تقویت بتن: ورود-مورد استفاده سطحی از الیاف فولادی سرد کشیده شده در مهندسی عمران
بتن که به دلیل مقاومت فشاری بالا مشهور است، دارای یک ضعف ذاتی است: شکننده است و دارای مقاومت کششی پایینی است. برای چندین دهه، راه حل اولیه برای این مشکل استفاده از میله فولادی معمولی یا تقویت مش بوده است. با این حال، یک جایگزین به طور فزاینده محبوب و همه کاره برای بسیاری از برنامه ها استفاده ازالیاف فولادی سرد کشیده شده. این رشتههای کوچک و مجزا که به طور یکنواخت در سراسر مخلوط بتن پراکنده شدهاند، رویکردی مدرن برای آرماتور ارائه میدهند، بهویژه-برای طیف وسیعی از پروژههای مهندسی عمران در سطوح ابتدایی{2}}مناسب است.
کشش سرد یک فرآیند فلزکاری است که سیم فولادی را از طریق یک سری قالب ها می کشد تا قطر آن کاهش یابد. این فرآیند{1}}فولاد را سخت میکند، به طور قابل توجهی استحکام کششی آن را افزایش میدهد و یک ماده الیافی با خواص اتصال عالی به ماتریس بتن ایجاد میکند. هنگامی که به بتن اضافه میشوند، مواد ذاتاً شکنندهتر را به کامپوزیت انعطافپذیرتر، سختتر و مقاومتر{3}}ترک تبدیل میکنند.
برای مهندسان و پیمانکارانی که تازه با این فناوری آشنا شدهاند، در اینجا رایجترین و در دسترسترین موارد استفاده{0}}در سطح ورودی آورده شده است.
1. دال کف صنعتی
این مسلماً گستردهترین و موفقترین نقطه-برای تقویت الیاف فولادی با کشش سرد است.
چالش:طبقات صنعتی سنتی مانند انبارها، کارخانه ها و مراکز لجستیکی تحت بارهای دینامیکی شدید، سایش ناشی از ترافیک لیفتراک و ضربه قرار می گیرند. دال های بتنی ساده تحت این تنش ها مستعد ترک خوردن هستند که منجر به مشکلات نگهداری و کاهش عمر مفید می شود.
چگونه الیاف فولادی کمک می کند:الیاف توزیع شده به طور تصادفی به عنوان یک شبکه سه بعدی ریز-تقویت کننده عمل می کنند. آنها به هنگام شکل گیری بر روی ترک های ریز{3}}پل می زنند و از گشاد شدن و اتصال آنها به یکدیگر جلوگیری می کنند. این منجر به:
افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه:دال قبل از شکست می تواند انرژی بیشتری جذب کند.
بهبود مقاومت در برابر سایش:الیاف به نگه داشتن سطح دانه ها در کنار هم کمک می کند و باعث کاهش سایش و گرد و غبار می شود.
کاهش عرض کرک:ترک های انقباضی محکم بسته می شوند.
مزیت سطح ورودی-:برای بسیاری از دالهای صنعتی تک درجه-، الیاف فولادی میتوانند به طور کامل جایگزین شبکههای سیمی جوش داده شده سنتی شوند، ساخت و ساز سادهتر را با حذف یک مرحله- زمانبر ساده میکنند و اطمینان میدهند که آرماتور همیشه در موقعیت بهینه قرار دارد.
2. برنامه های کاربردی شاتکریت شاتکریت (Gunite).
شاتکریت، فرآیند پرتاب پنوماتیک بتن بر روی سطح، از افزودن الیاف فولادی بسیار سود می برد.
چالش:در کاربردهایی مانند تثبیت شیب، پوشش تونل، و ساخت استخر، شاتکریت باید به سطوح عمودی یا بالای سر بچسبد و استحکام اولیه را به سرعت ایجاد کند. همچنین باید در برابر حرکات زمین و هوازدگی بدون ریزش یا فرو ریختن مقاومت کند.
چگونه الیاف فولادی SteelHow کمک می کند:الیاف در شاتکریت مخلوط میشوند و یک "حصیر" منسجم ایجاد میکنند که مواد را در حین استفاده و در هنگام سرویس نگه میدارد. مزایای کلیدی عبارتند از:
بازگشت مجدد کاهش یافته:مواد کمتری در حین پاشش از بین میرود که باعث بهبود کارایی و استفاده از مواد میشود.
رفتار شکل پذیر:شاتکریت تقویتشده با الیاف میتواند تغییر شکل بیشتری نسبت به شاتکریت ساده یا مشبک{1}}تقویتشده داشته باشد و آن را برای مناطق فعال لرزهای یا خاک ناپایدار ایدهآل میکند.
دوام بیشتر:مقاومت فوقالعادهای در برابر خستگی، ضربه (مثلاً در اثر ریزش سنگ) و ترک خوردگی انقباض ایجاد میکند.
مزیت سطح ورودی-:استفاده از الیاف شاتکریت تقویت شده با الیاف، ساخت اشکال پیچیده و سخت--دستیابی به مناطقی را که قرار دادن قفس میلگرد غیرعملی، کار-فشار و پرهزینه است، ساده میکند.
