نکات اجرایی الیاف فولادی

جزییات مربوط به مشخص کردن پارامترهایی نظیر تعیین طرح اختلاط بتن الیافی، نحوه مخلوط کردن الیاف، بتن‌ریزی و پرداخت آن بطورگسترده در دستورالعمل ACI 544.3R مورد بحث قرارگرفته است. در این جا خلاصه‌ای از نکات مذکور به‌عنوان دستورالعملی کلی برای مهندسانی که در زمینه بتن الیافی مشغول هستند، تدوین‌شده است.

توصیه‌های طراحی مخلوط بتن الیافی

در بسیاری از موارد، هنگامی‌که الیاف در مقدار کم تا متوسط به بتن اضافه می­شود که حدودا تا مقدار 18 کیلوگرم بر مترمکعب (30 پوند بر یارد مکعب) برای الیاف فولادی و حدود 2/4 کیلوگرم بر مترمکعب (4 پوند بر یارد مکعب) برای الیاف ماکرو پلیمری است، نیازی به تغییر در طراحی مخلوط بتن معمولی نیست. در مقادیر بالاتر الیاف و بسته به نوع الیاف، برخی اصلاحات در طراحی مخلوط بتن الزامی است. این اصلاحات می‏تواند شامل افزودن یا افزایش مقدار افزودنی کاهنده آب (روان‌ساز) به‌منظور حفظ کارایی و اسلامپ، بدون تغییر نسبت آب به سیمان باشد. در مقادیر مصرف بالاتر الیاف در طرح مخلوط، افزایش حجم مواد سیمانی و استفاده از سنگ‌دانه‌های ریز تر می­تواند باعث قرارگیری و پراکندگی مناسب الیاف‌ها درون مخلوط بتن شود.

کارایی بتن الیافی

الیاف­ می‌تواند روانی و کارایی بتن را تغییر می­دهند که این امر ممکن است منجر به کاهش اسلامپ شود. بااین‌حال، انرژی موردنیاز برای ادغام و ریختن بتن الیافی تازه بیشتر از انرژی لازم  برای بتن غیرمسلح تازه نیست. به‌طورکلی، مخلوط بتن الیافی چسبنده‌تر از بتن غیرمسلح است. در مقادیر متوسط تا بالای الیاف، استفاده از افزودنی‌های روان‌ساز (معمولا کاهنده­های متوسط یا قوی آب) به‌منظور رسیدن به اسلامپ موردنظر، ممکن است ضروری باشد. لرزش مکانیکی یا همان ویبره می­تواند برای پخش مناسب الیاف در بتن تازه موثر باشد. مخلوط‌هایی که حاوی الیاف با مقادیر بالا هستند ممکن است نیاز به حجم بالاتر خمیر برای فراهم کردن بتن‌ریزی مناسب داشته باشند؛ بنابراین، از ترکیباتی مانند بتن خود متراکم به‌عنوان راه‌حلی عملی برای بتن‌ریزی الیافی می­توان استفاده کرد.

به‌طورکلی یک مخلوط بتن قابل پمپاژ به‌خوبی می­تواند مقادیر کم تا متوسط الیاف را با کمی تغییر یا بدون تغییر، در خود جای دهد. در همین زمینه، به علت اینکه بتن الیافی متفاوت و منسجم‏تر به نظر می‏رسد، عوامل اجرایی ممکن است خواهان اضافه کردن آب به مخلوط بتن به‌منظور روان‌سازی بهتر باشند. البته این مسئله می­تواند مضر باشد، زیرا آب زیاد باعث جدا شدن مخلوط بتن، مسدود شدن شلنگ پمپ و در نتیجه کاهش مقاومت بتن می­گردد. هنگام تخلیه مخلوط بتن الیافی درون قیف موجود بر روی دستگاه پمپ، مجرای سرریز باید 300 تا 450 میلی‌متر (12 تا 18 اینچ) بالاتر از شبکه میلگردی (در صورت وجود داشتن) روی پمپ قرار گیرد تا به الیاف­ اجازه عبور از شبکه آهنی ورودی پمپ را بدهد. همچنین ویبره کردن بتن روی شبکه آهنی، توانایی بتن الیافی برای عبور از این شبکه را تسهیل می‏کند. قابل‌ذکر است که عبور بتن الیافی تازه از شبکه آهنی با میله­های گرد در مقایسه با میله­های مربعی که ممکن است مانع عبور الیاف­ شوند، راحت‏تر است.

