بتن الیافی

14.00
ومقاومت بتن را در برابر خستگي ضربه جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش داده و بتن در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير مثبت ميگذارد.از اهم متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر ميگذراند ميتوان به خواص ماتريس بتن بازدهي الياف و مقدار الياف اشاره كرد.تكنولوژي بتن پرمقاومت توسعه اي جديد در صنعت ساخت سازه هاي بتني محسوب ميشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلي بوده وهر چه مقاومت فشاري بتن بیشتر مي شود بتن تردتر شده ودر نتيجه مقاومت كششي آن به نسبت افزايش مقاومت فشاري افزايش نمي يابد و نيز از تحمل كرنش پايينتر برخوردار است. بدين دليل نياز به استفاده از الياف در بتن پرمقاومت كاملا مشهود است .جهت افزايش مقاومت كششي و جلوگيري از گسترش ترك و بويژه افزايش نرمي از الياف در بتن استفاده ميشود. مقدار افزايش با تغيير اين مقاومت ها بستگي به مقاومت بتن بدون الياف شكل الياف ودرصد الياف دارد. بتن پرمقاومت شامل الياف فولادي، تركيبي است از سيمان، مصالح سنگي، آب، فوق روان كننده، دوده سيليس وهمچنين درصدي از الياف فولادي كه بطور درهم و كاملا اتفاقي ودر جهات مختلف در مخلوط پراكنده شده است. وجود الياف فولادي مشخصات مکانيکی بتن را نسبت به حالت بهبود مي‌بخشد. بتن پرمقاومت يك ماده ترد وشكننده است در حاليكه افزودن الياف فولادي به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغييرمد شكست آن مي‌گردد. مزاياي بتن اليافي در مقايسه با بتن بدون الياف را مي توان بطور خلاصه بشرح ذيل بيان داشت: 1. مقاومت د‍ر مقابل تورق وسايش 2. مقاومت در مقابل تنش هاي خستگي 3. مقاومت عالي در مقابل ضربه 4. قابليت كششي وظرفيت زياد تغيير شكل نسبي 5. قابليت باربري بعد از ترك خوردگي 6. افزايش در ميزان جذب انرژي قابليت انعطافي كه بتن اليافي دارد همانند خواص مواد پلاستيكي باعث مي شود كه بتن اليافي گسيختگي ناگهاني نداشته باشد. از آنجا كه الياف فولادي در جسم بتن در همه جهات پراكنده مي شود در صورت تشكيل يك ترك در جهات مختلف الياف اتصالاتي را بوجود آورده و از گسترش ترك جلوگيري مي نمايد. بنابراين رشته هاي الياف بطور فعال در محدود كردن عرض ترك وارد عمل شده و با تشكيل ريز تركهاي زياد قابليت بهره برداري بتن را افزايش مي دهند. انواع الياف و الياف فولادي انواع اليافي كه در بتن استفاده مي شود و در اشكال و اندازه هاي مختلفي توليد مي شود عبارتند از الياف شيشه اي ، الياف پلاستيكي و الياف فولادي . پارامتر مناسب كه يك رشته از الياف را تعريف مي كند نسبت ظاهري مي باشد كه نسبت طول الياف به قطر معادل الياف است. مقدار نسبت هاي ظاهري (l/d) معمولاٌ بين 30 تا 100 است . در اين تحقيق الياف فولادي با نسبت(l/d) برابر 80 و 100 استفاده گرديد. مكانيزم عملكرد الياف در بتن بطور كلي براي كاربرد در سازه الياف فولادي مي توانند نقش مكملي براي ميلگرد داشته باشند.الياف فولادي با پخش تركها مقابله مي كنند و مقاومت بتن را در برابر خستگي ضربه جمع شدگي وتنشهاي حرارتي افزايش مي دهند. الياف فولادي مي توانند در همه مدهاي شكست روي خواص مكانيكي بتن تاثير بگذارند‌‌(1،2،3) مكانيزم تقويت را مي توان بصورت زير توجيه كرد: تنشها بوسيله برش محيطي ودر صورتيكه رويه الياف آجدار باشد بوسيله مقاومت چسبندگي (درون سطحي) از ماتريس به الياف منتقل مي شود. بنابراين مادامي كه ماتريس بتن ترك نخورده است،تنش كششي بين الياف و ماتريس تقسيم مي شود. پس از ايجاد ترك، همه تنش به الياف انتقال مي يابد. مهمترين متغيرهايي كه بر خواص بتن با الياف فولادي اثر مي گذارند عبارتند از:خواص ماتريس بتن ، بازدهي الياف ومقدار الياف .بازدهي الياف بوسيله مقاومت الياف در برابر بيرون كشيده شدن از مخلوط كنترل مي شود اين مقاومت به چسبندگي بين الياف و ماتريس بستگي دارد .براي الياف با مقطع ثابت اين مقاومت با افزايش طول ،افزايش مي يابد .بنابراين هر قدر طول بيشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتريس بيشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بيرون كشيده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم مي باشد . معمولا الياف با سطح مقطع گرد و قطر كوچك بيشتر از الياف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. اين امر به اين خاطر است كه الياف دسته اول سطح بيشتری در واحد حجم دارا مي باشند بنابراين هر چه سطح تماس الياف بيشتر باشد (و يا به عبارت ديگر قطر آنها كوچكتر باشد) بازده چسبندگي آنها بيشتر خواهد بود بنابراين روشن مي شود كه نسبت طول به قطر الياف بايد به اندازه اي بزرگ باشد كه در هنگام شكست ماتريس ، الياف به حداكثر مقاومت كشش خود نزديك باشند، با این وجود در عمل اين كار معمولا ممكن نيست . بسياري از محققين نشان داده اند (7) در صورتيكه از روشهاي عادي اختلاط استفاده شود الياف با نسبت طول به قطر بيشتر از100 باعث كم شدن كارآيي بتن به مقدار قابل ملاحظه اي مي شوند و يا بطور نا همگون در بتن توزيع مي گردند . بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سيمان تشكيل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سيمان به يكديگر چسبانده مي شوند.