سنگ دکوراتیو

مقاله ای کامل در مورد بتن الیافی

مقدمه

تکنولوژی بتن الیافی نمونه دیگری از کاربرد کامپوزیت ها به عنوان یک 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 که جایگاه ویژه ای در ساخت و ساز به خود اختصاص داده، افزودنی‌های بتن و الیاف تقویت کننده می باشد. استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن، همچون مقاومت آن می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکان پذیر نمی بود. الیاف تقویت کننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربرد های فراوانی در قسمت های مختلف ساختمان یافته اند.
 این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی پروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن های الیافی کاربرد فراوان دارد. همچنین از الیاف شیشه می توان در تولید آرماتورهای سبک 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 نمود.
 
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با بکارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل 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، کاربرد کاهگل در بناهای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه، و سیمان جانشین گل بکار رفته در کاهگل شده است. امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و بکارگیری آنها در کشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول صنعت ساختمان واقع شده است.
تاکنون مشخص شده است که انواع الیافها می توانند ظرفیت کرنش مقاومت دربرابر ضربه میزان جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را افزایش دهند. بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی میتواند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشد. الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله میکنند ومقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش داده و بتن در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت میگذارد.از اهم متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر میگذراند میتوان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره کرد.تکنولوژی بتن پرمقاومت توسعه ای جدید در صنعت ساخت سازه های بتنی محسوب میشود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده وهر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن تردتر شده ودر نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمی یابد و نیز از تحمل کرنش پایینتر برخوردار است. بدین دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن پرمقاومت کاملا مشهود است .جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده میشود. مقدار افزایش با تغییر این مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شکل الیاف ودرصد الیاف دارد.
بتن پرمقاومت شامل الیاف فولادی، ترکیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان کننده، دوده سیلیس وهمچنین درصدی از الیاف فولادی که بطور درهم و کاملا اتفاقی ودر جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده است. وجود الیاف فولادی مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت بهبود می‌بخشد. بتن پرمقاومت یک ماده ترد وشکننده است در حالیکه افزودن الیاف فولادی به بتن پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغییرمد شکست آن می‌گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت:
۱٫ مقاومت د‍ر مقابل تورق وسایش
۲٫ مقاومت در مقابل تنش های خستگی
۳٫ مقاومت عالی در مقابل ضربه
۴٫ قابلیت کششی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی
۵٫ قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
۶٫ افزایش در میزان جذب انرژی
قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.
انواع الیاف و الیاف فولادی
انواع الیافی که در بتن استفاده می شود و در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شود عبارتند از الیاف شیشه ای ، الیاف پلاستیکی و الیاف فولادی .
پارامتر مناسب که یک رشته از الیاف را تعریف می کند نسبت ظاهری می باشد  که نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاٌ بین ۳۰ تا ۱۰۰ است . در این تحقیق الیاف فولادی با نسبت(l/d)   برابر ۸۰ و ۱۰۰ استفاده گردید.
مکانیزم عملکرد الیاف در بتن
بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی می توانند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشند.الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله می کنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی وتنشهای حرارتی افزایش می دهند.
الیاف فولادی می توانند در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر بگذارند
مکانیزم تقویت را می توان بصورت زیر توجیه کرد:
تنشها بوسیله برش محیطی ودر صورتیکه رویه الیاف آجدار باشد بوسیله مقاومت چسبندگی (درون سطحی) از ماتریس به الیاف منتقل می شود. بنابراین مادامی که ماتریس بتن ترک نخورده است،تنش کششی بین الیاف و ماتریس تقسیم می شود. پس از ایجاد ترک، همه تنش به الیاف انتقال می یابد.
مهمترین متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند عبارتند از:خواص ماتریس بتن ، بازدهی الیاف ومقدار الیاف .بازدهی الیاف بوسیله مقاومت الیاف در برابر بیرون کشیده شدن از مخلوط کنترل می شود این مقاومت به چسبندگی بین الیاف و ماتریس بستگی دارد .
