الیاف یک قطعه کوچک از مواد تقویت شده با خصوصیات خاص است. این مواد می‌توانند دایره‌ای شکل یا مسطح باشند. این الیاف اغلب توسط پارامتر نسبت ابعاد توصیف می‌شوند. نسبت ابعاد الیاف از نسبت طول آن به قطر به دست می‌آید. معمولاً ابعاد معمولی الیاف بین 30 تا 150 متغیر است.
بتن الیافی حاوی مواد الیافی است که باعث افزایش تمامیت ساختار بتن می‌شود. این الیاف‌های الیاف مانند می‌توانند الیاف‌های کوتاه گسسته و جدا از هم باشند که به صورت یکنواخت بر روی سطح توزیع می‌شود. الیاف در برگیرنده انواع مختلفی از جمله الیاف‌های فولاد، الیاف شیشه‌ای، الیاف مصنوعی و الیاف طبیعی است. با توجه به انواع مختلف الیاف‌ها و ویژگی‌های هر کدام، خصوصیات بتن الیافی نیز از نظر مواد الیاف، جنس، توزیع، جهت گیری، تراکم و شکل هندسی متفاوت خواهد بود.
بتن الیافی برای چه مصارفی به کار می رود؟
بتن الیافی عمدتاً برای مصارف بتونه به کار برده می‌شود، البته در بتن‌های معمولی نیز قابل استفاده است. بتن‌های تقویت شده با الیاف بیشتر برای کف یا پیاده روها به کار برده می‌شوند. اما در طیف وسیعی از قطعات ساختمانی همانند تیرها، ستون‌ها و غیره نیز از بتن الیافی به تنهایی یا در کنار میلگرد استفاده می‌شود.
استفاده از بتن الیافی در ساخت بتن‌های مقاوم به منظور به کارگیری آنها در پروژه‌های ساختمانی بزرگ مانند سد سازی، تونل سازی، پل سازی، ساخت نیروگاه و پالایشگاه، ساخت سوله‌های صنعتی، کف سازی انبارهای بزرگ، ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی، باند فرودگاه‌ها و بسیاری دیگر از پروژه‌های ساختمانی با توجه به مقاومت کششی بالا مؤثر است.
بتن تقویت شده با الیاف که معمولاً از جنس فولاد، شیشه یا الیاف مصنوعی هستند، نسبت به میلگردهای گره خورده قیمت مناسب تری دارند، در عین حال میزان مقاومت کششی آنها در برابر بار نیز بیشتر است. شکل، ابعاد و طول بتن الیافی اهمیت فراوانی دارد. یک الیاف الیافی نازک و کوتاه برای ساخت گزینه مناسبی نیست چون مقاومت کششی لازم در برابر بتن را ندارد.
ویژگی های بتن الیافی
الیاف معمولاً در بتن به منظور کنترل ترک خوردگی و جلوگیری از خشک شدن ترک خوردگی در بتن به کار می‌رود. الیاف باعث کاهش نفوذپذیری بتن می‌شوند در نتیجه میزان پس دادن آب کاسته می‌شود. برخی از انواع الیاف در برابر ضربه، ساییدگی و خرد شدن مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهد. در حالت کلی الیاف باعث تقویت مقاومت خمشی در بتن نمی‌شود، بلکه باعث تقویت سازه می‌شود. به کارگیری برخی از الیاف‌ها باعث کاهش میزان مقاومت بتن می‌شود.
مقدار الیاف اضافه شده به مخلوط بتن به عنوان درصدی از حجم کل کامپوزیت (بتن و الیاف) در نظر گرفته می‌شود که اصطلاحاً به آن کسر حجمی گفته می‌شود. کسر حجمی باید بین 0.1 تا 3 درصد متغیر باشد. نسبت ابعاد نیز از تقسیم کردن طول الیاف به قطر آن به دست می‌آید. برای الیاف با سطح مقطع غیر دایره‌ای نیز برای محاسبه نسبت ابعاد از قطر معادل استفاده می‌شود.
