کتاب بتن‌های الیافی

 کتاب بتن‌های الیافی 

این کتاب ترجمه کامل کتاب بتن مسلح به الیاف می‌باشد که توسط انجمن سیمان پرتلند آمریکا و کانادا که از جمله معتبرترین موسسات مطرح و شناخته سده در زمینه بتن و سیمان می‌باشد، تهیه و چاپ رسیده است. در هریک از بخش‌های کتاب، نوع خاصی از الیاف مورد استفاده در بتن به همراه تاریخچه آن معرفی گردیده و سپس به ارائه مطالبی در رابطه با نحوه ساخت و کاربرد آن نوع از بتن مسلح یه الیاف می‌پردازد. در نهایت خصوصیات هریک از انواع بتن مسلح به الیاف مورد بحث قرار می‌گیرد و زمینه‌های لازم برای تحقیقات بیشتر در آن زمینه را مشخص می‌نماید.

مقدمه

بتن‌های الیافی نوعی کامپوزیت است که بکارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط بتن، منجر به بهبود محسوسی از خواص مقاومتی بتن می‌گردد. با این حال مهمترین مشخصه بتن الیافی خاصیت جذب انرژی، انعطاف‌پذیری و مقاومت آن در برابر در مقابل ضربه است. به همین دلیل امروزه این بتن نقش بسیار جدی در پیشرفت تکنولوژی بتن ایفا کرده است و به عنوان یک ماده جدید و اقتصادی در صنعت ساختمان محسوب می‌گردد.

خاصیت جذب انرژی و طاقت بتن می‌تواند خطر شکست سازه‌های بتنی را به خصوص در مناطقی که تحت بارهای مکرر و لرزه‌ای قرار می‌گیرند، به طور مطلوبی کاهش دهد. قابلیت انعطافی آن نیز، همانند خواص مواد پلاستیکی، باعث می‌شود که بتن الیافی گسیختگی نهایی نداشته باشد. همچنین از آنجا در بتن در همه جهات پراکنده می‌شوند، در صورت تشکیل یک ترک، الیاف در جهات مختلف اتصالاتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می‌نمایند. بنابراین رشته‌های الیاف بطور فعال در محدوده کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترک‌های زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می‌دهند.

FRC ، بتن است که با الیافی که به طور تصادفی توزیع شده‌اند، مسلح شده است. و از انواع متعددی از الیاف چه مصنوعی و چه طبیعی در ساخت آن استفاده می‌گردد. به لحاظ تاریخی استفاده از الیاف طبیعی در بتن به زمانی پیش از ظهور بتن مسلح معمولی برمی‌گردد. با این حال جنبه‌های فنی سیستم های FRC قرن‌های متمادی همچنان توسعه نیافته باقی ماند.

طی ۴۰ سال گذشته تحقیقات عمده ای در زمینه FRC صورت گرفته‌ است. امروزه بسیاری از مخلوط‌های FRC شکل تجاری یافته‌اند.

هدف از نگارش کتاب بتن‌های الیافی

بطور کلی هدف این کتاب گزارش اصلی فناوری FRC و معرفی مواردی است که در آن نیاز به تحقیق بیشتری می‌باشد. همچنین به فنون ساخت، خصوصیات و کاربردهای مربوط به انواع مختلف ساختارهای FRC پرداخته خواهد شد. اطلاعات موجود در این کتاب برمبنای متون موجود و ارتباط و تبادل نظر کارشناسان صنعت می‌باشد.

مزایا و معایب FRC

الیاف معمولا در سرتاسر مقطع عرضی FRC  توزیع می‌شوند. بنابراین ممکن است برخی از الیاف برای تحمل تنش‌های کششی ناشی از بارهای وارده، به طور ناکارآمدی در بتن قرار گیرند. بسته به روش تولید الیاف، جهت گیری تصادفی آنها ممکن است دو بعدی و یا سه بعدی باشد. در روش افشانه، الیاف به صورت دو بعدی جهت گیری می‌شوند، در حالی که روش اختلاط از پیش جهت گیری الیاف، عموما سه بعدی است. همچنین ممکن است الیاف در عرض ترک‌ها با زاویه‌ای غیر از ۹۰ درجه قرار گرفته باشند و یا طول آنها از آنچه که برای تامین پیوستگی کافی، لازم است، کمتر باشد.

مهمترین حسن استفاده از ساختارهای مسلح به الیاف، بر خلاف ساختارهای مسلح معمولی از فرآیند‌های ساخت آنها درک می‌شود. بتن مسلح به الیاف یا بطور معمولی بتن ریزی شده و یا با افشانه تولید می‌شود؛ در نتیجه موجب حذف فعالیت‌های سخت و پر زحمت آرماتوربندی می‌گردد. با این حال تولید محصول FRC ممکن است نیاز به تلاش سخت و پر زحمت تر نسبت به محصولات پیش ساخته بتن معمولی داشته است.

در مواردی که بتن ریزی صحیح مقاطع نازک با بتن‌های مسلح معمولی بسیار مشکل باشد، می‌توان از بتن‌های مسلح به الیاف به عنوان بهترین و مناسب ترین گزینه استفاده کرد. همچنین بتن پاشی FRC روشی مناسب برای تولید محصولاتی با شکل نامنظم است. علاوه برآن بتن مسلح به الیاف، جایگزین مناسبی برای تولید غیر مسلح می‌باشد. با استفاده از مقاطع نسبتا نازک FRC که مقاومتی برابر با مقاطع ضخیم بتن غیر مسلح دارند، می‌توان به میزان قابل توجهی در وزن بتن صرفه‌جویی کرد.

فهرست کتاب بتن‌های الیافی

فصل اول: اصول و ساختار بتن های الیافی 

۱-۱-کلیات
۱-۲- محاسن و معایب FRC
۱-۳- فهرست مراجع

فصل دوم: انواع بتن‌های مسلح به الیاف 

فصل سوم: بتن‌های مسلح به الیاف فولادی 

۳-۱-تاریخچه
۳-۲-الیاف فولادی
۳-۳- روش‌های استفاده و تولید
۳-۴- اختلاط معمولی SFRC
۳-۵- SFRC افشانه‌ای
۳-۶- بتن الیافی با دوغاب نفوذی (SIFCON)
۳-۷-طرح اختلاط
۳-۸- مزایای بتن‌های مسلح به الیاف فولادی
۳-۹-خصوصیات بتن مسلح به الیاف فولادی
۳-۱۰- مقاومت کششی
۳-۱۱- مقاومت خمشی
۳-۱۲-مقاومت فشاری
۳-۱۳- مقاومت در برابر سایش
۳-۱۴- مقاومت خستگی
۳-۱۵- خزش و آب رفتگی
۳-۱۶- پایایی
۳-۱۷- طاقت خمشی
۳-۱۸- تأثیر جهت‌گیری الیاف
۳-۱۹- روش‌های طراحی
۳-۲۰- روسازی ها
۳-۲۱- تیرها
۳-۲۲- بتن پاشیدنی
۳-۲۳- نیاز به تحقیق
۳-۲۴- فهرست مراجع

فصل چهارم: بتن مسلح به الیاف شیشه‌ای 

۴-۱- تاریخچه
۴-۲- بتن‌های مسلح به الیاف شیشه‌ای ضدقلیا
۴-۳- ساخت GFRC
۴-۳-۱- فرایند افشانه
۴-۳-۲- فرایند اختلاط از پیش
۴-۴-کاربرد GFRC
۴-۵- خصوصیات GFRC
۴-۶- پایداری مقاومت در درازمدت
۴-۷- پایداری الیاف مقاومت شیشه‌ای ضدقلیا در درازمدت
۴-۸- بتن مسلح به الیاف شیشه‌ای اصلاح شده با پلیمر(P-GFRC)
۴-۹- پیشرفت‌های اخیر برای بهبود پایایی GFRC
۴-۹-۱- اصلاح الیاف شیشه‌ای
۴-۹-۲- اصلاح ماتریس سیمانی
۴-۱۰- دوام یخ زدن و آب شدن
۴-۱۱- روش‌های طراحی
۴-۱۲- تنش‌های طراحی
۴-۱۲-۱- خمشی
۴-۱۲-۲- برشی
۴-۱۲-۳- خیز
۴-۱۲-۴- اتصالات
۴-۱۳- نیاز به تحقیق
۴-۱۴- فهرست مراجع

