منو
با گسترش استفاده از تکنولوژی بتن الیافی لازم است با حدود استاندارد این مصالح بیشتر آشنا شویم. بنابراین در این مقاله قصد داریم به بررسی استانداردها و دستور العمل های مرتبط با الیاف قابل استفاده در بتن و بتن الیافی بپردازیم. اگر کارفرما، مهندس مشاور، پیمانکار پروژه‌های بتنی و یا محقق در این زمینه هستید این مقاله برای شما مفید خواهد بود.
معرفی انواع استانداردهای الیاف و بتن الیافی توسط مدیر واحد تحقیق و توسعه
استاندارد ASTM C1116 یکی از مهم ترین استانداردهای مربوط به بتن الیافی است که الیاف را براساس جنس آن در چهار گروه 1-الیاف طبیعی، 2-الیاف شیشه، 3-الیاف فولادی و 4-الیاف پلیمری دسته بندی می‌کند. از طرف دیگر بر اساس ابعاد فیزیکی نیز الیاف به دو دسته ماکرو و میکرو تقسیم می‌شوند. اگر قطر معادل الیاف بیش از 0.3 میلیمتر باشد به آن الیاف ماکرو و اگر قطر معادل آن کمتر از 0.3 میلیمتر باشد به آن الیاف میکرو گفته می‌شود.
براساس این طبقه بندی، دستورالعمل‌های طراحی تنها الیاف‌های ماکرو فولادی و الیاف ماکروپلیمری قابلیت جایگزینی با میلگردهای حرارتی را دارند و تاکید می کند که فرمول‌ها و استانداردهای بحث شده در دستورالعمل‌های ACI544 صرفا برای ین دو نوع از الیاف اعتبار دارند و برای هر نوع دیگری از الیاف باید آزمایش‌های دوامی بتن بررسی شوند. استاندارد ASTM C1116 برای ارزیابی کیفی الیاف فولادی و پلیمری قابل استفاده در بتن سه پارامتر مهم شامل مقاومت کششی، درصد ازدیاد طول و مدول الاستیسته را ملاک قرار می‌دهد. برای بررسی این پارامترها در خصوص هر یک از انواع الیاف فولادی و پلیمری بایستی به استاندارد ویژه خود این الیاف مراجعه کنیم.
استاندارد ASTM D7508 مربوط به مشخصات الیاف پلیمری (ماکرو و میکرو) قابل استفاده در بتن است. بر طبق این استاندارد قطر الیاف ماکروسنتتیک (ماکروپلیمری) بایستی در محدوده 0.3 تا 1 میلمتر باشد و استفاده از الیاف با قطر بیشتر از 1 میلیمتر مجاز نمی باشد. همچنین این استاندارد حداقل مقاومت کششی مجاز برای الیاف های ماکروپلیمری قابل جایگزین با میلگردهای حرارتی را 345 مگاپاسکال مشخص کرده است.
برای آشنایی با نحوه اندازه گیری مشخصات مکانیکی مهم الیاف پلیمری بایستی به استاندارد ASTM D2256 مراجعه کنیم. این استاندارد نحوه اندازه گیری مقاومت کششی، درصد ازدیاد طول و مدول الاستیسیته الیاف پلیمری را شرح داده است.
استاندارد ASTM A820 مربوط به مشخصات الیاف فولادی قابل استفاده در بتن می باشد. طبق این استاندارد مقاومت کششی متوسط الیاف فولادی نباید کمتر از 345 مگاپاسکال باشد. همچنین قطر مجاز الیاف های ماکروفولادی بایستی در محدوده 0.3 تا 1.2 میلیمتر می باشد. جزئیات بیشتر در خصوص دسته بندی و مشخصات انواع الیاف فولادی در این استاندارد آورده شده است.
خلاصه مشخصات الیاف ماکرو و میکرو در دو نوع فولادی و پلیمری
| مشخصات | ماکرو پلیمری | میکرو پلیمری | ماکرو فولادی | میکرو فولادی |
|---|---|---|---|---|
| قطر (میلیمتر) | 0.3 تا 1 | کمتر از 0.3 | 0.3 تا 1.2 | کمتر از 0.3 |
| طول (میلیمتر) | 30 تا 65 | 3 تا 50 | 30 تا 65 | 12 تا 25 |
| استاندارد | ASTM-D7508 | ASTM-D7508 | ASTM-A820 | ASTM-A820 |
برای اطمینان از کیفیت الیاف پلیمری و فولادی قابل جایگزینی با میلگردهای حرارتی بایستی مشخصات ابعادی و مکانیکی الیاف در محدوده های ذکر شده توسط استانداردهای مربوط به هر یک از انواع الیاف باشد. برای این منظور بایستی نتایج آزمایش های انجام شده بر روی الیاف از تولید کننده (فروشنده) درخواست گردد و مشخصات ابعادی (شامل طول، قطر و نسبت طول به قطر) و مشخصات مکانیکی (شامل مقاومت کششی، مدول الاستیسیته و درصد ازدیاد طول) در محدوده های مشخص شده توسط استانداردهای مذکور باشد.
طول مناسب برای الیاف ماکروسنتتیک در محدوده 30 تا 50 میلیمتر و قطر مناسب این الیاف در بازه 0.3 تا 1 میلیمتر است. حداقل مقاومت کششی، درصد ازدیاد طول و مدول الاسیسته الیاف ماکروسنتتیک قابل جایگزینی با میلگرد های حرارتی به ترتیب 345 مگاپاسکال، 15 درصد و 4.5 گیگاپاسکال می باشد.
بتن الیافی مشابه بتن معمولی دارای اجزایی است که هر کدام از اجزاس مصالح آن باید طبق استاندارد باشند در خصوص استانداردهای خود الیاف تا اینجا بحث شد. در ادامه استانداردهای مربوط به خواص بتن تازه و بتن سخت شده نیز بررسی خواهند شد.
آزمایش‌های خواص بتن تازه (شامل کارایی، درصد هوا، وزن مخصوص و …) دقیقا مشابه آزمایش‌های بتن معمولی انجام می‌شود و از این جهت تفاوتی با بتن معمولی ندارد.
آزمایش‌های مربوط به خواص مکانیکی بتن الیافی همچون مقاومت فشاری و مقاومت کششی و مدول الاستیسیته نیز با همان استانداردهای مربوط به بتن معمولی قابل انجام است و در این مورد تفاوتی ندارند. البته نکته مهم در خصوص آزمایش مقاومت فشاری در بتن‌های الیافی تغیرر مود شکست آن‌ها از حالت ترد به حالت نرم است. تصویر زیر آزمایش مقاومت فشاری برای بتن الیافی و بتن معمولی را نشان می‌دهد که در بتن الیافی گسیختگی و ترک خوردگی‌ها کاملا محدود هستند.
عملکرد خمشی بتن الیافی مهم ترین آزمایش مربوط به بتن الیافی است که براساس استانداردهای ASTM C1609 و ASTM C1399 مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. آزمایش عملکرد خمشی با استفاده از یک تیر منشوری بتنی با ابعاد 150 در 150 در 550 میلیمتر و یا با ابعاد 10 در 10 در 40 میلیمتر که تحت خمش خالص (چهار نقطه‌ای) انجام می‌شود. در این آزمایش رفتار بتن الیافی را قبل و بعد از ترک خوردگی با استفاده از اندازه گیری دقیق تغییر شکل وسط دهانه (خیز) مشخص می‌کند. پارامترهای مختلفی مانند مقاومت حداکثر (مدول گسیختگی بتن)، مقاومت باقی مانده (مقاومت پسماند) و طاقت خمشی یا انرژی جذب شده در این آزمایش مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. شکل زیر بطور شماتیک پیکربندی آزمایش و پارامترهای معرفی شده حاصل از این آزمایش را نشان می‌دهد.
در این آزمایش پس از رسیدن بتن به حداکثر بار (اصطلاحا مدول گسیختگی بتن) بتن ترک خورده و تحمل نیرو و تنش به عهده الیاف خواهد بود و این ناحیه از نمودار به عنوان ناحیه پس از ترک خوردگی شناخته می‌شود و به ترتیب در خیزی معادل یک ششصدم و یک صد و پنجاهم دهانه بار تحمل شده توسط نمونه به عنوان مقاومت پسماند بتن شناخته می‌شود. همچنین با استفاده از محاسبه سطح زیر نمودار طاقت خمشی بتن نیز قابل محاسبه است. با استفاده از طاقت خمشی نیز می‌توان رفتار بتن در ناحیه پس از ترک خوردگی را با یک مقدار ثابت نیز معادل کرد. هر دو روش به عنوان مقاومت پسماند بتن الیافی قابل استناد هستند. مقدار مقاومت پسماند با ماهیت تنش کششی در دورترین سطح ناحیه کششی بتن بر حسب مگاپاسکال معیار طراحی و محاسبات می‌باشد. این مقدار عموما برای بتن‌های الیافی از 0.1 تا 3 مگاپاسکال می‌تواند متفاوت باشد که وابسته به مقدار و نوع الیاف مورد استفاده در بتن است.
در واقع هرچقدر مقاومت کششی الیاف بیشتر، مدول الاستیسته آن بیشتر، مقاومت پیوستگی آن با بتن بیشتر باشد در نتیجه مقاومت پسماند بتن الیافی مقدار بیشتری خواهد داشت. البته این موضوع با مقدار الیاف استفاده شده در واحد حجم بتن نیز تاثیر مستقیم خواهد داشت.
تصویر شماتیک نمودار حاصل از آزمایش طاقت خمشی و مقاومت پسماند بتن الیافی طبق استاندارد ASTM-C1609
دستور العمل ACI544 در چندین بخش به بررسی کامل موارد مربوط به بتن الیافی پرداخته است. دستور العمل ACI544.2R به اندازه گیری خواص بتن تازه و پخش الیاف در بتن می پردازد. ACI544.3R راهنمایی برای نحوه تولید بتن الیافی است. ACI544.4R به عنوان راهنمای طراحی بتن های مسلح الیافی جزئیات طراحی بتن الیافی برای کاربردهای مختلف را بیان کرده است. دستورالعمل ACI544.5R به بررسی خواص فیزیکی و دوام بتن الیافی پرداخته است. ACI544.6R راهنمایی برای طراحی و ساخت دال‌های بتنی مسلح با الیاف فولادی می‌باشد. دستورالعمل ACI544.7R روش‌های طراحی سگمنت‌های پیش ساخته مسلح با الیاف را معرفی کرده است. دستور العمل ACI544.8R نیز روش آزمایش‌های بتن الیافی و محاسبات آن را ارائه کرده است.
ضابطه شماره 4-120 با عنوان “دستورالعمل کنترل کیفی بتن حاوی الیاف پلی الفین” یک دستورالعمل ملی است که با همکاری تیم و تحقیق و توسعه مجموعه کورتا و بخش بتن مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی تدوین شده است. این دستورالعمل در خصوص ضوابط و معیارهای فنی برای ارزیابی کیفی الیاف پلیمری مورد استفاده در بتن می‌باشد.
واحد تحقیق و توسعه مجموعه کورتا همواره تلاش کرده تا با معرفی تکنولوژی بتن الیافی در این زمینه پیشتاز باشد. بنابراین با توجه به گسترش استفاده از بتن الیافی در پروژه‌های کشور تصمیم بر آن شد تا با ترجمه دستورالعمل طراحی بتن الیافی ACI544.4 که مهمترین بخش آیین‌نامه‌های بتن الیافی موسسه بتن آمریکا می‌باشد منبع معتبری را در اختیار فعالان عرصه بتن قرار دهیم.
همچنین تالیف کتاب بتن‌های مسلح الیافی نیز تلاش دیگری برای پاسخ به نیاز مهندسان مشاور، پیمانکاران و سایر فعالین این حوزه در شناخت و آشنایی با الیاف بتن و مشخصات بتن الیافی است.
جهت تهیه کتاب‌ها می‌توانید با ما تماس بگیرید.
برند کورتا از زیر شاخه‌های مجتمع سیرجان (تاسیس 1375) می‌باشد که فعالیت خود را از سال 1390 در خصوص تولید الیاف و افزودنی های مورد مصرف در بتن و آسفالت با استفاده از به روزترین تکنولوژی و ماشین آلات ایتالیایی آغاز نموده است. در طی این سال‌ها این مجموعه موفق به دریافت گواهینامه‌های فنی از مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، دانشگاه امیر کبیر، پژوهشگاه پلیمر، دانشگاه تهران، آزمایشگاه رازی، آزمایشگاه همکار 17025 و پارک علم و فناوری استان کرمان شده است.
شماره تماس: 88750618-021