اين ماده ساختماني داراى مزايا و معايبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم ومفيد و در موارد ديگر غير ممكن يا مضر می سازد. از جمله معايب بتن:مقاومت كششی بسيار ناچيز آن می باشد كه اين رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروريختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. بتن از سه عنصر اصلى شن و ماسه و سيمان تشكيل شده است كه در آن شن و ماسه توسط سيمان به يكديگر چسبانده مي شوند.اين ماده ساختماني داراى مزايا و معايبی است كه كاربرد ان را در مواردى لازم ومفيد و در موارد ديگر غير ممكن يا مضر می سازد. از جمله معايب بتن:مقاومت كششی بسيار ناچيز آن می باشد كه اين رفتار ترد و شكننده موجب شكست ناگهانی و فروريختن سازه های بتنی در هنگام زلزله می گردد. مشکل ترد بودن بتن را مى توان با مسلح كردن آن توسط آرماتور هاى فولادى در جهت نيروهای كششى برطرف نمود. اما در موارد متعددی جهت اين نيرو های كششی به طور دقيق معلوم نمی باشد.از طرفى در بتن تازه به دليل جمع شدگی ابعاد بتن تغييرپيدا كرده و ترك هايی به وجود مي آيند كه نتايج اين ترك ها در بتن سبب افزايش نفوذپذيرى، از بين رفتن سطح بتن، خوردگی آرماتورها و كاهش خواص مكانيكی مي باشد. يكی از راه حل های مناسب براى مقابله با این مشکلات استفاده از مقادير كم الياف به منظور كنترل رشد ترك وافزايش مقاومت كششى بتن می باشد. كاربرد الياف بطورفراگير از اوايل سال1960در كشور هاى صنعتی پيشرفته آغاز شده ودر طی اين 4 دهه جنس و شكل الياف و نحوه ساخت بتن اليافی بهبود يافته و كاربرد ان نيز فزونی يافته است.شاهد تاريخی اين فناورى كاربرد كاهگل در ساختمان ها می باشد.در واقع بتن اليافي نوع پيشرفته اين تكنولوژی مي باشد كه الياف طبيعي و مصنوعى جديد،جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در كاهگل شده است.الیاف به کار رفته در بتن به جنس های مختلفی نظیر شیشه ، فولاد، کربن، پلی پروپیلن، کولار و غیره تولید می شوند که در این میان الیاف فولادی دارای مزایایی نسبت به سایر انواع می باشد که از جمله این موارد :1- دارای مدول الاستيسيته و کرنش شکست بالابوده که با توجه به قابليت شکل گيری مناسب و مقاومت کششی بالا از مناسبترين و اقتصادی ترين نوع الياف به حساب می آید 2- بالاترين افزايش را در مقاومت و شکل پذيری بتن ايجاد می کنند 3- به اشکال ظاهری گوناگون جهت بهبود رفتار بتن قابل ساخت هستند4 - اختلاط آنها با ديگر مواد بتن بسهولت انجام پذير است متن موجود نتايج ارزيابی رفتار الياف به منظور كنترل ترك هاى ناشى از جمع شدگى در بتن استاندارد و خودتراکم می باشد. اگر بتن از جمع شدن بازداشته شود ، تنشهای کششی ایجاد شده در آن باعث ترک خوردگی مقطع می شوند. در بتن استاندارد با نسبت آب به سيمان بالاتر از 45% جمع شدگى ناشى از خشك شدن به عنوان مهمترين دليل ايجاد ترك در سنين اوليه توصيف شده است .در بتن خود تراكم در سنين اوليه به دليل چسبندگی بالاى مواد ريز موجود, جمع شدگی و خزش بيشترى نسبت به بتن استاندارد مشاهده مى شود ولی در مرحله سخت شدن تاخيرى در شروع جمع شدگی بتن خود تراكم به وجود می آیدكه به دليل پايين بودن سرعت تبخير از سطح خارجي اعضاء بتنى می باشد. جمع شدگى ناشى از خشك شدن از همان ابتدا يعنى زمان هاى اوليه بتن ريزى و حتی قبل از افزایش ظرفيت مكانيكى بتن آغاز مى شودكه بستگی به:خواص بتن (طرح اختلاط، طريقه ى بتن ريزى و روش هاي عمل آورى) شكل و چگونگي اعضاء بتنى و شرايط محيطى (دما، رطوبت مربوطه، سرعت باد) دارد. چون جمع شدگى به دليل كمبود آب درون بتن به سطح اعضاء تحميل مى شود,كرنش در اين قسمت از اعضاء ايجادشده و ترك هائى با منشاء drying shrinkage از نواحى سطحی كه در تماس با محيط هستند آغاز مى شود,در نتيجه اعضاء با سطح خارجى بالا(مانند دال ها و پانل هاى پيش ساخته) در تماس با يك محيط مهاجم بيشترين آسيب را در اثر به وجود آمدن ترك ها مي بينند و اين امر با عبور هوا از روى نمونه هاى تازه تشديد مى يابد اما از نتايج آزمايش ها مشاهده مي شود كه با استفاده از مقادير مناسب الياف جمع شدگى و به تبع آن ترک ها به ميزان قابل توجهی كاهش مى يابند. براى كنترل ترك هاى بتن تحت اثر جمع شدگی دو روش متفاوت پيشنهاد می شود:1-اندازه گيرى كاهش جمع شدگى با توجه به حدود آب از دست رفته از سطح در معرض هوا(بدون پوشش)اعضاء2-توسط اتصال اجزا بتن كه مي تواند رشد ترك ها را كنترل کرده و از انتشار خرابى در اعضا در سنين اوليه جلوگيری کند.اولين روش بررسى نحوه ى عمل آورى بتن و آب نگهدارى و يا افزودني هاى تقليل دهنده ى جمع شدگى بوده كه هدف اين روش كاهش تنش كششي روی بتن است. دومين روش استفاده از افزودنی ها و اليافى هستند كه با بتن تازه تركيب مى شوند و ظرفيت مكانيكى مخلوط را در سنين كم تعيين كرده در نتيجه از رشد و انتشار ترك ها جلو گيرى مى كنند به اين معنا كه با حضور الیاف تعداد بيشتری ترک ايجاد شده و اين امر باعث انتقال تنشهای کششی از ميان ترکها و کاهش تمرکز تنش می شود. حركت ترك ها در هر دو نوع بتن استاندارد و خود تراكم جهت مشخصى نداشته و عمود بر هم از طرفى به طرف ديگر عبور مي كنند ولی در کل می توان3 حالت فشاری و کششی و برشی را برای حرکت ترک ها در نظر گرفت: همچنین با ورود الياف به بتن مستقل از مواد تشكيل دهنده 2 نوع وضعيت اصلى موازى و عمود بين ترك و الياف مشاهده می شود که در صورت عبورالیاف عمود بر لبه هاى ترک با پل زدن الیاف بین