انواع بتن های مورد مصرف در صنعت ساختمان 

انواع بتن های مورد استفاده در صنعت ساختمان را با هم برسی می کنیم. کلینیک بتن ایران با ارائه بهترین خدمات در کنار شما عزیزان می باشد.

بتن خود تراکم

یکی از نکات بسیار مهم و ضروری در اجرای سازه بتنی تراکم کامل بتن و جاگیری مناسب آن در قالب است. متراکم نمودن بتن با استفاده از روش های معمول یعنی استفاده از ویبراتورها مشکلات متعددی از جمله جداشدگی دانه ها، شن نما شدن بعضی نقاط را به همراه دارد.
استفاده از ویبراتور جهت متراکم کردن بتن، مشکلات زیادی به همراه دارد که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1. جداشدگی دانه بندی بتن به علت ویبره زیاد در بعضی مناطق 
2. تراکم ناهمگن در نقاط مختلف سازه و در نتیجه مقاومت فشاری متفاوت در مقاطع مختلف سازه 
3. گیر کردن شیلنگ ویبره بین آرماتورها در حین اجرا
4. کرمو شدن بعضی مناطق به علت غیر قابل دسترس بودن
5. کرمو شدن نقاطی از سطح بتن به علت ویبره بیش از حد و فرار شیره بتن
نظریه بتن خود تراکم که انقلابی در زمینه تکنولوژی بتن نامیده شده است اولین بار توسط پروفسور حجیم اکمورا از دانشگاه کوچی ژاپن در سال ۱۹۸۶ مطرح گردید. در سال ۱۹۸۸ این نظر تکمیل و برای اولین بار بتن خود تراکم ساخته شد. در سال ۱۹۸۹ اولین مقاله درباره بتن خود تراکم در دومین کنفرانس مهندسی سازه و ساختمان آسیای شرقی ارائه شد. بتن خود تراکم بتنی است که بدون اعمال هیچگونه انرژی خارجی و تحت اثر وزن خود متراکم گردد. این بتن که ماده ای بسیار سیال و روان و مخلوطی همگن است، بسیاری از مشکلات بتن معمولی نظیر جدا شدگی، آب انداختن، جذب آب، نفوذ پذیری و ... را رفع نموده و علاوه 
بر این بدون نیاز به هیچ لرزاننده (ویبره) داخلی یا ویبره بدنه قالب تحت اثر وزن خود متراکم می شود.
این بتن به راحتی توانایی پرکردن قالب در محل شبکه های آرماتور فشرده را دارا می باشد و حتی در جاهایی که دسترسی به آنها دشوار است به راحتی عبور می کند. بتن خود تراکم در طرح اختلاط و ساختارش تفاوت عمده ای با بتن معمولی ندارد. البته مواد خاصی جهت نیل به مشخصات ویژه این بتن در تولید آن مورد مصرف قرار می گیرد. این مواد عمدتاً شامل فوق روان کننده ها، مواد مضاف پوزولانی و فیلرها (پودر سنگ با قطر دانه های ریزتر از ۱۲۵ میکرون) می باشند. همچنین ملاحظات خاصی در مورد دانه بندی سنگدانه های مورد مصرف در این نوع بتن در نظر گرفته می شود.

مزایای بتن خود تراکم

از جمله مزایای این نوع بتن می توان به:

1. اطمینان از تراکم بخصوص در مقاطعی که کاربرد لرزاننده دشوار است.
2. افزایش سرعت اجرا و کاهش نیروی انسانی مورد نیاز برای اجرا
3. جایگیری آسانتر در قالب
4. سطح تمام شده بهتر
5. کاهش نیروی انسانی
6. اجرای سریعتر خصوصاً در مورد مقاطع دیوار و ستون
7. آزادی عمل بیشتر در طراحی (امکان ایجاد مقاطع نازک تر)
8. کاهش آلودگی صوتی ناشی از عملیات ویبره
9. سطح تمام شده بتن خود تراکم در مقایسه با بتن معمولی