اضافه کردن و مخلوط کردن الیاف

اضافه کردن الیاف به مخلوط بتنی، بسته به نوع و مقدار الیاف ممکن است نیاز به تجهیزات ویژه­ای داشته باشد. از تجهیزاتی مانند نوار نقاله، مجرای سرریز، توزین کننده، دمنده و لوله‌های باد می­توان برای افزودن الیاف به میکسر در محل یا در کارخانه تهیه بتن استفاده کرد. الیاف‌های پلیمری (میکرو یا ماکرو) نسبتا سبک هستند (با وزن مخصوص 0/9 تن بر مترمکعب) و معمولا به شکل کیسه‌های 0/5 تا 10 کیلوگرمی تهیه می­شوند. کیسه‌های الیاف را می­توان به‌صورت دستی یا با استفاده از توزیع‌کننده به محل بچینگ بتن یا کامیون میکسر اضافه کرد. الیاف‌های فولادی نسبتا سنگین هستند (با وزن مخصوص 7/8 تن بر مترمکعب) و معمولا به شکل کیسه­های 5 تا 25 کیلوگرمی تهیه می­شوند. افزودن دستی این نوع الیاف­ کار آسانی نیست؛ بنابراین استفاده از نوار نقاله یا سایر سیستم‌های توزیع توصیه می­گردد. نحوه رایج افزودن الیاف‌های ماکرو فولادی و پلیمری است.

به‌منظور عملکرد بهینه، الیاف­ باید به‌صورت یکنواخت در کل بتن پراکنده شوند. برای دست یافتن به پراکندگی یکنواخت، ممکن است نیاز به کاهش اندازه پیمانه مخلوط بتن یا افزایش زمان اختلاط باشد. توصیه می­شود که الیاف­ به‌صورت متوالی به بتن اضافه شوند. معمولا از سرعت اختلاط 10 تا 12 دور در دقیقه برای افزودن الیاف در کامیون استفاده می­شود. پس از اضافه شدن تمام الیاف‌ها، حداقل 40 دور چرخش (4 تا 5 دقیق) برای اختلاط و پراکندگی مناسب الیاف‌ها در کامیون‌ها توصیه می­شود. در مورد اختلاط در محل بچینگ، زمان اختلاط و سرعت چرخش همانند بتن معمولی انجام می­شود. مشابه بتن تازه معمولی (غیرمسلح)، میزان هوای موجود در بتن الیافی تازه پس از افزودن و اختلاط همه اجزا و قبل از بتن‌ریزی باید کنترل شود.

تمامی انواع الیاف و اندازه‌های آن قابلیت گلوله شدن در بتن را دارند. این پدیده معمولا در اثر افزودن الیاف به مخلوط‌های بتنی بسیار خشک یا مخلوط‌هایی که دارای مقادیر کم خمیر سیمانی برای پوشش الیاف هستند، ایجاد می­شود. در این موارد، عدم وجود خمیر کافی می­تواند باعث از بین رفتن اسلامپ شود که ممکن است منجر به توزیع غیریکنواخت الیاف‌ها گردد. الیاف‌های آزاد درون محفظه خالی می­توانند تشکیل توده دهند و الیاف‌هایی که دارای طول خیلی بلند هستند یا هندسه‌های مختلفی دارند نیز ممکن است باعث بروز مشکل درون مخلوط شوند. یک اختلاط آزمایشی از مخلوط بتن الیافی با در نظر گرفتن نوع و مقدار الیاف و توالی پیمانه کردن مصالح برای حصول اطمینان از عدم بروز مشکلات احتمالی، همواره توصیه می­گردد. الیاف­ باید یا به بتن کاملا آماده مخلوط شود یا همراه با سنگ‌دانه به بتن اضافه گردد و هرگز به‌عنوان اولین جز اضافه نشود.