ترک ها يكپارچگی بتن تا تغيير شكلهای زياد حفظ شده و مقاومت خمشی و کششی به دليل خاصيت دوزندگی الياف بالا می رود . بنا به دلایل ذکر شده استفاده از آرماتورها از ديد گاه ميكروسكوپى در کنترل ترک ها مفيد واقع نشده و حتی در صورت بروز ترک با پدیده خوردگی مواجه می شوند و بتن کاملا از بین می رود. درصورتيكه با توزیع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها،اندازه ترک ها کوچکتر شده و باعث کاهش نفوذپذیری و پایداری بتن در محیط های مهاجم می شود. در حالت كلى توزيع اتفاقی الياف در فواصل بسيار کوچکتر از فاصله بين آرماتورها باعث پخش و کوچکترشدن اندازه ترک ها شده و پس از ترک خوردن ، مقاومت كششى و خمشى به دليل خاصيت دوزندگی الياف بالا رفته و يكپارچگی بتن تا تغيير شكلهاى زياد حفظ می شودالیاف را ميتوان قبل,بعد يا در حين ميكس به مخلوط بتن اضافه كرد ولی براى آسانى پخش بايد به صورت خشك وارد مخلوط شود. البته بايد توجه داشت در فرآيند ساخت بتن اليافی بايد از ايجاد پديده گلوله ای شدن (Balling) كه به دليل استفاده از مقادير زياد و نادرست الياف رخ مى دهد جلوگيری بعمل آيد زيرا در اين صورت پديده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الياف عملا از بين خواهد رفت به دليل اينكه مقدار الياف مورد استفاده در بتن برای جلوگیری از پدیده (Balling) بسیار كم مى باشد(تقريبا 0.1%), مقاومت فشارى به اندازه زيادی افزايش پيدا نمى كند زيرا الياف نيروى مكانيكى ماكروسكوپى نبوده و تنهايك نيروى كمكى محلى به حساب آورده مى شوند. براى مقايسه هزينه ساخت بتن اليافي با با بتن مسلح به آرماتور مي بايد مزاياى بتن اليافي از جمله مقاومت ضربه اى بسيار بالاتر، جمع شدگي و عرض ترك كمتر، دوام بيشتر و كاهش هزينه هاي مربوط به تعمير ، حفظ و نگهداري، كنترل شكستهاي موضعي، ايجاد ترك و گسترش ترك، عمر مفيد بيشتر، كنترل نفوذپذيرى بيشتر و بويژه زمان اجراى بسيار كمتر را (در مقايسه با بتن مسلح به ميلگرد) در نظر داشت. همان طور که می دانیم گسیختگی مواد که به وسیله سیمان تهیه شده ومی شکنند به علت ترد بودن ان می باشد همان طو ر که قبلا" توضیح داده شد تقویت بتن توسط الیاف کوتاه به صورت تصادفی ونا منظم می شد وباعث تثبیت ترکها واستحکام کششی بتن می شود در دهه ۱۹۵۰برای اولین بار در کشور شو روی وبعد درکشور امریکادر سال۱۹۶۰ تحقیقاتی انجام شده در صورت استفاده از الیاف فولادی در ماتریس شکننده، تمرکز تنش در محل ترکهای بوجود آمده کاهش می یابد بتن الیافی که به نام های زیر در جهان موجود است آرماتورها که معروف به آرماتورهای با الیاف پلاستیکی (FRP) هستند از الیاف مختلفی چون الیاف شیشه ای (GFRP) الیاف آرامیدی (Afrp) والیاف کربنی (CFRP) در یک رزین چسباننده تشکیل شده انددر دنیا معروف است . این مواد یکی از پر مصرف ترین مواد در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است که همراه با ان از سنگدانه های هوا ساز نیز استفاده میشودکاربرد صفحات با الیاف کربنی برای این تقویت بیشتر رایج گشته و در چندین پل در ژاپن و در بعضی کشورهای اروپایی از آن استفاده شده است. به خصوص در ژاپن که به علت مقاومت در بتن الیافی در برابر خوردگیدر پل ودیوار های نما از این بتن الیافی خیلی استفاده می کنندهمچنین امروزه علم نانو نیز به کمک بتن الیافی و صنعت ساختمان امده وامروزه استفاده از انواع پلیمر والیاف در بتن به وسیله علم نانورونق گرفته است که تاریخ این علم بر میگردد به دوره ۷۰ معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده استد یکی از شرکت های که در این علم پیشتاز است شرکت تویوتا ژاپن می باشد تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا را تولید کرده است یکی دیگر از موفقیت کشور های پیشرفته می باشد که امروزه در این علم به دست امده امروزه بسیاری از دانشگاه دنیا سعی در استفاده از این دانش درصنعت ساختمان می باشدیکی دیگر از اختراعات در ژاپن جلوگیری از یخ زدگی بتن الیافی به وسیله علم نانو می باشد داله بيشترين كاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاكنون در دالها , عرشه پلها , كف سازي فرودگاهها , پاركينگها و محيطهاي در معرفي كاويتاسيون و فرسايش بوده است . در پل سازي مهمترين كاربرد ان در سطوحي بوده كه در معرض خوردگي و فرسايش قرار دارند . دالهاي روي بستر در مورد دالهاى روى بستر , نمونه هايي كه خوب بررسي شده باشند اندك هستند. اما در جاهايي كه دال بتني مسلح به الياف فولادي تحت تاشير عبور و مرور اتوبوسهاي سنگين قرار دارد , مشخص شده است كه اين نوع دال , با ضخامتي در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غيرمسلح , عملكردي مشابه آنها دارند با استفاده از اين نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را ميتوان به نحو قابل ملامحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازكتر از پوششهاي بتني غير مسلح مشابه اجرا كرد. خستگي خمشي عامل مهمي است كه بر عملكرد كفسازى اثر مي گذارد , اطلاعات موجود نشان ميدهد كه الياف , مقاومت بتن را در برابر خستگي به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي دهند . دالهاي سازه اي سقفها براى دالهاي كوچك , براساس نظريه خط سيلان , يك روش طراحي ارايه شده است كه بر نتايج حامل از ازمايش دالهاى دو طرفه بتنى متكى است . ولي برون