مواد تشکیل دهنده بتن خود تراکم

1- سنگدانه:
سنگدانه ها به دو دسته تقسیم می شوند:
الف: ماسه
تمامی ماسه های متداول در تولید بتن معمولی در این صنعت نیز به کار می رود. هر دو نوع ماسه شکسته و یا گرد گوشه اعم از سیلیسی و یا آهکی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. ذرات ریزتر از ۱۲۵ میکرون که به عنوان (پودر) تلقی می شوند، بر خواص روانی بتن خود تراکم بسیار موثر بوده و به منظور تولید بتن یکنواخت، رطوبت آن باید دقیقاً کنترل شود. حداقل میزان ریزدانه ها (از ماسه تا مواد چسباننده پودری) به منظور جلوگیری از جداشدگی دانه بندی از مقدار مشخصی نباید کمتر باشد.
ب: شن (درشت دانه ها)
تمامی انواع درشت دانه در این نوع بتن به کار می رود، ولی حداکثر اندازه معمولی دانه ها ۱۶ تا ۲۰ میلیمتر می باشد. به هر حال سنگدانه های تا حدود ۴۰ میلیمتر نیز می تواند در بتن خود تراکم به کار رود. استفاده از سنگدانه های شکسته سبب افزایش مقاومت بتن خود تراکم (بدلیل افزایش قفل و بست بین ذرات) 
می شود در حالیکه سنگدانه های گرد گوشه بدلیل کاهش اصطکاک داخلی روانی آن را بهبود می بخشد.
2- سیمان 
به طور کلی تمامی انواع سیمان های استاندارد می تواند در بتن خود تراکم به کار رود. انتخاب نوع سیمان بستگی به پارامترهای مورد انتظار بتن مثل مقاومت، دوام و ... دارد. دامنه عمومی میزان مصرف سیمان در اینجا ۳۵۰ تا ۴۵۰ کیلوگرم در متر مکعب می باشد. میزان بیشتر از ۵۰۰ می تواند سبب افزایش خطر 
جمع شدگی شود. میزان کمتر از ۳۵۰ نیز فقط در صورتی قابل قبول می باشد که به همراه مواد پوزولانی، خاکسترهای بادی، دوده سیلیسی و ... به کار رود.
حضور بیش از ۱۰٪ میزان در سیمان می تواند سبب کاهش نگهداشت کارایی بتن گردد.
3- مواد مضاعف
مصالح بسیار ریز غیر آلی هستند که به منظور بهبود کارایی، حرارت هیدراتاسیون و عملکرد بهتر بتن در دراز مدت می گردند. مواد مضاف عمومی مورد استفاده عبارتند از:
الف) پودر سنگ
ذرات شکسته بسیار ریز (کوچکتر از ۱۲۵ میکرون) سنگ آهک، اولویت و یا گرانیت است که به منظور افزایش مواد پودری به کار می رود. استفاده از پودرهای دولومیتی، بدلیل واکنش های کربنات قلیایی 
می تواند دوام بتن را با مشکل مواجه نماید.
ب) خاکستر بادی
ماده ای است که از سوختن زغال سنگ حاصل می شود و دارای خصوصیات پوزولانی است که در بهبود خواص بتن خیلی موثر می باشد.
پ) میکرو سیلیس
میکرو سیلیس در بتن خود تراکم باعث سیالیت بالای بتن شده و دوام بتن را افزایش می دهد و نقش مهمی در چسبندگی و پدکنندگی بتن با عملکرد بالا دارد. میکرو سیلیس دارای حدود ۹۰% دی اکسید سیلیس می باشد. ذکر این نکته ضروری می باشد که استفاده از پرکننده در هر کشوری با توجه به ذخائر همان کشور تعیین می شود. برای مثال در کشورهای اروپایی که هنوز از زغال سنگ به عنوان سوخت کربنی استفاده می شود به کاربردن خاکستر بادی امری بهینه و مفید است، در کشورهایی که به لحاظ صنعت ذوب آهن در مرحله صنعتی قرار دارند، می توان از سرباره کارخانجات ذوب آهن استفاده نمود در کشور ما نیز با توجه به در دسترس بودن و همچنین کارآیی آن پرکننده، باید به دنبال ماده ای مناسب و مقرون به صرفه برای جایگزینی فیلترهای مرسوم در صنعت بتن خود تراکم اروپایی باشیم.
4- مواد افزودنی
موادی هستند که به منظور ایجاد و یا بهبود خواص مشخصی به بتن تازه و یا سخت شده در حین ساخت بتن به آن افزوده می شوند. استفاده از فوق روان کننده ها برای تولید بتن خود تراکم به منظور ایجاد کارآیی مناسب، ضروری می باشد.
از انواع دیگر مواد افزودنی می توان به:
عامل اصلاح لزجت (V.M.A) به منظور اصلاح لزجت
مواد افزودنی حباب زا (A.E.A) به منظور بهبود مقاومت در برابر یخ زدگی و آب شدن کندگیر کننده ها به منظور کنترل گیرش و ... اشاره نمود.
استفاده از ( V.M.A ) در حضور پودرها امکان جدا شدگی دانه بندی را کاهش داده و مخلوط را یکنواخت تر می کند ولی در استفاده از آن باید به اثرات آنها بر روی عملکرد بلند مدت بتن توجه داشت. استفاده از فوق روان کننده ها می تواند تا حدود ۲۰% مصرف آب را کاهش دهند.
5- آب مخلوط
مطابق استاندارد بتن های معمولی به کار می رود.