بتن‌ریزی، پخش و پرداخت بتن الیافی

استفاده از الیاف معمولا نیاز به تکنیک‌های ویژه بتن‌ریزی ندارد، زیرا الیاف با روش­های مرسوم بتن‌ریزی و پخش سازگار است. اگر بتن الیافی به‌صورت بتن خود متراکم استفاده شود، نیازی به لرزش و ویبره کردن بتن وجود نخواهد داشت. برای دستیابی به سطح مناسب پرداخت با بتن الیافی، روش‌های صحیحی باید به کار گرفته شود که شامل انتخاب مناسب مواد، تعیین طرح مخلوط، بتن‌ریزی، پخش و عمل‌آوری است. در کف­ ها، از پرداخت با جارو یا پرداخت با ماله می­توان استفاده کرد؛ لازم به ذکر است که زمان‌بندی مناسب کلید دستیابی به سطح پرداخت‌شده مناسب است. در صورت نیاز به پرداخت با جارو، اطمینان حاصل کردن از اینکه وسایل مورداستفاده برای این نوع پرداخت تمیز، زاویه جاروکشی و تمامی مسیرهای پرداخت در یک‌جهت باشند، ضروری است. زمان عملیات صاف کردن و ماله کشیدن به‌منظور رسیدن به مشخصات پرداخت بهینه، بسیار مهم است؛ بنابراین شرایط آب و هوایی باید در نظر گرفته شود. به‌منظور متراکم کردن بتن الیافی تازه و انتقال ملات یا خمیر به سطح برای پرداخت بیشتر، می­توان از شمشه‌کشی لیزری یا دستگاه‌های ارتعاشی استفاده کرد. ملات سطحی که در اثر متراکم کردن بتن و صاف کردن اولیه ایجاد می­شود، معمولا برای پوشاندن اکثر الیاف‌های سطحی کافی است. با استفاده از شمشه‌کشی لیزری به همراه صاف کردن سطح بتن با دستگاه‌های لرزه­ای قبل از ماله‌کشی، پرداخت باکیفیت به دست می­آید. یک پرداخت آزمایشی قبل از بتن‌ریزی به‌منظور کمک به پیمانکار برای کسب تجربه و رسیدن به سطح مطلوب، ممکن است لازم باشد.

روش‌های رایج پرداخت بتن الیافی

الیاف­ ماکرو پلیمری زنگ نمی­زنند؛ اما در بتن‌های که در معرض شرایط محیطی قرار دارند، الیاف­ فولادی روی سطح پتانسیل زنگ‌زدگی در طول زمان را دارا می‌باشند. نقاط زنگ‌زدگی (خوردگی) روی سطح بر زیبایی بتن تاثیر منفی دارد؛ بااین‌حال، این زنگ‌زدگی اثری روی یکپارچگی یا عملکرد بتن ندارد. مهارت بالا در هنگام اجرا، استفاده از لایه‌های سخت‌کننده روی سطح نهایی این نقاط زنگ‌زده را کاهش داده یا از بین می­برد. استفاده از فولاد ضدزنگ ، گالوانیزه شده و پوشش برنج راه‌حل دیگری برای جلوگیری از زنگ‌زدگی الیاف‌های سطحی است. اطلاعات بیشتر در مورد بتن‌ریزی و پرداخت دال‌های بتن الیافی در دستورالعمل ACI 544.3R موجود است

پرداخت بتن الیافی را می­توان با تجهیزات مشابه مورداستفاده برای بتن غیرمسلح انجام داد.

کنترل کیفیت بتن الیافی

بسته به کاربرد و آشنایی تولیدکننده بتن و پیمانکار با بتن الیافی، برخی بررسی‌ها باید در یک تعداد دفعات مشخص و قابل‌اطمینان انجام گردد. سیستم کنترل کیفیت باید شامل کنترل مصالح و کنترل فرآیند باشد. کنترل مصالح در درجه اول بر کنترل مشخصات مصالح محصول نهایی متمرکز است. آزمایش مداوم مقاومت باقیمانده پس از ترک‌خوردگی، گزینه مناسبی برای این کنترل خواهد بود. معمولا مجموعه‌ای از نمونه‌های تیر در هر حجم مشخصی از بتن الیافی باید مطابق استاندارد ASTM C1609/C1609M   یا BS EN 14651:2005  نمونه‌گیری و آزمایش شود. برای بتن پاششی الیافی، اغلب از پانل‌های گرد برای آزمایش مطابق با استانداردهایASTM C1550 یا BS EN 14488:2006  استفاده می­شود. بااین‌حال، یک فرایند کنترلی به‌جای اینکه تنها نتیجه یا محصول نهایی را آزمایش کند، تمامی مراحل ساخت بتن الیافی را کنترل می­کند. پس از مشخص شدن مقاومت باقیمانده (آزمایش اولیه)، به‌شرط عدم‌تغییر ترکیب بتن، نوع و مقدار الیاف، کنترل مقدار و توزیع الیاف عملکرد موردنیاز را تضمین خواهد کرد. آزمایش مقاومت باقیمانده پس از ترک‌خوردگی همچنان ضروری است اما در صورت حصول اطمینان به روند بتن‌ریزی الیافی، تعداد دفعات تکرار آزمایش‌ها می­تواند کاهش یابد.

به‌عنوان ابزاری برای کنترل کیفیت مناسب قبل از بتن‌ریزی، آزمایش­ تعیین مقدار الیاف می­تواند بر روی بتن الیافی تازه انجام شود. در آیین‌نامه CSA A23.2-16C، نمونه­هایی از بتن الیافی تازه از هر کامیون میکسر گرفته‌شده (دو تا سه نمونه با استفاده از محفظه کنترل هوا یا بیل مکانیکی) و با استفاده از تکنیک شستشو، الیاف‌ها از بتن تازه جدا می­شوند. برای الیاف­ فولادی، از یک دستگاه مغناطیسی لرزاننده برای جداسازی الیاف از بتن الیافی تازه استفاده می­شود. برای الیاف­ ماکرو پلیمری، بتن تازه در یک محفظه غربال شسته شده و سپس الیاف‌ها جمع‌آوری می­شوند. این الیاف­ ابتدا تمیز، سپس خشک و وزن می­شوند و مقدار آن‌ها (در واحد کیلوگرم بر مترمکعب یا پوند بر یارد مکعب) محاسبه‌شده و با مقادیر مشخص طرح اختلاط مقایسه می­گردد. فرایند مشابه می­تواند برای قطعات پیش‌ساخته با نمونه‌گیری متناوب از بتن الیافی تازه انجام شود. یک حد مجاز قابل‌قبول باید به‌عنوان معیار کنترل کیفیت برای پذیرش یا عدم پذیرش مخلوط بتن الیافی در نظر گرفته شود. به‌عنوان روش جایگزین، مشخص‌کننده کنترل کیفیت ممکن است به برچسب اندازه‌گیری تولیدشده توسط تولیدکننده بتن و بر اساس وزن اندازه‌گیری شده الیاف استناد کند.

