طرح اختلاط بتن الیافی به همراه جدول و روش ساخت

طرح اختلاط بتن الیافی

به جز فولاد، شیشه و الیاف‌های طبیعی، انواع دیگری از مواد الیافی جهت استفاده در ساخت‌وساز توسعه داده شده‌اند. این مواد که به عنوان الیاف مصنوعی تسلیح‌کننده بتن شناخته می‌شوند، شامل موادی هستند که با تحقیق روی فرآورده‌های پتروشیمیایی و پلیمری گسترش یافتند. از مهم‌ترین این مواد می‌توان به الیاف پلی ‌پروپیلن، الیاف کربن، الیاف پلی‌استر و… اشاره کرد. در این مقاله از بلاگ رامکا، ضمن تبیین مشخصات مصالح مناسب بتن الیافی، به ارائه یک طرح اختلاط بتن الیافی با استفاده از الیاف پلی پروپیلن خواهیم پرداخت.‌

مشخصات مصالح مورد استفاده در طرح اختلاط بتن الیافی

بتن‌های الیافی عموماً در کفسازی‌های بتنی کاربرد دارند. از آن‌جا که کفسازی‌های بتنی به دلیل تنش‌های سایش و ضرباتی که حین بهره‌برداری به آن‌ها وارد می‌شود، نیاز به پیوستگی و مقاومت بالا در برابر ضربه دارند، با بهره‌گیری از الیاف‌ بتن – از جمله الیاف پلی پروپیلن – می‌توان مقاومت کفسازی‌های بتنی را افزایش داد. در این بخش به توضیح مشخصات و ویژگی‌های مصالح مناسب بتن الیافی خواهیم پرداخت. این نوع بتن‌ معمولاً از رده‌های C30 و C35 است و همانند بتن‌های معمولی از سنگدانه، سیمان، آب، مواد افزودنی بتن و البته الیاف ساخته می‌شود.

بتن الیافی ساخته شده با الیاف پلی پروپیلن
بتن الیافی ساخته شده با الیاف پلی پروپیلن

مصالح سنگی

برای ساخت بتن الیافی از سنگدانه‌های طبیعی استفاده می‌شود. شن این طرح اختلاط از معدن واحدی و ماسه آن از معدن رازانی استخراج شده است. مشخصات سنگدانه‌های مصرفی در طرح اختلاط بتن الیافی در جدول زیر آمده است. گفتنی است وزن مخصوص و جذب آب مصالح، بر اساس استاندارد ASTM C128 تعیین شده‌اند.

مشخصهمصالح ریزدانهمصالح درشت‌دانه
وزن مخصوص (اشباع با سطح خشک)۶۱/۲۶۲/۲
اندازه و سایز (میلی‌متر)۴٫۷۵-۰حداکثر بعد=۱۸
درصد شکستگی۲۵۲۵
مدول نرمی۳٫۱-۲٫۹
قابلیت جذب آب (%)۴/۳%۱%
خواص مکانیکی سنگدانه‌های مصرفی در طرح اختلاط بتن الیافی

نمودار زیر منحنی دانه‌بندی ماسه استفاده شده در طرح بتن الیافی را نشان می‌دهد.

دانه‌بندی ماسه، به همراه حدود استاندارد ASTM C33
دانه‌بندی ماسه، به همراه حدود استاندارد ASTM C33

سیمان

برای ساخت بتن الیافی بسته به شرایط ممکن است از انواع مختلف سیمان استفاده شود. در این تحقیق به سبب عدم وجود شرایط خاص از سیمان تیپ ۲ کارخانه سیمان دلیجان استفاده شده است. این سیمان، مدول نرمی ۳۱۵۰ گرم بر سانتی‌متر مربع را داشته و وزن مخصوص آن، ۳٫۱۴ است. آنالیز شیمیایی و ترکیبات این سیمان در جدول زیر آمده است.

C4AFC3AC2SC3SNa2OFe2O3K2OMgOSO3Al2O3SiO2CaO
12%5%15%59%0.34%4.1%0.7%1.3%2.4%4.6%20.5%63.4%
تحلیل شیمیایی ترکیبات سیمان تیپ ۲، مورد استفاده در طرح اختلاط بتن الیافی

این سیمان به صورت پاکتی تهیه شده و ملاحظات ویژه‌ای – مانند محافظت از گرما و رطوبت – برای نگهداری از آن در نظر گرفته شده است.

آب، مواد افزودنی و الیاف

آب اختلاط بتن الیافی از آب شرب شهر قم تأمین می‌شود. در این طرح اختلاط از الیاف پلی پروپیلن استفاده شده است. الیاف پلی پروپیلن سبب افزایش مقاومت بتن در برابر ضربه و سایش، جلوگیری از بروز ریز ترک‌ها و شکل‌پذیر شدن بتن می‌شود.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن آرگون ARGON

مناسب برای تولید بتن در کارخانه‌ها و پروژه‌ها

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن دراگون DRAGON

افزایش روانی و مقاومت بتن در هوای گرم

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن پایتون PYTHON

افزایش روانی بتن در محل بتن‌ریزی، ویژه لوله پمپاژ طولانی

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کوانتوم QUANTUM

کاهنده آب بسیار پر قدرت، ویژه آب به سیمان بسیار پایین

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن زنون XENON

ویژه تولید بتن در بچینگ در فصل زمستان، با حفظ اسلامپ مناسب

الیاف بتن

الیاف پلی پروپیلن POLYPROPYLENE

ویژه استفاده در انواع بتن الیافی

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن رادون RADON

حفظ اسلامپ طولانی، ویژه بچینگ و بتن‌ریزی در هوای گرم

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن پالادیوم PALLADIUM

پر قدرت برای روان کردن بتن هنگام تخلیه در محل پروژه

روان کننده بتن

روان کننده بتن رلیکس RELIX

افزایش روانی بتن در محل بتن‌ریزی، ویژه لوله پمپاژ طولانی

روان کننده بتن

روان کننده بتن فانتوم PHANTOM

افزایش روانی و مقاومت بتن در هوای گرم

وجود الیاف در این نوع بتن، سبب کاهش کارایی و روانی آن می‌شود. از این رو بتن الیافی در مقایسه با بتن هم‌رده با مقاومت یکسان، حدود ۲% نسبت آب به سیمان بالاتری نیاز دارد، اما از آن‌جا که اضافه کردن آب سبب کاهش مقاومت آن می‌شود، می‌توان با استفاده از ابر روان کننده بتن پلی کربوکسیلاتی، روانی و کارایی بتن را به مقدار مطلوب رساند. نکته بسیار مهم در مورد بتن الیافی، اطمینان از پخش مناسب و همگن الیاف پلی پروپیلن است. استفاده از ابر روان کننده بتن کوانتوم که بر پایه پلی کربوکسیلات اتر است، علاوه بر افزایش اسلامپ و کارایی و افزایش دوام و مقاومت بتن از طریق جلوگیری از اضافه نمودن آب، سبب توزیع بهتر و همگنِ الیاف پلی پروپیلن در تمام قسمت‌های بتن می‌شود.

بیشتر بخوانید: بتن الیافی FRC چیست؟

شرایط و روش ساخت طرح اختلاط بتن الیافی

بتن الیافی مطابق با استاندارد ملی ۱۶۰۸-۲ ساخته و عمل­آوری شده­ است. در ساخت بتن، سعی شده دمای سیمان در محدوده ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد باشد. همچنین برای در نظر گرفتن میزان آبی که از طریق رطوبت سنگدانه‌ها وارد بتن می‌شود، درصد رطوبت مصالح سنگی بر اساس استاندارد ۴۹۸۳ اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج آزمایشات روی درصد رطوبت سنگدانه‌ها، رطوبت سنگدانه‌ها تقریباً ثابت و برای درشت‌دانه مقدار ۰٫۵ تا ۰٫۷۵% و برای ریزدانه مقدار ۳ الی ۳٫۵% گزارش شده است.

در این بررسی، ساخت بتن در میکسر دستی انجام شد. جداره‌های مخلوط‌کن پیش از ریختن مصالح درون میکسر مرطوب می‌شود تا جذب آب از مصالح به حداقل برسد. برای ساخت بتن الیافی، ابتدا سنگدانه‌ها در میکسر ریخته می‌شوند. سپس الیاف و بخشی از آب اختلاط به میکسر اضافه شده و به مدت ۲ دقیقه مخلوط می‌شوند. در مرحله بعد، بخش باقیمانده آب طرح اختلاط بتن به همراه سیمان به مخلوط‌کن اضافه شده و به مدت یک دقیقه مخلوط می‌شوند. پس از اطمینان از اختلاط مناسب سیمان و آب، ابر روان کننده کوانتوم اضافه شده و باید به مدت ۳ دقیقه میکس شدن ادامه پیدا کند.

نکته مهم در مورد زمان افزودن الیاف پلی پروپیلن اینکه، این کار باید به گونه‌ای انجام شود که الیاف به صورت یکنواخت در بتن پخش گردد. از این رو به سه روش می‌توان الیاف را به بتن اضافه نمود:

  • الیاف باید بعد از سنگدانه اضافه شود که به سنگدانه‌ها بچسبد و به طور مناسب در بتن پخش گردد.
  • در مواردی که از ابر روان کننده در بتن الیافی استفاده می‌شود، می‌توان الیاف را در آخرین مرحله اضافه نمود؛ چرا که با حضور ابر روان کننده در بتن، نگرانی بابت پخش الیاف وجود نخواهد داشت.
  • می‌توان الیاف را با آب مخلوط نمود و پس از آن به بتن اضافه نمود تا از پخش مناسب آن اطمینان یافت.
افزودن الیاف پلی پروپیلن به مخلوط بتنی
افزودن الیاف پلی پروپیلن به مخلوط بتنی

بتن الیافی ساخته شده در قالب‌های مکعبی ۱۰ سانتی‌متری ریخته‌ می‌شود. لازم به ذکر است در این‌جا طبق روش استاندارد، بتن درون قالب‌ها با ۲۵ ضربه میله فولادی متراکم شدند. همچنین جهت سهولت در خروج آزمونه از قالب، از روغن قالب مایا استفاده شد.

نمونه‌های مکعبی جهت آزمون مقاومت فشاری
نمونه‌های مکعبی جهت آزمون مقاومت فشاری

همان‌گو‌نه که می‌دانیم بتن در روزهای اول نیازمند نگهداری و عمل‌آوری است. از این رو آزمونه‌ها به همراه قالب در دمای ۲۱ درجه نگهداری می‌شوند و در این مدت با استفاده از پارچه مرطوب از تبخیر شدن آب بتن جلوگیری می‌‌شود. بعد از ۲۴ ساعت، آزمونه‌ها از قالب خارج شده و تا زمانی که بتن تحت آزمون مقاومت فشاری قرار می‌گیرد، آن‌ها را در حوضچه آب ۲۲ درجه نگه‌داری می‌کنیم.

روغن قالب بتن

روغن قالب بتن مایا MAYA

سهولت باز کردن قالب

جدول طرح اختلاط بتن الیافی

برای تولید بتن الیافی، مصالح با مشخصات مذکور و با نسبت‌های زیر با یکدیگر مخلوط می‌شوند.

مصالح مورد استفادهمشخصاتمقدار در یک متر مکعب بتن الیافی
ماسه SSDماسه طبیعی با درصد شکستگی ۲۵۹۲۰ کیلوگرم
شن SSDحداکثر بعد ۱۸ میلی‌متر۹۰۰ کیلوگرم
سیمانسیمان تیپ ۲ دلیجان۴۰۰ کیلوگرم
ابر روان کنندهابر روان کننده کوانتوم (پایه پلی کربوکسیلات)۱ کیلوگرم
الیافالیاف پلی پروپیلن۱ کیلوگرم
نسبت آب به سیمان۰٫۴۲
جدول طرح اختلاط بتن الیافی

مشخصات بتن تازه

افزودن الیاف تأثیر عمده‌ای بر کارایی و روانی بتن دارد. روش مرسوم سنجش کارایی بتن‌های معمولی، استفاده از تست اسلامپ است. نکته مهم در تست اسلامپ بتن الیافی آن است که در مورد بتن الیافی در مقایسه با بتن معمولی، عدد اسلامپ ثابت، نشان‌دهنده کارایی کمتری است؛ برای مثال چنانچه دو نمونه بتن الیافی و بتن معمولی با اسلامپ یکسان (مثلاً ۱۵ سانتی‌متر) داشته باشیم، بتن الیافی کارایی کمتری دارد.

آزمایش اسلامپ بتن در این بررسی بر اساس استاندارد ملی ۲-۳۲۰۳ انجام می‌گیرد. همانند بتن‌های متعارف در این‌جا نیز ابتدا مخروط و صفحه آزمایش مرطوب می‌شود و بتن طی سه مرحله و در سه لایه در مخروط ریخته شده و هر لایه با ۲۵ ضربه متراکم می‌گردد. این آزمایش روی سه نمونه انجام شد و میانگین نتایج به عنوان اسلامپ بتن گزارش می‌شود. در جدول ذیل مشخصات بتن تازه ساخته شده با طرح اختلاط بتن الیافی آمده است.

اسلامپ۱۴ سانتی‌متر
وزن مخصوص بتن تازه۲۳۹۰ کیلوگرم بر متر مکعب
حباب هوای تازه۲٫۵ درصد
مشخصات بتن الیافی تازه

نتایج آزمایش مقاومت فشاری بتن

در استاندارد ملی ۳-۱۶۰۸، نحوه انجام آزمایش مقاومت فشاری بتن آمده است. با توجه به استفاده از آزمونه‌های مکعبی ۱۰ ×۱۰، نیاز است نتایج آزمایش مقاومت فشاری با استفاده از ضرایب موجود به مقاومت فشاری نمونه استوانه‌ای استاندارد تبدیل شود. با توجه به تأثیر رطوبت آزمونه بر مقدار مقاومت فشاری، در این آزمایش تمام نمونه‌ها در حالت اشباع و با سطح خشک هستند.

 در واقع وجود آب در آزمونه، سبب می‌شود زمانی که بتن تحت فشار قرار می‌گیرد، یک تنش اضافی در اثر اضافه فشار آب در بتن به وجود آمده و کاهش مقاومت فشاری را در پی داشته باشد. برای اطمینان از صحت نتایج، آزمایش مقاومت فشاری بتن روی تعدادی آزمونه انجام گرفت و میانگین نتایج به دست آمده به عنوان مقاومت فشاری گزارش شد.

جک بتن شکن مورد استفاده در این مطالعه
جک بتن شکن مورد استفاده در این مطالعه

قابلیت اعتماد آزمایش مقاومت فشاری، مطابق ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان ارزیابی شده است.

در جدول زیر مقاومت فشاری بتن الیافی در سنین ۳، ۷ و ۲۸ روز گزارش شده است.

سن (روز)چگالی نمونه (کیلوگرم بر متر مکعب)مقاومت فشاری (معادل استوانه ۱۰ در ۲۰)
۳۲۳۶۵۲۲ مگاپاسکال
۷۲۳۵۵۲۷ مگاپاسکال
۲۸۲۳۵۰۳۲ مگاپاسکال

لازم به ذکر است نتایج و اعداد به دست آمده در این بررسی، صرفاً با استفاده از مصالح یاد شده و شرایط است و در صورت تغییر هر یک از این عوامل، امکان دستیابی به نتایج دیگر وجود دارد. در این مقاله به توضیح مشخصات مصالح مناسب برای تولید بتن الیافی و ارائه یک طرح اختلاط عملی برای ساخت این نوع بتن پرداختیم. بتن الیافی ساخته شده با الیاف پلی پروپیلن در تولید بتن ضد حریق، ورق‌های سیمانی (ایرانیت)، موزاییک پلیمری، سمنت پلاست و سنگ مصنوعی، شاتکریت و اجرای ملات‌های نازک سیمانی کاربرد دارد.

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن آرگون ARGON

مناسب برای تولید بتن در کارخانه‌ها و پروژه‌ها

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی جیپیکس GIPIX

مناسب برای تولید محصولات گچی و بتنی با حفظ کارایی طولانی مدت

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی یونیکس UNIX

افزایش زمان حالت خمیری و کارایی ملات سنگ مصنوعی

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن دراگون DRAGON

افزایش روانی و مقاومت بتن در هوای گرم

فوق روان کننده بتن

فوق روان کننده بتن پایتون PYTHON

افزایش روانی بتن در محل بتن‌ریزی، ویژه لوله پمپاژ طولانی

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن کوانتوم QUANTUM

کاهنده آب بسیار پر قدرت، ویژه آب به سیمان بسیار پایین

ابر روان کننده بتن

ابر روان کننده بتن زنون XENON

ویژه تولید بتن در بچینگ در فصل زمستان، با حفظ اسلامپ مناسب

ضد یخ بتن

ضد یخ ملات مایع آلپاین ALPINE

زودگیر کننده‌ ملات، دارای کلر

حباب هوا ساز بتن

حباب هوا ساز بتن هیرو HERO

افزایش کارایی و دوام در برابر سیکل ذوب و یخبندان

رزین سنگ مصنوعی

رزین سنگ مصنوعی رزیکس RESIX

افزایش آب‌بندی و مقاومت فشاری و خمشی موزاییک پلیمری

ضد یخ بتن

ضد یخ بتن مایع اسکیمو ESKIMO

زودگیر بتن بدون کلر

دیرگیر بتن

دیرگیر بتن لیکو LICO

افزایش زمان گیرش بتن در هوای گرم

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

چت واتساپ | مشاوره و خرید افزودنی بتن
چت در واتساپ
سلام! برای چت در WhatsApp پرسنل پشتیبانی که میخواهید با او صحبت کنید را انتخاب کنید
معمولاً در چند دقیقه پاسخ می دهیم