برای الیاف با مقطع ثابت این مقاومت با افزایش طول ،افزایش می یابد .بنابراین هر قدر طول بیشتر باشد اثر آنها در بهبود خواص ماتریس بیشتر خواهد بود چون مقاومت در برابر بیرون کشیده شدن متناسب با سطح مقطع دو جسم می باشد .
معمولا الیاف با سطح مقطع گرد و قطر کوچک بیشتر از الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. این امر به این خاطر است که الیاف دسته اول سطح بیشتری در واحد حجم دارا می باشند بنابراین هر چه سطح تماس الیاف بیشتر باشد (و یا به عبارت دیگر قطر آنها کوچکتر باشد) بازده چسبندگی آنها بیشتر خواهد بود بنابراین روشن می شود که نسبت طول به قطر الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد که در هنگام شکست ماتریس ، الیاف به حداکثر مقاومت کشش خود نزدیک باشند، با این وجود در عمل این کار معمولا ممکن نیست .
بسیاری از محققین نشان داده اند  در صورتیکه از روشهای عادی اختلاط استفاده شود الیاف با نسبت طول به قطر بیشتر از۱۰۰ باعث کم شدن کارآیی بتن به مقدار قابل ملاحظه ای می شوند و یا بطور نا همگون در بتن توزیع می گردند .
موارد استفاده و محدودیت های کاربرد بتن الیافی
هر فن آوری همواره کاربرد ها و محدویت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. بطور مثال در ساخت کف 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 شکل 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 کمک گرفت. موارد دیگری از بکارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل ها و یا پاشش بتن روی سطح انحنای یک 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 که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً 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 شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید، نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب و نقاط قوت آن گردد.
 توجیه اقتصادی بتن الیافی
باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به صرفه تر نمی باشد. اما بر اساس برآورد هایی که توسط بعضی از متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعـــت اجرای بالا مدنظر است و یا نیاز به پاشــــش بتن (شات کریت) روی سطوح ویژه ای است، استفاده از این نوع بتن توصیه می گردد.
آیا استفاده از تکنولوژی “بتن الیافی” در صنعت ساختمان اقتصادی است؟
تکنولوژی “بتن الیافی” نمونه دیگری از کاربرد  کامپوزیت‌ها به‌عنوان یک فناوری نوین در صنعت عمران و ساخت‌وساز می‌باشد.
محورهای سه گانه زیر را می توان به عنوان مهمترین فناوری هایی که لازم است مورد توجه دست‌اندرکاران صنعت ساختمان کشور واقع شود، برشمرد:
 الف) روش های سبک سازی بنا:
 کشور ما و بالاخص پایتخت بزرگ آن در منطقه ای زلزله‌خیز قرار دارد. همانطور که می دانید میزان خسارات و خرابی های وارد بر یک بنا در اثر تکان های زلزله، با وزن آن بنا رابطه مستقیم دارد. هر چه بنا سنگین تر ساخته شود، در برابر خطر ویرانی زلزله آسیب پذیرتر خواهد بود. بنابراین هر اندازه که با بهره گیری از فناوری‌های نوین وزن یک ساختمان را کاهش دهیم، سازه در برابر ویرانی ایمن‌تر خواهد بود. به طور مثال می توان از پانل های ساندویچی و یا قطعات سبک پیش‌ساخته در ساخت بنا کمک گرفت. در یک ساختمان، اعضایی مانند دیوارهای تیغه ای‌شکل نازک وجود دارد که وظیفه آنها تنها جدا کردن فضای اتاق ها از همدیگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجه بعدی اهمیت قرار دارد. در ساخت این گونه اعضا می توان به جای استفاده از مصالح سنگین سنتی، از مصالح سبک جدید همچون سفال یا بتن های سبک کمک گرفت و یا قطعات سبک پیش‌ساخته را به خدمت گرفت.