 آشنایی با مواد تشکیل دهنده بتن خود تراکم

خصوصیات ویژه بتن خود تراکم

این بتن می تواند برای ساخت هر نوع سازه با ویژگی های مطلوب دوام، مقاومت و ... به کار رود. به لحاظ مقاومت فشاری  کششی، مدول الاستیسیته و ... با بتن های معمولی فرق نمی کند و تمامی پارامترها و فرمول های طراحی بتن معمولی اینجا نیز کاربرد دارد. بدلیل استفاده از مقادیر زیاد مواد پودری، انقباض خمیری و خزش بیشتری را نسبت به بتن معمولی انتظار می رود. لذا سرعت در شروع عملیات عمل آوری در بتن خود تراکم یک امر ضروری است. جهت بررسی خواص بتن تازه مهمترین فاکتور مطرح، روانی بتن می باشد که عموماً بوسیله آزمایش اسلامپ سنجیده می شود ولی در مورد بتن خود تراکم باید فاکتورهای بیشتری مورد بررسی قرار گیرد تا از توانایی بتن ساخته شده جهت تراکم خودکار اطمینان حاصل شود، این پارامترها به شرح ذیل می باشد:
1- روانی: به قابلیت جریان یابی روانی و آسان بتن تازه وقتی مانعی ب�� سر راه آن نباشد، روانی گویند این ویژگی با آزمایش جریان اسلامپ سنجیده می شود.
2- توان عبور: به توانایی بتن خود تراکم در جاری شدن و عبور از بین فضای کوچک شبکه آرماتور بدون توقف یا جدا شدگی توان عبور گویند. این ویژگی با آزمایش جعبه Lسنجیده می شود.
3- مقاومت در برابر جدا شدگی: به توانایی بتن خود تراکم برای یکنواخت و همگن ماندن، طی مراحل حمل و بتن ریزی گویند. مقاومت در برابر جدا شدگی به وسیله آزمایش پایایی الک سنجیده می شود.
4- لزجت (ویسکوزیته): به خاصیتی که باعث مقاومت در برابر جاری شدن سریع بتن می گردد گویند. بتن دارای لزجت پایین به سرعت جریان می یابد و توقف می کند ولی بتن با لزجت زیاد مدت زمان بیشتری حرکت می کند تا متوقف شود.
8- بتن غلتکی
بتن غلتکی در دو زمینه کاملاً مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که بایستی تفاوت های آنها مورد توجه قرار گیرند.
بتن غلتکی در سد سازی: اولین زمینه استفاده از بتن غلتکی در ساخت سدها می باشد. این نوع بتن دارای سیمان کم بوده و مقاومت فشاری آن معمولاً کمتر از بتن معمولی می باشد.
اندازه حداکثر سنگدانه بتن های غلتکی سد سازی درشت تر از بتن معمولی بوده و از ۵۰ میلیمتر تا بیش از ۱۰۰ میلیمتر می باشد.
بتن غلتکی ویژه روسازی راه (RCCP): دارای مقدار سیمان زیاد، مقاومت فشاری معمولاً بالاتر از ۳۰ 
مگا پاسکال و طرح اختلاط با اندازه و دانه بندی مصالح کنترل شده در یک محدوده مشخص می باشد. در روسازی راه، بتن غلتکی می تواند به عنوان رویه اصلی برای تامین استقامت باربری سازه روسازی مورد استفاده قرار گیرد. طرح روسازی بتن غلتکی مشابه پروسه طراحی روسازی بتنی درز دار غیر مسلح با درزهای انقباضی یا درزهای ساخت بدون جداول می باشد. اختلاف اصلی بین بتن غلتکی و بتن معمولی در ارتباط با روش ساخت روسازی، فواصل درزها و ظاهر رویه می باشد.
طبق تعریف بتن غلتکی روسازی راه عبارت است از مخلوط سفت و نسبتاً خشکی از سنگ دانه ها (با اندازه حداکثر ۱۹ میلیمتر)، مواد سیمانی و آب که توسط دستگاه های متداول روسازی آسفالت (فینیشر) پخش و پس از آن توسط غلتک ویبره ای کوبیده و متراکم می گردد و سرانجام بعد از سخت شدن در اثر واکنش هیدراتاسیون سیمان به بتن تبدیل می گردد. مواد تشکیل دهنده بتن غلتکی در داخل مخلوط کن به یک مخلوط همگن تبدیل می شود و دارای کارآیی و ظاهر مشابه با مخلوط شن نمدار و یا بتن با اسلامپ صفر می باشد.
