بتن الیافی چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

اصلاح ضعف کششی مصالح ساختمانی با استفاده از الیاف، دارای قدمتی بلند در طول تاریخ می‌باشد. برای مثال می‌توان از ملات کاه‌گل نام برد که یکی از قدیمی‌ترین مصالح مورد استفاده در فرهنگ ساخت و ساز ایرانیان بوده و هست که در آن با استفاده از کاه عملکرد کششی ملات ایجاد می ­گردد.

امروزه بتن از جمله مصالح بسیار رایج و کارآمد در صنعت ساختمان‌سازی دنیا می­باشد. اما ضعف آن در برابر کشش و رفتار ترد آن گستره استفاده‌ی آنرا با محدودیت مواجه کرده است. یکی از راهکارهای اصلاح موارد فوق، افزودن  الیاف به بتن می­باشد. برای نمونه بتن الیافی [Fiber Concrete] علاوه بر افزایش شکل‌پذیری دارای قابلیت جذب انرژی بیشتری نیز می‌باشد.

در این بتن توسعه ترک خوردگی تحت بار و تنش های ناشی از افت و حرارت کمتر می­باشد. بنابراین این بتن جهت ساخت پایه ها و شمع های بتنی، بتن ریزی کف سالن های صنعتی، رویه بتنی راه ها و فرودگاه ها، پوشش تونل ها و دیوارها، عرشه پل، بتن نسوز، مخازن تحت فشار سازه های مقاوم در برابر انفجار، پانل های پیش ساخته، و لوله های بتنی مناسب می ­باشد.

شکل 1 – نمونه کاربرد بتن الیافی

الیاف مناسب برای تولید بتن الیافی می تواند از نوع فولاد، شیشه، کربن، آرامید، پلی پروپیلن، آزبست، میکا و یا کنف باشد. مشخصات بعضی از الیاف در جدول زیر آمده است.

جدول 1 – مشخصات فیزیکی و مکانیکی بعضی از الیاف

شکل 2 – برخی از انواع الیاف

کنترل توسعه ترک خوردگی در بتن الیافی معمولا با قراردادن نمونه­ های ویژه در تونل باد و محاسبه سطح ترک (جمع حاصلضرب طول ترکها در عرض متوسط ترک) سنجیده می شود. این خصوصیت لزوما با افزایش در مقاومت خمشی همراه نیست. به عنوان مثال الیاف پلی پروپیلن اگر چه به شدت سطح ترک در بتن الیافی را کاهش می­دهد، ولی معمولا باعث افزایش مقاومت خمشی نمی شود.

در جدول زیر حدود افزایش طاقت بتن الیافی ساخته شده با الیاف مختلف و با یک نسبت طول به قطر مناسب نشان داده شده است.

جدول 2 – شاخص طاقت بتن الیافی با درصد متفاوت الیاف

از مشخصات دیگر بتن الیافی افزایش مقاومت خمشی و به خصوص کنترل توسعه ترک خوردگی است. برای بتن ساخته شده با 1 تا 2 درصد حجمی الیاف فولادی یا شیشه، افزایش در مقاومت به ترتیب  تا 2 و 3 برابر گزارش شده است. همچنین برای ملات ساخته شده با 3 تا 10 درصد حجمی آزبست افزایش مقاومت خمشی بین 2 تا 4 برابر گزارش شده است.