 ب) روش های تولید سریع و اصولی بنا:
 امروزه استفاده از سازه های پیش‌ساخته یکی از سریع ترین و اصولی ترین روش‌های ساخت بنا و پاسخگویی به نیاز بالای افراد جامعه به انبوه‌سازی مسکن می باشد. از انجا که حجم اصلی بنا به شکل قطعات از پیش‌ساخته‌شده در محیط مناسب کارخانه و با استانداردهای صنعت ساختمان تولید می شود، بنای نهایی از کیفیت و یکپارچگی بالایی برخوردار است. از سویی به‌علت سبکی خاص بنا، ساختار سازه ای ویژه آنها و اتصال مناسب اجزای سازه، ساختمان می تواند شکل خود را در تکان‌های بسیار شدید نیز تا حد زیادی حفظ نماید.
استفاده از این تکنولوژی سال‌ها است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته دنیا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترین روش‌های انبوه‌سازی مسکن به شمار می آید.
 اما متأسفانه در کشور ما چنان که باید از این فناوری استقبال نشده است و لازم است تا مورد توجه مسئولین، سیاستگذاران و صنعتگران قرار گیرد.
  ج- بهره گیری از مواد جدید
از جمله مواد جدیدی که جایگاه ویژه‌ای در ساخت‌وساز بنا به خود اختصاص داده‌اند، افزودنی های بتن و الیاف تقویت‌کننده را می توان نام برد.
استفاده از افزودنی های بتن باعث بهبود خواص مطلوب بتن همچون مقاومت می گردد و در بعضی موارد با کاهش وزن بتن، مصالح بسیار سبکی را فرا راه مهندسین سازنده بنا قرار می دهد. بدون بهره گیری از این افزودنی ها بنای برج بزرگ میلاد در شهر تهران امکان‌پذیر نمی بود.
 الیاف تقویت‌کننده نیز از دیگر مواد عصر حاضر هستند که کاربردهای فراوانی در قسمت‌های مختلف ساختمان یافته اند. این الیاف که بیشتر شامل الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن و گاه کربن نیز می شود، در ساخت انواع بتن‌های الیافی کاربرد فراوان دارند.
همچنین از الیاف شیشه در تولید آرماتورهای سبک و بسیار مقاوم در برابر خوردگی نیز بهره می گیرند.
 این الیاف، جایگاه نسبتاً مناسبی در تعمیر بناها و تقویت سازه های صدمه دیده دارند و می توانند مقاومت پیچشی و برشی مناسبی را پدید آورند.
علاوه بر اینها از ورقه های پارچه فایبرگلاس در تقویت انواع قطعات ساخته شده از بتن مسلح می توان استفاده نمود.
توضیحاتی در مورد تکنولوژی “بتن الیافی” :
 بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق‌العاده افزایش می یابد. این  ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل 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 از هم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فناوری، کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می‌باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه و سیمان جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شده‌اند.
امروزه با استفاده از انواع الیاف شیشه، پلی‌پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپوزیتی در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و به‌کارگیری آنها درکشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول بخش ساختمان و عمران واقع شده است.
موارد استفاده و محدودیت های کاربری این نوع ترکیب کامپوزیتی
هر فناوری همواره کاربردها و محدودیت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل‌پذیری بالا، مقاومت فوق‌العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان موارد کاربرد فراوانی برای آن یافت. به طور مثال در ساخت کف 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 مقاوم‌به‌ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل 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 کمک گرفت. موارد دیگری از به کارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل های سایبان و یا پاشش بتن روی سطوح انحنا‌دار همچون تونل ها می باشد. به‌کارگیری این بتن در بنای یک سازه علاوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز برخوردار است.
اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کاملاً 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 شبکه بندی فولادی به‌صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید در نقاط ضعف خود نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب آن در نقاط قوت آن و عدم توجه به آن گردد.
