده می شد. در دهه ۱۹۰۰ از الیاف آزبست در بتن استفاده می شد. در دهه ۱۹۵۰ مفهوم مواد کامپوزیت به وجود آمد و بتن مسلح با فیبریکی از مباحث مورد علاقه بود. هنگامی که خطرات سلامتی مرتبط با آزبست کشف شد ، نیاز به یافتن جایگزینی برای این ماده در بتن و سایر مصالح ساختمانی بود. در دهه ۱۹۶۰ از الیاف فولادی ، شیشه ای (GFRC) و الیاف مصنوعی (مانند پلی پروپیلن) در بتن استفاده می شد. تحقیقات مربوط به بتن های تقویت شده با الیاف ، امروز نیز ادامه دارد.

آزمون نظام مهندسی عمران ۹۸

نظام مهندسی عمران نظارت

تأثیر الیاف در بتن

الیاف معمولاً در بتن برای کنترل ترک خوردگی به دلیل جمع شدگی و انقباض به کار می روند. آن ها همچنین باعث کاهش نفوذپذیری بتن شده .برخی از انواع الیاف ضربه ، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در برابر خرد شدن بیشتری را در بتن ایجاد می کنند. به طور کلی الیاف مقاومت خمشی بتن را افزایش نمی دهند ، بنابراین نمی توانند جایگزین فولاد که تقویت کننده مقاومت در برابر لنگر خمشی است، شوند.

مقدار الیاف اضافه شده به مخلوط بتنی به عنوان درصدی از کل حجم کامپوزیت (بتن و الیاف) بیان می شود که اصطلاحاً آن “کسری از حجم”  استکهبهطورمعمولاز ۰٫۱ تا ۳٪متغیر است. نسبت ابعاد (l / d) با تقسیم طول فیبر (l) به قطر آن (d) محاسبه می شود. الیاف با سطح مقطع غیر دایره ای برای محاسبه نسبت ابعاد از قطر معادل استفاده می کنند. اگر مدول الاستیک فیبر بالاتر ازبتن یا ملات  باشد ، با افزایش مقاومت کششی مواد به تحمل بار کمک می کنند. افزایش نسبت ابعاد فیبر معمولاً مقاومت خمشی و سفتی بتن یا ملات را افزایش می دهد. با این حال ، الیافی که خیلی طولانی هستند ، تمایل دارند که گره بخورند و به شکل توپ درآیند که خود مشکلاتی را ایجاد می کنند.

برخی تحقیقات در اواخر دهه ۲۰۰۰ نشان داد كه استفاده از الیاف در بتن تأثیر محدودی در مقاومت به ضربه  دارد. اینیافته از آنجا که به طور سنتی ، بسیار مهم است ، مردم فکر می کنند که با تقویت بتن با الیاف ، شکل پذیری افزایش مییابد. نتایج همچنین حاکی از آن است که استفاده از الیاف ریز مقاومت بهتری نسبت به فیبرهای طولانی نشان می دهد.

مزایا

الیاف پلی پروپیلن و نایلون می توانند:

• انسجام ترکیب را بهبود بخشیده ، قابلیت پمپاژ را در مسافت های طولانی بهبود می بخشد.
• مقاومت در برابر یخ زدگی را بهبود می بخشد.
• مقاومت در برابر آسیب های انفجاری را در صورت بروز آتش سوزی شدید بهبود می بخشد.
• مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش
• استحکام ساختاری را بهبود می بخشد.
• نیاز به تقویت با فولاد را کاهش می دهد.
• بهبود شکل پذیری
• عرض ترک را کاهش داده و عرض ترک را کنترل می کند ، در نتیجه دوام را بهبود می بخشد.

بتن تقویت شده با فیبر

الیاف فولادی می توانند:

• استحکام ساختاری را بهبود می بخشد.
• نیاز به آرماتور های تقویتی را کاهش می دهد.
• عرض ترک را کاهش داده و عرض ترک را کنترل می کند ، در نتیجه دوام را بهبود می بخشد.
• مقاومت در برابر ضربه و مقاومت در برابر سایش
• مقاومت در برابر یخ زدگی را بهبود می بخشد.

مخلوط الیاف فولادی و پلیمری اغلب در پروژه های ساختمانی به منظور ترکیب مزایای هر دو محصول مورد استفاده قرار می گیرند. بهبود های ساختاری ارائه شده توسط الیاف فولادی و مقاومت در برابر انفجار و بهبود جمع شدگی که توسط الیاف پلیمری ارائه می شود.

در شرایط خاص ، الیاف فولادییا الیاف مصنوعی کلان می توانند به طور کامل جایگزین نوار تقویت کننده فولاد سنتی (“میلگرد”) در بتن آرمه شوند. این بیشتر در کفپوش های صنعتی وجود دارد. به طور معمول ، این ها با آزمایش های آزمایشگاهی تأیید می شوند تا تأیید شود که نیازهای عملکردی برآورده می شود یا خیر. باید دقت شود که از الزامات طراحی محلی نیز رعایت شود ، که ممکن است حداقل مقادیر تقویت کننده فولاد را درون بتن تحمیل کند. تعداد زیادی پروژه تونل سازی تنها با استفاده از لاینینگ تقویت شده فقط با الیاف فولادی انجام می گیرند.