يابي نتايج كار و اعمال انها بر دالهاي بزرگتر , به شدت نهى شده است . عرشه پلها استفاده از نمكهاي يخ زدا موجب انهدام عرشه پلها مي شود. بتن اليافي گرچه نمي تواند مانع از نفوذ اين نمكها شود ولي با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض تركها ميتوان از گسترش دامنه اين انهدام جلوگيري كرد. تيرها خمش در تيرها در اين زمينه , هم براى تيرهايي كه تنها به الياف مسلح شده اند و هم در مورد تيرهايي كه از تركيب الياف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتي ارائه گرديده است . در مورد تيرهاي كه فقط به الياف مسلح باشند , معادلات مذكور ارزش عملي چنداني ندارند و تنها در مورد تيرهاي كوچك (10×10×35 سانتيمتري) و اعضاي فرعي سازه ها كاربرد دارند . اما در زمينه تيرهاي مسلح به تركيب الياف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت كششي افزايش يافته بتن كه به كمك آرماتور كششي مي آيد , قادرند مدل مناسبي از تير به دست دهند. از جمله اين معادلات , روابط پشنهادي است كه مشابه معادلات روش طراحي بر اساس مقاومت نهايي ACI است . اتصالات تير- ستون مطالعات اخير روي اتصالات تير- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الياف فولادي به جاي بخشي از ميلگردهاي حلقوي , حاكي از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمي و جذب انرژي اتصال است . ملاحظات مربوط به خستگي خمشي تحقيقات اخير نشان مي دهد كه افزودن الياف به تيرهاي بتني مسلح به ميلگرد عمر خستگي را و تغيير مكانها و عرض تركها را كاهش مي دهد. بر اساس اين تحقيقات نتيجه گرفته مي شود كه اثر مفيد الياف با افزايش ميزان ميلگردها كاهش مي يابد. برش در تيرها داده هاي آزمايشگاهي زيادي كه در دست هستند نشان ميدهند كه الياف اساساً ظرفيت برشي (مقاومت كششي قطري) تيرهاي بتني را افزايش مي دهند. به كار بردن الياف به جاي خاموتهاي قائم يا ميل گردهاي خم شده يا براي كمك به آنها مزاياي چندي را ايجاد مي كند كه عبارتند از : الف - الياف در حجم بتن به طور يكنواخت توزيع شده و خيلي بيشتر از ميلگرد هاي تقويتي برشي به يكديگر نزديك هستند . ب - مقاومت كششي در نخستين ترك و مقاومت كششي نهايي هر دو توسط الياف افزايش مي يابند . ج - مقاومت برشي اصطكاكي افزايش مي يابد. با استفاده از الياف داراي انتهاي آجدار مي توان از انهدام فاجعه آميز تيرهاي بتني در اثر كشش قطري جلوگيري كرد. برخي از پژوهشگران تحليل هايي ارائه داده اند كه نشان مي دهد الياف مي توانند از لحاظ اقتصادي جايگزين خاموتها شوند الياف داراي انتهاي چين خورده مي توانند به افزايشي چشمگير در مقاومت برشي منجر شود . در برخي آزمايشها اين افزايش حتي به 100 درصد بالغ گرديده است . اخيرا بر اساس نتايج آزمايشگاهي روي 7 تير داراي الياف كه چهار تير آن خاموت هم داشته اند معادله زير جهت برآورد Vcf پيشنهاد شده است . Vcf=2/3Ft(d/a)0.25 Ft مقاومت كششي بتن است كه از نتايج كشش مستقيم استوانه هاى 6×12 اينچي (15×30 سانتيمتري) به دست مي ايد. ( d/a ) نسبت عمق مؤثر به دهانه برشي است . اثرات انواع مختلف الياف از طريق پارامتر Ft در معادله بررسي مي شود. روش طراحي پيشنهاد شده همان طريق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفيت برشي دنبال مي كند كه به آن نيروي مقاوم بتن نيز كه بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه مي شود اضافه ميگردد. برش در دالها مطالعات اخير نشان داده اند كه با افزودن الياف فولادي قلابدار به ارماتور در دالهاي بتني مسلح , مقاومت برشي انها بسته به درصد الياف تا 42 درصد افزايش يابد. شات كريت شات كريت (بتن پاشى) داراي الياف فولادي در ساختن سازه هاي گنبدي شكل , پوشش دادن , پايداري سنگريزه ها , تعمير بتن فرسوده و غيره به كار مي رود. طرح سازه ها به همان طريق سازه هاي مرسوم مورت مي گيرد , فقط مشخصات بهبود يافته فشاري , برشي و كششي بتن اليافي در محاسبات وارد ميشوند. فرسايش در اثر كاويتاسيون بتن مسلح به الياف فولادي براى تعمير آبروهاي خروجي , حوضچه هاي ارامش سرريزها و قسمتهاي ديگر بعضي از سدها به كار رفته است . در هر مورد از زمان تعمير تاكنون , با وجود ارتفاع زياد اين سدها و شگرف بودن قدرت آب خروجي بتن اليافي به بهترين نحو پايداري كرده است . كاربردهاي ديگر بتن مسلح به الياف و بويژه فولادي در بسياري از جاهاي ديگر نيز به كار رفته كه روشهاي طراحي خاص و روشني نداشته اند. به طور مثال اين موارد شامل : پياده روها , حفاظت خاكريزها , پي ماشين الات , پوشش آدم روها , سدها , پوشش نهرها , تانكهاي ذخيره مواد و اعضاي پيش ساخته نازك مي شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقيقات بيشتر و كاملتر , موارد استفاده از اين نوع بتن متنوع تر و كاربرد آن نيز رايج تر خواهد شد. استفاده و كاربرد بتن اليافي در ايران بر اساس مطالب ياد شده بتن اليافي با مزاياي ويژه خود مي تواند كاربردهاي وسيعي داشته باشد , ليكن جهت به كار گيري آن در ايران لازم است كه دو نكته اساسي در نظر باشد. مورد اول : لازم است كه حداقل مقاومتي براى بتن در كليه سازه هاي بتني اعمال شود , كه اين خود در كيفيت بتن , بدون واردكردن هيچ گونه اليافي نقش موثر دارد. بدين معني كه بايد اول كيفيت بتن بدون الياف را ارتقا دهيم . مورد دوم : نظر به اينكه بايد از پديده «گلوله شدن» در