الیاف پلیمری جایگزینی برای میلگرد

جایگزین میلگرد در ساختمان سازی

در دهه های اخیر استفاده از الیاف و رشته های نازک و باریک در بتن به طور همگن، به منظور حذف یا کاهش مقدار آرماتور مورد توجه بسیار قرار گرفته است. الیاف جایگزین میلگرد برای افزایش مقاومت خمشی و کششی بتن و همینطور کاهش شکنندگی به کار می روند. از جمله این الیاف می توان از الیاف فلزی، الیاف ماکرو سینتتیک بتن، الیاف پلی پروپلین، الیاف پلی اتیلن و الیاف پلاستیک نام برد.

تصویر شماره 1- الیاف ماکروسنتتیک

در این مقاله به بررسی الیاف ماکروسنتیک به عنوان جایگزینی برای میلگرد جهت کنترل ترک های آن خواهیم پرداخت.

الیاف ماکروسنتتیک

الیاف ماکروسنتتیک که به عنوان الیاف سازه ای نیز شناخته می شوند، ترکیبی از پلیمرها هستند و به عنوان جایگزین اصلی الیاف فولادی در برخی کاربردها مورد استفاده قرار میگیرند. این الیاف در ابتدا به منظور استفاده به جای الیاف فولادی در بتن پاششی مورد استفاده قرار گرفتند اما به مرور زمان و با انجام تحقیقات بیشتر مشخص شد که در طراحی و ساخت دال های متکی به زمین و طیف گسترده تری از کاربردها می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.

الیاف ماکروسنتتیک رشته هایی از جنس پلی الفین یا پلی پروپیلن به صورت جدا از هم هستند. این الیاف به صورت فضایی در بتن پخش می شوند و بسته به نوع کاربرد اشکال متفاوتی دارند که از آن جمله می توان به سینوسی، پاملخی، مضرس، ساده و تخت اشاره کرد.

بیشتر بخوانید: میلگرد انتظار چیست؟ کاربرد آرماتور انتظار

عملکرد الیاف ماکروسنتتیک

استفاده از الیاف در بتن همان هدفی را دنبال میکند که از میلگرد استفاده می شود و در جهت بهبود ضعف بتن در کشش به کار می رود. همچنین الیاف از طریق  ایجاد سختی خمشی و افزایش استحکام در برابر ضربه به کنترل گسترش ترک در بتن کمک می کنند. ترک خوردگی بتن از جمله عواملی است که باعث نفوذ اب به داخل آن و خوردگی فولاد می شود اما الیاف ماکروسنتتیک بر خلاف فولاد دچار خوردگی نمی شوند و همین امر باعث افزایش طول عمر و کاهش چرخه تعمیر و ترمیم بتن می شود.

تصویر شماره 2 – مقاومت بتن مسلح به الیاف

نقاط قوت الیاف ماکروسنتتیک نسبت به فولاد

الیاف ماکروسنتتیک مقاومت کششی بسیار بالایی دارند (حدود 600 مگاپاسکال) و مدول الاستیسیته آن ها نیز نسبتا بالاست (حدود 10 مگا پاسکال). بر خلاف الیاف پروپیلن، الیاف ماکروسنتتیک می توانند ظرفیت پس از ترک خوردن بتن را افزایش دهند.

الیاف پلیمری خصوصیات بتن را بهبود می بخشند. و به عنوان مسلح کننده به جای میلگرد می تواند به بتن اضافه شود. این الیاف موقع اختلاط بتن به آن اضافه می شود و برای رسیدن به نتیجه بهتر در آخرین گام به مخلوط بتن اضافه می شود. بتن باید با سرعت بالا (70 دور) به مدت 5 دقیقه میکس شود هرچند زمان اختلاط بسته به عواملی مانند تمیز بودن میکسر و میزان پوشش الیاف می تواند تغییر کند. از نکات مهم توزیع یکسان الیاف در سرتاسر بتن است که باید به آن دقت شود.

الیاف ماکروسنتتیک با ساختار بتن بسیار سازگار هستند و تغییر شیمیایی در ساختار آنها در مجاروت بتن به وجود نمی آید. هنگامی که الیاف به طور کامل و یک دست در بتن مخلوط شدند می توان از بتن استفاده کرد.