فصل پنجم: بتن مسلح به الیاف پلیمری 

۵-۱- تاریخچه
۵-۲- بتن مسلح به الیاف پلی‌پروپیلن
۵-۲-۱- الیاف پلی‌پروپیلن
۵-۲-۲- ساخت بتن مسلح به الیاف پلی‌پروپیلن
۵-۲-۳- خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی‌پروپیلن
۵-۲-۳-۱- مقاومت پیوستگی
۵-۲-۳-۲- فساد حرارتی الیاف پلی‌پروپیلن در ترکیبات سیمانی
۵-۲-۳-۳- ترکیبات سیمانی حاوی مقدار حجمی پایین الیاف
۵-۲-۳-۴- ترکیبات سیمانی حاوی درصد حجمی بالایی از الیاف
۵-۳- بتن مسلح به الیاف پلی‌اتیلن
۵-۳-۱- الیاف پلی‌اتیلن
۵-۳-۲- ساخت بتن مسلح به الیاف پلی‌اتیلن
۵-۳-۳- خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی‌اتیلن
۵-۴- بتن مسلح به الیاف پلی‌استر
۵-۴-۱- الیاف پلی‌استر
۵-۴-۲- ساخت بتن مسلح به الیاف پلی‌استر
۵-۴-۳- خصوصیات بتن مسلح به الیاف پلی‌استر
۵-۵- بتن مسلح به الیاف آکریلیک
۵-۵-۱- الیاف آکریلیک
۵-۵-۲- ساخت بتن مسلح به الیاف آکریلیک
۵-۵-۳- خصوصیات بتن مسلح به الیاف آکریلیک
۵-۶- بتن مسلح به الیاف آرامید
۵-۶-۱- الیاف آرامید
۵-۶-۲- ساخت ARAMID FRC
۵-۶-۳- خصوصیات ARAMID FRC
۵-۶-۴- نتیجه‌گیری
۵-۷-کاربردهای بتن مسلح به الیاف پلیمری
۵-۸- نیار به تحقیق
۵-۹- فهرست مراجع

فصل ششم: بتن مسلح به الیاف کربنی 

۶-۱- تاریخچه
۶-۲- الیاف کربنی
۶-۳- ساخت بتن مسلح به الیاف کربنی
۶-۴- خصوصیات بتن مسلح به الیاف کربنی
۶-۵- کاربردها
۶-۶- نیاز به تحقیق
۶-۷- فهرست مراجع

فصل هفتم: بتن مسلح به الیاف طبیعی 

۷-۱- مقدمه
۷-۲- الیاف طبیعی
۷-۳- بتن مسلح با الیاف سلولز چوب
۷-۳-۱- ساختن بتن مسلح به الیاف سلولز چوب
۷-۳-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف چوب
۷-۴- بتن مسلح به الیاف سیزال
۷-۴-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف سیزال
۷-۴-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف سیزال
۷-۵- بتن مسلح به الیاف نارگیل
۷-۵-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف نارگیل
۷-۵-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف نارگیل
۷-۶- بتن مسلح به الیاف خیزران
۷-۶-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف خیزران
۷-۶-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف خیزران
۷-۷- بتن مسلح به الیاف کنف هندی (JUTE)
۷-۷-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف کنف هندی
۷-۷-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف کنف هندی
۷-۸- بتن مسلح به الیاف آکوارا
۷-۸-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف آکوارا
۷-۸-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف آکوارا
۷-۹- بتن مسلح به الیاف علف فیل
۷-۹-۱- ساخت بتن مسلح به الیاف علف فیل
۷-۹-۲- خصوصیات بتن مسلح به الیاف علف فیل
۷-۱۰- نیاز به تحقیق
۷-۱۱- فهرست مراجع

منابع و مآخذ کتاب بتن‌های الیافی