آیا روی آوردن به تکنولوژی بتن الیافی در مقایسه با بتن‌های سنتی متداول، صرفه اقتصادی دارد؟
 باید اعتراف کرد که استفاده از بتن الیافی در همه موارد از بتن سنتی به‌صرفه تر نمی باشد.
اما بر اساس برآوردهایی که توسط بعضی متخصصین کشور انجام گرفته است، در جاهایی که سرعت اجرای بالا مد نظر است و یا نیاز به پاشش بتن (شات کریت) روی سطوحی است که شبکه‌بندی‌‌های سنتی مشکل و زمان‌بر بوده یا جواب‌گوی کار نیست، هزینه استفاده از بتن الیافی نسبت به مشابه سنتی خود کمتر می‌باشد.
این مزیت ها، علاوه بر مزیت سادگی و سرعت عمل بالاتر موجود در تکنولوژی بتن الیافی است.
 اگر می بینیم که در کشوری همچون ترکیه، به‌کارگیری بتن الیافی به جای روش‌های سنتی، مقرون‌به‌صرفه تر از کشور ماست، ریشه-های آن را در سرمایه‌گذاری و تلاش سازمان‌یافته جهت اقتصادی نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید می توان یافت.
 اما اگر ما از روی‌آوردن به فناوری جدید به علت ریسک سرمایه‌گذاری پرهیز کنیم خواهیم دید که تکنولوژی سنتی در غیاب بهره گیری از فناوری نوین، رقم بسیار بالایی از سرمایه های ما را به هدر خواهد داد.
به طور مثال، ریزدانه های تولید شده در کشور ما که به روش‌های قدیمی غیراستاندارد تولید می شوند، باعث افزایش درصد سیمان به کار رفته در بنا می شود و همین امر موجب ظهور ترک و ضایعات در بتن حاصل نیز می گردد.
راهکارهایی که جهت اقتصادی‌نمودن استفاده از این تکنولوژی جدید، پیشنهاد میشود:
 به عنوان راهکار باید سه نکته اساسی را مورد توجه قرار داد:
 ۱) نخست آنکه هزینه استفاده از یک تکنولوژی، کاملاً وابسته به سطحی از آن تکنولوژی است که نسبت به کسب و انتقال آن اقدام می شود. کشورهای پیشرفته جهان که تکنولوژی نوین خود را از سطوح اولیه تحقیقاتی کسب کرده اند، چون کاملاً بر تکنیک ها و دانش پایه ای آن واقف و مسلط هستند، متحمل هزینه های کمتری شده‌اند. آنها با تکیه بر همین آگاهی و اشراف، با بهبود فرایندها، قیمت نهایی را در طول زمان کاهش خواهند داد.
اما اگر ما بخواهیم تمام این تکنولوژی را صرفاً در سطح یک محصول آماده، به کشور وارد کنیم، طبیعی است که متحمل هزینه های سنگینی خواهیم شد و محصول نهایی نیز به صرفه نخواهد بود.
 ۲) دومین مسئله ای که باید در جهت ارزیابی اقتصادی یک تکنولوژی مورد توجه واقع شود، آن است که اکتساب و پرورش یک تکنولوژی از سطوح نخست تحقیقات، نیاز به یک سرمایه گذاری اولیه دارد. دستیابی به نحوه اجرای مناسب، تکنولوژی ساخت و آموزش و گسترش آن در جامعه، نیازمند صرف بودجه لازم توسط دست‌اندرکاران و خصوصاً دولت می باشد.
این هزینه ها بعداً در طول عمر تکنولوژی و ارایه محصول به بازار جبران خواهد شد و نهایتاً به سوددهی منجر می گردد. عدم پرداختن به تحقیق و توسعه و بهره گیری از تکنولوژی نوین، علاوه بر آن که نمی تواند پاسخگوی نیاز روز صنعت ساختمان باشد، در درازمدت، هزینه بسیار بالایی نیز به ما تحمیل می کند.
