بتن الیافی

3200 تومان

دسته: تکنولوژی و مهندسی برچسب: بتن, بتن الیافی, بتن الیافی چیست, تحقیق بتن الیافی, درباره بتن الیافی, ساختمان, مقاله بتن الیافی

توضیحات
نظرات (0)

«بتن الیافی»

مقدمه

بتن یک ماده ساختمان که از سیمان پرتلند است، به خوبی از مواد دیگر مثل (خاکستر بادی و سیمان دوباره) ساخته شده است. عموماً کلیة مواد یک سنگدانه درست عبارتند از: شن، سنگ آهک یا سنگ خارا، با اضافه کردن یک سنگدانه ریزمثل ماسه و آب و ماده های اضافی شیمیایی بتن ساخته می شود. کلمه بتن از کلمه لاتین concretius به معنی سخت شده یا سخت که یکی از این منظورها را دارد.

بتن بعد از مخلوط کردن با آب و بنا بر بتن ریزی یک فرایند شیمیایی ساخته شده به هیدراسیون جامد در می آید و سخت می شود. آب با سیمان واکنش نشان می دهد که مؤلفه ها با یکدیگر به طور نهایی ایجاد کردن یک مواد را می چسبانند. بتن استفاده می شود در کارهای نو سازی ساختمانهای وابسته به معماری، پی، ساختمانهای پارکینگ، دیوارها و همچنین برای محفظات دریچه ها هم استفاده می شود.

بتن بکار برده شده است بیشتر از مواد ساخته شده انسان سایر در سال 2006 در حدود 7 کیلومتر مکعب بتن هر سال از یک متر مکعب برای هر شخص روی زمین ساخته شده است. اتختیارات بتون یک میلیون (sus 35) مندهت به کار می گیرد بیشتر از دو ممیلیون نفر کارگر در ایالت متحده احتیاج دارد. بیشتر از 55000 مایل (89000 کیلومتر) در آمریکا شاهراه ها با این مواد سنگ فرش می شوند. جمهوری مردم چین هم اکنون 40% سیمان و بتن جهان را تولید و مصرف می کنند.

تاریخچه

تمدن های قدیمی زیادی به کاربرد شکل های استفاده نمودن بتن گل، پوشالی و موادی دیگر خشک بشود. در پس امپراطوری رومی، رومی بتن از آهک زنده و یک آهک دانه پومیس ساخته شده که آن خیلی مانند سیمان جدید در بتن بود. کاربرد شایع بتن در ساختمان رومی زیادی آن نجات یافتن زیادی تقریباً دست نخورده تا کنون روز تضمین کرده است. هم اکنون استحکامها در روم یک مثال از طول عمر بتن هستند که رومی ها را اجازه داد که این همه ساختمان همانند عرض امپپراطوری روم بسازند.

آب نماهای رومی زیادی پوشش بنایی به یک نمونه استوانه ای بتن، یک فن آنها در ساختمان مثل پاندوم را قالب کاسه ای داخلی به کاربند که بتن است.

راز بتن«قرن 13 گم شد تا 1756 چه موقع ابتکاری (جان اسمیتون) مهندس بریتانیایی آهک آببند کاربر در بتن دیگی استفاده نمودن و خاک آجر چنانچه دانه است سیمان اول در فوریه (s 1840) به کار گرفته شد.

افزودنی‌ها (Admixtures)

معمولا به جای استفاده از یک سیمان بخصوص، این امکان وجود دارد که بعضی از خواص سیمانهای معمولی مورد استفاده را به وسیله ترکیب کردن ان با یک افزودنی تغییر داد. قابل توجه اینکه نباید عبارات “مواد ترکیبی” و “مواد افزودنی” با معانی مترادف به کار روند، زیرا مواد ترکیبی موادی هستند که در مرحله تولید به سیمان اضافه می‌شوند در حالی که مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. افزودنی‌های شیمیایی اساسا عبارتند از:تقلیل دهنده‌های آب، کندگیر کننده‌ها و تسریع کننده‌های گیرش که در ایین نامه ASTM به ترتیب تحت عنوان‌های تیپ‌های C،B،A طبقه بندی شده‌اند. دسته بندی افزودنی‌ها در استاندارد BS نیز مشابه می‌باشد. در ضمن افزودنی‌های دیگری نیز وجود دارند که هدف اصلی از کاربرد آنها محافظت بتن از اثرات زیان آور یخ زدگی و ذوب یخ است.