اگر از این الیاف به روش شاتکریت روی سطح بتن استفاده شود می توانند با افزایش قدرت چسبندگی بتن مانع از ریزش بتن شوند. در فرآنید شاتکریت ملات روی سطح پاشیده می شود این عمل به منظور ایجاد لایه ای متراکم و خودنگهدار انجام میشود.

از جمله مواردی که باعث برتری الیاف نسبت به میلگرد می شود عدم نیاز به آرماتور بندی است. همین مساله سرعت انجام پروژه را افزایش می دهد و همچنین به تعداد کارگر کمتری نیاز است. برای مسلح کردن بتن با میلگرد به کارگرهای ماهر و زمان و دقت زیادی نیاز است. اما در صورت استفاده از الیاف پس از آنکه با بتن مخلوط شد، بتن مسلح شده و قابل استفاده است و باید به صورت یک دست در سرتاسر محل قرار بگیرد.

حمل و نقل الیاف پلیمری بسیار ساده‌تر از میلگرد است و هزینه کمتری دارد.

مقدار مصرف این الیاف به طرح اختلاط، نوع کاربری، مقاومت طراحی و چقرمگی بستگی دارد و اما عموما مقدار مصرف بهینه بین 1 تا 2 کیلوگرم در مترمکعب است.

بیشتر بخوانید: انواع وصله میلگرد آجدار در بتن

روش مصرف الیاف ماکروسنتتیک

برای میکس الیاف در بتن از دو روش استفاده می شود:

روش اول: در این روش الیاف درون دیگ بچینگ با مصالح خشک به مدت یک دقیقه میکس می شود و سپس آب و سیمان به آن اضافه می شود. در این روش محدودیتی در دوز مصرفی وجود ندارد تنها برای مقادیر بالاتر از 2 کیلوگرم به ازای مترمکعب باید از روان‌کننده استفاده شود.

روش دوم: در این روش الیاف درون میکسر به بتن آماده اضافه می شود. با توجه به طرح اختلاط مقدار مشخصی از الیاف به بتن اضافه می شود و دو دقیقه اختلاط انجام میگیرد. این روش برای دوز بالاتر از 2.5 کیلوگرم توصیه نمی شود.

به طور خلاصه استفاده از الیاف ماکروسنتتیک در بتن فواید زیر را به همراه دارد:

• افزایش مقاومت در برابر کشش، افزایش مقاومت در برابر نیروی شکست و مقاومت فشاری
• افزایش مقاومت بتن به ترک
• افزایش مقاومت در برابر انفجار
• افزایش ماندگاری و دوام
• بهبود مقاومت و جلوگیری از سستی در برابر زلزله
• مقاومت بالا در برابر فرسایش
• تقویت سه بعدی درون بتن
• بهبود هزینه ها، قابلیت ساخت و ایمنی بیشتر

از الیاف ماکروسنتتیک در موارد زیر می توان استفاده نمود

• کفسازی محوطه ها مانند پارکینگ (با در نظر گرفتن حذف میلگرد)
• ساختمان های مقاوم در برابر زلزله
• در بزرگراه ها و جاده ها به منظور روسازی بتنی
• فونداسیون ماشین آلات
• کفسازی سوله ها
• سازه های ضد انفجار
• سازه های آبی مانند سد

بیشتر بخوانید: جایگزینی برای میلگرد

ویژگی های الیاف ماکروسنتتیک

تصویر شماره 3 – الیاف ماکروسنتتیک

با وجود تمام مزایایی که الیاف پلیمری دارد و به بخشی از آن اشاره شد اما هنوز نتوانسته است به عنوان جایگزین میلگرد در بتن و ساختمان سازی جای خود را باز کند. استفاده بیشتر از این الیاف نیازمند همکاری سازمان های ذیربط و مهندسان در تدوین دستورالعمل ها و شیوه های اجرایی ست تا این الیاف بتوانند به جای فولاد جهت تقویت بتن مورد استفاده قرار بگیرند.