 ۳) آخرین نکته مورد توجه آن است که سیاست گذاری اصولی برای ایجاد یک شبکه کاری تکنولوژی جهت کارکرد مناسب و نیل به بهره وری اقتصادی، نقش حیاتی در اکتساب صحیح یک تکنولوژی دارد. عدم وجود این سیاست ها باعث می گردد تا حتی اگر یک مجموعه یا کارخانه بخواهد خود به سمت فناوری نوین روی آورد، متحمل هزینه مضاعف گزافی شود که از توان آن مجموعه خارج باشد. برای آنکه کارخانه ها و صنعتگران بتوانند به عنوان یک جزء شبکه تکنولوژی در این مسیر گام بردارند، باید سایر نهادها و اجزای لازم نیز در شبکه حضور داشته و هماهنگ عمل کنند. ایجاد چنین شبکه منسجم، جز به اهتمام سیاست‌گذاران و فرهنگ‌سازی میسر نخواهد بود.
 اقداماتی که در زمینه تکنولوژی بتن الیافی در کشور صورت گرفته :
 اگرچه در کشور ما تحقیقات تئوری و فعالیت های تجربی نسبتاً مناسبی در زمینه گسترش و کاربرد تکنولوژی های بتن الیافی صورت گرفته است، اما حقیقت آن است که گسترش این فناوری بیش از همه وابسته به اعلام نیاز از سوی صنعت و مقرون به‌صرفه‌نمودن کاربری آن از سوی محققان کشور می باشد.
چند سال پیش کنفرانسی در زمینه تکنولوژی بتن الیافی با هدف شناساندن فناوری مذکور، در دانشگاه صنعتی شریف برگزار گردید. در این کنفرانس، محققان و سخنرانان از مراکز مختلفی به ایراد سخنرانی و ارایه مقاله پرداختند.
به طور مثال در یک نمونه از کارهای ارائه شده، مسئله به‌صرفه‌بودن استفاده از این نوع بتن مورد بررسی و مطالعه کارشناسی قرار گرفته بود. حاصل این بررسی مؤید آن بود که در بعضی پروژه های صنعتی، به‌کارگیری بتن الیافی نسبت به روش‌های متداول استفاده از شبکه-بندی فولادی، بسیار اقتصادی تر، سریعتر و آسان تر می باشد.
 برگزاری این کنفرانس اثرات مثبت زیادی در شناسایی و توسعه این فناوری داشت. پس از آن، بخش هایی از صنعت و دانشگاه به بررسی امکان تولید الیاف گوناگون بالاخص الیاف شیشه و فولاد پرداختند. همچنین به تدریج بتن الیافی با الیاف تقویت‌کننده پلی پروپیلن به بازار مصرف راه یافت و در انجام پروژه هایی به کار گرفته شد. در مجموع قدمهای مثبتی در این جهت برداشته شده است اما سرعت این حرکت نسبتاً کند بوده است.
« بتن غلتکی »
بتن غلتکی بتنی است که در اجرای سازه های حجیم ( سدها ، شالوده های بزرگ و… ) کاربرد دارد و برای اجرای آن از ماشین آلات راهسازی و عملیات خاکی استفاده می شود . طبق تعریف، بتن غلتکی عبارت است از بتنی که اسلامپ آن صفر بوده وبه منظور حمل،پخش و تراکم آن، از ماشین آلات عملیات خاکی استفاده می شود.لذا ملاحظه می شود که بتن غلتکی بایستی آنقدر خشک باشد که بتواند تقریبا نظیر دانه های خاک به راحتی پخش شده و بوسیله ماشین آلات متراکم کننده نظیر غلتک ، متراکم گردد.