این مخلوط ها توسط تجهیزات ساخت روسازی آسفالتی (در مواردی با برخی اصلاحات) در لایه هایی که ضخامت حداکثر آنها در وضعیت متراکم شده از ۲۵ سانتیمتر تجاوز نمی کند پخش و سپس متراکم 
می شوند. لایه ها با غفلت‌های فولادی ویبره ای متراکم می گردند. در مواردی جهت دستیابی به کیفیت بهتر سطح از غلتک های چرخ لاستیکی برای تراکم نهایی لایه ها استفاده می ود. پس از تراکم، عملیات عمل آوری و مرطوب نگه داشتن سطح بتن آغاز می گردد تا امکان دستیابی به روسازی با سطح سخت و با دوام فراهم آید. معمولاً از روسازی بتن غلتکی به عنوان سطح نهایی سواره رو استفاده می شود. هر چند در موارد معدودی نیز جهت بهبود کیفیت جهت سطح و یا برای بهسازی بتن غلتکی از یک لایه رویه آسفالت گرم استفاده شده است.
از بتن غلتکی جهت اجرای پروژه های مختلف و متعددی استفاده شده است. با توجه به دشواری هایی که در دستیابی به الزامات صافی سطح روسازی (هموار بودن) با این نوع روسازی خصوصاً در سالهای اولیه توسعه وجود داشت سابقه کاربرد روسازی بتن غلتکی عمدتاً جهت جاده ها و یا روسازی های با سرعت ترافیک پایین بوده است هر چند که امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ساخت فینیشرهای با کارآیی بالاتر و قدرت تراکم بیشتر امکان استفاده از آن برای سرعت های بالاتر فراهم شده است. تاکنون عمده کاربرد روسازی بتن غلتکی در محوطه های روباز کارخانجات، جاده های دسترسی معادن، سطوح محوطه های بارانداز بنادر، ترمینالهای وسایل نقلیه سنگین و نظامی، محوطه های پارکینگ اتومبیلها و کامیون ها و سطوح انبارها، محل پارکینگ هواپیماها در فرودگاه ها، جاده های فرعی و یا خیابان های با سرعت پایین و متوسط بوده است. مصالح اساسی مورد استفاده در بتن غلتکی شامل آب، مواد سیمانی (سیمان و پوزولان)، ریزدانه و درشتدانه است.
سنگدانه ها: همچون سایر انواع بتن، انتخاب منبع مناسب یکی از مهمترین فاکتورهای موثر در کیفیت و هزینه بتن غلتکی است. سنگدانه ها حدود ۷۵ تا ۸۵% از حجم مخلوط بتن غلتکی روسازی را تشکیل 
می دهند و لذا تاثیر قابل ملاحظه ای بر خواص بتن سخت شده و بتن تازه دارند. انتخاب سنگدانه مناسب باعث صرفه اقتصادی بیشتر و بهره برداری بهتر از روسازی راه خواهد شد.
خواص سنگدانه بر کارآیی، پتانسیل جداشدگی و سهولت تراکم بتن غلتکی تازه تاثیر گذار است.
مقاومت، مدول الاستیسیته، خواص حرارتی و دوام بتن سخت شده نیز متاثر از خواص سنگدانه است. سنگدانه مورد استفاده در مخلوط های بتن غلتکی روسازی شامل ریزدانه (سنگدانه ریزتر از ۴/۷۵ میلیمتر الک نمره ۴) و درشت دانه (سنگدانه درشت تر از ۴/۷۵ میلیمتر) است. بتن غلتکی حاوی شن طبیعی عموماً مقدار آب کمتری نسبت به بتن غلتکی حاوی شن شکسته برای رسیدن به یک مقدار روانی مفروض، لازم دارد. بتن غلتکی ساخته شده با شن شکسته به انرژی بیشتری برای تراکم نیاز خواهد داشت و لیکن جداشدگی در آن کمتر اتفاق می افتد. همچنین بتن غلتکی حاوی شن شکسته معمولاً مقاومت خمشی بیشتری بدست می دهد. اساساً میزان انسجام و چسبندگی مخلوط های بتن غلتکی به اندازه بتن معمولی نیست، لذا مساله جداشدگی سنگدانه در مورد آنها، بیشتر حائز اهمیت است.

جدول (۲) دانه بندی ترکیبی برای بتن غلتکی روسازی راه

مواد سیمانی: مواد سیمانی مورد استفاده در بتن غلتکی روسازی شامل سیمان پرتلند یا سیمان پرتلند آمیخته و گاهی سیمان به همراه پوزولانی یا سرباره اضافه شده به صورت مجزا است. انتخاب نوع سیمان براساس مقاومت طرح و سنی که برای مقاومت طرح در نظر گرفته شده است، صورت می گیرد.
آب: کیفیت و الزامات آب مورد استفاده در بتن غلتکی روسازی مشابه آب مصرفی برای بتن معمولی است.
مواد افزودنی: برای پیشگیری از خرابی ناشی از یخ زدگی در بتن، استفاده از مواد هوازا در مخلوط بتن امری متداول است. مواد افزودنی هوازا کاربرد عملی محدودی در مخلوط های بتن غلتکی روسازی داشته اند. در مخلوط های بتن غلتکی روسازی به خوبی می توان از مواد هوازا به میزان ۵ تا ۱۰ برابر بیش از مقداری که برای بتن معمولی بکار می رود، جهت ایجاد هدایایی مورد نظر در بتن استفاده نمود.

طرح اختلاط بتن غلتکی روسازی راه

روش های طرح اختلاط بتن غلتکی بدلیل سفت تر بودن مخلوط و نیز دانه بندی متمایز آن، با روش های بکار رفته برای بتن های معمولی متفاوت است. تفاوت های اصلی در مخلوط های بتن غلتکی روسازی راه با مخلوط های روسازی بتنی معمولی عبارت است از:
1. بتن غلتکی عموماً هوازایی نمی شود.
2. بتن غلتکی مقدار آب کمتری دارد.
3. بتن غلتکی مقدار خمیر سیمان کمتری دارد.
بتن غلتکی به مقدار ریزدانه بیشتری برای دستیابی به دانه بندی مناسب و برای عملکرد مناسب تحت تراکم با غلتک ارتعاشی، نیاز دارد. به منظور حداقل سازی جداشدگی و حصول سطح صاف در بتن غلتکی روسازی راه، معمولاً اندازه حداکثر سنگدانه در آن از ۱۹ میلیمتر (۳/۴ اینچ) تجاوز نمی کند. کاربرد مقادیر مواد سیمانی زیادتر و سنگدانه های با کیفیت بهتر در بتن غلتکی آن را نسبت به مخلوط های خاک- سیمان متمایز می سازد. به منظور ایجاد تراکم کافی در بتن غلتکی لازم است تا این بتن به اندازه کافی خشک باشد تا بتواند وزن غلتک ارتعاشی را که از روی آن عبور می کند تحمل نماید. همچنین لازم است تا به اندازه کافی مرطوب باشد تا خمیر سیمان در هنگام اختلاط و در حین تراکم بتواند بخوبی در بین ذرات سنگدانه پخش شود.
بتنی که برای تراکم با غلتک های ارتعاشی مناسب است از نظر ظاهری نیز با بتن های دیگر که اسلامپ قابل اندازه گیری دارند مقاوم است، بتن غلتکی ظاهری خشک دارد و تا قبل از متراکم شدن، خمیر سیمان در آن چندان قابل مشاهده نیست. البته مخلوط های بتن غلتکی باید خمیر کافی برای پر کردن حرفات بین سنگدانه ها داشته باشند. جدول (۳) نسبت های اجزای مخلوط های بتن غلتکی مورد استفاده در چند پروژه مختلف را نشان می دهد.
9- بتن گوگردی
تولید زیاد گوگرد در سال های اخیر، منجر به استفاده از آن به عنوان یکی از مصالح ساختمانی ارزان قیمت در بتن گوگردی و بتن با گوگرد تزریقی شده است. بتن گوگردی، شامل گوگرد و سنگدانه های ریز و درشت بدون آب و سیمان است، که در دمای ۱۴۰ درجه سانتیگراد با هم مخلوط می شوند. بتن گوگردی در مقایسه با بتن معمولی، سریعتر به مقاومت می رسد و در شرایط دنیای و رطوبتی معمولی، ۹۰% مقاومتش را در ۶ تا ۸ ساعت بدست می آورد. مقاومت بالا در سنین اولیه و پایایی خوب شیمیایی، بتن گوگردی را برای استفاده در قطعات پیش ساخته و کارخانه های صنعتی مناسب می سازد. تزریق گوگرد در بتن معمولی مقاومت های فشاری و امشب را در حد چشمگیری افزایش می دهد. مقاومت این بتن در مقابل حمله ی سولفات ها و اسیدها و تناوب های یخ زدن و آب شدن خوب می باشد.
10- بتن پلیمری
پلیمرهای از نظر شیمیایی مواد بی اثری هستند که مقاومت کششی و فشاری بالاتری نسبت به بتن معمولی دارند. پلیمرهای برای تولید سه نوع بتن مورد استفاده قرار می گیرند که عبارتند از:
بتن با پلیمر تزریقی (PIC): برای ساخت بتن با پلیمر تزریقی نوعی پلیمر در بتن سخت شده با سیمان پرتلند تزریق می شود. در مقایسه با بتن معمولی، این نوع بتن دارای مقاومت های فشاری، کششی و 
ضربه ای و همچنین مدول الاستیسیته ی خیلی بالاتر بوده و خزش و ترک های حرارتی کمتری در آن ایجاد می گردد. از این نوع بتن در تزریق جزئی در بعضی از اعضای سازه ای برای حصول مقاومت بیشتر، استفاده می شود.
بتن پلیمری (PC): در بتن پلیمری یک نوع پلیمر با سنگدانه مخلوط شده و با استفاده از مواد عمل آورنده،  بتنی ساخته می شود که مقاومت آن را افزایش می دهد. بتن پلیمری در مواردی چون تعمیرات سریع در بزرگراه های پر ترافیک، تولید دیوارهای پیش ساخته ی مسلح به الیاف شیشه، تولید موزائیک های کف و ... مورد استفاده قرار می گیرد.
بتن پلیمری با سیمان پرتلند (PPCC): بتن پلیمری با سیمان پرتلند، با افزودن یک پلیمر به بتن تازه بدست می آید که موجب بهبود پایایی و افزایش چسبندگی بتن شده و مقاومت آن را در برابر یخ زدن و آب شدن، سایش و بارهای ضربه ای ��سبت به بتن معمولی بیشتر خواهد کرد. از این نوع بتن در عرشه ی پل ها و دیوارهای جدا کننده ی پیش ساخته استفاده می شود.
11- بتن الیافی
تاکنون مشخص شده است که انواع آلیاژها می توانند ظرفیت کرنش مقاومت در برابر ضربه زدن جذب انرژی مقاومت سایشی و مقاومت کششی بتن را افزایش دهند. بطور کلی برای کاربرد در سازه الیاف فولادی 
می تواند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشد. الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله می کنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی، ضربه، جمع شدگی و تنشهای حرارتی را افزایش داده و بتن در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر مثبت می گذارد. از دهم متغیرهایی که بر خواص بتن با الیاف فولادی اثر می گذارند می توان به خواص ماتریس بتن بازدهی الیاف و مقدار الیاف اشاره کرد. تکنولوژی بتن مقاومت توسعه ای جدید در صنعت ساخت سازه های بتنی محسوب می شود. در بتن سخت شده مقاومت و دوام دو عامل اصلی بوده و هر چه مقاومت فشاری بتن بیشتر می شود بتن تردتر شده و در نتیجه مقاومت کششی آن به نسبت افزایش مقاومت فشاری افزایش نمی یابد و نیز از تحمل کرنش پایینتر برخوردار است. به این دلیل نیاز به استفاده از الیاف در بتن مقاومت کاملاً مشهود است. جهت افزایش مقاومت کششی و جلوگیری از گسترش ترک و بویژه افزایش نرمی از الیاف در بتن استفاده می‌شود.  مقدار افزایش با تغییر این 
مقاومت ها بستگی به مقاومت بتن بدون الیاف شکل الیاف و درصد الیاف دارد.
بتن پر مقاومت شامل الیاف فولادی، ترکیبی است از سیمان، مصالح سنگی، آب، فوق روان کننده، دوده سیلیس و همچنین درصدی از الیاف فولادی که بطور درهم و کاملاً اتفاقی و در جهات مختلف در مخلوط پراکنده شده است. بتن پرمقاومت یک ماده ترد و شکننده است، در حالیکه افزودن الیاف فولادی به بتن مقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن و تغییر مد شکست آن می گردد. مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن بدون الیاف را می توان بطور خلاصه بشرح ذیل بیان داشت:
•مقاومت در مقابل تورق و سایش
•مقاومت در مقابل تنش های خستگی
•مقاومت عالی در مقابل ضربه
•قابلیت کششی و ظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی
•قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی
•افزایش در میزان جذب انرژی
قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پلاستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی نداشته باشد. از آنجا که الیاف فولادی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در جهات مختلف الیاف انتصاباتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید. بنابراین رشته های الیاف بطور فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می دهند.

