بتن مسلح به الیاف اکریلیک

در سال های اخیر محققان و تولید کنندگان الیاف بسیار علاقه مند شدند تا ترکیبات مسلح به الیاف را جایگزین سیمان های آزبستی کنند. خطرات سلامتی مربوط به آزبست های هوابرد در اکثر اوقات کاملاً مشخص شده است، با این حال صفحات سیمان های غیر آزبستی تنها به تازگی در دسترس می باشد. بتن مسلح به الیاف اکریلیک(AFRC مصالح نسبتاً جدیدی است که از قابلیت بالایی برای جایگزینی به جای سیمان های آزبستی برخوردار است. تاکنون هدف بیشتر تحقیقات انجام شده پیرامون AFRC، دستیابی به ترکیبات حاوی درصدهای بالای الیاف اکریلیک بوده که خصوصیات مکانیکی سازگار با خصوصیات مکانیکی سیمان های آزبستی داشته باشند. البته تحقیقات دیگری نیز با استفاده از درصدهای پایین الیاف اکریلیک (کمتر از %1 حجمی) برای کاربری های دال های همکف انجام شده است.

 الیاف اکریلیک

اکریلیک نوعی پلیمر مصنوعی ساخته بشر است که حداقل %85 وزن آن از واحدهای اکریلونیتریل تشکیل شده است. این تولید کننده ها شامل مونسانتو، امریکن سینامید، دانت، بسف و اوچست هستند. الیاف اکریلیک این تولید کننده ها، به ترتیب تحت نام تجاری اکریلن، کرسلن، اورلن، زفران و دولانی عرضه می شود.

خصوصیات عمومی الیاف اکریلیک در جدول 1 داده شده اند.

جدول 1 ویژگیهای شاخص الیاف اکریلیک

                                                                                        معادل متریک : 1psi=6.895KPa

همان طور که در جدول 1 مشخص شده است، الیاف اکریلیک با مقاومت های کششی در محدوده 30 تا 145ksi  ( 207 تا 1000Mpa ) ساخته می شوند. معمولاً الیاف اکریلیک به کار رفته در صنعت نساجی مقاومت کششی در محدوده  30 تا 50ksi  ( 207 تا 345Mpa ) دارند. با این همه صنایع الیاف اوچست، به طور انحصاری الیاف اکریلیک ویژه ای با مقاومت کششی بالا تولید کرده است تا جایگزین الیاف آزبستی در محصولات سیمان آزبستی شود. این الیاف اساساً مقاومت کششی بالاتری نسبت به الیاف مورد استفاده در کاربردهای نساجی تا ( 145ksi (1000Mpa )) دارند.

صنایع الیاف اوچست، در حال حاضر دو نوع الیاف آکریلیک تجاری با پر مقاومت تولید می کند که برای استفاده در کاربردهایی غیر از نساجی ساخته شده اند. این محصولات تحت نام تجاری Dolanit-10 و Donalit-VF11 به فروش می روند. Dolanit-10 و Donalit-VF11 الیاف کوتاه غیر موجی بست داری هستند که طولی بین 0.08 تا 0.95 اینچ ( 2 تا 24 میلیمتر( و قطری بین 0.0005 تا 0.0041 اینچ ( 0.013 تا 0.104 میلیمتر )دارند.

سایر خصوصیات الیاف اکریلیک با مقاومت کششی بالا که توسط اوچست، تولید شده اند، آنها را اختصاصاً برای استفاده در محصولات با پایه سیمانی مناسب می سازد. این خصوصیات شامل مقاومت بالا در مقابل اسیدها و قلیاها و مقاومت حرارتی خوب هستند. همچنین این الیاف غیر قابل احتراق بوده و به هنگام سوختن، غیر سمی هستند و به دلیل رشته رشته نشدن، ذراتی را که به لحاظ پزشکی در محدوده بحرانی قرار دارند، تولید نخواهند کرد.

ساخت بتن مسلح به الیاف اکریلیک

ویگ هاتس چک به طور تجاری و با به کار گیری فرایند مرطوب (فرایند هاتس چک) اقدام به تولید بتن مسلح به الیاف اکریلیک نمود. این فرایند تولید، شبیه فرایندی است که در تولید صفحات سیمان آزبستی در حدود سال 1900 به کار رفته است. برای تولید این ترکیبات در فرایند هاتس چک، الیاف ابتدا در مخلوط رقیق شده آب و سیمان پراکنده می شوند. در طی فرایند ساخت، بخش بزرگی از آب اولیه اختلاط از طریق یک مکنده آب زدا بیرون کشیده می شود. با روی هم ریزی متوالی لایه ها، به تدریج ضخامت مورد نیاز حاصل می شود. نهایتاً ترکیب به منظور چگال تر شدن، فشرده می شود و به این ترتیب آب بیشتری از مخلوط خارج می شود. ترکیبات تمام شده نسبت آب به سیمان بسیار پایین و مقاومت اولیه مناسبی دارند و در نتیجه می توان بلافاصله آن را جابجا کرد.

الیاف آزبستی به خوبی با فرایند هاتس چک، همسازی دارند زیرا این الیاف به دلیل اینکه با دقت و ظرافت رشته رشته می شوند، از ویژگی های تصفیه ای بسیار خوبی برخوردارند که باعث می شود ذرات سیمان به طور یکنواخت در دوغاب پراکنده شوند و از جداشدگی ذرات در طی آب زدایی جلوگیری شود. الیاف اکریلیک به دلیل خصوصیات سطح ویژه و قطر نسبتاً زیادشان نمی توانند چنین عملکردی داشته باشند. بنابراین لازم است به منظور دستیابی به یک ترکیب یکپارچه، الیاف “پردازش شده ای” علاوه بر الیاف اکریلیک به کار گرفته شود. معمولاً الیاف اکریلیک به میزان 1 تا %3 وزنی و الیاف پردازش شده به میزان 3 تا %6 وزنی به مخلوط اضافه می شود. خمیر نفوذ ناپذیر سلولزی و الیاف خمیری پلی اتیلن نمونه هایی از الیاف موثر پردازش شده هستند.