از طرفی به منظور ایجاد چسبندگی بین سنگدانه ها بایستی به مقدار کافی مرطوب باشد تا شیره بتن، پوشش لازم برای کلیه سنگدانه ها را فراهم نماید. لذا بتن غلتکی در حالت متراکم نشده تفاوت فاحشی با بتن معمولی داشته به گونه ای که در این حالت، هیچ گونه اثری از شیره بتن در مخلوط نمایان نیست و مانند مصالح خاکی عمل می نماید ولی پس از متراکم شدن و سخت شدن، همانند بتن معمولی( با نسبت آب به سیمان مشابه ) رفتار خواهد نمود .
کارگاه تخصصی روسازیهای بتن فشرده غلتکیروسازهای بتن فشرده غلتکی در ایران، بدلیل نفت خیز بودن کشور و گرایش به سوی استفاده از روسازیهای انعطاف پذیر آسفالتی، کاربرد بسیار کمی داشته است. به همین دلیل پژوهشها و تحقیقات انجام شده در کشور چه در زمینه طراحی این روسازی ها و چه در زمینه ساخت و نگهداری آنها در مقایسه با روسازیهای آسفالتی، کمتر بوده است.
از آنجائیکه کاربرد عمده روسازی در کشور در شبکه راههای برون شهری و شبکه معابر درون شهری است. لذا وزارت راه و ترابری و شهرداری های شهرهای کشور مهمترین کارفرمایانی هستند که بایستی به انجام مطالعات توجیه پذیری این روش ساخت در روسازیهای بپردازند. از این رو همکاری مشترک سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشورـ وزارت راه و ترابری ـ سازمان شهرداری های کشورـ دانشگاهها ـ انجمن بتن ایران، برای انجام مطالعات توجیه پذیری کاربرد روسازیهای بتن فشرده غلتکی توصیه می شود.
در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده، متراکم می شود. در ادبیات فنی با نام رول کریت نیز از آن نامبرده می شود. این روش، امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلتکی یا به صورت خلاصه به کار برده می شود. RCC به بتن غلتکی سخت شده، در اصل دارای همان خصوصیات بتن های معمولی که به صورت درجا ریخته شده و به عمل می آیند، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده «بتن» تلقی می شود.
خاصیت روانی و پلاستیکی بتن غلتکی در حالت تر، اساسا متفاوت با خواص پلاستیکی بتن درجا ریز معمولی می باشد. اسلامپ بتن غلتکی باید در حد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلتک متراکم کننده باشد. ماشین آلات مورد استفاده جهت حمل و نقل، بارگیری .و تراکم بتن Rcc شامل ماشین آلاتی با ظرفیت زیاد می باشند که در کارهای خاکی حجیم، نظیر سد سازی و راهسازی به کار می روند. به طور کلی در ساختن بتن غلتکی میزان عملیات دستی (غیر ماشینی) مورد نیاز در مقایسه با عملیات ساخت بتن های معمولی کمتر است.
باتوجه به آسیب پذیری سدهای خاکی، متخصصین در گردهمایی آسلیمار (Asiolmar) و دیگر محققین به دنبال نوع جدیدی از مصالح برای سدسازی بودند که ایمنی سد بتنی و سرعت اجرای سد خاکی را تواماً دارا باشد. تا اینکه در اوایل سال ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰ ابتکار جدید احداث سد بتنی غلتکی مطرح شد. در سالهای ۱۹۶۰ چند پروژه با اندیشه ترکیب مزایای سدهای بتنی و خاکی طراحی شدند این سدهای مخلوط نتیجه مطالعات و نوآوری های مهندسین سازه و ژئوتکنیک بودند، متاسفانه بعلت تخصصی بودن هر یک از این دو رشته، ارتباط محدودی بین پیشگامان اولیه برقرار بوده بر این اساس متخصصین هر یک از این دو رشته آگاهی محدودی نسبت به تلاشهای اولیه یکدیگر داشتند.