تسریع کننده‌ها

افزودنی‌هایی هستند که سخت شدگی بتن را تسریع می‌کنند و مقاومت اولیه بتن را بالا می‌برند. چند نمونه از تسریع کننده‌ها عبارتند از: کربنات سدیم، کلرورآلومینیوم، کربنات پتاسیم، فلوئورور سدیم، آلومینات سدیم، نمک‌های آهن و کلرور کلسیم.

کندگیر کننده‌ها

افزودنی‌هایی هستند که زمان گیرش بتن را به تاخیر می‌اندازند. این مواد در هوای خیلی گرم که زمان گیرش معمولی بتن کوتاه می‌شود و همچنین برای جلوگیری از ایجاد ترک‌های ناشی از گیرش در بتن ریزی‌های متوالی مفید می‌باشند. به عنوان چند نمونه از کندگیر کننده‌ها می‌توان از شکر، مشتقات هیدروکربنی، نمک‌های محلول روی و براتهای محلول نام برد.. به عنوان مثال اگر با یک کنترل دقیق ۰٫۰۵ وزن سیمان شکر به بتن اضافه کنیم، حدود چهار ساعت گیرش آنرا به تاخیر می‌اندازد. مصرف ۰٫۲ تا یک درصد وزن سیمان از گیرش سیمان جلوگیری به عمل می‌اورد.

افزودنی های خاص در شرایط ویژه

برای ساخت بتن های ویژه در شرایط خاص نیاز به استفاده از افزودنی های مختلفی می باشد. پس از پیدایش مواد افزودنی حباب هواساز در سالهای 1940 کاربرد این ماده در هوای سرد و در مناطقی که دمای هوا متناوباً به زیر صفر رفته و آب بتن یخ می زند، رونق بسیار یافت. این ماده امروز یکی از پر مصرف ترین افزودنی ها در مناطق سرد نظیر شمال آمریکا و کانادا و بعضی کشورهای اروپایی است.

بتن های با عملکرد و دوام زیاد

از آنجا که رسیدن به مقاومت بالا در بتن از اهداف دست اندرکاران کارهای بتنی در دو دهه اخیر بوده است، ابتدا این نوع بتن با مقاومت بیش از MPA50 ساخته شد.با پایین آوردن نسبت آب به سیمان تا حد 3/0 رسیدن به چنین مقاومتهایی بسیار آسان است. برای ساخت بتن هایی با مقاومت بیشتر و در حد Mpa 110-80 و برای تقویت ناحیه فصل مشترک سنگدانه درشت و خمیر سیمان مواد سیلیسی فعال و غیر بلوری به نام دوده سیلیس به کار گرفته شد. همزمان سنگدانه هایی با مقاومت بیشتر و با دانه بندی مناسب تر و با کنترل حداکثر اندازه سنگدانه در این مخلوط ها به کار رفت.

از آنجا که در کاربرد این بتن گاه مقادیر بالایی سیمان و بیش از 400 کیلوگرم (حتی تا 500 کیلوگرم) مصرف می شد، علاوه بر گرانی این بتن، ترک هایی نیز حین ساخت به دلیل جمع شدگی پلاستیکی و ناشی از خشک شدن بیشتر این بتن ها و نیز ترک های حرارتی بوجود آمد. همچنین با افزایش این مقاومت تردی و شکنندگی بتن نیز افزایش یافت. چنین بتنی نمی توانست در شرایط محیطی سخت و محیطهای خورنده به علت وجود ترک های زیاد دوام قابل قبولی داشته باشد.

به منظور افزایش دوام حین افزایش مقاومت ضمن کاربرد دوده سیلیس و کم کردن آب و مصرف فوق روان کننده، مقدار سیمان کاهش یافته و در عوض مواد پوزولانی همچون دوده سیلیس، خاکستر بادی، سرباره کوره های آهن گدازی، خاکستر پوسته برنج و بالاخره پوزولان های طبیعی به صورت مواد ریزدانه جایگزین آن گردید. امروز شاهد ساخت بتن هایی با دوام که نفوذپذیری کمی دارند و در مقابل حملات شیمیایی کلرورها و سولفات ها و گاز کربنیک و بعضاً واکنش قلیایی پایدارتر می باشند، هستیم.

بتن اليافی

بتن اليافي در حقيقت نوعي كامپوزيت است كه با به كارگيري الياف تقويتكننده داخل مخلوط بتن، مقاومت كششي و فشاري آن، فوق‌العاده افزايش مييابد. اين تركيب كامپوزيتي، يكپارچگي و پيوستگي مناسبي داشته و امكان استفاده از بتن به عنوان يك مادة شكلپذير جهت توليد سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم ميآورد. بتن اليافي از قابليت جذب انرژي بالايي نيز برخوردار است و تحت اثر بارهاي ضربهاي به راحتي از هم پاشيده نميشود. شاهد تاريخي اين فناوري، كاربرد كاهگل در بناي ساختمان است. در واقع بتن اليافي نوع پيشرفتة اين تكنولوژي مي‌باشد كه الياف طبيعي و مصنوعي جديد، جانشين كاه و سيمان جانشين گل به كار رفته در تركيب كاهگل شده‌اند.

کاربردهای بتن الیافی

بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است .

دالها

بیشترین کاربردهای بتن مسلح به الیاف بویژه الیاف فولادی تاکنون در دالها , عرشه پلها , کف سازی فرودگاهها , پارکینگها و محیطهای در معرفی کاویتاسیون و فرسایش بوده است . در پل سازی مهمترین کاربرد ان در سطوحی بوده که در معرض خوردگی و فرسایش قرار دارند .

دالهای روی بستر

در مورد دالهای روی بستر , نمونه هایی که خوب بررسی شده باشند اندک هستند. اما در جاهایی که دال بتنی مسلح به الیاف فولادی تحت تاشیر عبور و مرور اتوبوسهای سنگین قرار دارد , مشخص شده است که این نوع دال , با ضخامتی در محدود ۶۰ تا ۷۵ درصد دالهای غیرمسلح , عملکردی مشابه آنها دارند با استفاده از این نوع بتن , پوشش باند فرودگاهها را میتوان به نحو قابل ملامحظه ای ( ۲۰ تا ۶۰ درصد) نازکتر از پوششهای بتنی غیر مسلح مشابه اجرا کرد. خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد کفسازی اثر می گذارد , اطلاعات موجود نشان میدهد که الیاف , مقاومت بتن را در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه ای افزایش می دهند.

دالهای سازه ای سقفها

برای دالهای کوچک , براساس نظریه خط سیلان , یک روش طراحی ارایه شده است که بر نتایج حامل از ازمایش دالهای دو طرفه بتنی متکی است . ولی برون یابی نتایج کار و اعمال انها بر دالهای بزرگتر , به شدت نهی شده است .

عرشه پلها

استفاده از نمکهای یخ زدا موجب انهدام عرشه پلها می شود. بتن الیافی گرچه نمی تواند مانع از نفوذ این نمکها شود ولی با محدود نگاه داشتن تعداد و عرض ترکها میتوان از گسترش دامنه این انهدام جلوگیری کرد.

تیرها

خمش در تیرها

در این زمینه , هم برای تیرهایی که تنها به الیاف مسلح شده اند و هم در مورد تیرهایی که از ترکیب الیاف و آرماتور در آنها استفاده شده , فرمولها و معادلاتی ارائه گردیده است . در مورد تیرهای که فقط به الیاف مسلح باشند , معادلات مذکور ارزش عملی چندانی ندارند و تنها در مورد تیرهای کوچک (۱۰×۱۰×۳۵ سانتیمتری) و اعضای فرعی سازه ها کاربرد دارند . اما در زمینه تیرهای مسلح به ترکیب الیاف و آرماتور معادلات , طرح شده با توجه به استفاده از مقاومت کششی افزایش یافته بتن که به کمک آرماتور کششی می آید , قادرند مدل مناسبی از تیر به دست دهند. از جمله این معادلات , روابط پشنهادی است که مشابه معادلات روش طراحی بر اساس مقاومت نهایی ACI است.

استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران

بر اساس مطالب یاد شده بتن الیافی با مزایای ویژه خود می تواند کاربردهای وسیعی داشته باشد , لیکن جهت به کار گیری آن در ایران لازم است که دو نکته اساسی در نظر باشد.

مورد اول:

لازم است که حداقل مقاومتی برای بتن در کلیه سازه های بتنی اعمال شود , که این خود در کیفیت بتن , بدون واردکردن هیچ گونه الیافی نقش موثر دارد. بدین معنی که باید اول کیفیت بتن بدون الیاف را ارتقا دهیم .

مورد دوم:

نظر به اینکه باید از پدیده «گلوله شدن» در بتن الیافی جلوگیری به عمل اید , لذا لازم است نحوه صحیح مخلوط کردن الیاف با بتن و همچنین استفاده از روان سازها جهت افزایش کارایی فراهم اید . لازم است به این صنعت نو پا با کاربردهای فراوان , توجه بیشتری معطوف شود و الیاف مختلف اعم از مصنوعی (مانند الیاف پلی پروپیلن) و فولادی , به شکل مطلوب و با کیفیت مناسب ساخته شوند. سرمایه گذاری جهت ساخت الیاف و اینکه صنعت پتروشیمی به ساخت الیاف پلی پروپیلن و صنعت فولاد به ساخت الیاف فولادی مبادرت ورزند, میتواند راه گشا باشد.[1]

استفاده از بتن اليافي در سيستم پوشش تك پوسته اي تونل ها

امروزه سازه هاي زيرزميني، بخش قابل توجهي از وظيفه نقل و انتقال و نگهداري به عهده گرفته اند با توجه به مدفون بودن اينگونه سازه و اندر كنش موجود در آنها با خاك اطراف، اثر زلزله روي اين سازه ها، خيلي مورد توجه قرار نمي گرفت. با افزايش حجم نقل و انتقال و نگهداري و همچنين كاهش عمق نسبت به سطح زمين (بعضي از موارد خاص) اهميت ايمني در مقابله زلزله در اينگونه سازه هايش از پيش مورد توجه قرار گرفت. در سالهاي اخير با ارائه توصيه ها و آئين نامه مقاوم سازي اينگونه سازه ها در مقابل زلزله گام مهمي در ايمن سازي اينگونه سازه ها برداشته شده است. در اين بين تونلها با توجه به ماهيت سازه اي خطي، گذر از شرايط مختلف زمين شناسي و نقش بسيار مهم آنها در صنعت نقل و انتقال و ترافيك اهميت ويژه اي پيدا كرده اند.

بارگذاري در تونل

در حالت كلي، در توده هاي سنگي موجود در اعماق زمين، تنش هايي موسوم به تنش هاي درجا اثر مي كنند. عامل اصلي تنش هاي درجا، وزن طبقات و فعاليتهاي تكتونيكي منطقه مي باشد. سپس از اجراي تونل (يا هر سازه زيرزميني) وضعيت تنشهاي درجا به هم ميخورد. و وضعيت تنش در اطراف حفره، آرايش جديدي پيدا مي كند كه با وظعيت اوليه آن متفاوت است. كه اين تنش ها که حاصل حفر تونل مي باشند به تنش هاي القايي معروف مي باشند. آگاهي از وضعيت تنش هاي درجا و القايي، از جمله ضرورتهاي اصلي طراحي تونل و ساير سازه هاي زيرزميني است. زيرا در بسياري از موارد، ممكن است اندازه تنش هاي القائي از حد مقاومت سنگ تجاوز كند و در صورت عدم اعمال تمهيدات ، خرابي سازه را در پي خواهد داشت. علاوه بر شكل و ابعاد تونل، شيوه و سرعت حفر تونل و همچنين مرحله بندي حفر اجزاي مختلف مقطع نيز در آرايش تنش هاي القايي موثراند. و سيستم حفاري بايد بگونه اي طراحي شود كه كمترين ناپايداري را در پي داشته باشد.

روشهاي سبكسازي بنا

كشور ما و بالاخص پايتخت بزرگ آن در منطقهاي زلزله‌خيز قرار دارد. همانطور كه ميدانيد ميزان خسارات و خرابيهاي وارد بر يك بنا در اثر تكانهاي زلزله، با وزن آن بنا رابطة مستقيم دارد. هر چه بنا سنگينتر ساخته شود، در برابر خطر ويراني زلزله آسيبپذيرتر خواهد بود. بنابراين هر اندازه كه با بهرهگيري از فناوري‌هاي نوين وزن يك ساختمان را كاهش دهيم، سازه در برابر ويراني ايمن‌تر خواهد بود. به طور مثال ميتوان ازپانلهاي ساندويچي و يا قطعات سبك پيش‌ساخته در ساخت بنا كمك گرفت. در يك ساختمان، اعضايي مانند ديوارهاي تيغهاي‌شكل نازك وجود دارد كه وظيفة آنها تنها جدا كردن فضاي اتاقها از همديگر است و مسئله مقاومت و تحمل بار در مورد آنها، در درجة بعدي اهميت قرار دارد. در ساخت اين گونه اعضا ميتوان به جاي استفاده از مصالح سنگين سنتي، از مصالح سبك جديد همچون سفال يا بتنهاي سبك كمك گرفت و يا قطعات سبك پيش‌ساخته را به خدمت گرفت.

روشهاي توليد سريع و اصولي بنا

امروزه استفاده از سازههاي پيش‌ساخته يكي ازسريعترين و اصوليترين روش‌هاي ساخت بنا و پاسخگويي به نياز بالاي افراد جامعه به انبوه‌سازي مسكن ميباشد. از انجا كه حجم اصلي بنا به شكل قطعات از پيش‌ساخته‌شده در محيط مناسب كارخانه و با استانداردهاي صنعت ساختمان توليد ميشود، بناي نهايي از كيفيت و يكپارچگي بالايي برخوردار است. از سويي به‌علت سبكي خاص بنا، ساختار سازهاي ويژه آنها و اتصال مناسب اجزاي سازه، ساختمان ميتواند شكل خود را در تكان‌هاي بسيار شديد نيز تا حد زيادي حفظ نمايد. استفاده از اين تكنولوژي سال‌ها است كه در بسياري از كشورهاي پيشرفتة دنيا مورد توجه صنعت عمران واقع شده است و از مهمترين روش‌هاي انبوه‌سازي مسكن به شمار ميآيد. اما متأسفانه در كشور ما چنان كه بايد از اين فناوري استقبال نشده استو لازم است تا مورد توجه مسئولين، سياستگذاران و صنعتگران قرار گيرد.

منابع

1- تحليل سيستم پوشش جايگزين قطعه دوم راه آهن دوراهان ـ لوداب ، مصطفي زمايان، شرکت ساختماي بتون پاش ، مورد تاييد وزارت راه وترابري

2- تحليل سيستم پوشش قطعه دوم راه آهن دوراهان ـ لوداب، شرکت مهندسين مشاور فربر

3- …

تهیه شده از اینترنت

فهرست مطالب

مقدمه 1
تاریخچه 2
مواد تشکیل دهنده بتن 3
افزودنی‌ها (Admixtures) 6
افزودنی های خاص در شرایط ویژه 8
ویژگیهای مهم بتن 9
تهیه بتن 9
بتن های با عملکرد و دوام زیاد 11
مقابله با خوردگی بتن 13
بتن اليافی 15
کاربردهای بتن الیافی 17
استفاده و کاربرد بتن الیافی در ایران 21
استفاده از بتن اليافي در سيستم پوشش تك پوسته اي تونل ها 22
بارگذاري در تونل 23
سيستم سنتي پوشش تونل ها 24
سيستم پوشش تك پوسته اي تونل 26
جمع بندي 32
آيا استفاده از تكنولوژي بتن اليافي در صنعت ساختمان اقتصادي است 33
روشهاي سبكسازي بنا 34
روشهاي توليد سريع و اصولي بنا 34
بهرهگيري از مواد جديد 35
منابع: 41

مقاله فوق دارای صفحه مشخصات، تصویر، پاورقی، فهرست مطالب و 41 صفحه متن (در و ) با رعایت کامل صفحه بندی می باشد. همچنین فونت های کار شده برای متن مقاله B Yagut(13) و برای تیترهای داخل مقاله B Jadid می باشند.