بتن اليافي جلوگيري به عمل ايد , لذا لازم است نحوه صحيح مخلوط كردن الياف با بتن و همچنين استفاده از روان سازها جهت افزايش كارايى فراهم ايد . لازم است به اين صنعت نو پا با كاربردهاي فراوان , توجه بيشتري معطوف شود و الياف مختلف اعم از مصنوعي (مانند الياف پلي پروپيلن) و فولادي , به شكل مطلوب و با كيفيت مناسب ساخته شوند. سرمايه گذاري جهت ساخت الياف و اينكه صنعت پتروشيمي به ساخت الياف پلي پروپيلن و صنعت فولاد به ساخت الياف فولادي مبادرت ورزند, ميتواند راه گشا باشد . تكنولوژی بتن الیافی نمونه دیگری از كاربرد كامپوزیت ها به عنوان یك فن آوری نوین در صنعت ساخت و ساز می باشد. بدین منظور مطلب حاضر سعی در معرفی این تکنولوژی خواهد داشت. از جمله مواد جدیدی كه جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، افزودني‌های بتن و الیاف تقویت كننده می باشد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن می گردد و در بعضی موارد با كاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبكی را فرا راه مهندسین بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امكان پذیر نمی بود. الیاف تقویت كننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند كه كاربرد های فراوانی در قسمت های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف كه بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی پروپیلن و گاه كربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن های الیافی كاربرد فراوان دارد. همچنین از الیاف شیشه می توان در تولید آرماتورهای سبك و بسیار مقاوم در برابر خوردگی بهره برد. این الیاف جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی پدید آورند. علاوه بر اینها از ورقه های پارچه‌ای فایبر گلاس نیز در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده بتن الیافی در حقیقت نوعی كامپوزیت است كه با بكارگیری الیاف تقویت كننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می یابد. این تركیب كامپوزیتی، یكپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان یك ماده شكل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد. بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی ازهم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فن آوری، كاربرد كاهگل در بناهای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تكنولوژی می باشد كه الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین كاه، و سیمان جانشین گل بكار رفته در كاهگل شده است. امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً كربن، تولید انواع بتن های كامپوزیتی در كاربردهای مختلف صنعتی ممكن گردیده و بكارگیری آنها در كشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول صنعت ساختمان واقع شده است موارد استفاده و محدودیت های كاربرد بتن الیافی هر فن آوری همواره كاربرد ها و محدویت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شكل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترك خوردن را دارا می باشد كه متناسب با آنها می توان موارد كاربرد فراوانی برای آن یافت. بطور مثال در ساخت كف سالنهای صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول سود جست. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم دربرابر ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بناهای شكل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن كمك گرفت. موارد دیگری از بكارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یك سازه می باشد. علاوه بر موارد یاد شده می توان از مزایایی همچون عایق بودن سازه در باربر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره مند گردید. اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، كاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش سنتی و شبكه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نكته توجه شود كه ناكارآمدی یك تكنولوژی جدید، نباید مانع نادیده گرفتن كاربردهای مناسب و نقاط قوت آن گردد. توجیه اقتصادی بتن الیافی باید اعتراف كرد كه استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد. اما بر اساس برآورد هایی كه توسط بعضی از متخصصین كشور انجام گرفته است، در جاهایی كه سرعـــت اجرای بالا مدنظر است و یا نیاز به پاشــــش بتن (شات كریت) روی سطوح ویژه ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می گردد دكتر عليرضا خالو سوال: با تشكر از فرصتي كه در اختيار ما گذاشتيد، به‌نظر شما تكنولوژيهاي نويني كه توجه به آنها، نياز حياتي صنعت ساختمان كشور محسوب ميگردد، كدام‌ها هستند؟ دكتر خالو: محورهاي سه گانة زير را ميتوان به عنوان مهمترين فناوريهايي كه لازم است مورد توجة دست‌اندركاران صنعت ساختمان كشور واقع شود، برشمرد: الف) روشهاي سبكسازي بنا: كشور ما و بالاخص پايتخت بزرگ آن در منطقهاي زلزله‌خيز قرار دارد. همانطور كه ميدانيد ميزان خسارات و خرابيهاي وارد بر يك بنا در اثر تكانهاي زلزله، با وزن آن بنا رابطة مستقيم دارد. هر چه بنا سنگينتر ساخته شود، در برابر خطر ويراني زلزله آسيبپذيرتر خواهد بود. بنابراين هر اندازه كه با بهرهگيري از فناوري‌هاي نوين وزن يك ساختمان را كاهش دهيم، سازه در برابر ويراني ايمن‌تر خواهد بود. به طور مثال ميتوان از پانلهاي ساندويچي و يا قطعات سبك پيش‌ساخته در ساخت بنا كمك گرفت. در يك ساختمان، اعضايي مانند ديوارهاي تيغهاي‌شكل نازك وجود دارد كه وظيفة آنها تنها جدا كردن فضاي اتاقها از همديگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجة بعدي اهميت قرار دارد. در ساخت اين گونه اعضا ميتوان به جاي استفاده از مصالح سنگين سنتي، از مصالح سبك جديد همچون سفال يا بتنهاي سبك كمك گرفت و يا قطعات سبك پيش‌ساخته را به خدمت گرفت. ب) روشهاي توليد سريع و اصولي بنا: امروزه استفاده از سازههاي پيش‌ساخته يكي از سريعترين و اصوليترين روش‌هاي ساخت بنا و پاسخگويي به نياز بالاي افراد جامعه به انبوه‌سازي مسكن ميباشد. از انجا كه حجم اصلي بنا به شكل قطعات از پيش‌ساخته‌شده در محيط مناسب كارخانه و با استانداردهاي صنعت ساختمان توليد ميشود، بناي نهايي از كيفيت و يكپارچگي بالايي برخوردار است. از سويي به‌علت سبكي خاص بنا، ساختار سازهاي ويژه آنها و اتصال مناسب اجزاي سازه، ساختمان ميتواند شكل خود را در تكان‌هاي بسيار شديد نيز تا حد زيادي حفظ نمايد. استفاده از اين تكنولوژي سال‌ها است كه در بسياري از كشورهاي پيشرفتة دنيا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترين روش‌هاي انبوه‌سازي مسكن به شمار ميآيد. اما متأسفانه در كشور ما چنان كه بايد از اين فناوري استقبال نشده است و لازم است تا مورد توجه مسئولين، سياستگذاران و صنعتگران قرار گيرد. ج- بهرهگيري از مواد جديد از جمله مواد جديدي كه جايگاه ويژه‌اي در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودنيهاي بتن و الياف تقويت‌كننده را ميتوان نام برد. استفاده از افزودنيهاي بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت ميگردد و در بعضي موارد با كاهش وزن بتن، مصالح بسيار سبكي را فرا راه مهندسين سازنده بنا قرار ميدهد. بدون بهرهگيري از اين افزودنيها بناي برج بزرگ ميلاد در شهر تهران امكان‌پذير نميبود. الياف تقويت‌كننده نيز از ديگر مواد عصر حاضر هستند كه كاربردهاي فراواني در قسمت‌هاي مختلف ساختمان يافتهاند. اين الياف كه بيشتر شامل الياف شيشه، پلي‌پروپيلن و گاه كربن نيز ميشود، در ساخت انواع بتن‌هاي اليافي كاربرد فراوان دارند. همچنين از الياف شيشه در توليد آرماتورهاي سبك و بسيار مقاوم در برابر خوردگي نيز بهره ميگيرند. اين الياف، جايگاه نسبتاً مناسبي در تعمير بناها و تقويت سازههاي صدمهديده دارند و ميتوانند مقاومت پيچشي و برشي مناسبي را پديد آورند. علاوه بر اينها از ورقههاي پارچة فايبرگلاس در تقويت انواع قطعات ساختهشده از بتن مسلح ميتوان استفاده نمود. سوال: در مورد تكنولوژي "بتن اليافي" كه اشاره كرديد توضيح بيشتري بدهيد؟ دكتر خالو: بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه با به كارگيري الياف تقويتكننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششي و فشاري آن، فوق‌العاده افزايش مييابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك مادة شكلپذير جهت توليد سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم ميآورد. بتن اليافي از قابليت جذب انرژي بالايي نيز برخوردار است و تحت اثر بارهاي ضربهاي به راحتي از هم پاشيده نميشود. شاهد تاريخي اين فناوري، كاربرد كاهگل در بناي ساختمان است. در واقع بتن اليافي نوع پيشرفتة اين تكنولوژي مي‌باشد كه الياف طبيعي و مصنوعي جديد، جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در تركيب كاهگل شده‌اند. امروزه با استفاده از انواع الياف شيشه، پلي‌پروپيلن، فولاد و بعضاً كربن، توليد انواع بتنهاي كامپوزيتي در كاربردهاي مختلف صنعتي ممكن گرديده و به‌كارگيري آنها دركشورهاي پيشرفتة دنيا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است. سوال: موارد استفاده و محدوديتهاي كاربري اين نوع تركيب كامپوزيتي كدام‌ها هستند؟ دكتر خالو: هر فناوري همواره كاربردها و محدوديتهاي خاص خود را دارد. بتن اليافي خواص مناسبي همچون شكل‌پذيري بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابليت جذب انرژي و پايداري در برابر ترك خوردن را دارا ميباشد كه متناسب با آنها ميتوان موارد كاربرد فراواني براي آن يافت. به طور مثال در ساخت كف سالن‌هاي صنعتي، ميتوان از اين نوع بتن به جاي بتن آرماتوري متداول سود جست اين نوع بتن از بهترين مصالح مورد استفاده در ساخت بناهاي مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاهها و انبارهاي نگهداري مواد منفجره به شمار ميرود و بناي شكل گرفته از بتن، قابليت فوقالعادهاي در جذب انرژي ضربه دارد. همچنين در ساخت باند فرودگاهها به خوبي ميتوان از اين نوع بتن كمك گرفت. موارد ديگري از به كارگيري اين بتن، ساخت قطعات پيش ساخته ساختماني همچون پانلهاي سايبان و يا پاشش بتن روي سطوح انحنا‌دار همچون تونلها ميباشد. به‌كارگيري اين بتن در بناي يك سازه علاوه بر موارد ياد شده از مزايايي همچون عايق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالاي اجرا نيز برخوردار است. اما از آنجا كه نحوه قرار گرفتن الياف داخل بتن كاملاً تصادفي ميباشد، از اين بتن معمولاً نميتوان به نحو مطلوبي در ساخت تيرها و ستون‌ها بهره گرفت و در اين نوع سازهها استفاده از روش سنتي و شبكهبندي فولادي به‌صرفهتر و مناسبتر ميباشد. لازم است به اين نكته توجه شود كه ناكارآمدي يك تكنولوژي جديد در نقاط ضعف خود نبايد مانع ناديده گرفتن كاربردهاي مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد. سوال: آيا روي آوردن به تكنولوژي بتن اليافي در مقايسه با بتن‌هاي سنتي متداول، صرفه اقتصادي دارد؟ دكتر خالو: بايد اعتراف كرد كه استفاده از بتن اليافي در همة موارد از بتن سنتي به‌صرفهتر نميباشد. اما بر اساس برآوردهايي كه توسط بعضي متخصصين كشور انجام گرفته است، در جاهايي كه سرعت اجراي بالا مد نظر است و يا نياز به پاشش بتن (شاتكريت) روي سطوحي است كه شبكه‌بندي‌‌هاي سنتي مشكل و زمان‌بر بوده يا جواب‌گوي كار نيست، هزينة استفاده از بتن اليافي نسبت به مشابه سنتي خود كمتر مي‌باشد. اين مزيتها، علاوه بر مزيت سادگي و سرعت عمل بالاتر موجود در تكنولوژي بتن اليافي است. اگر ميبينيم كه در كشوري همچون تركيه، به‌كارگيري بتن اليافي به جاي روش‌هاي سنتي، مقرون‌به‌صرفهتر از كشور ماست، ريشههاي آن را در سرمايه‌گذاري و تلاش سازمان‌يافته جهت اقتصادي نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد ميتوان يافت. اما اگر ما از روي‌آوردن به فناوري جديد به علت ريسك سرمايه‌گذاري پرهيز كنيم خواهيم ديد كه تكنولوژي سنتي در غياب بهرهگيري از فناوري نوين، رقم بسيار بالايي از سرمايههاي ما را به هدر خواهد داد. به طور مثال، ريزدانههاي توليد شده در كشور ما كه به روش‌هاي قديمي غيراستاندارد توليد ميشوند، باعث افزايش درصد سيمان به كار رفته در بنا ميشود و همين امر موجب ظهور ترك و ضايعات در بتن حاصل نيز ميگردد. سوال: چه راهكارهايي را جهت اقتصادي‌نمودن استفاده از اين تكنولوژي جديد، پيشنهاد ميكنيد؟ دكتر خالو: به عنوان راهكار بايد سه نكتة اساسي را مورد توجه قرار دهيم: 1) نخست آنكه هزينة استفاده از يك تكنولوژي، كاملاً وابسته به سطحي از آن تكنولوژي است كه نسبت به كسب و انتقال آن اقدام ميشود. كشورهاي پيشرفتة جهان كه تكنولوژي نوين خود را از سطوح اوليه تحقيقاتي كسب كردهاند، چون كاملاً بر تكنيكها و دانش پايهاي آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزينههاي كمتري شده‌اند. آنها با تكيه بر همين آگاهي و اشراف، با بهبود فرايندها، قيمت نهايي را در طول زمان كاهش خواهند داد. اما اگر ما بخواهيم تمام اين تكنولوژي را صرفاً در سطح يك محصول آماده، به كشور وارد كنيم، طبيعي است كه متحمل هزينههاي سنگيني خواهيم شد و محصول نهايي نيز به صرفه نخواهد بود. 2) دومين مسئلهاي كه بايد در جهت ارزيابي اقتصادي يك تكنولوژي مورد توجه واقع شود، آن است كه اكتساب و پرورش يك تكنولوژي از سطوح نخست تحقيقات، نياز به يك سرمايهگذاري اوليه دارد. دستيابي به نحوه اجراي مناسب، تكنولوژي ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نيازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندركاران و خصوصاً دولت ميباشد. اين هزينهها بعداً در طول عمر تكنولوژي و اراية محصول به بازار جبران خواهد شد و نهايتاً به سوددهي منجر ميگردد. عدم پرداختن به تحقيق و توسعه و بهرهگيري از تكنولوژي نوين، علاوه بر آن كه نميتواند پاسخگوي نياز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزينه بسيار بالايي نيز به ما تحميل ميكند. 3) آخرين نكتة مورد توجه آن است كه سياستگذاري اصولي براي ايجاد يك شبكة كاري تكنولوژي جهت كاركرد مناسب و نيل به بهرهوري اقتصادي، نقش حياتي در اكتساب صحيح يك تكنولوژي دارد. عدم وجود اين سياستها باعث ميگردد تا حتي اگر يك مجموعه يا كارخانه بخواهد خود به سمت فناوري نوين روي آورد، متحمل هزينة مضاعف گزافي شود كه از توان آن مجموعه خارج باشد. براي آنكه كارخانهها و صنعتگران بتوانند به عنوان يك جزء شبكة تكنولوژي در اين مسير گام بردارند، بايد ساير نهادها و اجزاي لازم نيز در شبكه حضور داشته و هماهنگ عمل كنند. ايجاد چنين شبكة منسجم، جز به اهتمام سياست‌گذاران و فرهنگ‌سازي ميسر نخواهد بود. سوال: در زمينه تكنولوژي بتن اليافي چه اقداماتي در كشور صورت گرفته است؟ دكتر خالو: اگرچه در كشور ما تحقيقات تئوري و فعاليتهاي تجربي نسبتاً مناسبي در زمينة گسترش و كاربرد تكنولوژيهاي بتن اليافي صورت گرفته است، اما حقيقت آن است كه گسترش اين فناوري بيش از همه وابسته به اعلام نياز از سوي صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن كاربري آن از سوي محققان كشور ميباشد. چند سال پيش كنفرانسي در زمينه تكنولوژي بتن اليافي با هدف شناساندن فناوري مذكور، در دانشگاه صنعتي شريف برگزار گرديد. در اين كنفرانس، محققان و سخنرانان از مراكز مختلفي به ايراد سخنراني و ارايه مقاله پرداختند. به طور مثال در يك نمونه از كارهاي ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از اين نوع بتن مورد بررسي و مطالعه كارشناسي قرار گرفته بود. حاصل اين بررسي مؤيد آن بود كه در بعضي پروژههاي صنعتي، به‌كارگيري بتن اليافي نسبت به روش‌هاي متداول استفاده از شبكهبندي فولادي، بسيار اقتصاديتر، سريعتر و آسانتر ميباشد. برگزاري اين كنفرانس اثرات مثبت زيادي در شناسايي و توسعة اين فناوري داشت. پس از آن، بخشهايي از صنعت و دانشگاه به بررسي امكان توليد الياف گوناگون بالاخص الياف شيشه و فولاد پرداختند. همچنين به تدريج بتن اليافي با الياف تقويت‌كنندة پليپروپيلن به بازار مصرف راه