الیاف ،جایگزین آرماتوردربتن

مزایایی که بتن از آن برخوردار است باعث شده است که مورد علاقه اکثر مهندسین وطراحان قرار بگیرد.امکان بکارگیری دراکثر مناطق جغرافیایی،استفاده از متریال طبیعی وارزان ، دارای هزینه کم در مقایسه با حجم زیاد عملیات و شکل پذیری آن با توجه به اشکال هندسی طرح از ویژگی های بارز بتن می باشد. بکارگیری بتن غیرمسلح به علت تردی آن کاربرد چندانی ندارد،این عیب عمده بتن ، با مسلح کردن آن به وسیله میلگردهای فولادی یا آرماتور برطرف می گردد.اما استفاده از آرماتور هم دارای مشکلاتی است مهمترین مشکل آن این است که بخش کوچکی ازمقطع بتن را تشکیل می دهد و باعث ایجاد محیطی غیرهمگن می شود. به منظور ایجاد شرایط ایده آل و نیز کاهش ضعف شکنندگی وتردی جسم بتن،درچند دهه اخیر از رشته های نازک و نسبتاً دراز که در تمام حجم بتن به طور همگن و درهم پراکنده می گردد استفاده می شود. این الیاف می تواند از جنس شیشه ، پلی اتیلن ، فولاد، آزبست ویا نایلون باشد. ساختار بتن الیاف شامل یک کالبد بتن مرکب از سیمان، مصالح سنگی، آب وهمچنین درصدی از الیاف فولاد یکوتاه می باشد که به طور درهم وکاملاً اتفاقی و درجات مختلف در مخلوط پراکنده شده است . پارامتر مناسب که یک رشته الیاف را تعریف می کند،نسبت ظاهری می باشد که نسبت طول به قطر معادل است. خواص بتن مسلح به الیاف فولادی 1- مقاومت خمشی : الیاف فولادی ، مقاومت خمش نخستین ترک بتن الیافی را تا چندین برابر مقاومت نخستین ترک بتن معمولی افزایش می دهد. 2- مقاومت برشی : این مزیت باعث حذف خاموت به عنوان آرماتور برش می شود و باعث صرفه جوی قابل ملاحظه ای در استفاده از فولاد می شود. 3- مقاومت ترک خوردگی : با شروع ترک خوردگی ، الیاف نقش خود را در دوختن ترک ومحدودکردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک خوردگی حتی با ادامه بارگذاری نیز جلوگیری به عمل می آوردو این ویژگی باعث می شود که در هنگام اعمال بار در وسط دهنه نه تنها تیر دو تکه نمی شود بلکه ترک از نصف ارتفاع تیر به بالا حرکت نکرده و با باز شدن ترک ،الیاف این فاصله را به طرفین محل گسیختگی ارتباط داده و از فروریختن تیر جلوگیری می کنند. 4- پوسیدگی وزنگ زدگی الیاف فولادی : در تحقیقاتی که بر روی بتن الیلف انجا م شده است ، نشان می دهد که بعد از 5 سال تماس بتن با نمکهای ضدیخ،تغییر ناچیزی در مقاومت الیاف نسبت به مقاومت قبل از تماس وجود داشته است .٠ 5- قابلیت هدایت حرارتی : الیاف فولادی ضریب هدایت حرارتی بتن را 25 تا50 درصدافزایش می دهند. همچنین این الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می شود. کابردهای بتن مسلح به الیاف فولادی بتن مسلح به الیاف فولادی را می توان به تنهایی و یا همراه بتن آرمه معمولی بکاربرد وموارد کاربرد به شرح فوق است : - روسازی بتن بزرگراه ها، جاده ها،فرودگاهها - بلوکها ولوله های بتنی - گاراژهای پیش ساخته - فونداسیون - در ساختمان تونل ها یا معابر معادن به صورت بتن پرتابی - تثبیت شیبها با بتن پرتابی - قطعات نسوز کاربرد الیاف فولادی در بتن پرتابی بتن پرتابی ، روشی است که در آن ؛ خمیر بتن توسط پمپ با سرعت و فشار زیاد به سطح مورد نظر پاشیده می شود. وجود الیاف فولادی در این عملیات موجب افزایش مقاومت وجذب انرژی در هنگام گسیختگی بتن می شود. با استفاده از الیاف فولادی در این روش می توان از آماتورگذاری شبکه ای در محل های مشکل نظیر شیب های تند و دیوارهای سنگریزه ای خودداری کرد، چرا که آماتورگذاری در چنین مناطقی هم خطرناک است وهم به علت سختی کار، پرهزینه می باشد. این روش در موارد زیر کاربرد دارد. - پایدارسازی شیبهای سنگی خطرناک - تعمیر قسمتهای آسیب دیده پل ها وسدها - کاربرد در مناطق زلزله خیز - پوشش لوله های فولادی بطور کلی هدف از کاربرد الیاف فولادی در بتن افزلیش مقاومت بتن به منظور کاهش ترک خوردگی و افزایش قدرت جذب انرژی حاصل از بارهای ضربه ای و موج های انفجاری می باشد. همچنین این متریال به علت توزیع همگن در حجم بتن باعث پایدارشدن بتن می شود.

