بتن های مسلح به الیاف شیشه Glass Fiber reinforced concrete or GFRC
با افزایش جمعیت و همچنین گذشت زمان انسان ها در زمینه ساخت و ساز به پیشرفت های چشمگیری رسیدند و نیاز به مقاوم سازی سازه های موجود با استفاده از تکنولوژی های نوین بیشتر از هر زمان دیگری احساس می شود. بتن های الیافی یا GRC و GFRC از جمله تکنولوژی های جدیدی هستند که در عرصه ساخت و ساز جایگاه ویژه ای را به خود اختصاص داده اند. بتن الیافی به عنوان یک ترکیب کامپوزیتی، پیوستگی و یکپارچگی مطلوبی را دارد و به بتن این امکان را میدهد که به عنوان یک ماده شکل پذیر و منعطف مورد استفاده قرار گیرد. جذب انرژی بتن های الیافی به حدی بالا است که در اثر بارهای ضربه ای از هم گسیخته نمیشوند.
شاید از خود بپرسید که مقاومت فشاری بسیار بالای بتن های الیافی یا GRC و GFRC از چه چیزی ناشی می شود؟ در پاسخ باید اشاره کرد که مخلوط همگنی از دانه بندی های مناسب دلیل افزایش مقاومت فشاری این دسته از بتن ها هستند و این درحالیست که مقاوم سازی همین بتن ریز دانه به الیاف شیشه مشخصه های دیگری همچون مقاومت در مقابل ضربه و کشش و خمش را نیز به طرز چشمگیری افزایش میدهد. علاوه بر آن بسیاری از تحقیقات و بررسی‌های انجام شده روی این دسته از بتن ها نشان می دهد که در شرایط بارگذاری دینامیکی، بتن های الیافی نسبت به سایر انواع بتن ها از ویژگی های کنترل آسیب بسیار خوبی برخوردار هستند. مشخصه بارز دیگری که جا دارد به آن اشاره شود این است که بتن های الیافی به عنوان یک مقاوم ساز در مقابل صدا برای سازه عمل می کنند که از ویژگی های مثبت و مزیت این مصالح ساختمانی به شمار می رود.
اگر بخواهیم به صورت اجمالی یک تعریف مختصر و مفید را از بتن های الیافی GRC یا GFRC ارائه دهیم باید بگوییم که نوعی از بتن های ریز دانه و خودتراکمی هستند که با الیافی از جنس شیشه و خاص که مقاوم در محیط قلیای بتن هستند کامپوزیت شده اند. همانطور که میدانید در ساختار بتن های معمولی یکسری عیوب ذاتی مرسوم و رایج است مانند ترک های مویی و ترکهای ریز که در سطح بتن به چشم می خورد و یا کمبود مقاومت کششی در بتن.
امروزه با توجه به ضرورت مقاوم سازی ساختمانها و بناها در مقابل پدیده های مختلف از جمله زمین لرزه و همچنین اهمیت مبحث سبک سازی ساختمانها و افزایش طول عمر آنها، با روی کار آمدن بتن های الیافی این عیوب تا حد چشمگیری رفع شده و استفاده این نوع از کامپوزیتها به شکل چشمگیری رو به افزایش است. در واقع اصلی ترین هدف بتنهای کامپوزیت که با الیاف شیشه تولید می شوند این است که ویژگی های ساختاری و مشخصه های بارز یک بتن معمولی را بهبود بخشند.
وجود الیاف شیشه در بتن های الیافی یا GRC و GFRC ،علاوه بر اینکه مقاومت کششی را افزایش میدهد، دوام و قوام سطح بتن را نیز تقویت می کند و در نتیجه فرسایش سطوح بتنی را در اثر گذر زمان کاهش میدهد. فراموش نکنید که این الیاف ها روی مقاومت ضربه و مقاومت فشاری نیز بی تاثیر نیستند. خلاصه کلام اینکه این دسته از بتن های پرکاربرد به ما این امکان را می‌دهند که بتوانیم با خواص بهبود یافته تری قطعات بتنی را تولید کنیم به گونه ای که در ضخامت های کنترل شده و وزن کمتری باشند. (منظور از وزن کمتر سبک بودن بتن نیست بلکه بدلیل خواص مکانیکی بهبود یافته تولید قطعات با ضخامت کمتری صورت میگیرد و لذا در نهایت سبکتر شدن احجام و قطعات بتنی را در بر خواهد داشت).