يافت و در انجام پروژههايي به كار گرفته شد. در مجموع قدمهاي مثبتي در اين جهت برداشته شده است اما سرعت اين حركت نسبتاً كند بوده است. بتن تقویت شده انعطاف پذیر پژوهشگران دانشگاه میشیگان ایالات متحده قصد دارند نوع جدیدی از بتن تقویت شده با الیاف را با قابلیت خمش برای بازسازی پلی در میشیگان به کار گیرند . این بتن جدید از نظر ظاهری مشابه بتن معمولی است ولی پژوهشگران ادعا می کنند که در برابر ترک 500 برابر مقاوم تر و از نظر وزنی 40 درصد سبک تر است . کارایی این بتن تاحدی به دلیل وجود الیاف ( حدود 2 درصد حجمی مخلوط ) است . ضمن این که مواد به کار رفته در خود بتن نیز به گونه ای طراحی شده است که بتن بیشترین انعطاف پذیری را داشته باشد . به گفته پرفسور ویکتور لی Victor Li که گروهش روی این کامپوزیت مهندسی سیمانی ECC کار می کنند " فن آوری کامپوزیت سیمانی پیش از این در پروژه هایی در ژاپن ، کره ، سوییس و استرالیا به کار گرفته شده ولی با وجود این که بتن های معمولی دارای مشکلات زیادی از جمله نداشتن دوام و تحمل ، شکست تحت بارهای شدید و گرانی تعمیر و ترمیم هستند ، این فن آوری با شرایط ایالات متحده تطابق نسبتا ً کمی داشته است." پرفسور لی عقیده دارد که این کامپوزیت بسیاری از این مشکلات را حل خواهد کرد . به گفته وی این بتن نرم با قابلیت خمش عمدتا ً از همان اجزای بتن معمولی منهای ذرات درشت ساخته می شود . از نظر ظاهری نیز این ماده همانند بتن معمولی است ولی در کرنش های زیاد ، به علت وجود شبکه ای از الیاف با پوشش ویژه ، انعطاف پذیری حاصله ، از تردی و شکست آن جلوگیری می کند . بتن تقویت شده با الیاف ماده جدیدی نیست ولی به عقیده پرفسور لی این کامپوزیت سیمانی که سالها روی آن کار شده است . نسبت به سایر بتن های تقویت شده با الیاف امروزی متفاوت است و برتری های فراوانی دارد . به گفته وی ، نکته کلیدی این است که ECC یک کامپوزیت مهندسی است یعنی علاوه بر تقویت بتن با الیافی که به عنوان لیگامان عمل کرده و استحکام بتن را فراهم می کنند ، دانشمندان اجزای خود بتن را هم طوری طراحی کرده اند که انعطاف پذیرتر باشند . به گفته ویکتور لی الیاف مورد استفاده ، پلیمری – از جنس پلی وینیل کلراید – هستند . این الیاف دارای پوشش سطحی با ضخامت نانو متری – برای تنظیم اتصال فصل مشترک بین الیاف و زمینه سیمانی – است که به طور ویژه برای ECC طراحی شده است . تابستان امسال گروه حمل و نقل دانشگاه میشیگان ، از ECC برای تعمیر بخشی از یک پل استفاده خواهد کرد . تختال ECC جایگزین اتصال انبساطی شده و به تختال های بتنی مجاور متصل می شود تا یک سطح پیوسته به دست آید . اتصال انبساطی بخشی از پل با دندانه های فولادی درهم قفل شونده است که اجازه می دهد سطح بتنی پل در اثر تغییرات حرارتی حرکت کند . مشکل اصلی هنگامی رخ می دهد که این اتصالات گیر کنند . دانشمندان انتظار دارند با استفاده از ECC صرفه جویی های قابل توجهی به دست آید . لی می گوید در حال حاضر تأمین کنندگان ایالتی آموزش می بینند تا بتوانند بتن ECC را تولید کنند . انتظار می رود ECC بعضی از مشکلات دوام سطح پل ها همانند ترک های زودرس را حل کند . پژوهشگران امیدوارند ECC به خوبی کارکند و با تولید انبوه ، قیمت آن نیز کاهش یابد . به گفته پرفسور لی بررسی کارایی درازمدت ECC از اکتبر 2002 با ترمیم بخشی از پل کرتیس رد Curtisroad شروع شده است . وصله ترمیمی به کارگرفته شده که سه زمستان ، چرخه های یخ زدن و آب شدن را تجربه کرده است ، از وصله های بتنی معمولی که یک روز جلوتر در مجاورت ECC به کار گرفته شده اند ، کنترل ترک بهتری داشته است . درنظر است تا در پیاده رو و مسیر دوچرخه سواری ساحل دریاچه مونونا Monona نیز از ECC استفاده شود . به گفته لی دانشمندان حس گرهایی را در مسیر ECC قرار خواهند داد تا کارایی این ماده را تحت بارهای محیطی ثبت و کنترل کنند . پل جدید میهارا Mihara در هوکایدوی ژاپن دارای سطحی نازک ( 5 سانتی متر ) از جنس ECC است . این پل 40 درصد سبک تر از پل بتنی معمولی است و انتظار می رود ، عمر کاری آن حدود 100 سال باشد . در پاسخ به این سؤال که آیا این ماده در اروپا نیز به کار گرفته خواهد شد ؟ پرفسور لی بیان می کند که " OEDC در حال بررسی ECC برای روکش کردن پیاده روها در اروپاست . ما با یک گروه دانمارکی DTU نیز برای ساخت کف پل های کامپوزیتی در حال همکاری هستیم . یک گروه سوئیسی نیز ECC را در ترمیم آستر تونل به کار گرفته است ." لی اضافه می کند که ECC می تواند در پل ها ، ساختمان ها ، ترمیم های سازه ای ، ساخت عناصر معماری ، خطوط لوله ، پیاده روها و غیره به کار گرفته شود . اگرچه هنوز بررسی های دراز مدت لازم است تا کارایی این ماده به طور کامل مشخص شود ، ولی مطالعات مقایسه ای انجام شده به وسیله پژوهشگران نشان می دهد که کار روی کف یک پل ECC پس از 60 سال ، 37 درصد ارزان تر است ، 40 درصد انرژی کم تری مصرف می کند و 39 درصد دی اکسید کربن کم تری تولید می کند . یافته های این مطالعه براین فرض بنا شده اند که ECC دوبرابر بتن معمولی عمر می کند . فرضی که باید از طریق مطالعۀ بیشتر تأیید شود .

بتن الیافی

مطالب مشابه :

انواع بتن ،مجتمع تولیدی بلوک سیمانی سبک(لیکا) قائم

بتن الیافی

بتن الیافی

مقالات فارسی هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران ICCE7th