مقایسه بتن معمولی و بتن الیافی کدام بهتر است؟

از میان انواع مختلف الیاف مورد استفاده در بتن، الیاف فولادی و پلی‌پروپیلن بیشترین کاربرد را دارند. مقاومت خمشی و مقاومت ضربه مهم‌ترین پارامترها در این بررسی هستند.

به‌طور کلی مشکلات دال‌های روی بستر شامل ترک‌خوردگی، تخریب سطح، پیچش (curling)، نشست یا بالا‌زدگی بستر، خرابی درزها، جداشدگی پوشش‌ها، نفوذ آب حمله شیمیایی و سایش است.

بیشتر خرابی‌های سازه‌ای در دال‌های روی بستر ناشی از بارهای نقطه‌ای، بار چرخ جرثقیل‌ها و سایر تجهیزات ساختمانی، و دپوهای سنگین مواد است. در بسیاری از موارد، ترک‌خوردگی سازه‌ای به بارگذاری زودهنگام مربوط می‌شود، یعنی زمانی که بتن هنوز به مقاومت کافی نرسیده است .

کف‌های صنعتی نوعی دال روی بستر هستند و از عناصر بسیار مهم سازه به شمار می‌آیند. عملکرد این دال‌ها وابستگی زیادی به کیفیت خاک زیرین دارد و برای کارفرمایان اهمیت زیادی دارند .

بر همین اساس در یک آزمایش در سال 2014 مشخص شد که بتن مسلح به الیاف مقاومت خوبی در برابر جمع‌شدگی پلاستیک دارد و در صنعت ساختمان، به‌ویژه در دال‌های روی بستر، سابقه موفقی داشته است. با این حال، استانداردهای فعلی استفاده از FRC را در زیرساخت‌های عمرانی پوشش نمی‌دهند. نتایج نشان داد که الیاف پلی‌اتیلن و نایلون بهترین مقاومت را در برابر جمع‌شدگی اولیه ارائه کردند؛ هرچند که در بتن تقویت‌شده با الیاف نایلون مشکل گلوله شدن (balling) مشاهده شد.

الیاف کوتاه کوچکتراز یک اینچ بهترین عملکرد را در کنترل جمع‌شدگی اولیه داشتند، درحالی‌که الیاف بلند بزرگتر از یک اینچ ظرفیت پس از ترک‌خوردگی را افزایش دادند. برای دال‌های جایگزین، استفاده از الیاف کوتاه پلی‌اتیلن توصیه شد تا از ترک‌خوردگی غیرقابل‌کنترل جلوگیری شود.

به‌طور کلی افزودن الیاف می‌تواند مقاومت فشاری اولیه را تا 48٪ افزایش دهد. همچنین زمان ترک‌خوردگی بیش از دو برابر می‌شود و با افزودن تنها 0.3٪ الیاف پلی‌پروپیلن، عرض ترک به یک‌چهارم کاهش می‌یابد. همچنین الیاف فولادی مقاومت پسماند خوبی ایجاد می‌کنند.

هم چنین FRC می‌تواند مقاومت خمشی بتن را نسبت به بتن معمولی به طور قابل توجهی بهبود دهد. این میزان به نوع الیاف مورد استفاده بستگی دارد. هرچند استفاده از الیاف جدید نیست، اما FRC به‌تدریج در صنعت ساخت‌وساز، به ویژه در ساختمان‌های بلند، محبوبیت یافته است. این شامل استفاده از تقویت‌کننده‌های اضافی، به‌ویژه در مناطق لرزه‌خیز است.

مواد زائد صنعتی عملکرد بهتری نسبت به بتن معمولی در ویژگی‌هایی مانند کارایی، دوام، نفوذپذیری و مقاومت فشاری ایفا میکند. استفاده از این ضایعات علاوه بر صرفه‌جویی اقتصادی، مشکل دفع پسماند را نیز کاهش می‌دهد.

در یک آزمایش عملی در سال 2016 ویژگی‌های بتن مسلح به الیاف فولادی، مانند مقاومت خمشی و فشاری مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها با چهار نسبت طول به قطر (Aspect Ratio) شامل 40، 50، 60 و 70 و درصدهای 0.5% تا 2.5% الیاف فولادی انجام شد. منحنی بار تغییرمکان نشان داد که با افزایش درصد الیاف در یک نسبت ثابت، تغییرمکان تیر قبل از شکست نیز افزایش می‌یابد. بیشترین تغییرمکان با 2.5% الیاف و نسبت 70 مشاهده شد که مقدار آن 3.2 میلی‌متر بود.

در نتیجه می توان گفت بتن مسلح به الیاف روشی مؤثر برای بهبود عملکرد بتن است. الیاف در پروژه‌هایی مانند تونل‌ها، عرشه پل‌ها، روسازی‌ها، داک‌های بارگیری، روکش‌های نازک و دال‌های بتنی کاربرد دارند. این کاربردها در حال افزایش بوده و عملکرد بسیار خوبی نشان داده‌اند. روسازی‌های بتن الیافی نسبت به روسازی‌های بتن مسلح معمولی کارآمدتر هستند. در بسیاری از موارد، مقاومت فشاری بتن الیافی بهبود می‌یابد. مقاومت فشاری نمونه CSFRC با 1% الیاف در سن 28 روز بهترین عملکرد را داشته و توصیه شده است.