درزهای کنترل (انقباض)

ایجاد درزهای کنترل در دال­های مسلح شده با الیاف را نیز می­توان انجام داد. استفاده از تیغه‌های نو و تمیز برای دستگاه پیشنهاد می­شود. ایجاد این درز و برش زدن می­تواند اندکی پس از گیرش نهایی انجام شود، اما زمان برش زدن دال ازاین‌جهت که باعث بیرون آمدن الیاف نشود، مهم است. در صورت کشیده شدن الیاف، برش زدن باید تا زمانی که هیچ الیافی در طول فرایند کشیده نشود، به تاخیر بیفتد. برای اطمینان از فعال بودن درزهای کنترل و جلوگیری از ترک‌خوردگی‌های موازی در مقادیر بالای الیاف، عمق برش شده باید یک‌سوم ضخامت دال باشد. در غیر این صورت، عمق ایجاد درز و پر کردن درزهای انقباض باید طبق توصیه‌های آیین‌نامه ACI 302.1R باشد. هنگام استفاده از الیاف در مقادیر بالا یا در ارتباط با بتن کم انقباض (که در آن از افزودنی برای کاهش انقباض استفاده‌شده است) یا در صورت استفاده از هر دو روش، فاصله درزهای کنترل ممکن است افزایش یابد. زمان‌بندی مناسب برای ایجاد درزهای کنترل با فاصله گسترش‌یافته، باید در نظر گرفته شود. اطلاعات بیشتر در مورد درزهای کنترل در دال‌های بتن الیافی، در آیین‌نامه ACI 544.3R موجود است.

مشخصات بتن الیافی

استاندارد ASTM C1116/C1116M معیاری برای بتن الیافی است که چهار نوع بتن الیافی با الیاف فولادی، شیشه‌ای، پلیمری و طبیعی را شامل ‏می‏شود. این استاندارد اطلاعات مفصلی در مورد آزمایش استفاده از الیاف­ ارائه می­کند. عملکرد فیزیکی و شیمیایی درازمدت الیاف باید برای هر محصول الیافی و برای کاربردهای خاص در نظر گرفته شود. بسته به نوع کاربرد، مشخصات بتن الیافی می‏تواند ناشی از مرور زمان یا مبتنی بر عملکرد آن باشد. برای کنترل ترک‌خوردگی در اثر جمع شدگی پلاستیکی و جمع شدگی ناشی از خشک شدن بتن و تنش‌های حرارتی، اغلب از مشخصات ناشی از مرور زمان استفاده می­شود که در آن نوع و مقدار الیاف به همراه خصوصیات بتن مانند مقاومت خمشی و جمع شدگی بتن تعیین می­گردد. اگر هدف از مسلح سازی با الیاف، تامین ظرفیت خمشی و کششی پس از ترک‌خوردگی در یک مقطع بتنی باشد، استفاده از روش مبتنی بر عملکرد ضروری است. این مسئله در جدول خلاصه‌شده است. اطلاعات بیشتر در مورد مشخصات بتن الیافی در آیین‌نامه ACI 544.3R موجود است.

 

خلاصه‌ای از آزمایش‌ها و پارامترهای بتن الیافی

  هدف مسلح سازی بتن
کنترل ترک‌خوردگی ناشی از جمع شدگی/ دما ظرفیت کششی/ خمشی پس از ترک‌خوردگی
نوع الیاف  الیاف ماکروی پلیمری
الیاف میکروی فولادی یا پلیمری
الیاف ماکروی فولادی یا پلیمری
روش آزمایش  ASTM C1579 / ASTM C1581/C1581M  ASTM C1609/C1609M / ASTM C15501
پارامتر آزمایش/ مشخصات درصد کاهش عرض ترک مقاومت باقیمانده خمشی یا طاقت

 

آزمایش‌های BS معادل شامل EN 14651:2005 و EN 14488:2006 می‌باشند.

هر گونه باز نشر اطلاعات تحت اختیار این مرکز تنها با ایجاد پیوند به تارگاه فراتاو و ذکر منبع مجاز است. استفاده از لوگو و نام شرکت به هر صورت و شکلی، بدون اخذ مجوز کتبی از "فراتاو" پیگرد قانونی دارد.
© کلیه حقوق این سایت متعلق به شرکت فراتاو می باشد .