زمان مطالعه: 5 دقیقه

کاربرد های بتن الیافی

در این بخش در مورد هر کدام از موارد ی که بتن مسلح در آن ها کاربرد دارد، توضیح مختصری ارائه می دهیم.

دال های روی بستر

در مورد دال هاى روى بستر، نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاثیر عبور و مرور اتوبوس های سنگین قرار دارد، مشخص شده است که این نوع دال، با ضخامتی در محدود 60 تا 75 درصد دال هاى غیرمسلح، عملکردی مشابه آن ها دارند با استفاده از این نوع بتن، پوشش باند فرودگاه ها را میتوان به نحو قابل ملاحظه اى (20 تا 60 درصد) نازکتر از پوشش های بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازى اثر می گذارد، اطلاعات موجود نشان می دهد که الیاف، مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند.

 

دال های سازه ای سقف ها

براى دال های کوچک، براساس نظریه خط سیلان، یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از آزمایش دال هاى دو طرفه بتنى متکى است. ولی برون یابی نتایج کار و اعمال آن ها بر دال های بزرگتر، به شدت نهى شده است.

 

عرشه پل ها

استفاده از نمک های یخ زدا موجب انهدام عرشه پل ها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمک ها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترک ها می توان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.

 

تیر ها

خمش در تیر ها

در این زمینه، هم براى تیر هایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیر هایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آن ها استفاده شده، فرمول ها و معادلاتی ارائه گردیده است. در مورد تیر های که فقط به الیاف مسلح باشند، معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیر های کوچک (10×10×35 سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند. اما در زمینه تیر های مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات، طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید، قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات، روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است.

 

اتصالات تیر – ستون

مطالعات اخیر روی اتصالات تیر – ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الیاف فولادی به جای بخشی از میلگرد های حلقوی، حاکی از بهبود قابل ملاحظه مقاومت، نرمی و جذب انرژی اتصال است.

 

ملاحظات مربوط به خستگی خمشی

تحقیقات اخیر نشان می دهد که افزودن الیاف به تیر های بتنی مسلح به میلگرد عمر خستگی را و تغییر مکان ها و عرض ترک ها را کاهش می دهد. بر اساس این تحقیقات نتیجه گرفته می شود که اثر مفید الیاف با افزایش میزان میلگرد ها کاهش می یابد.

 

برش در تیر ها

داده های آزمایشگاهی زیادی که در دست هستند نشان می دهند که الیاف اساسا ظرفیت برشی (مقاومت کششی قطری) تیر های بتنی را افزایش می دهند. به کار بردن الیاف به جای خاموت های قائم یا میل گرد های خم شده یا برای کمک به آن ها مزایای چندی را ایجاد می کند که عبارتند از:

 

1. الیاف در حجم بتن به طور یکنواخت توزیع شده و خیلی بیشتر از میلگرد های تقویتی برشی به یکدیگر نزدیک هستند.
2. مقاومت کششی در نخستین ترک و مقاومت کششی نهایی هر دو توسط الیاف افزایش می یابند.
3. مقاومت برشی اصطکاکی افزایش می یابد.

 

با استفاده از الیاف دارای انتهای آجدار می توان از انهدام فاجعه آمیز تیر های بتنی در اثر کشش قطری جلوگیری کرد. برخی از پژوهشگران تحلیل هایی ارائه داده اند که نشان می دهد الیاف می توانند از لحاظ اقتصادی جایگزین خاموت ها شوند الیاف دارای انتهای چین خورده می توانند به افزایشی چشمگیر در مقاومت برشی منجر شود. در برخی آزمایش ها این افزایش حتی به 100 درصد بالغ گردیده است.

 

اخیرا بر اساس نتایج آزمایشگاهی روی 7 تیر دارای الیاف که چهار تیر آن خاموت هم داشته اند معادله زیر جهت برآورد Vcf پیشنهاد شده است.

Vcf = 2/3Ft (d/a) 0.25

Ft مقاومت کششی بتن است که از نتایج کشش مستقیم استوانه هاى 6×12 اینچی (15×30 سانتیمتری) به دست می آید.

 

(D/a) نسبت عمق موثر به دهانه برشی است. اثرات انواع مختلف الیاف از طریق پارامتر Ft در معادله بررسی می شود. روش طراحی پیشنهاد شده همان طریق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفیت برشی دنبال می کند که به آن نیروی مقاوم بتن نیز که بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه می شود اضافه می گردد.

 

برش در دال ها

مطالعات اخیر نشان داده اند که با افزودن الیاف فولادی قلاب دار به آرماتور در دال های بتنی مسلح، مقاومت برشی آن ها بسته به درصد الیاف تا 42 درصد افزایش یابد.

 

شاتکریت

شاتکریت (بتن پاشى) دارای الیاف فولادی در ساختن سازه های گنبدی شکل، پوشش دادن، پایداری سنگریزه ها، تعمیر بتن فرسوده و غیره به کار می رود. طرح سازه ها به همان طریق سازه های مرسوم مورت می گیرد، فقط مشخصات بهبود یافته فشاری، برشی و کششی بتن الیافی در محاسبات وارد می شوند.

 

فرسایش در اثر کاویتاسیون

بتن مسلح به الیاف فولادی براى تعمیر آبرو های خروجی، حوضچه های آرامش سرریز ها و قسمت های دیگر بعضی از سد ها به کار رفته است. در هر مورد از زمان تعمیر تاکنون، با وجود ارتفاع زیاد این سد ها و شگرف بودن قدرت آب خروجی بتن الیافی به بهترین نحو پایداری کرده است.

 

کاربرد های دیگر

بتن مسلح به الیاف و بویژه فولادی در بسیاری از جا های دیگر نیز به کار رفته که روش های طراحی خاص و روشنی نداشته اند. به طور مثال این موارد شامل: پیاده رو ها، حفاظت خاکریز ها، پی ماشین آلات، پوشش آدم رو ها، سد ها، پوشش نهر ها، تانک های ذخیره مواد و اعضای پیش ساخته نازک می شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقیقات بیشتر و کامل تر، موارد استفاده از این نوع بتن متنوع تر و کاربرد آن نیز رایج تر خواهد شد.

 

استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران

بر اساس مطالب یاد شده بتن الیافی با مزایای ویژه خود می تواند کاربرد های وسیعی داشته باشد، لیکن جهت به کار گیری آن در ایران لازم است که دو نکته اساسی در نظر باشد.

 

مورد اول:

لازم است که حداقل مقاومتی براى بتن در کلیه سازه های بتنی اعمال شود، که این خود در کیفیت بتن، بدون واردکردن هیچ گونه الیافی نقش موثر دارد. بدین معنی که باید اول کیفیت بتن بدون الیاف را ارتقا دهیم.

مورد دوم:

نظر به اینکه باید از پدیده (گلوله شدن) در بتن الیافی جلوگیری به عمل آید، لذا لازم است نحوه صحیح مخلوط کردن الیاف با بتن و همچنین استفاده از روان ساز ها جهت افزایش کارایى فراهم آید. لازم است به این صنعت نو پا با کاربرد های فراوان، توجه بیشتری معطوف شود و الیاف مختلف اعم از مصنوعی (مانند الیاف پلی پروپیلن) و فولادی، به شکل مطلوب و با کیفیت مناسب ساخته شوند. سرمایه گذاری جهت ساخت الیاف و اینکه صنعت پتروشیمی به ساخت الیاف پلی پروپیلن و صنعت فولاد به ساخت الیاف فولادی مبادرت ورزند، می تواند راه گشا باشد