بتن مسلح به الياف

بتن مسلح به الياف

بتن مسلح به الياف يک نوعي از بتن مسلح بوده که بر خلاف بتن مسلح معمولي که از آرماتور جهت مسلح کردن استفاده مي شود ، در اين نوع بتن از الياف استفاده مي گردد که از لحاظ توانايي تحمل نيروي کششي فوق العاده بوده و باعث افزايش بسيار زياد مقاومت کششي و مقاومت خمشي بتن مي گردد .


بتن مسلح به الياف

بتن مسلح به الياف يک نوعي از بتن مسلح بوده که بر خلاف بتن مسلح معمولي که از آرماتور جهت مسلح کردن استفاده مي شود ، در اين نوع بتن از الياف استفاده مي گردد که از لحاظ توانايي تحمل نيروي کششي فوق

العاده بوده و باعث افزايش بسيار زياد مقاومت کششي و مقاومت خمشي بتن مي گردد .

توپ بتني مسلح به الياف ( توپ بولينگ ) يک مدل بسيار قوي از بتن مسلح به الياف است که با توجه به ويژگي هاي خاص آن و توانمندي بالاي آن طراحي و مدل سازي شده است .

کاربرد بتن مسلح به الياف :

بتن اليافي در محل هايي که احتياج به بتن مسلح بوده ولي امکان آرماتور بندي به لحاظ نبودن دسترسي نمي باشد مي توان به راحتي از بتن اليافي استفاه نمود و بتن را با الياف مسلح کرده تا به کاربري لازم رسيد .

از مزاياي بتن اليافي جلوگيري از گسيختگي و جدايي بتن در برابر نيروهاي لرزه اي و نيروهاي ضربه اي است ، بدين لحاظ مي توان از بتن اليافي در سازه هاي ضد انفجار و استراتژيک استفاده نمود .آرامتر بندی

 آرماتور بندی از حساسترین و با دقت تر ين قسمتهای ساختمانی بتنی ميباشد . از لحاظ اینکه کلیه نیروهای کششی در ساختمان بوسیله ميل گردها تحمل میشود باید در اجرای آرماتوربندی ساختمانهای بتنی نهایت دقت

بعمل آيد . براي تعیین قطر و تعداد ميل گردهاي هر قطعه بتنی دو منبع تعیین کننده وجود دارد اول محاسبه – دوم آیین نامه در مورد اول مهندس محاسب با توجه به مشخصات قطعه بتنی قطر ميل گرد را تعیین نموده و در نقشه

های مربوط مشخص مینماید .

کار گاه آرماتور بندی باید در قسمتی جدا از کار گاه اصلی تشكيل شود . در کارگاههای کوچک آرماتورها را با دست(آچار گوساله و کار گاه)خم مينمايند ولي در کارگاههای بزرگ خم کردن آرماتور بوسیله ماشین انجام میشود

مسئول کار گاه آرماتوربندی باید از روی نقشه تعداد و شكل هر آرماتور را تعیین نموده و به کار گران مربوط داده و خم کردن هر سری را دقیقا زیر نظر داشته باشد تا طول آرماتور ،محل خم کردن ،زاویه خم کردن و طول قلابها طبق

نقشه انجام شود ميل گردها باید از نوع ذکر شده در نقشه باشد.(آجدار یا ساده).                                                                                                                                                      

در کارگاههای بزرگ باید حد روانی تاب کشش و ازدياد طول نسبی گسیختگی و غیره ميل گردها بوسيله آزمایشگاه تعیین و به اطلاع محاسب و مهندس کار گاه برسد ولی در کارگاههای کوچک که مصرف کل آرماتورهای آن از 50

تن بيشتر نیست این کار لازم نميباشد اگر ميل گرد خمیدگی موضعی داشته باشد میباید این خميدگي ها قبلا صاف گردیده بعد اقدام به شكل دادن آرماتور بشود . براي صاف کردن ميل گردها چکش کاری مجاز نیست آرماتورها

باید تمیز بوده و در موقع کار فاقد گل و مواد روغنی  و مواد رنگی باشد. ميل گردهاي نمره پایین مثلا نمره 8 و 10 که گاهی بصورت کلاف به کار گاه وارد میشود این ميل گردها را باید قبلا به طولهاي مناسب بریده و بوسیله

کشیدن صاف نمود و آنگاه مصرف نماییم.

آرماتورها باید طوری به هم بسته شود تا در موقع بتن ریزی از جای خود تکان نخورد و جابجا نشود و فاصله آنها از يكديگر باید طوری باشد که بزرگترین دانه بتن براحتی از بین آنها رد شده و در جای خود قرار گیرد.

 خم کردن آرماتور

 آرماتورهای تا قطر 12 میلیمتر را با دست خم نمود ولی آرماتورهاي بزرگتر از 12 میلیمتر بهتر است با دستگاه مکانیکی مجهز به فلكه خم شود قطر فلكه خم متناسب با قطر آرماتور بوده و باید بوسیله مهندس محاسب و مهندس

کار گاه تعیین شود.

کلیه آرماتورهای ساده باید به قلاب ختم شود ولی آرماتورهای آجدار را میتوان به صورت گونیا خم نمود. سرعت خم کردن باید متناسب با درجه حرارت محیط باشد و باید با نظر مهندس کار گاه بطور تجربی تعیین شود. باید از خم

کردن آرماتورها در درجه حرارت کمتر از 5 درجه سانتیگراد خودداری نمود حتی المقدور باید از باز کردن خم های آرماتورهای شكل داده شده و مصرف آن در محل دیگر خودداری نمود و در مواقع ضروری باید بازکردن خم ها با نظر

مهندس ناظر باشد.

وصله کردن آرماتورها

 با توجه به این که طول میله گردی که به بازار عرضه میشود 12 متر میباشد در اغلب قسمتهای ساختمانها مخصوصا در شناژ میل گردهایی با طول بیشتر مورد نیاز میباشد همینطور قطعات باقيمانده از شاخه های بلند که بلاخره

باید مصرف شود. ناگزیر از وصالی میل گردها هستیم، بهتر است دقت شود حتی المقدور این وصالی به حداقل برسد یعنی در موقع برشکاری طوری اندازه ها را با هم جور کنیم که ریزش آرماتورها زیاد نباشد و در صورت اجبار این

اتصالات با نظر مهندس ناظر در جایی که تنش ها در آنجا حداقل است و باید طوری توجه شود که در یک مقطع کلیه آرماتورهای وصالی شده نباشد .

اتصال دو آرماتور در ساختمانهای بتن آرمه اغلب بصورت پوششی بوده و یا روی هم آوردن دو قطعه انجام میشود. این نوع اتصال برای آرماتور تا نمره 32 مجاز میباشد و آن بدین طریق است که دو قطعه آرماتور را در کنار هم قرار

داده و بوسيله سیم آرماتور بندی بهم دیگر متصل مینمایم طول روی هم آمدن

 دو قطعه باید به اندازه قید شده  در نقشه باشد و چنان چه در نقشه ها قید نگردیده باشد باید بوسیله مهندس ناظر تعیین شود این طول معمولا به اندازه 40 برابر قطر میل گرد مصرفی است. (Ø 40)

در قطعات تحت خمش و خمش توام با فشار نباید یک مقطع بیش از نصف آرماتورها وصله دار باشد. در قطعات تحت کشش و کشش توام با خمش نباید بیش از 3∕1 میل گردها در یک مقطع وصله دار باشد بجز اتصالات پوششی

که در بالا توضیح داده شده است.

اتصالات جوشی ، جوشی نوک به نوک ، جوشی پهلو به پهلو ، اتصالات جوشی با وصله و غیره نیز انجام میشود .

برای ایجاد مقاومت در مقابل نیروهای کششی در بتن داخل شناژ بتنی چند ردیف در بلا و پایین ميل گرد طولی قرار میدهند و این میل گردهای طولی را به وسیله میله گردهای عرضی که به آن خاموت میگویند بهم دیگر متصل

مینمایند .میل گردهای طولی و عرضی را میبافند و بعد در داخل قالبندی شناژ قرار میدهند .باید توجه داشت که پهنای این قفسه بافته شده باید در حدود 5 سانتیمتر کوچک تر از پهنای قالب شناژ باشد (هر طرف 5/2 سانتیمتر)

بطوری که این میل گردها کاملا در بتن غرق شده و آنرا از خورندگی در مقابل عوامل جوی محفوظ نگاهدارد این 5/2 سانتیمتر در مناطق مختلف و آب و هوای  مختلف و همچنین محل قرار گرفتن قطعه بتونی ( اینکه در داخل زمین

قرار میگیرد و یا خارج آن ) و همچنین میزان سولفاته بودن آبهای مجاور آن متفاوت است که میزان آن بوسیله موسسه استاندارد و تحقیقات  صنعتی ایران تعیین شده است.

قالب:

سازه ای است موقت که برای در بر گرفتن بتن قبل از سخت شدن و کسب مقاومت کافی برای تحمل بارهای وارده به کار میرود.

از آنجا که بتن قبل از سخت شدن روان میباشد لذا برای شكل دادن به آن احتیاج به قالب داریم. قالبهایی که برای بتن ساخته میشود اغلب چوبی میباشد برای کار هاي سری سازی از قالبهای فلزی نیز استفاده میشود.

قالبها  علاوه بر شكل دادن به بتن وزن آنرا نیز تا زمان سخت شدن تحمل مینماید. بدین لحاظ اگر در اجرای آن دقت کافی نشود ممکن است در موقع  بتن ریزی واژگون شده موجب خسارت شود در ساختمانهای بزرگ برای قالب

بندی نیز باید محاسبه انجام گرفته و نقشه اجرایی تهیه گردد ولی در ساختمانهای کوچک به علت کمی حجم بتن احتیاج به محاسبه و تهیه نقشه برای قالب بندی آن ندارد.

مصالح قالب:

مصالح مناسب برای قالب با توجه به ملاحظات اقتصادی .ایمنی و سطح تمام شده مورد نظر انتخاب می شودکه معمولا از مصالحی چون چوب ،آجر یا فولاد استفاده میشود.

اجرای قالب بندی:

قبل از قرار دادن آرماتورها باید رویه ی قالب را نصب  کرد و مواد رها ساز (مثالا روغن) را روی ان کشید. مصالح قالب باید طوری ساخته شوند که از هدر رفتن شیره ی بتن جلو گیری کندو نیز از هرنوع آلودگی مانند  ملات و مواد

خارجی عاری باشد.پیش بینی پایه های اطمینان برای تیر ها با دهنه ی بزرگتر از ۵ متر تیرهای کنسولی به طول بیش از ۲.۵ متر دال با دهنه ی بزرگتر از ۳ متر و دال  کنسولی به طول بیش از ۱.۵ متر اجباری است و پایه های

اطمینان باید  طوری باشد که فاصله های ان از۳ متر تجاوز نکند.

قالبندي بوسیله آجر:

در ساختمانهای کوچک معمولا برای قالب بندی از آجر استفاده ميكنند. بدین ترتیب که بعد از خاک برداري و تعیین محورها اندازه پی ها را با آجر چیده و بعد شناژها را نیز به آن متصل منماید ضخامت این آجر چینی حتی  میتواند

10 سانتیمتر هم باشد بهتر است برای این آجر چینی از ملات گل استفاده شود زیرا در این صورت بعد از سخت شدن بتن میتوان آجرها را برداشته و مجددا استفاده نمود ولی در این طریق (دیوار 10 سانتیمتری و ملات گل) ممکن

است در موقع بتن ریزی دیوارهای قالب تحمل وزن بتن را ننموده و از همدیگر متلاشی شود که در این صورت میباید قبل از بتن ریزی پشت کلیه قالبها با خاک یا آجر یا مصالح دیگر بسته شود بطوريكه بخوبی بتواند تحمل وزن بتون

را بنماید . مشكل اساسی در این نوع قالب بندی آنست که آجر ،آب بتون مجاور خو را مکیده و آنرا خشك نموده و فعل و انفعالات شیمیایی را در آن متوقف مینماید و در نتیجه حداقل به ضخامت 5 سانتیمتر بتن مجاور خود را فاسد

ميكند برای جلوگیری از این کار بهتر است که رویه آجر با یک ورقه نایلون پوشانیده شود تا آجر و بتن مستقیما در تماس نباشند مزیت دیگر این ورقه نايلون آنست که بعد از سخت شدن بتن آجرها براحتی از قالب جدا شده و

میتواند در مرحله های دیگر مورد استفاده قرار گیرد. بهیچ وجه نباید تصور نمود که قبل از بتن ریزی میتوان ديوارهاي قالب آجری با پاشیدن آب سیراب نموده بطوريكه آجرها آب بتن را نميكند زیرا اولا با پاشیدن آب، آجر کاملا سیراب

نمیشود و در ثانی مقدار زیادی آب در قالب جمع شده که خارج کردن آن از قالب بسیار مشكل و حتی غیر ممکن میباشد و این آب داخل پی جای بتن را گرفته و موجب پوکی قطعه میشود.

قالبندی بوسيله تخته:

در ساختمانهای بزرگ قالب پی ها را با تخته ای تهیه مینمایند بدین طریق که ارتفاع پی ها را که روی نقشه مشخص میباشد تعیین نموده و با کنار هم قرار دادن تخته ها به همان اندازه و اتصال آنها بیکدیگر بوسیله چوبهای چهار

تراش قالب پی و یا هر قسمت دیگر را میسازند باید توجه داشت که تخته ها باید چنانچه به يكديگر متصل باشد که بخوبی بتواند وزن بتن و ضربه ها و ارتعاشات بوجود آمده وسیله ویبراتور را تحمل نماید مخصوصا در مورد شناژها

باید تخته ها را از بالا به وسیله قطعات چوب چهار تراش به يكديگر متصل نمود. تخته ها باید طوری درز بندي شوند که شیره بتن از آنها خارج نشود.

برداشتن قالبها:

 قالب ها باید زمانی برداشته شود که بتن بتواند تنشهای موثر را تحمل کند و تغییر شکل قابل ملاحظه ای در بتن ایجاد نشود.قالب برداری باید گام به گام و بدون اعمال ضربه و نیروی شدید صورت گیرد تا به بتن درون ان صدمه ای

نرسد.و همواره قالب های تیر ها را باید از وسط تیر شروع  نمود.

پلهای بتن مسلح           

پلهای بتن مسلح به اشکال مختلف به صورت پلهای قوسی، پل های صفحه ای (پل دال)، پل با تیرهای حمال (مقطع تیرو تاوه)، پلهای جعبه ای و پلهای قابی شکل ساخته می شوند این پلها رامی توان به صورت پیش ساخته یا

ساخته شده در محل (بتن ریزی در جا) با مقطع ثابت یا متغیر و به صورت دهانه ساده یا یکسره ساخت.

درمورد دهانه های کوچک (کمتراز 10متر) استفاده از پلهای صفحه ای (دال توپریا توخالی ) بسیار معمول است برای دهانه های بزرگتر نیز عموماً از پل باتیرهای حمال استفاده می شود در این حالت فرم مقطع به شکلTو I یا T

دوبل است.

در حالت پیش ساختگی گاهی جان و قسمتی از بال به صورت پیش ساخته آماده و نصب شده و سپس قسمت باقیمانده دال در محل بتن ریزی می شود.

در مورد پل های چند دهانه می توان تیرها را با قراردادن درزهائی در امتداد تکیه گاه ها از هم جدانمود که در نتیجه به صورت ایزواستاتیک (روی تکیه گاه ساده) عمل می کنند در حالت پلهای یکسره معمولا ارتفاع مقطع دارای

تغییرات سهمی یا خطی بوده و یا در صورت ثابت بودن مقطع می توان آنها را درروی پایه ها با قراردادن ماهیچه تقویت نمود.

معمولا این نوع پلها برای دهانه های تا 30متر ساخته شده و برای دهانه های بزرگتر استفاده از پلهای بتن پیش تنیده باصرفه تر می باشد.تیرهای پل با واسطه صفحات تکیه گاهی روی پایه ها قرارمی گیرند.

در سال‌هاي اخير شناخت از رفتار سازه‌ها و برآورد نيروهاي وارد بر آنها به خصوص در هنگام زلزله از پيشرفت قابلملاحظهاي برخوردار بوده . جامعه مهندسي كشور ما نيز در بخش مشاوره (طراحي سازه ها) از اين خوان دانش به

مدد حضور آيين نامه‌هاي طراحي به روز و ابزارهاي قدرتمند نرم‌افزاري وارداتي، بهره‌مند شده است. اين موضوع در مراحل اول و دوم مطالعات طراحي به خوبي رخنمون داشته اما در اجرا متاسفانه فاصله قابل توجهي ميان دانش

نيروهاي بخش طراحي با دانش نيروهاي فني دستگاه هاي نظارتي و پيمانكاران به وجود آمده كه خود عامل مهمي در برآورده نشدن كيفيت مناسب در هنگام اجراي سازه‌ها شده است. البته اين نكته نيز دور از ذهن نماند كه

گاهي اوقات نيز فاصله مذكور به طور معكوس و به دليل عدم آگاهي بخش طراحي از روش‌ها و ظرفيت‌هاي موجود در صنعت ساخت و ساز به طرح‌هايي با قابليت هاي اجرايي پايين ختم گرديده است. مقاله حاضر به چند نكته از

هر دو حيطه مورد اشاره در ارتباط با طراحي و اجراي پل‌هاي بتن مسلح مي پردازد.

قطع پيوستگي آرماتور دورپيچ در ناحيه تشكيل مفصل خميري در پاي ستون‌هاي پل‌

براي استهلاك انرژي زلزله آيين نامه ها اجازه مي دهند نواحي از پيش تعيين شده‌اي در سازه‌ها دچار تغيير شكل‌هاي خميري با حفظ سختي، مقاومت و شكل‌پذيري در چرخه هاي رفت و برگشتي امواج زلزله گردند. در پل‌ها اين

نواحي بطور معمول در زير سازه (پايه ها) انتخاب مي گردند. بطور خاص در ستون‌هاي بتني پايه‌ها اين تغيير شكل‌ها در پاي ستون‌ها و در طول ناحيه تشكيل مفصل خميري اتفاق مي افتند. به منظور تامين شكل پذيري لازم در

مناطق با خطر لرزه‌اي زياد، آيين نامه‌ها همپوشانيoverlap آرماتورهاي دور پيچ در ناحيه تشكيل مفصل خميري در پاي ستون را ممنوع كرده‌اند. اما در شكل ذيل مشاهده مي گردد كه جدا از مساله همپوشاني ، پيمانكار براي

سهولت اجرا و به دليل عدم آگاهي از اين نكته اصولي، حتي آرماتورهاي دورپيچ را هنگام اجراي فونداسيون درست در پاي ستون قطع نموده است. انقطاع ايجاد شده باعث كاهش تنش‌هاي محصور كننده در پاي ستون شده و

عامل بسيار مهمي در كاهش قابل توجه شكل پذيري و ناپايداري پايه پل در هنگام زلزله خواهد بود.

وصله آرماتور طولي در ناحيه تشكيل مفصل خميري در پاي ستون‌هاي پل‌

بر اساس فلسفه مورد اشاره در قسمت قبل و مطابق مقررات آيين نامه ها وصله آرماتور طولي ستون فقط در ناحيه نيمه مياني ارتفاع ستون مجاز مي باشد. لازم به توضيح است كه حداقل طول وصله 60 برابر قطر آرماتور طولي

بوده و بايد ضوابط دورپيچي ويژه براي آن اعمال گردد. متاسفانه در شكل زير مشاهده مي گردد كه وصله آرماتور دقيقاً در ناحيه غير مجاز ستون قرار گرفته و آرماتورهاي دورپيچ نيز در فونداسيون قطع شده‌اند. موضوع اخير از

مهمترين عوامل خرابي‌هاي مشاهده شده در زلزله ها در اكثر نقاط دنيا مي باشد.

عدم تامين طول لازم براي نشيمن تيرهاي بتن مسلح پيش ساخته عرشه پل‌

در پل‌هاي متشكل از عرشه با تيرهاي بتن مسلح پيش ساخته در كشورمان استفاده از تكيه گاه نئوپرن الاستومري براي نشيمن تيرها در محل كوله‌ها و پايه ها بسيار رايج مي باشد. انتظار مي رود در هنگام زلزله، تغيير مكان

طولي پل به دليل عدم وجود ميرايي در اين نوع نشيمنگاه‌ها قابل توجه باشد. لذا آيين نامه‌ها مقرر مي‌دارند كه طول نشيمن عرشه بر روي كوله و پايه پل از حداقل ميزاني برخوردار باشد. اين مهم به دليل جلوگيري از سقوط

عرشه از روي كوله و پايه به داخل دهانه مي‌باشد. متاسفانه در شكل زير مشاهده مي‌گردد كه طول مذكور رعايت نشده است. در حالي‌كه اين موضوع در هنگام تهيه نقشه هاي اجرايي و زمان اجراي كوله به راحتي و با تامين

براكت در ديواره كوله امكان پذير بوده است.

دالها

بيشترين كاربردهاي بتن مسلح به الياف بويژه الياف فولادي تاكنون در دالها , عرشه پلها , كف سازي فرودگاهها , پاركينگها و محيطهاي در معرفي كاويتاسيون و فرسايش بوده است . در پل سازي مهمترين كاربرد ان در سطوحي

بوده كه در معرض خوردگي و فرسايش قرار دارند .

دالهاي روي بستر

در مورد دالهاى روى بستر , نمونه هايي كه خوب بررسي شده باشند اندك هستند. اما در جاهايي كه دال بتني مسلح به الياف فولادي تحت تاشير عبور و مرور اتوبوسهاي سنگين قرار دارد , مشخص شده است كه اين نوع دال ,

با ضخامتي در محدود 60 تا 75 درصد دالهاى غيرمسلح , عملكردي مشابه آنها دارند با استفاده از اين نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را ميتوان به نحو قابل ملامحظه اى ( 20 تا 60 درصد) نازكتر از پوششهاي بتني غير مسلح

مشابه اجرا كرد. خستگي خمشي عامل مهمي است كه بر عملكرد كفسازى اثر مي گذارد , اطلاعات موجود نشان ميدهد كه الياف , مقاومت بتن را در برابر خستگي به نحو قابل ملاحظه اي افزايش مي دهند .

دالهاي سازه اي سقفها

براى دالهاي كوچك , براساس نظريه خط سيلان , يك روش طراحي ارايه شده است كه بر نتايج حامل از ازمايش دالهاى دو طرفه بتنى متكى است . ولي برون يابي نتايج كار و اعمال انها بر دالهاي بزرگتر , به شدت نهى شده

است .

عرشه پلها

استفاده از نمكهاي يخ زدا موجب انهدام عرشه پلها مي شود. بتن اليافي گرچه نمي تواند مانع از نفوذ اين نمكها شود ولي با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض تركها ميتوان از گسترش دامنه اين انهدام جلوگيري كرد.

تيرها

خمش در تيرها

در اين زمينه , هم براى تيرهايي كه تنها به الياف مسلح شده اند و هم در مورد تيرهايي كه از تركيب الياف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتي ارائه گرديده است . در مورد تيرهاي كه فقط به الياف مسلح باشند ,
 

معادلات مذكور ارزش عملي چنداني ندارند و تنها در مورد تيرهاي كوچك (10×10×35 سانتيمتري) و اعضاي فرعي سازه ها كاربرد دارند . اما در زمينه تيرهاي مسلح به تركيب الياف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به

استفاده از مقاومت كششي افزايش يافته بتن كه به كمك آرماتور كششي مي آيد , قادرند مدل مناسبي از تير به دست دهند. از جمله اين معادلات , روابط پشنهادي است كه مشابه معادلات روش طراحي بر اساس مقاومت

نهايي ACI است .

اتصالات تير- ستون

مطالعات اخير روي اتصالات تير- ستون مقاوم در برابر زلزله با استفاده از الياف فولادي به جاي بخشي از ميلگردهاي حلقوي , حاكي از بهبود قابل ملاحظه مقاومت , نرمي و جذب انرژي اتصال است .

ملاحظات مربوط به خستگي خمشي

تحقيقات اخير نشان مي دهد كه افزودن الياف به تيرهاي بتني مسلح به ميلگرد عمر خستگي را و تغيير مكانها و عرض تركها را كاهش مي دهد. بر اساس اين تحقيقات نتيجه گرفته مي شود كه اثر مفيد الياف با افزايش ميزان

ميلگردها كاهش مي يابد.

برش در تيرها

داده هاي آزمايشگاهي زيادي كه در دست هستند نشان ميدهند كه الياف اساساً ظرفيت برشي (مقاومت كششي قطري) تيرهاي بتني را افزايش مي دهند. به كار بردن الياف به جاي خاموتهاي قائم يا ميل گردهاي خم شده

يا براي كمك به آنها مزاياي چندي را ايجاد مي كند كه عبارتند از :

الف – الياف در حجم بتن به طور يكنواخت توزيع شده و خيلي بيشتر از ميلگرد هاي تقويتي برشي به يكديگر نزديك هستند .

ب – مقاومت كششي در نخستين ترك و مقاومت كششي نهايي هر دو توسط الياف افزايش مي يابند .

ج – مقاومت برشي اصطكاكي افزايش مي يابد.

با استفاده از الياف داراي انتهاي آجدار مي توان از انهدام فاجعه آميز تيرهاي بتني در اثر كشش قطري جلوگيري كرد. برخي از پژوهشگران تحليل هايي ارائه داده اند كه نشان مي دهد الياف مي توانند از لحاظ اقتصادي جايگزين

خاموتها شوند الياف داراي انتهاي چين خورده مي توانند به افزايشي چشمگير در مقاومت برشي منجر شود . در برخي آزمايشها اين افزايش حتي به 100 درصد بالغ گرديده است .

اخيرا بر اساس نتايج آزمايشگاهي روي 7 تير داراي الياف كه چهار تير آن خاموت هم داشته اند معادله زير جهت برآورد Vcf پيشنهاد شده است .

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

Ft مقاومت كششي بتن است كه از نتايج كشش مستقيم استوانه هاى 6×12 اينچي (15×30 سانتيمتري) به دست مي ايد.

( d/a ) نسبت عمق مؤثر به دهانه برشي است . اثرات انواع مختلف الياف از طريق پارامتر Ft در معادله بررسي مي شود. روش طراحي پيشنهاد شده همان طريق ACI 318 را در مورد محاسبه سهم خاموت در ظرفيت برشي

دنبال مي كند كه به آن نيروي مقاوم بتن نيز كه بر اساس تنش برش معادله بالا محاسبه مي شود اضافه ميگردد.

برش در دالها

مطالعات اخير نشان داده اند كه با افزودن الياف فولادي قلابدار به ارماتور در دالهاي بتني مسلح , مقاومت برشي انها بسته به درصد الياف تا 42 درصد افزايش يابد.

شات كريت

شات كريت (بتن پاشى) داراي الياف فولادي در ساختن سازه هاي گنبدي شكل , پوشش دادن , پايداري سنگريزه ها , تعمير بتن فرسوده و غيره به كار مي رود. طرح سازه ها به همان طريق سازه هاي مرسوم مورت مي گيرد ,

فقط مشخصات بهبود يافته فشاري , برشي و كششي بتن اليافي در محاسبات وارد ميشوند.

فرسايش در اثر كاويتاسيون

بتن مسلح به الياف فولادي براى تعمير آبروهاي خروجي , حوضچه هاي ارامش سرريزها و قسمتهاي ديگر بعضي از سدها به كار رفته است . در هر مورد از زمان تعمير تاكنون , با وجود ارتفاع زياد اين سدها و شگرف بودن قدرت

آب خروجي بتن اليافي به بهترين نحو پايداري كرده است .

كاربردهاي ديگر

بتن مسلح به الياف و بويژه فولادي در بسياري از جاهاي ديگر نيز به كار رفته كه روشهاي طراحي خاص و روشني نداشته اند. به طور مثال اين موارد شامل : پياده روها , حفاظت خاكريزها , پي ماشين الات , پوشش آدم روها ,

سدها , پوشش نهرها , تانكهاي ذخيره مواد و اعضاي پيش ساخته نازك مي شود. مسلما با گذشت زمان و انجام تحقيقات بيشتر و كاملتر , موارد استفاده از اين نوع بتن متنوع تر و كاربرد آن نيز رايج تر خواهد شد.

استفاده و كاربرد بتن اليافي در ايران

بر اساس مطالب ياد شده بتن اليافي با مزاياي ويژه خود مي تواند كاربردهاي وسيعي داشته باشد , ليكن جهت به كار گيري آن در ايران لازم است كه دو نكته اساسي در نظر باشد.

مورد اول :

لازم است كه حداقل مقاومتي براى بتن در كليه سازه هاي بتني اعمال شود , كه اين خود در كيفيت بتن , بدون واردكردن هيچ گونه اليافي نقش موثر دارد. بدين معني كه بايد اول كيفيت بتن بدون الياف را ارتقا دهيم .مورد دوم :

نظر به اينكه بايد از پديده «گلوله شدن» در بتن اليافي جلوگيري به عمل ايد , لذا لازم است نحوه صحيح مخلوط كردن الياف با بتن و همچنين استفاده از روان سازها جهت افزايش كارايى فراهم ايد . لازم است به اين صنعت نو پا

با كاربردهاي فراوان , توجه بيشتري معطوف شود و الياف مختلف اعم از مصنوعي (مانند الياف پلي پروپيلن) و فولادي , به شكل مطلوب و با كيفيت مناسب ساخته شوند. سرمايه گذاري جهت ساخت الياف و اينكه صنعت

پتروشيمي به ساخت الياف پلي پروپيلن و صنعت فولاد به ساخت الياف فولادي مبادرت ورزند, ميتواند راه گشا باشد .

كاربرد مواد نانو در صنعت بتن

مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm باشد تعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي

عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد:حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد:

 • فيلمهاي نانو لايه ( Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي

 • نانو پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي

 • نانو ذرات به عنوان پيش سازنده (Precursor) يا اصلاح ساز (Modifier) پديده هاي شيميايي و فيزيكي

 • نانو لوله ها (Nanotubes) منظور از يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه

 در آن انتظام اتمي ، اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيميايي در سراسر بدنه در مقياس چند نانو متري گسترده شده باشد .

خواص فيزيكي و شيميايي مواد نانو (در شكل و فرمهاي متعددي كه وجود دارند از جمله ذرات ، الياف ، گلوله و . . . ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي تفاوت اساسي دارند . تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي

اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد .

هدف نهايي از بررسي مواد در مقياس نانو ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكرد بالا مي باشد ، كه آنها را مي توان به عنوان مصالحي با عملكرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چند منظوره ،

ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربردهاي گوناگوني را ارائه نمايند .

در مطالب بعدي كه خواهد آمد مواد نانو ساختاري معرفي خواهند شد كه با توجه به نوظهور بودن چنين موادي مي توانند تحولي شگرف در صنعت ساختمان سازي و صنايع وابسته به آن ايجاد كنند .

1. مواد نانو كامپوزيت:

مواد نانو كامپوزيت بر پايه پليمر (ماتريس پليمري ) اولين بار در سالهاي 70 معرفي شده اندكه از تكنولوژي سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كاني درون ماتريس پليمر استفاده شده است .

هرچند تحقيقات انجام شده در دو دهه گذشته براي توسعه تجاري اين مواد توسط شركت تويوتا در ژاپن در اواخر سالهاي 80 صورت گرفته است ، ولي رشته نانو كمپوزيت پليمر هنوز در مرحله جنيني و در آغاز راه مي باشد .

در اين شرايط نانو آلومينا ، بهترين ساختار نانوئي است كه افق جديدي را در صنعت سراميك نويد مي دهد . زيرا كاربرد اين مواد پديده اي است كه از نظر مكانيكي ، الكتريكي و خواص حرارتي به طور مناسب داراي تعادل بوده و در

رشته هاي مختلف كاربرد دارد . از جمله مي توان به چند نمونه اشاره كرد:

• تكنولوژي نانو فلز آرتونايد كه اخيراً به طور تجاري ، الياف نانويي آلومينا ، انقلابي در رشته سراميك بوجود آورده است .

 • ذرات نانويي غير فلز مانند:نانو سيليكا ، نانو زيركونيا و مواد ديگر اصلاح كننده سراميك ها مي باشد

2. بتن با عملكرد بالا(HPC)

يكي از چالشهايي كه در رشته مصالح ساختماني بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) مي باشد . اين نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزيت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده مي

باشد  خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد . كامپوزيت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده

مي باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد .

بنابراين ، مطالعات بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد . روش معمولي براي توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح

اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانيكي بهتر ، بتن با عملكرد بالاي چند منظوره (MHPC) خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد ، از

جمله مي توان به خاصيت الكترو مغناطيسي ، و قابليت به كار گيري در سازه هاي اتمي (محافظت از تشعشعات ) و افزايش موثر بودن آن در حفظ انرژي ساختمانها و … را نام برد .

3. نانو سيليس آمورف:

در صنعت بتن ، سيليس يكي از معروفترين موادي است كه نقش مهمي در چسبندگي و پر كنندگي بتن با عملكرد بالا (HPC) ايفا مي كند .

محصول معمولي همان سليكيافيوم يا ميكرو سيليكا مي باشد كه داراي قطري در حدود 1/0 تا 1 ميلي متر مي باشد و داراي اكسيد سيليس حدود 90% مي باشد . مي توان گفت كه ميكرو سيليكا محصولي است كه در

محدوده بالاي اشل اندازه نانو متر جهت افزايش عملكرد كامپوزيت مواد سيماني به كار برده مي شود .

محصول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه داراي شكل گلوله اي بوده و با قطر كمتر از 100nm يا بصورت ذرات خشك پودر يا بصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو

سيليس مي باشد ، اين نوع محلول در آزمايشات مشخص در بتن خود تراكم [2[(SCC) به كار گرفته شده است . نانو سيليس معلق كاربردهاي چند منظوره از خود نشان مي دهد مانند:

• خاصيت ضد سايش

• ضد لغزش

• ضد حريق

• ضد انعكاس سطوح

 آزمايشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سيليس (Colloidal Silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع تر انجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تاثير پوزالاني مقدار بسيار بالاي ميكرو

سيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد .

تمام كارهاي انجام يافته بر روي كاربرد مواد نانو سيليس كلوئيدي (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ريولوژي ، كار پذيري و مكانيكي خمير سيمان بوده است . آنچه كه در اينجا مطرح است نتايج اوليه محصولات نانو

سيليس با قطري در محدوده 5 تا 100 نانومتر مي باشد.

4.  نانو لوله ها:(NANOTUBES)

همان گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الياف براي مسلح كردن و اصلاح عملكرد مكانيكي بتن بكار برده مي شوند . امروزه از الياف فلزي ، شيشه اي ، پلي پروپلين ، كربن و . . . در بتن براي مسلح كردن استفاده مي

شود و ليكن تحقيقات روي بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربني (Carbon Nanotubes ) انتشار نيافته است تا بتوان از نتايج آن براي مسلح كردن بوسيله نانو لوله ها استفاده كرد .

نانو لوله كربني توسط LIJIMA در سال 1991 كشف شده است و كارهاي بسياري بر روي ساختار نانو در بخش فيزيك كوانتوم انجام يافته است بطوري كه تحقيقات نوين بر روي تكنولوژي و مهندسي نانو در سطح جهاني نقش

اساسي و اصلي بازي مي كند . كربن 60 و نانو لوله هاي نوين داراي ساختاري هستند كه آنها را از فولاد قوي تر و بسيار سبك مي كند بطوريكه مي توانند خميدگي و كشش را بدون شكستن تحمل نمايند و در آينده جايگزين

الياف كربن خواهند شد كه در كامپوزيت ها به كار برده مي شوند .

نانو لوله ها با توجه به تحقيقات انجام شده در مركز تحقيقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ايران ) ، داراي مقاومت كششي بيش از هر نوع الياف بتني شناخته شده مي باشند و نيز نانو لوله ها خواص ويژه قابل ملاحظه

حرارتي و الكتريكي از خود نشان مي دهند ، بطوريكه هادي بودن حرارت آنها بيش از دو برابر الماس و هادي بودن الكتريكي آنها در حدود 1000 برابر فلز مس مي باشد .

نانو لوله ها طبقه جديدي از محصولات مي باشند كه انقلابي جديد در زمينه مصالح و مواد پيشرفته را بوجود آورده اند . يك نسل جديد از نانو كامپوزيت هاي چند منظوره مي توانند به عنوان نانو لوله هاي كربني در نقش الياف

مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گيرند . بنابراين نانو لوله هاي كربني از اجزاي كليدي بدست آوردن هدف اصلي ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختماني با عملكرد بالاي چند منظوره , بازي مي كنند .

5.نتيجه گيري:

منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جديد ساختماني و بيان مزاياي استفاده از اين نوع مواد در صنعت ساختمان مي باشد ، البته به دليل نو بودن اين نوع مصالح زمينه هاي فراواني براي كارهاي نظري و عملي در

دانشگاههاي كشور وجود دارد كه اميد است كه با معرفي مصالح با ساختار نانو راه براي گامهاي بلندتر در اين زمينه باز شود.

دیدگاهتان را بنویسید

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