تاریخچه استفاده از الیاف برای بتن

بتن یکی از مهم ترین مواد ساختمانی است و مصرف آن در همه کشورها و مناطق جهان، به دلایل متعدد در حال افزایش است.

اجزای آن همه جا در دسترس و نسبتا ارزان هستند و تولید آن ممکن است نسبتا ساده باشد. کاربرد آن انواع مختلفی از ساختمان ها و زیر ساخت های زیربنایی را پوشش می دهد.

از ویژگی های مطلوب بتن قابلیت استفاده آن در هر شکل و قالب است اما از خواص نامطلوب آن می توان به مقاومت کششی خیلی پایین و مقاومت کم در برابر ترک خوردگی اشاره کرد.

بتن به علت مقاومت فشاری بالا شناخته شده است اما تنها این ویژگی نمی تواند استفاده از آن را ایجاب کند بلکه شرایط محیطی که در طول عمر خود در آن قرار می گیرد بسیار مهم است.

بنابراین هم مقاومت و هم دوام بتن باید در نظر گرفته شود و بتن با دوام تولید شود.

به کارگیری بتن غیر مسلح، به علت تردی و ضعف در برابر نیروهای کششی آن به جز سازه های وزنی، عملا کاربرد چندانی ندارد.

این عیب بزرگ بتن، در عمل با مسلح کردن آن به وسیله میلگرد های فولادی یا آرماتور بر طرف می شود، ولی از آن جا که از آرماتور نمی توان در مقاطعی مثل جداول بتنی استفاده کرد.

به منظور ایجاد شرایطی برای استفاده بتن در جداول و نیز کاهش ضعف شکنندگی و تردی جسم بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر از رشته های نازک و نسبتا دراز الیاف که در تمام حجم بتن به طور همگن و درهم پراکنده می گردد، استفاده می شود.

علت استفاده از بتن مسلح:
امروزه استفاده از الیاف در بهبود عملکرد بتن در سازه ها از روش های موثر است. ویژگی های مکانیکی بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی تغییرات قابل توجهی دارد.

از جمله تغییرات در پارامترهای مکانیکی بتن الیافی می توان به مقاومت در مقابل تورق، سایش و هوازدگی سطح، مقاومت زیاد در مقابل تنش های خستگی، مقاومت بسیار عالی در مقابل ضربه، ظرفیت زیاد کرنش، قابلیت باربری زیاد بعد از اولین ترک خوردگی، مقاومت کششی، خمشی و برشی زیاد و طاقت خیلی زیاد اشاره کرد.

الیاف قادر به تحمل تنش ها و کرنش های کششی قابل ملاحظه در بارهای کششی هستند و می توان از آن ها در طراحی سازه استفاده کرد.

الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در کشش می شوند اما از جمله عیوب چشمگیر بتن الیافی میزان تخلخل زیاد آن است که اثرات منفی بر مقاومت فشاری بتن دارد.

بتن به علت ناهمگونی ذاتی و محیط غیر ایده آل به شدت آسیب پذیر است. از آن جا که ترک ها مسیری برای نفوذ آب و یون مخرب کلرید و سولفات ها هستند، پس بایستی در طول عمر سازه ها تعمیر و نگه داری از آن ها صورت گیرد که این کار برای تعمیر ترک های بزرگ موثر است.

برای ترک های کوچک و عمیق که برای دوام بتن خطرساز هستند باید روشی که بتواند این مشکل را حل کرد پیدا نمود.

ترک ها عمر سازه های بتنی را کم می کنند پس می توان با افزودن عواملی به بتن از بزرگ شدن ترک های کوچک جلوگیری کرد، این دیدگاه خود ترمیمی نامیده می شود.

نفوذپذیری از شاخص های مهم دوام است. پس باید ترک ها ترمیم و تخلخل ها را برطرف کرد تا نفوذپذیری بتن کاهش یابد و مواد مخرب کم تر وارد بتن شده و دوام آن را به خطر نیندازند.

روش های مختلفی جهت بهبود دوام بتن وجود دارد از جمله:

1 - روش های شیمیایی: مانند استفاده از پوشش اپوکسی

2 - روش های فیزیکی استفاده از پوزولان ها مانند دوده سیلیس و خاکستر بادی که با افزایش نفوذناپذیری بتن دوام را افزایش می دهند.

3 - خودترمیمی بتن توسط باکتری: روش جدید برای اصلاح ساختار سازه های آسیب دیده است که در آن از باکتری هایی که تولید رسوب کلسیم کربنات می کنند استفاده می شود.