3. عناصر بتنی پیش ساخته
صنعت پیش ساخته به آسانی الیاف فولادی را برای انواع عناصر غیر ساختاری و نیمه ساختاری- پذیرفته است.
چالش:محصولات پیش ساخته مانند روکش منهول، زهکش ترانشه، دال های سنگفرش و موانع صوتی اغلب حمل، حمل و نصب می شوند و آنها را در معرض آسیب ضربه و ترک خوردگی قرار می دهد. آنها همچنین باید در معرض{1}مدت قرار گرفتن در معرض محیط زیست قرار بگیرند.
چگونه الیاف فولادی کمک می کند:توزیع یکنواخت الیاف در سرتاسر عنصر، تقویت همه جانبه را فراهم می کند، که برای مقاومت در برابر تنش های غیرقابل پیش بینی حمل و سرویس عالی است.
مقاومت در برابر ضربه:محصولات کمتر در حین نصب تراشه یا شکسته می شوند.
ماندگاری:بهبود مقاومت در برابر چرخه های ذوب یخ-و نمک های یخ زدایی{1}.
انعطاف پذیری طراحی:اجازه می دهد تا بخش های نازک تر و سبک تر را بدون به خطر انداختن یکپارچگی تولید کنید.
مزیت سطح ورودی-:برای پیشکاسترها، استفاده از الیاف فولادی میتواند تولید را با کاهش اتکا به تقویتکنندههای ثانویه، کاهش نرخ شکستگی و افزایش کیفیت و دوام کلی خطوط تولید استاندارد سادهسازی کند.
4. تاپینگ اسلب برای پارکینگ گاراژها و ساختمانهای تجاری
روکش های بتنی نازک بر روی دال های سازه ای به شدت در برابر ترک خوردگی و سایش آسیب پذیر هستند.
چالش:روکشها در معرض بارهای بالای لاستیکهای خودرو، نشت مواد شیمیایی (مانند روغن، یخکنها) و سایش قابلتوجه هستند. کنترل ترک خوردگی انقباض هم برای عملکرد و هم برای زیبایی شناختی بسیار مهم است.
چگونه الیاف فولادی کمک می کند:ترکیب الیاف فولادی سرد کشیده شده در مخلوط رویه، عملکرد آن را به طور چشمگیری بهبود می بخشد:
افزایش مقاومت در برابر خستگی:تحمل چرخه بار مکرر از وسایل نقلیه.
کنترل ترک خوردگی انقباض پلاستیک:الیاف از تشکیل ترک در زمانی که بتن هنوز تازه و سخت می شود جلوگیری می کند.
Improبهبود توزیع بار:کمک به پخش موثر بارهای متمرکز در سراسر بستر.
مزیت سطح ورودی-:روکش تقویت شده با الیاف فولادی یک راه حل محکم و مقرون به صرفه است که طول عمر عرشه های پارکینگ و طبقات صنعتی را افزایش می دهد و هزینه های نگهداری طولانی مدت را کاهش می دهد.
نتیجه گیری
تقویت الیاف فولادی با کشش سرد یک تغییر الگو از آرماتور سنتی و محلی به رویکردی جامعتر و سه بعدی- ارائه میدهد. برای مهندسان عمران و سازندگانی که شروع به کشف این فناوری می کنند، -برنامه های سطح ورودی-کف های صنعتی، شاتکریت، عناصر پیش ساخته و روکش های نازکنقطه شروع -ارائه پاداش کم-خطر-بالا. مزایای افزایش چقرمگی، مقاومت در برابر ضربه، ساخت ساده و دوام افزایش یافته، آن را به انتخابی قانعکننده برای مدرنسازی طراحی بتن و ساخت زیرساختهای انعطافپذیرتر و پایدارتر تبدیل میکند. همانطور که اعتماد و تجربه در مورد مواد رشد می کند، کاربرد آن را می توان به نقش های ساختاری پیچیده تر گسترش داد.
جدول مقایسه: الیاف فولادی در مقابل آرماتورهای سنتی (برای استفاده در سطح ورودی-)
| ویژگی|الیاف فولادی سرد کشیده|مش سیم جوشی (WWM) / میلگرد |
| نوع تقویت کننده| سه بعدی، ایزوتروپیک (یکنواخت در همه جهات)|2 بعدی، مسطح (عمدتاً در صفحه قرارگیری) |
| کنترل کرک| عالی برای میکرو-ترک ها در سراسر ماتریس. ترک ها را محکم نگه می دارد|برای کنترل ترک های بزرگتر و موضعی در امتداد خطوط آن خوب است. |
| مقاومت در برابر ضربه / ضربه| خیلی بالا|متوسط |
| سادگی ساخت و ساز| بالا
- به سادگی به مخلوط کن اضافه کنید. بدون موقعیت مورد نیاز است.|پایین تر
- مستلزم قرارگیری و تثبیت دقیق است که-کار فشرده است. |
| جابجایی و جانمایی| تحت تأثیر نشست یا لرزش جزئی در حین ریختن قرار نمی گیرد.|می تواند در حین قرار دادن بتن جابجا شود و کارایی را به خطر بیندازد. |