استفاده از بتن مسلح با الیاف (FRC)( Polyester Fiber Reinforced Concrete) در حوزه ساخت و ساز مزایای ویژه ای دارد. امروزه دفع زباله‌های صنعتی، به ویژه زباله‌های غیرقابل تجزیه، مشکلات زیادی برای محیط زیست ایجاد کرده است. استفاده از زباله‌های غیرقابل تجزیه (الیاف کوتاه پلی استر) در بتن، علاوه بر ارتقای مقاومت بتن در برابر ترک،  استحکام آن را نیز افزایش می دهد.

بتن به دلیل کاربردهای متنوع خود، به بخش ضروری در توسعه زیرساخت‌های جهان تبدیل شده است. اجزای تشکیل‌دهنده بتن عبارتند از سیمان، مصالح (ریزدانه و درشت‌دانه) و آب. از جمله معایب بتن می توان به مقاومت کششی پایین، شکل پذیری کم و جذب انرژی پایین اشاره نمود. افزودن مقداری الیاف کوتاه به بتن، روش مؤثری برای بهبود خواص کششی بتن محسوب می شود. الیاف یکی از موادی هستند که می‌توانند ویژگی‌های مقاومتی بتن را بهبود بخشند. انواع مختلفی از الیاف به این منظور استفاده شده اند، از جمله الیاف فولادی، الیاف مصنوعی، فایبرگلاس و الیاف طبیعی. بتن تقویت شده با الیاف در حال حاضر عمدتاً در کف سازی صنعتی (industrial floors)، لایه روکشی (overlays) و بتن اسپری شده (sprayed concrete) کاربرد دارد. از جمله مزایای بالقوه استفاده الیاف در بتن این است که کنترل بهتر ترک‌ها و طراحی سازه‌های باریک‌تر را امکانپذیر می سازد.

الیاف پلی استر اولین بار توسط شرکت فایبر- اد (fiber-ad)از شارلوت.ان.سی به عنوان ماده تقویت کننده بتن مورد استفاده قرار گرفت. این الیاف در درصدهای حجمی کم اضافه می شوند و به منظور جلوگیری از ترک خوردگی ناشی از آب رفتگی به عنوان جایگزینی برای شبکه آرماتور در نظر گرفته می شوند.

در حال حاضر، بتن تقویت شده با الیاف (FRC)در تمام زمینه‌ها از جمله پل‌ها، سازه‌های سد، دیوارهای حائل، درپوش‌های چاه و بتن پیش تنیده (prestressed concrete) و ... استفاده می‌شود. استفاده از مواد تقویت‌کننده ترکیبی در بتن، یعنی الیاف فولادی و فایبرگلاس، باعث بهبود ویژگی های میزان بار مجاز در حداکثر فشار (load carrying capacity)، شکل پذیری (ductility) و تعمیرپذیری (serviceability) بتن می شود. 

از ضایعات پلاستیکی در روسازی های (آسفالت) انعطاف‌پذیر (flexible pavement) استفاده می شود.  در این روش شن و ماسه با ضایعات پلاستیکی مذاب پوشش داده می‌شود. پوشش پلاستیکی باعث کاهش تخلخل، بهبود جذب رطوبت و استحکام می‌شود. پوشش مخلوط شن و ماسه و قیر بیتومن (bitumen) با پلیمر، ماده بهتری برای تولید آسفالت انعطاف‌پذیر می باشد، زیرا این مخلوط  مقداراستقامت مارشال بزرگتر و ضریب مارشال مناسب‌تری را نشان می‌دهد. محققان دریافتند که با این روش استحکام جاده تا 100٪ افزایش می یابد.

رایج‌ترین پلی استر جهت این نوع کاربرد، پلی اتیلن ترفتالات یا به اختصار PET است. این پلیمر در تولید بسیاری از بطری‌های نوشابه‌های گازدار استفاده می‌شود . این بطری ها پس از استفاده، بازیافت و مجددا ذوب شده و به صورت الیاف اکستروژن می شود. جدول زیر ویژگی‌های الیاف پلی استر را نشان می‌دهد.