اگر الیاف انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به مخلوط بتن داشته باشد، با افزایش مقاومت کششی به حمل بار بیشتر کمک می‌کند. افزایش نسبت ابعاد الیاف معمولاً باعث افزایش مقاومت می‌شود. با این وجود استفاده از الیاف با طول زیاد باعث ایجاد مشکلاتی در کارایی می‌شود. تحقیقات نشان می‌دهد که استفاده از الیاف در بتن تأثیرات محدودی بر روی مقاومت در برابر مواد بتنی دارد. این یافته بسیار مهم است، چون مردم اغلب بر این باورند با تقویت کردن بتن الیافی میزان چگالی نیز افزایش می‌یابد. نتایج نشان می‌دهد که الیاف میکرو نسبت به الیاف‌های بلند در برابر ضربه مقاوم تر هستند.
از جمله مزایای بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی می‌توان به قابلیت کششی بالا، افزایش قابلیت حمل بار در صورت ترک خوردگی، مقاومت زیاد در برابر ضربه، افزایش مقاومت کششی، خمشی و برشی اشاره کرد. بتن الیافی برخلاف بتن معمولی تحمل پذیری بالا تری در برابر بارهای کششی دارد.
انواع الیاف مصرفی در بتن الیافی
انواع مختلفی از الیاف در بتن قابل استفاده است. رایج ترین نوع الیاف می‌توان به الیاف‌های شیشه‌ای، الیاف مصنوعی، الیاف پلیمری و الیاف‌های فولادی اشاره کرد که هر کدام در شکل و اندازه‌های مختلف تولید می‌شوند.
الیاف شیشه‌ای
افزودن شیشه به بتن منجر به کاهش کارایی بتن می‌شود. برای رفع این مسئله باید از روان سازهای مناسب استفاده کرد. الیاف شیشه‌ای از فیبرهای شیشه‌ای به ضخامت 10 میکرون ساخته می‌شود که مقاومت کششی بالایی دارند. استفاده از الیاف شیشه‌ای باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی می‌شود در عین حال منجر به تقویت کامپوزیت می‌شود. الیاف شیشه‌ای به عنوان عایق حرارتی نیز عمل می‌کنند. در بازار انواع مختلفی از الیاف شیشه‌ای موجود است که در شکل‌های مختلف نخی، رشته‌ای، پارچه‌ای، سوزنی، نمدی، نواری و سه بعدی عرضه می‌شود.
الیاف فولادی
به منظور افزایش خواص بتن در سازه‌های بتنی و بتن‌های مسطح از الیاف فولادی استفاده می‌شود. اصلی‌ترین نقش الیاف فولادی افزایش مقاومت کششی بتن در برابر ترک‌خوردگی است. امروزه استفاده از الیاف فولادی کاربرد چندانی ندارد. الیاف فولادی در انواع مختلف با سطح مقطع‌های مختلف عرضه می‌شود. الیاف دایره‌ای شکل، مستطیلی شکل، نیم دایره‌ای شکل و مقاطع نامنظم یا متغیر وجود دارد. از مزایای الیاف فولادی می‌توان به افزایش مقاومت در برابر ضربه، افزایش جذب انرژی، افزایش مقاومت برشی، خمشی و فشاری اشاره کرد.
الیاف مصنوعی
به منظور افزایش مقاومت، تقویت و بهبود خواص مکانیکی، افزایش دوام، کنترل ترک‌خوردگی در ساختار بتن از الیاف مصنوعی یا پلاستیکی استفاده می‌شود. استفاده از الیاف پلاستیکی در بتن منجر به افزایش مقاومت در برابر ضربه و سایش بتن، کنترل ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی، افزایش مقاومت بتن در برابر سرما و گرما، افزایش مقاومت کششی و خمشی بتن، افزایش مقاومت فشاری، کاهش نفوذپذیری و افزایش دوام بتن می‌شود.
