افزودن فیبر به بتن

سالهاست که تحقيقات گسترده ای برای ارزيابی و بررسی مزيت های کيفی استفاده از فيبر در بتن در کارهای عمومی مهندسی عمران در جريان است.فيبرهای افزودنی مختلفی در ترکيب با بتن برای کاربردهای خاص طراحی و برای بهبود خواص مکانيکی آن آزمايشهای زيادی صورت گرفته است.محققان در مواد جديد به دنبال افزايش شکل پذيری ، دستيابی به مقاومت فشاری بيشتر و يا افزايش مقادير سختی ناهمسانگرد (anisotropic) هستند.مواردی که بيشتر در طراحی سازه ها در مناطق لرزه خيز کاربرد دارد. تحقيقات صورت گرفته بطورکلی به ارزيابی اثرات فيبرهای ساخته شده از فولاد،شيشه، کربن و يا کنف  روی رفتار بتن می پردازد.انتخاب مواد مختلف برای اين صورت گرفته است تا خواص بتن الزامات ويژه طراحی را تامين کند. تعدادی از اين الزامات شامل مقاومت قليايی،مقاومت در برابر خوردگی،عدم حساسيت مغناطيسی و افزايش شکل پذيری اتصال تير به ستون برای اتلاف انرژی در هنگام فعاليت گسلها و وقوع زلزله می باشد.

الياف ريز تهيه شده از فولاد ،شيشه ،کربن و يا کنف چنان با بتن مخلوط می شوند که تشکيل ماتريسی از بتن ميگردند که در آن الياف سنگ دانه ها را در بتن در برگرفته اند.افزودن فيبرها به بتن آنرا همگن تر و ايزوترپيک تر می گرداند و سبب بهبود مقاومت کششی و به ويژه شکل پذيری آن می شود.اگرچه خواص فيبرهای ساخته شده از شيشه ،کربن و ... در برخی موارد متفاوت از خواصی است که ما از فولاد سراغ داريم اما آنچه کاملا مشهود است اينست که تنها فولاد است که می تواند ناحيه ای از رفتار پلاستيک را فراهم کند. بيشترين كاربرد الياف فولادي در احداث تونلها و كفهايي است كه تحت بارهاي سنگين صنعتي قرار دارند.افزودن فيبرهاي فولادي سبب افزايش مقاومت كششي در بتنهاي معمولي و يا بتنهاي با مقاومت بالا مي گردد.همچنين اثرات مثبتي بر روي كنترلتشكيل تركها و تغيير شكلهاي درازمدت عضو دارد.در مورد فيبرهاي شيشه مي توان گفت كه ظرفيت بسيار خوبي در برابر حملات شيميايي در محيطهاي قليايي را دارد بنابراين الياف شيشه بويژه در مواردي كه مقاومت بالا در برابر خاصيت قلياي مورد نياز است قابل استفاده مي باشد.از ديگر مزيت هاي آن مقاومت در برابر خراش است.فيبرهاي كنف كه از قديمي ترين الياف محسوب مي شوند و در صنايع ديگري مانند نساجي نيز كاربرد دارند به دلايل زيادي استفاده از آنها در سازه هاي بتني با شكست همراه بوده است. زيرا از جهت خواص مكانيكي نسبت به ساير مواد فاصله زيادي دارد.مقاومت كششي و مدول يانگ در آن بستگي به فصل برداشت محصول و فرايند برداشت محصول دارد.

همچنين بدليل وجود اسيد سيليسيك در آن مقاومت خوبي در برابر مواد قليايي ندارد و سبب انبساط قليايي و ايجاد ترك در بتن مي گردد.فيبرهاي كربن معمولا از مواد زائد حاصل از توليدات كربني مختلف بدست مي آيد و همچنين بصورت فتيله توليد و فروخته مي شود.بايد گفت كه كربن مقاومت در برابر خوردگي و جريان مغاطيسي بهتري نسبت به فولاد از خود نشان مي دهد. بطوريكه علاوه بر فيبرهاي فولادي فيبرهاي كربني آينده بهتري نسبت به ساير فيبرها در كاربردهاي مهندسي عمران دارند. اما بايد دقت داشت كه توليد بتن مسلح با فيبر با ارزش تر از اينست كه ما فقط فيبر به بتن معمولي اضافه كنيم.زيرا در اين صورت شاهد بهبود ساختار دانه اي براي تامين كارايي و خواص مكانيكي مخلوط خواهيم بود