 

آزبست یا پنبه كوهی یك نوع كانی معدنی است كه بافت الیافی دارد , در گذشته از آزبست جهت عایقكاری استفاده می شده و پس از شناخت اثرات زیان بخش الیاف آن كاربرد آن به شدت كاهش یافته است و دیگر در عایقكاری از آن استفاده نمی شود ,مطابق استاندارد آزبست نباید بصورت جزء یا تشكیل دهنده بخشی از فرآورده ها استفاده شود. آزبست انواع مختلفی دارد كه نوع كریزوتیل كم خطر تراز بقیه ای انواع آن است و خاصیت شكل پذیری خوبی دارد ولی مقاومت شیمیایی آن نسبت به انواع دیگر كمتربوده و در حدود 94 % مصرف آزبست دنیا از این نوع است . ضریب هدایت حرارت آن نسبت به عایق های دیگر بسیار بالاتر بوده (در حدود W/mc0/06 )و از این حیث عایق خوبی نمی باشد اما دلیل عمده مصرف آن به علت خاصیت عدم اشتعال پذیری آن بوده است . خاصیت سرطان زا بودن الیاف و فیبرهای آزبست ثابت شده به همین دلیل اگر در تاسیسات قدیمی عایق آزبست مشاهده نمودید از دست زدن به آن خود داری نمائید زیرا فیبرهای آن در هوا پراكنده می شود و برای برداشتن آن با مسئولین بهداشتی مشاوره نمائید. 2-پشم شیشه (GLASS WOOL) از معروف ترین و قدیمی ترین انواع عایقهاست ,در حدود 40سال است كه در ایران تولید می شود.پشم شیشه شامل فیبرهای انعطاف پذیر شیشه است كه از ذوب مواد اولیه شیشه به دست می آیددر حالت استاندارد ضخامت الیاف آن می بایست بین 2/3 الی 4/6 میكرون بوده كه در این حالت محصول نرم تر بوده وخواص ارتجاعی خود را برای مدت بیشتر حفظ می كند و ریزش ذرات آن كمتر خواهد بود واز انواع عایقهای سلول باز بوده و می تواند رطوبت محیط را جذب نمائیدو در مجاورت با بخار آب (خصوصا در سطوح گرم )تولید اسید سیلیسیك می نمایدو اگر محافظت آن به نحو مطلوب انجام نشود باكتریها و قارچها در لایه های الیاف آن تكثیر پیدا می كنند. در گسترش حریق بی اثر بوده و در مجاورت حریق گازهای سمی تولید نمی كندالیاف آن با سر سوزنی شكل بوده و اگر وارد نسوج ریه شود خارج نمی گردد و تماس آن با پوست باعث خراشیدگی می شود, استمرار مجاورت در تنفس ذرات معلق آن می تواند باعث ایجاد بیماریهای تنفسی و پوستی شود, حداكثر تحمل حرارتی آن550Cº است. اخیرا پشم شیشه های جدیدی تولید شده كه از تركیب مذاب دو نوع شیشه است كه باعث كمتر شدن تحریك پوستی می گردد, و نیازی به چسباننده شیمیایی برچسباندن الیاف به هم ندارد تولید پشم شیشه در چگالی متوسط زیاد نیز انجام می شود كه مقاومت حرارتی آنها قدری بیشتر از نوع قدیمی آن است. 3 -پشم سر باره (SLAG WOOL) از مشتقات و محصولات هماتیت بوده كه از كوره بلند به دست آمده و دارای خواص و درصد خلوص یكنواخت در تمام محصولات می باشد, كه از مزایای عمده این محصول است .