امروزه کاربرد بتن با نرمی بالاتر که بتواند تغییر شکل های زیاد را بدون شکست تحمل نماید، مورد توجه قرار گرفته است. تحقیقات در خصوص تامین نرمی لازم در بتن با الیاف های مختلف و حتی حذف آرماتور در حال انجام می باشد. هدف از کاربرد الیاف در بتن افزایش مقاومت کششی، کنترل گسترش ترک ها و افزایش طاقت بتن می باشد تا قطعه بتنی بتواند در مقابل بارهای وارده در یک مقطع ترک خورده تغییر شکل های زیادی را پس از نقطه حداکثر تنش تحمل نماید.
بتن با الیاف مختلف در سال های اخیر در سازه های عمده ای چون روسازی راه ها و فرودگاه ها، پی های عظیم با تغییر شکل های زیاد و به ویژه در پوشش بتنی تونل ها به کار رفته است. در ساخت پوشش 
تونل ها بتن الیافی با با پاشیدن بر جداره شکل می پذیرد. اخیراً برای حذف ترک ها در پوشش تونل هایی که به صورت چند تکه پیش ساخته اجرا می شود از بتن بدون آرماتور و تنها الیاف استفاده شده و این نوع بتن سبب حذف ترک ها در حین عمل آوری و حمل و نقل قطعات و نصب آنها برای کامل کردن مقطع تونل های مترو شده است.
در نوع بسیار جدید بتن الیافی که می توان با آن به حداکثر نرمی در بتن رسید از روش ریختن دوغاب روی الیاف استفاده می شود. در این روش ابتدا الیاف ریخته شده و سپس فضای بین آنها با ملات دوغاب پر 
می شود. میزان الیاف در این بتن حدود ۱۰% می باشد که حدود ۱۰ برابر میزان الیاف در بتن های الیافی متداول است. با این مصالح لایه های محافظی بدون ترک و تقریباً غیر قابل نفوذ می توان ایجاد نمود. به علت نرمی زیاد این قطعات ظرفیت تغییر شکل پذیری این قطعات به میزان ظرفیت دال های فولادی می رسد. مقاومت فشاری این نوع بتن حدود ۱۱۰ - ۸۵ مگا پاسکال و مقاومت خشمی حدود
 N/m ۴۵-۳۵ می باشد. از این قطعات می توان نه تنها به عنوان لایه های محافظ کوچک استفاده نمود بلکه در باندهای فرودگاه در برابر ضربات عملکرد خوبی نشان می دهند. در کارهای تعمیراتی دال ها می توان از آنها به عنوان لایه روی بتن قدیم و بدون درز و در زمان کوتاهی استفاده نمود.

انواع الیاف و الیاف فولادی

انواع الیافی که در بتن استفاده می شود و در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شود عبارتند از الیاف شیشه ای، الیاف پلاستیکی و الیاف فولادی. پارامتر مناسب که یک رشته از الیاف را تعریف می کند نسبت ظاهری می باشد که نسبت طول الیاف به قطر معادل الیاف است. مقدار نسبت های ظاهری (l/d) معمولاً بین ۳۰ تا ۱۰۰ است.

مکانیزم عملکرد الیاف در بتن

بطور کلی برای کاربرد در سازه، الیاف فولادی می توانند نقش مکملی برای میلگرد داشته باشند. الیاف فولادی با پخش ترکها مقابله می کنند و مقاومت بتن را در برابر خستگی ضربه جمع شدگی و تنشهای حرارتی افزایش می دهند.
دریافت فولادی می توانند در همه مدهای شکست روی خواص مکانیکی بتن تاثیر بگذارند.
معمولاً الیاف با سطح  مقطع گرد و قطر کوچک بیشتر از الیاف با سطح مقطع گرد و قطر بزرگتر بازدهی دارند. این امر به این خاطر است که الیاف دسته اول سطح بیشتری در واحد حجم دارا می باشند بنابراین هر چه سطح تماس الیاف بیشتر باشد (و یا به عبارت دیگر قطر آنها کوچکتر باشد) بازده چسبندگی آنها بیشتر خواهد بود بنابراین روشن می شود که نسبت طول به قطر الیاف باید به اندازه ای بزرگ باشد که در هنگام شکست ماتریس، الیاف به حداکثر مقاومت کششی خود نزدیک باشند، با این وجود در عمل این کار معمولاً ممکن نیست.

استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران

براساس مطالب یاد شده بتن الیافی با مزایای ویژه خود می تواند کاربردهای وسیعی داشته باشد، لیکن جهت به کارگیری آن در ایران لازم است که دو نکته اساس در نظر باشد.
بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با بکارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، مقاومت کششی و فشاری آن، فوق العاده افزایش می یابد. این ترکیب کامپوزیتی، یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پر انحنا را فراهم می آورد.
بتن الیافی از قابلیت جذب انرژی بالایی نیز برخوردار است و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی شود. شاهد تاریخی این فن آوری، کاربرد کاهگل در بناهای ساختمان است. در واقع بتن الیافی نوع پیشرفته این تکنولوژی می باشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید، جانشین کاه، و سیمان جانشین گل بکار رفته در کاهگل شده است. امروزه با استفاده از الیاف شیشه، پلی پروپیلن، فولاد و بعضاً کربن، تولید انواع بتن های کامپیوتری در کاربردهای مختلف صنعتی ممکن گردیده و بکارگیری آنها در کشورهای پیشرفته دنیا مورد قبول صنعت ساختمان واقع شده است.

موارد استفاده و محدودیت های کاربرد بتن الیافی

هر فن آوری همواره کاربردها و محدودیت های خاص خود را دارد. بتن الیافی خواص مناسبی همچون شکل پذیری بالا، مقاومت فوق العاده، قابلیت جذب انرژی و پایداری در برابر ترک خوردن را دارا می باشد که متناسب با آنها می توان کاربرد فراوانی برای آن یافت. بطور مثال در ساخت کف سالنهای صنعتی، می توان از این نوع بتن به جای بتن آرماتوری متداول استفاده نمود. این نوع بتن از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاوم در برابر ضربه، همچون سازه پناهگاه ها و انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار 
می رود و بناهای شکل گرفته از بتن، قابلیت فوق العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد. همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت. موارد دیگری از بکارگیری این بتن، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل ها و یا پوشش بتن روی سطوح دارای انحنای یک سازه می باشد. علاوه بر موارد یاد شده می توان از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت بالای اجرا نیز بهره مند گردید.
اما از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن، کاملاً تصادفی می باشد، از این بتن معمولاً نمی توان به نحو مطلوب در ساخت تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از روش  سنتی و شبکه بندی فولادی به صرفه تر و مناسب تر می باشد. لازم است به این نکته توجه شود که ناکارآمدی یک تکنولوژی جدید، نباید مانع نادیده گرفتن کاربردهای مناسب و نقاط قوت آن گردد. 

آشنایی با کاربرد بتن الیافی 

 شما می توانید از صفحه محصولات کلینیک بتن ایران بازدید نمایید همچنین برای کسب اطلاعات بیشتر از مقالات زیر نیز بازدید نمایید:

• همه چیز درمورد بتن
• شناخت افزودنی های شیمیایی بتن
• افزودنی های خاص بتن