سدهای بتن غلتکی (آر، سی، سی) بعنوان نوع جدیدی از سد طی سالهای ۱۹۸۰ مطرح شد. این نوع سدها با توجه به هزینه کم که قسمتی از آن ساخت سریع آنها ناشی در زمان نسبتا کوتاهی در سراسر دنیا مورد قبول واقع شده و پیشرفت ناگهانی قابل توجهی را در امر طراحی و ساخت بوجود آورند کاربرد این در سالهای ۱۹۹۰ و بعد از آن مطرح گردید: این سد با هزینه کمتر و ایمنی نظیر سدهای بتنی کلاسیک می باشد بتن غلطکی بیش از آنکه یک نوع مصالح جدید باشد روشی جدید برای اجراست. بتنی غلتکی با خاک سیمانته شده که با روشهای مشابه اجرا می شود.
بعلت آنکه شامل سنگدانه های بزرگتر از ۴،۳ اینچ (۱۹ میلی متر) بعنوان درشت ترین سنگدانه بوده و خواص مشابه با بتن معمولی داراست. متفاوت می باشد. در خاک سیمانته عموما ماسه مصرف شده با مقاومت پائین تر نسبت به بتن غلتکی حاصل می شود در حال حاضر سه نوع سد (پای پل، جگین، زیروان) از اینگونه سدها در کشور در مرحله اجرا قرار دارد و سدهای دیگری نیز در مرحله اجرا قرار دارد .
در فرهنگ اصطلاحات بتن و سیمان انجمن بتن آمریکا، بتن غلتکی بدین ترتیب تعریف می شود: بتن متراکم شده با غلتک، بتنی که با حرکت بر روی آن در حالت سخت نشده، متراکم می شود. در ادبیات فنی با نام رول کریت نیز از آن نامبرده می شود. این روش، امروزه اغلب تحت عنوان بتن غلتکی یا    Rcc به کار برده می شود .
بتن غلتکی سخت شده، در اصل دارای همان خصوصیات بتن های معمولی که به صورت درجا ریخته شده و به عمل می آیند، می باشد و محصول نهایی به زبان ساده «بتن» تلقی می شود .
خاصیت روانی و پلاستیکی بتن غلتکی در حالت تر، اساسا متفاوت با خواص پلاستیکی بتن درجا ریز معمولی می باشد. اسلامپ بتن غلتکی باید در حد صفر باشد تا قادر به تحمل وزن غلتک متراکم کننده باشد. ماشین آلات مورد استفاده جهت حمل و نقل، بارگیری .و تراکم بتن Rcc شامل ماشین آلاتی با ظرفیت زیاد می باشند که در کارهای خاکی حجیم، نظیر سد سازی و راهسازی به کار می روند. به طور کلی در ساختن بتن غلتکی میزان عملیات دستی (غیر ماشینی) مورد نیاز در مقایسه با عملیات ساخت بتن های معمولی کمتر است .
با توجه به مسائل زیست محیطی ناشی از آسفالت در کنار دوام اندک آسفالت در برابر تغییرات جوی، ضربه پذیری و سایش، موضوع بتن RCCP از دهه های گذشته در کشورهای توسعه یافته مورد توجه قرار گرفت به نحوی که در حال حاضر بیش از ??درصد معابر سواره رو در اغلب کشورهای توسعه یافته با استفاده از بتن غلتکی اجرا شده است.
چنین روش اجرایی نتایج و تبعات اولیه زیر را به دنبال خواهد داشت :
انرژی لازم برای اجرا و جا دادن این گونه مصالح بیش از مقداری است که با لرزاننده های ( ویبراتور ) معمولی تامین می گردد . به همین دلیل در صورت استفاده از مصالح و مواد سیمانی مشابه آنچه در بتن لرزاننده سنتی (CVC) یا بتن متعارف به کار برده می شوند و با اجرای لایه های متوالی بتن ، می توان به کیفیتی بهتر از کیفیت بتن متعارف (CVC) دست یافت .
از سوی دیگر ، مانند سدهای خاکی ، ناحیه بین دو لایه متوالی و ناحیه واقع در درون لایه ها با یکدیگر متفاوتند .