مطالعه موردی

الیاف پلی استر معمولاً بعد از اختلاط تمامی اجزاء تشکیل دهنده بتن اضافه می شوند. معمولاً این الیاف به سادگی در داخل میکسر حمل بتن در کارخانه یا کارگاه ریخته می شوند.

طرح اختلاط بتن فرآیند انتخاب مواد مناسب برای تهیه بتن و تعیین نسبت‌های آن‌ها با هدف تولید بتنی با بیشترین مقاومت و دوام ممکن و در عین حال به صرفه می باشد. طراحی مخلوط بتن طبق استانداردهای IS 10262 – 1982 ، IS 456-2000 و SP23 انجام می‌شود. نسبت آب به سیمان 0.45 و نسبت‌های اختلاط به صورت 1:2.22:3.66 است. اختلاط باید به‌طور دقیق انجام می شود تا الیاف به صورت یکنواخت توزیع شوند، یعنی بدون جداشدگی (segregation) یا گلوله ای شدن (balling). نمونه‌هایی با استفاده از طراحی اختلاط با درصدهای الیاف پلی‌استر از 0.5 تا 6 درصد با افزایش 0.5 درصدی به حجم بتن تهیه شدند. مکعب‌هایی به ابعاد 150 × 150 × 150 میلی‌متر، استوانه‌هایی با قطر 150 میلی‌متر و ارتفاع 300 میلی‌متر و تیرهایی (beam) به اندازه 100 × 100 × 500 میلی‌متر آماده شدند. نمونه‌ها برای عمل‌آوری (کیورینگ) (curing) در یک گودال نگهداری شدند. پس از عمل‌آوری، نمونه‌های بتن برای آزمایش مقاومت فشاری (compressive strengths)، مقاومت کششی شکاف خوردگی (split tensile strengths) و مقاومت خمشی (flexural strengths) مورد آزمایش قرار گرفتند. با آزمایش اسلامپ این نتایج بدست آمد. با 2%الیاف پلی استر حداکثر اسلامپ 82mm بدست آمد.

توضیح: آزمایش اسلامپ بتن، به منظور سنجش کارایی و یا میزان جریان پذیری بتن در آزمایشگاه و یا در محل پروژه انجام می‌شود. آزمایش اسلامپ بتن، تنها بر روی پیمانه‌ای از بتن تازه انجام می‌شود تا از تطبیق میزان کارایی بتن ارسال شده به محل پروژه با میزان کارایی موردنیاز از بتن اطمینان حاصل شود.

نتایج: در روز 28 مشاهده شده که مقاومت فشاری، مقاومت کششی شکاف خوردگی و مقاومت خمشی بتن به‌ترتیب ۳۶.۲٪، ۲۴.۳٪ و ۱۵.۱۳٪ نسبت به بتن معمولی افزایش یافته‌اند. میزان بار مجاز در حداکثر فشار در تیر بتنی تقویت‌شده با الیاف بیشتر است. الیاف پلی‌استر می‌توانند از نظر استحکام تا ۳.۵٪ و از نظر تخلیه (disposal) تا ۶٪ در بتن استفاده شوند.

شکل 1. مقاومت فشاری بتن

شکل 2. مقاومت کششی شکاف خوردگی در 28 روز

شکل 3. مقاومت خمشی در 28 روز

♦ منابع مرتبط :

www.researchgate.net►

clinicbeton.ir►

♦ لینک اشتراک گذاری :

B2n.ir/nassajyar1600►

 
♦ مطالب پیشنهادی :

 -کاربردهای نخ پلی استر

 - موثرترین راه برای کارخانه های ریسندگی جهت تشخیص عیوب نخ

.

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.