مزایا و معایب بتن های الیافی GFRC نسبت به بتن های معمولی (مقایسه بتن gfrc و معمولی)
بتن های الیافی GRC یا GRFC نوع جدید و مدرنی از بتن ها هستند که در مقایسه با بتن های معمولی و به طور کلی همتایان خود عملکرد موثرتر و بهتری را ارائه می دهند. یکی از ویژگی های مکانیکی که به بتن های الیافی ساختار برتری میدهد این است که مقاومت فشاری آن ها بیش از ۵۰۰ مگاپاسکال است ضمن اینکه حد الاستیک و استحکام کششی نسبتاً بالایی دارد. این بتن شگفت انگیز در مقایسه با بتن های معمولی تحمل در برابر شکست و ترک خوردگی بسیار بالایی را از خود نشان میدهد . در ادامه چند مورد از مزایای بتن های مقاوم به الیاف شیشه را خدمت شما دوستان عزیز شرح خواهیم داد:
- بتن های الیافی GRC یا GFRC قابلیت جذب انرژی بسیار بالایی دارند.
- این بتن ها حتی پس از ترک خوردگی همچنان باربر بوده و منهدم نخواهند شد .
- نسبت به فرایند تغییر شکل نسبی ظرفیت بسیار بالایی دارند که همین امر از افزایش قابلیت کشش این بتن ها ناشی می شود.
- در برابر ضربه ، مقاومت فوق العاده ویژه ای را از خود بروز می دهند.
- بتن های الیافی در برابر تنش های خستگی بسیار مقاوم و بادوام هستند.
- این بتن ها در برابر سایش و آسیبهای سطحی در مجاورت عوامل محیطی مقاومت خوبی را از خود نشان می دهند.
- و… .
بدیهی است که بتن های الیافی GRC یا GRFC با توجه به ساختار منحصر به فرد و مشخصه های بارزی که دارند مزیت های بی شماری را برای مصرف کننده و مهندسین معماری به ارمغان خواهند آورد که تنها محدود به موارد فوق نیست و از آن جمله میتوان به تولید قطعات با سایزهای بزرگتر و یا سطوح و حجمهای سه بعدی اشاره کرد. با توجه به اینکه در طراحی و تولید این دسته از بتن ها ، الیاف تقویت کننده به کار رفته لذا معایب انگشت شمار آن به نسبت مزیت هایی که دارد قابل چشم پوشی است.
مواد اولیه تولید GRC و مواد تشکیل دهنده بتن های GRC
بتن های مسلح به الیاف شیشه یا همان GFRC در بازار ساخت و ساز یک محصول شاخص به شمار می روند که ما در این قسمت از مقاله به شما خواهیم آموخت که مواد اولیه و تشکیل دهنده این دسته از بتن ها چه موادی هستند.
هنگامی که به مواد تشکیل دهنده و اولیه بتن های الیافی مراجعه کنیم خواهیم دید که مواد اولیه ی تولید آن تفاوت چندانی با بتن های معمولی ندارد؛ مهمترین و اصلی ترین عضو تشکیل دهنده هر دو گروه، سیمان است که با سنگدانه ها، آب و مواد افزودنی ترکیب می شود. منظور از سنگدانه ها همان شن و ماسه ها اما در ابعاد کوچکتر از آنچه در بتنهای معمولی استفاده می شوند، هستند که در ساخت و تولید این نوع از کامپوزیتها مورد استفاده قرار می گیرند. و منظور از افزودنی ها نیز پل کیورها ، الیاف شیشه از نوع AR (با پوشش زیرکونیوم و مقاوم در محیط قلیایی) و سوپر روان کننده ها یا همان کاهنده های آب میباشد در واقع میتوان گفت که مواد تشکیل دهنده بتن های الیافی با بتن های معمولی از دو جهت تفاوت اساسی دارد:
اولاً این که در ساخت بتن الیافی به جای سنگدانه های معمولی از سنگدانه های با سایز ریزتر و یا حتی ذرات سیلیس استفاده می گردد تا بتواند با سایر اجزا پیوند محکم و ناگسستنی و فشردگی بیشتری برقرار کند.
دوماً به کار رفتن الیاف شیشه ای در بتن های الیافی به عنوان یک تقویت کننده ،اصلی ترین دلیل افتراق میان این بتن ها با بتن های معمولی است.
کاربرد های بتن الیافی GRC و GFRC
با توجه به اینکه بتن های الیافی یا GRC و GFRC به پایداری و شکل‌پذیری نسبتاً بالایی معروف هستند لذا در زمینه‌های متنوعی کاربردهای گسترده ای دارند. عمده ترین کاربرد بتن های الیافی مربوط به نما و ستون های ساختمان می شود. همانطور که در ابتدای کار خدمتتان عرض شد این بتن ها در برابر ضربه بسیار مقاوم و بادوام هستند بنابراین در ساخت مکان هایی که نیازمند مقاومت و پایداری در برابر ضربه هستند مانند پایگاه های نظامی، پناهگاه ها، باند فرودگاه ها، کارخانه های صنعتی و غیره گزینه بسیار خوبی محسوب می شوند. مقاومت کششی مناسب این قطعات امکان تولید قطعات بتنی با سایزهای بزرگ و حتی سطوح منحنی شکل را امکان پذیر نموده است ، طول عمر بالای این مصالح ساختمانی باعث شده است که در ساخت تونل ها و سایر سازه های منحنی شکل بتوان با پاشیدن بتن الیافی به استحکام و طول عمر آن ها افزود.شکل پذیری و امکان تولید در رنگهای مختلف کاربرد این قطعات را در بسیاری از مصارف تزئینی و دکوراسیون داخلی نیز رایج نموده است.
لذا با بهره مندی و در نظر گرفتن خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بتن های GRC میتوان آنها را در موارد زیادی به کار گرفت. امروزه با شناخت خصوصیات منحصر به فرد بتن های الیافی بسیاری از مهندسان و طراحان به سمت و سوی استفاده از آن گرایش پیدا کرده‌اند. صادقانه باید گفت که توزیع تصادفی و کاتوره ای الیاف در جهات مختلف یکی از محدودیت های کاربرد این بتن به شمار می رود. در برخی از سازه هایی که صرفاً در یک جهت خاص به بتن کشش یا تنش وارد میشود استفاده از بتن های الیافی چندان مطلوب نیست و بهتر است به سبک سنتی از همان بتن های معمولی و حضور آرماتور فلزی با طراحی مورد نظر استفاده گردد.
بتن های الیافی یا GRC جایگاه مناسبی را در تقویت و ترمیم سازه های آسیب دیده و به طور کلی تعمیر بناها دارد که می تواند مقاومت برشی و پیچشی بسیار خوبی را پدید آورد. وجود مشخصه فام پذیری در ساختار بتن های الیاف باعث شده است که به هیچ وجه دچار گسیختگی ناگهانی نشوند. پراکندگی الیاف در همه جهات و در جسم بتن باعث شده است است از گسترش ترک جلوگیری به عمل آید. صادقانه باید گفت که استفاده از بتن های الیافی نسبت به بتن های سنتی هزینه بیشتری دارد اما طبق برآوردهای متخصصین این حوزه مشخص شده است که در پروژه هایی که سرعت و کیفیت بالا مدنظر است استفاده از بتن های الیافی توصیه می گردد.
عوامل موثر بر قیمت بتن الیافی
تقریبا می توان گفت که تعیین نرخ و قیمت نهایی تمامی مصالح ساختمانی در گرو عوامل مختلفی است؛ قیمت بتن های الیافی یا GRC و GFRC نیز از این قاعده مستثنی نیست و دقیقاً از همین مسئله پیروی می کنداین عوامل که یا ذاتی هستند و یا تجاری، تاثیرات متفاوتی خواهند داشت ، نمودار قیمت بتن های الیافی تحت تاثیر عوامل تجاری در بازه های زمانی متفاوت با یکدیگر یکسان نیست به عنوان مثال ممکن است در یک بازه زمانی قیمت نهایی بتن های الیافی روندی صعودی داشته باشد و در یک بازه زمانی دیگر روندی نزولی داشته باشد. از جمله این عوامل موثر می توان به قیمت تک به تک مواد اولیه و تاثیر نرخ ارز جهانی بر روی آنها اشاره کرد که مسلماً هر چقدر قیمت بالاتری داشته باشند بتن های الیافی نیز گران تر خواهند بود.
اما درخصوص عوامل ذاتی میتوان به موارد ذیل اشاره کرد:
با توجه به اینکه در بتن های الیافی یا GRC و GFRC در راستای بهبود خواص بتن از الیاف شیشه ای استفاده می گردد لذا طبیعی است که قیمت به نسبت بالاتری را نسبت به بتن های معمولی داشته باشد،چراکه پروسه تولید الیافهای شیشه AR یک فرآیند تولید صنعتی همراه هزینه افزوده به الیاف میباشد که چه بصورت الیاف با طول بلند ROVING و چه بصورت برید شده و یا چاپد استفاده میگردند.
میزان استفاده از مواد افزودنی مانند روان کننده ها، رنگدانه ها و غیره ارتباط مستقیمی با قیمت نهایی بتن های الیافی خواهد داشت به این منظور که هرچقدر مواد افزودنی بیشتر باشد به تبع آن قیمت محصول نهایی نیز در سطح بالاتری واقع می گردد. میزان عیار در بتن نیز یکی دیگر از عوامل موثر بر قیمت آن به شمار می رود منظور از عیار در بتن در واقع میزان سیمان به کار رفته در حجم متر مکعب از بتن است.
در مجموع میتوان بتن های GFRC را با هزینه تولید و دسترسی بالاتری نسبت به بتن های معمولی و یا برخی مصالح ساختمانی دیگر برآورد نمود اما ملاحظات و الزامات طراحی و مشخصاتی که این قطعات به همراه خود ایجاد میکنند بعضا در بسیاری از پروژها علاوه بر اینکه استفاده از آنها را گریزناپذیرمیکند بلکه باصرفه تر و اقتصادی نیز میباشند.(بدلیل کاهش هزینه در آیتمهای دیگر عملیات اجرایی)
انواع قالب تولید بتن های GRC و GFRC
با استفاده از قالب های متعددی می توان قطعات بتنی از جنس بتن های الیافی GFRC را ساخت . قالب هایی که در این راستا به کار می روند تحت عناوین مختلفی شناخته می شوند از جمله قالب های فلزی، قالب های ای بی اس، قالب های چوبی یا پلای وود، قالب های پلی اورتانی، قالب های سیلیکونی، قالب های فایبرگلاس و غیره. دو عامل اصلی که بین قالب ها تفاوت و محدودیت ایجاد می‌کند و همچنین مصرف کننده ناگزیر می شود یک قالب را انتخاب کند، اولاً فرم و هندسه فیزیکی کالا است یعنی اینکه کالا در چه شکل و ابعادی باشد دوماً تکرار پذیری آن قطعه و یا همان تعداد کل یک قطعه در پروژه میباشد که در این حالت می بایست الزام به رعایت برخی محدودیتها طراحی و همچنین مقرون به صرفه بودن را مورد تحلیل و بررسی قرار دهیم.
قالب های تولید قطعات بتن های الیافی GRC با یکدیگر تفاوت های هزینه‌ای دارند ضمن اینکه روش تولید هر قالب از یک سیستم جداگانه و منحصر به فردی تبعیت می کند. با وجود تفاوت ها و تمایز هایی که این قالب ها با یکدیگر دارند اما دارای وجه اشتراک و ویژگی های مشترک نیز هستند به عنوان مثال همه آنها از هرگونه طرح اختلاط بتن پشتیبانی میکنند. اگر شما هم جزو آن دسته از عزیزانی هستید که علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه هستید به شما توصیه می کنیم برای کسب اطلاعات تکمیلی تر به سایر مقالات وبسایت ما مراجعه نمایید تا در هر زمینه ای اطلاعات و آگاهی خود را ارتقا دهید و از این طریق عملکردتان بهبود یابد.
روش های تولید بتن های الیافی یا GRC و GFRC
به طور کلی برای تولید بتن های الیافی یا GRC و GFRC دو روش وجود دارد که عبارتند از :
- روش پریمیکس یا ریخته گری
- روش پاور اسپری
1. پریمیکس یا روش ریخته گری
در روش اول بتن در میکسر های ویژه ای تولید شده و در داخل قالب های حجمی تغذیه می گردد در نهایت توسط میزهای ویبراتور یا ویبراتور ها هواگیری شده و کیفیت آن بهبود می یابد. در این روش الیاف در مرحله اختلاط داخل بتن ترکیب می شوند. لازم به ذکر است در این روش از الیاف های بریده شده و با طول کوتاهتر استفاده میگردد.
2. پاور اسپری یا همان روش اسپری کردن
در روش دوم مواد تشکیل دهنده بتن بدون الیاف با یکدیگر اختلاط پیدا کرده و بتن مایع در مخزن دستگاههای مربوطه شکل میگیرد در نهایت با استفاده از تجهیزات مخصوصی مانند گان ها یا پیستولت های پاشش مخصوصی با الیاف مختلط شده و روی سطح قالب پاشیده می شوند. (یعنی ترکیب ملات بتن و الیاف شیشه در وهله آخر صورت می گیرد). قابل ذکر است که الیاف بکاررفته در این روش بصورت طول بلند با همان Roving استفاده میگردد که در داخل دستگاه پاشش توسط مکانیزم برش بریده شده و با ملات مایع بتن ترکیب میشود .ضمنا آنچه توصیه میشود این است که در این روش از الیافهای با طول بلندتر به نسبت روش پریمیکس استفاده شود .
عمده ترین تفاوت که بین روش یک و دو وجود دارد این است که که بهش ۲ ویبراتور وجود ندارد و به جای آن تحت فرآیند غلتک زنی لایه لایه روی سطح قالب پاشیده میشود تا به ضخامت مطلوب برسد.
روش های تولید بتن های الیافی یا GRC و GFRC کاملاً با یکدیگر متفاوت هستند مثلاً:
- در روش اول معمولاً قطعات ضخیم تری تولید میشود اما در روش دوم قطعات نازک تر و به صورت پوسته ای تولید می شوند و ما می بایست متناسب با نیازی که داریم یکی از این روش ها را انتخاب کنیم.
- به طور کلی روش اسپری کردن پرهزینه تر و گران تر است چرا که عواملی مانند سخت تر بودن نگهداری تجهیزات تولید و هزینه اولیه ماشین آلات آن و همچنین زمان تولید طولانی تر و دستمزد و مهارت نیروی انسانی آن باعث شده است که محصولات تولید شده از روش دوم گران تر باشند.
- ناگفته نماند که این دو روش از نظر خواص مکانیکی نیز با هم متفاوت هستند ضمن اینکه میزان ترکیب مواد در طرح اختلاط آنها نیز با یکدیگر تفاوت دارد.
انواع الیاف کاربردی در بتن
تا اینجای کار روشن شد که انواع الیاف در بتن با هدف بهبود خواص بتن از جمله افزایش مقاومت در برابر ضربه، افزایش مقاومت کششی بتن، افزایش مقاومت سایشی و بالا بردن میزان جذب انرژی مورد استفاده قرار می گیرند. این الیاف علاوه بر شیشه می تواند از الیافهای فولادی، پلی پروپیلین و حتی فیبرکربن باشد. از میان الیاف نام برده، شیشه از دید اقتصادی جایگاه برتری دارد ضمن اینکه جزو پرکاربردترین و گسترده‌ترین الیاف شناخته شده است.این الیافها نیز در گریدها و دسته بندیهای مختلفی در بازار صنعتی ارائه میگردند که در بتنهای GFRC از نوع موسوم به AR که با پوششی از نوع زیرکونیوم آماده سازی گزدیده است ، استفاده میشود.(بدلیل ماندگاری و آمیختگی بهتر در محیط قلیایی بتن) الیاف شیشه حرکت کاتوره ای و پراکنده ای را در این بتن دارد و تاثیر بسزایی روی خواص مکانیکی قطعات تولید شده می گذارد.
سخن پایانی و نتیجه گیری نهایی
بتن های الیافی یا GRC و GFRC یعنی بتونی که به الیاف شیشه مقاوم شده ولی نوع ترکیباتش همان سیمان، آب، روان کننده ها و رنگدانه ها است که نسبت به بتن های معمولی با طرح اختلاط مخصوص تری تولید شده‌اند. طبق برآورد دانش های تخصصی و تجربی در این حوزه مشخص شده است که عیارسیمان در این نوع بتن میتواند چیزی معادل 700 الی 1200 کیلوگرم انتخاب گردد که این موضوع مطابق با داکیومنت های واحدهای تحقیق و توسعه انتخاب خواهد گردید.
قدرت در تولید احجام متفاوت و با ابعاد گوناگون از صنعت خشک و خشن بتن، زیبایی های وصف ناپذیر و بدیعی را تا به امروز خلق کرده که طراحان و معماران و همچنین مصرف کنندگان نهایی بیشماری را متوجه این صنعت نموده است .
تساسنگ با بهره گیری و ایجاد زمینه فعالیت متخصصین این امر در محل کارخانه، اقدام به اجرای صفر تا صد این مسیر از نقطه ایجاد ایده و طراحی و انجام محاسبات لازم تا مرحله مدلسازی و قالبسازی و در نهایت تولید اختصاصی و یا انبوه قطعات بتنی جی اف آر سی تلاش نموده است تا علاوه بر ایجاد راحتی و آسایش برای شما مشتریان عزیز نسبت به کاهش هزینه های این تکنولوژی نیز گام چشمگیری را بردارد.
در پایان مثل همیشه تشکر صمیمانه ما را بابت همراهی تان تا انتهای مطلب پذیرا باشید امیدواریم توانسته باشیم به دانش و اطلاعات عمومی شما افزوده باشیم و مطالب ارائه شده به کارتان بیاید. از تمامی شما دعوت به عمل می آوریم که سایر مطالب وب سایت ما را مطالعه نمایید و آن را با دوستان و آشنایان خود به اشتراک بگذارید.