روش اجرای بتن غلتکی در مقایسه با بتن متعارف ، امکان دستیابی به سرعت زیادتری را فراهم می سازد که مزایای اقتصادی چون صرفه جویی در قیمت واحد حجم بتن و کاهشی قابل ملاحظه در زمان ساخت و همچنین در قالب بندی و … را در پی خواهد داشت .
بتن غلتکی همچون تمامی انواع موجود بتن ، مخلوطی از مصالح سنگی خنثی ، مواد سیمانی و آب است .
بتن غلتکی مصالح و روشی نوین برای ساخت اقتصادی سازه های حجیم از جمله سدهای وزنی می باشد . در این نوع بتن ترکیبی از ویژگی های تکنولوژی بتن و خاک به کار گرفته شده و با استفاده از ماشین الات ساخت سدهای خاکی حمل ، پخش و متراکم می شود . بنابراین بتن ریزی سریعتر و هزینه اجرا به شدت کاهش می یابد .
امروزه سدهای بتن غلتکی در بسیاری از کشورهای در حال توسعه ساخته می شوند . زیرا این سدها مزایای اقتصادی و سرعت زیاد اجرای سدهای خاکی و ایمنی سدهای بتنی را تواماً در بردارند . فهرست سدهایی که در ایران به این روش مطالعه شده اند در جدول شماره ۱ آمده است . پیشرفت حاصل در تکنولوژی بتن حجیم به منظور کاهش درصد سیمان منجر به پیدایش روش بتن غلتکی گردیده است . در این روش با منظور نمودن عوامل زیر درصد سیمان مصرفی کاهش یافته و بتن ریزی سریعتر و با هزینه ای کمتر انجام می شود:
استفاده از سنگدانه های با حداکثر ابعاد بیشتر و دانه بندی خاص
استفاده از پوزولان
استفاده از مواد افزودنی حباب ساز و روان کننده
استفاده از ماشین آلات حمل ، پخش و تراکم در عملیات خاکی و استفاده از ویبره سنگین در بتن ریزی
این نوع بتن به دلیل شرایط خاص اجرایی باید دارای روانی مناسب باشد . هنگامی که بتن غلتکی خیلی سفت باشد دانه بندی و چسبندگی مناسب جهت تراکم یکنواخت را نداشته باشد ، قسمت های تحتانی لایه تراکم مناسب را نمی بیند و هرگاه روانی این بتن خیلی زیاد باشد تحمل وزن غلتک را نداشته و غلتک لرزاننده نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد . بنابراین در این نوع بتن انتخاب مصالح و نسبت های اختلاط از اهمیت خاصی برخوردار می باشد .
ملاحظات اساسی در انتخاب نسبت اختلاط مناسب بتن غلطکی عبارتند از :
۱٫ روانی مناسب ( توجه به دانه بندی و درصد آب مناسب برای تراکم )
۲٫ مقاومت کافی ( تامین خواص مکانیکی و چسبندگی درزها )
۳٫ آب بندی ( کنترل تراوش )
3 پاسخ
  1. میلاد احمدی
    میلاد احمدی says:

    متشکرم از مطالب علمی و کاربردی و معرفی تکنولوژی های بسیار جالب و متنوع در صنعت عمران و سازه، واقعا آشنایی علمی و عملی با تکنولوژی های روز دنیا ، فرح بخش است.

    پاسخ دادن
  2. حامد قربانی نژاد
    حامد قربانی نژاد says:

    ضمن عرض سلام خسته نباشید سوالی دارم ۰ برای نمونه برواری یا سوراخکاری بتون با لیاف شیشه یا خرده شیشه باید از چه ابزاری استفاده کرد؟ با توجه به گستردگی مصرف بتون الیاف دار و خرده شیشه دار راحتترین راه برای حصول نتیجه مطلوب جهت برش و سوراخکاری چیه و چه ابزاریه؟ ممنونم

    پاسخ دادن

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *