بتن مسلح فایبرگلاس (Glass fiber reinforced concrete) که به اختصار GFRC شناخته می‌شود، مخلوط بتنی است که از الیاف شیشه با مقاومت بالا بهره می‌برد. بتن مسلح شده با الیاف شیشه مخلوطی فوق‌العاده قوی و تا حدودی انعطاف‌پذیر است که از بتن در برابر آسیب‌های زیست محیطی در طول سال‌ها محافظت می‌کند. بتن جی اِف آر سی سبک و با دوام بوده و به اشکال مختلف قابل تهیه است. اگر می‌خواهید در مورد بتن GFRC بیشتر بدانید، با ویکی ساختمون همراه باشید.
بتن GFRC چیست؟
این بتن از ترکیب سیمان پرتلند، سنگدانه ریز، الیاف شیشه، مواد افزودنی، پلیمرهای اکریلیک و آب تشکیل شده است. الیاف شیشه، بتن را تقویت می‌کنند؛ همان‌طور که فولاد در بتن معمولی چنین نقشی را بازی می‌کند. الیاف شیشه به عنوان عضو اصلی حمل بار کششی عمل می‌کند و به انتقال بارها از یک الیاف به الیاف دیگر را انجام می‌دهد. تقویت کننده الیاف شیشه منجر به محصولی با مقاومت خمشی و کششی بسیار بالاتر از بتن معمولی می‌شود که امکان استفاده از آن را در کاربردهای مختلف آسان می‌کند.
از زمان معرفی بتن GFRC در دهه 1960، این ماده کامپوزیت بسته به نیاز عملکردی‌اش، طیف وسیعی از اصلاح‌کننده‌های ماتریس مانند پلیمرهای اکریلیک، سیمان‌های زودگیر و مواد افزودنی را برای بهبود پایداری طولانی مدت در اختیار متخصصان قرار داده است.
این کامپوزیت سازگار با محیط زیست، با مصرف کم انرژی و مواد اولیه طبیعی، در حال تبدیل شدن به محصولات بسیار متنوعی است. به دلیل توانایی در پاسخگویی به کاربردهای مختلف، این بتن در میان طراحان، معماران، مهندسان و کاربران نهایی در حال محبوب شدن است. GFRC ماده‌ای سبک و بادوام است که می‌تواند تقریباً به شکل‌ها، رنگ‌ها و بافت‌های نامحدود ریخته شده و اجرا شود.
خصوصیات بتن GFRC
- الیاف شیشه حدود 10 درصد حجمی مخلوط بتنی است.
- افزایش مقاومت کششی را تقریباً دو برابر و مقاومت در برابر ضربه را 10 برابر افزایش می‌دهد.
- مقاومت خستگی بتن مسلح با الیاف شیشه تقریباً قابل مقایسه با بتن مسلح با فولاد است.
- وزن مخصوص این بتن براب0ر با 2/2 تن در مترمکعب است.
نکته: بتن جی اِف آر سی متفاوت از بتن الیافی است. در تولید بتن الیافی از هر نوع الیاف اعم از شیشه، فلز، پروپیلن به کار گرفته می‌شود ولی برای GFRC فقط از الیاف شیشه با روش تولید متفاوتی استفاده می‌شود.
مطلب پیشنهادی: بتن سبک چیست و کاربرد آن چیست؟ مزایا، معایب و انواع آن کدام است؟
انواع روش ساخت بتن GFRC
دو فرآیند اساسی برای ساخت بتن مسلح الیاف شیشه‌ای وجود دارد که شامل موارد زیر هستند:
روش افشانه (Spray-Up)
به فرآیند استفاده از پمپ اسپری، روتور/ استاتور یا پریستالتیک برای پاشش دوغاب GFRC و الیاف شیشه اشاره دارد. از اسلحه مخصوص اسپری با دستگاه خردکن فیبر استفاده می‌شود. دوغاب و الیاف GFRC به طور جداگانه در تفنگ تغذیه می‌شود و دستگاه برش‌دهنده فیبر را برش داده و آن را به داخل جریان دوغاب در نازل اسپری وارد می‌کند. در روش افشانه، مخلوط بتنی معمولا حاوی حداقل 4 درصد فیبر شیشه است.
روش پیش اختلاط (Premix)
در طول مخلوط کردن و تهیه دوغاب، الیاف شیشه در دوغاب ترکیب می‌شود. فرآیند پیش اختلاط بیشتر به تکنیک‌های مختلف تولید مانند Spray Premix ،Cast Premix ،Pultrusion و Hand Lay-Up تقسیم می‌شود. روش پیش اختلاط بیشتر اوقات برای قطعات کوچک‌تر بتن GFRC استفاده می‌شود و به ندرت در قطعات و اعضای بزرگ‌تر سازه بتنی استفاده می‌شود.
مزایای بتن مسلح فایبرگلاس
فواید بتن مسلح شده با الیاف شیشه به شرح زیر است:
- برای مرمت ساختمان‌های قدیمی عالی است.
- برای نمای خارجی، دیوارها و سقف‌ها کاربرد دارد.
- حدود 75 درصد سبک‌تر از بتن مسلح با فولاد است.
- به نسبت وزن، مقاومت خمشی بالایی دارد.
- تجهیزات سنگین یا گران قیمت هنگام ریختن یا پاشیدن GFRC لازم نیست.
- برش آن آسان است و شکستنش بسیار دشوار می‌باشد.
- GFRC از نظر قابلیت ریختن یا پاشش، مخلوطی بسیار سازگار است.
- مقاومت کششی و مقاومت در برابر ضربه این بتن باعث شده است تا از استحکام بالاتری نسبت به بتن معمولی برخوردار باشد (به دلیل الیاف شیشه).
- این بتن را می‌توان به تعداد متنوعی از بافت‌ها، رنگ‌ها، پوشش‌های سطح قالب ساخت و آن را به یکی از متنوع‌ترین مواد در بازار تبدیل کرد.
- بتن GFRC در برابر مواد شیمیایی مقاوم است.
- دوام و طول عمر بالایی دارد و در برابر همه شرایط آب‌وهوایی مقاوم است.
- در مقایسه با بتن معمولی از خصوصیات جمع شدگی بهتری برخوردار است.
- در برابر آتش مقاوم است.
- نفوذ پذیری کم GFRC مقاومت آن را در برابر آلودگی آب و هوا را افزایش می‌دهد.
- سازگار با محیط زیست است.
- به دلیل وزن کم باعث کاهش بار مرده ساختمان می‌شود.
- سرعت اجرا و نصب بالایی دارد.
معایب بتن مسلح شده با الیاف شیشه
جوانب منفی بتن GRFC عبارتند از:
- هیچ شکل پذیری وجود ندارد. شکل پذیری توانایی ماده جامد برای تغییر شکل در شرایط تنش است.
- هزینه GFRC بالاتر از بتن معمولی است. به دلیل وجود فایبرگلاس در داخل بتن و افزودن مواد افزودنی و پلیمرهای اکریلیک، قیمت این بتن زیاد است.
- طرح اختلاط این بتن دشوار است و نیاز به نیروهای متخصص است.
- بتن مسلح شده با الیاف شیشه قدرت خود را در طولانی مدت از دست می‌دهد.
- برنامه‌ریزی زیادی برای حمل‌ونقل این بتن مورد نیاز است.
موارد استفاده بتن GFRC
در حالی که بتن مسلح شده با الیاف شیشه برای مرمت نمای ساختمان‌های قدیمی و ساخت نماهای جدید بسیار عالی است اما کاربردهای دیگری نیز دارد. از این بتن برای ساخت دیوار و سقف ساختمان نیز استفاده می شود. همچنین به طور گسترده در محوطه سازی و ساخت آبنما کاربرد دارد. به دلیل توانایی بالا برای ریختن در قالب، این بتن برای مجسمه سازی، سنگ یادبود، پنل‌های پوشش تونل، اسکله و پل‌های شناور، مخازن ذخیره سازی، قطعات تزیینی برای دکوراسیون داخلی و تخته سنگ‌های پیش ساخته بسیار عالی است.
در حالی که بتن مسلح فایبرگلاس هنوز نسبتاً جدید است و کاربردهای آن به طور کامل توسعه نیافته است اما این ماده کامپوزیت جدید در حال تبدیل شدن به یک گزینه محبوب برای حوزه ساختمان و کاربردهای صنعتی دیگر است. دوام و سبک بودن، بتن GFRC آن را قادر می‌سازد تا در شرایط مختلف و کاربردهای گوناگون مورد استفاده قرار گیرد.
اما در زمان استفاده مهم است بتن GFRC را بعد از ریختن از خشک شدن طولانی مدت دور نگه دارید. قطعه بتنی را یک شب با پلاستیک یا گونی خیس بپوشانید اما به محض اینکه مقاومت کافی خود را به دست آورد، از آن استفاده کنید. بسیاری از قطعاتGFRC بعد از 16 تا 24 ساعت پس از ریختن و سپس قالب‌بندی، قابل بهره برداری هستند.
کلام آخر
بتن مسلح با الیاف شیشه یا جی اِف آر سی شامل هیدراتاسیون سیمان به همراه سنگدانه‌های ریز، الیاف شیشه و مواد افزودنی است. از الیاف شیشه به عنوان تقویت‌کننده بتن استفاده می‌شود. این الیاف به طور یکنواخت توزیع شده و به طور تصادفی جهت‌گیری می‌شوند. ویژگی بتن تقویت شده با الیاف با شرایط اختلاط، کیفیت الیاف، کاربرد و شیوه توزیع (ریختن) تغییر می‌کند.
به هر روی، این نوع بتن به دلیل جدید بودن نیاز به این دارد که به طور جدی مورد آزمایشات و تست‌های مختلف قرار گیرد تا استاندارد به خصوصی برایش تنظیم شود. استفاده از این بتن در ایران اغلب تحت استاندارهای آمریکا و بریتانیا است.