در كشور های صنعتی جزو پر مصرف ترین عایق های معدنی است. در حدود 30 در صد حجم آن را سیلیس تشكیل داده كه باعث رشته رشته شدن الیاف عایق پشم سرباره می گردد و اضافه شدن در صد سیلیس آن را به سمت پشم شیشه سوق می دهدو كم شدن آن فرآیند رشته ای شدن آنها را به خطر می اندازد . سر الیاف آن كروی شكل بوده كه به همین دلیل باعث خراش و تحریك پوستی بسیار كمتری می شود و به دلیل ریز بودن ذرات آن عایق الكتریسته نیز می باشد , بازگشت پذیری آن به طبیعت سریع انجام می شود . در صورت مجاورت با بخار آب +PHدارد, جهت تولید اشكال هندسی از یك چسبنده لاتكس رزینی گرما سخت به نام فنولیك استفاده می شود كه محصول تولید شده تحمل درجه حرارتی كمتر از نوع خالص آن را دارد و پنل های آن می تواند به عنوان عایق صوتی نیز بكار رود, حداكثر تحمل درجه حرارت آن در نوع خالص800ºC است و در حالت غیر خاص و مخلوط با فنولیك حداكثر 350ºC را تحمل می كند . 4 -پشم سنگ (ROCK WOOL) ماده اولیه اصلی این عایق سنگ بازالت كه نوعی سنگ آتش فشانی است می باشد , كه در ایران نیز به وفور یافت می شود . مقاومت آن در مقابل آتش زیاد بوده و آتش گیرنیست , ممكن است در صد خلوص محصول آن به دلیل رگه ای بودن مواد اولیه اندكی متغییر باشد ,در مقابل مواد شیمیایی مقاوم بوده و جاذب رطوبت است, اثرات زیان بخش آن بر روی پوست و ضریب هدایت حرارتی آن ازانواع قبلی كمتر و دامنه تحمل حرارتی آن از انواع قبلی بیشتر است و حداكثر تحمل حرارتی آن بصورت خالص دمای820درجه سانتیگراد است وحداقل دمای مورد تحمل آن240- درجه سانتیگراد است. نیز ph آن خنثی بوده و عایق الكتریسته است. 5 -سیلیكات كلسیم یك نوع عایق دانه ای ساخته شده از آهك و تقویت شده توسط ذرات سیلیكات با ساختار یك پارچه و صلب به همراه مواد معدنی آلی می باشد,مقاومت مناسب در مقابل تغییر شكل داشته و جاذب آب است اما به سرعت خشك می شود در نتیجه فاسد نشده و مكان مناسبی برای رشد قارچها و میكروب ها نمی باشد . نیز قابل اشتعال نبوده و عموما برای لوله های عبور سیالات داغ مورد استفاده قرار می گیرد, دانه های المنت سماور و یا برخی اتصالات نسوز از این جنس است و حداكثر تحمل دمای آن 982Cº می باشد. 6-سیلیكات آلو مینیوم این نوع عایق از مواد معدنی اكسید آلو مینیوم و الیاف سرامیكی تشكیل شده است, كه در دمای بالا با هم آمیخته می شوندو در دو شكل پتویی و یا آجری یكپارچه ساخته شده و تحمل دماهای بسیار بالا را دارد ,و همچنین در مقابل شوكهای حرارتی نیز مقاوم بوده و كاملا غیر قابل اشتعال است . عایق كورهای القائی ذوب فلز از این جنس می باشد و دماهای تا حدود 180 درجه سانتیگراد را به راحتی تحمل می كند .