Slide 1

‫بتن الیافی‬
‫نام استاد ‪ :‬جناب آقای دکتر بضاعتی‬
‫مهندس ی عمران مدیریت ساخت ‪93-‬‬
‫دانشجو ‪ :‬رسول کوپال‬


Slide 2

‫بتن الیافی چیست؟‬
‫بتن الیافی نوعی بتن است که در ساخت آن از الیاف استفاده می کنند و سیمان‪ ،‬آب‪ ،‬سنگدانه و‬
‫مواد افزودنی را همراه با الیاف مخلوط می کنند‪ ،‬الیاف باعث افزایش پیوستگی‪ ،‬مقاومت کشش ی‪،‬‬
‫کاهش ترک های بتن و افزایش نرمی بتن می گردد‪ .‬جنس الیاف و اندازه آنها به نوع مصرف بتن و‬
‫مقاومت کشش ی مد نظر بستگی دارد‪ .‬الیاف می تواند الیاف شیشه یا الیاف فلزی و یا الیاف پلیمری‬
‫ا‬
‫باشد و اندازه آنها معمول ‪ 3‬الی ‪ 20‬میلیمتر است‪.‬‬
‫بتن الیافی در حقیقت نوعی کامپوزیت است که با به کارگیری الیاف تقویت کننده داخل مخلوط‬
‫بتن‪ ،‬مقاومت کشش ی و فشاری آن‪ ،‬فوقالعاده افزایش می یابد‪.‬‬
‫این ترکیب کامپوزیتی‪ ،‬یکپارچگی و پیوستگی مناسبی داشته و امکان استفاده از بتن به عنوان یک‬
‫ماده شکل پذیر جهت تولید سطوح مقاوم پرانحنا را فراهم می آورد‪.‬‬

‫انواع الیاف ها ‪:‬‬
‫ الیاف فولدی‬‫ الیاف شیشه ای‬‫‪ -‬الیاف سنتتیک‬

‫ الیاف پلی پروپیلن‬‫‪ -‬الیاف کربن‬


Slide 3

‫بنت الیایف شیشه ای‬


Slide 4

‫بنت الیایف پیل پروپیلن‬


Slide 5

‫بتن الیافی فولدی و کربن‬


Slide 6

‫مزایای بتن الیافی‬
‫• مقاومت در مقابل تورق وسایش‬
‫• مقاومت در مقابل تنش های خستگی‬
‫• مقاومت عالی در مقابل ضربه‬
‫• قابلیت کشش ی وظرفیت زیاد تغییر شکل نسبی‬
‫• قابلیت باربری بعد از ترک خوردگی‬
‫• افزایش در میزان جذب انرژی‬


Slide 7

‫می توان از این نوع بتن به جای بتن مسلح (بتن همراه آرماتور) متداول سود جست ‪ .‬این نوع بتن‬
‫از بهترین مصالح مورد استفاده در ساخت بناهای مقاومبهضربه‪ ،‬همچون سازه پناهگاه ها و‬
‫انبارهای نگهداری مواد منفجره به شمار می رود و بنای شکل گرفته از بتن‪ ،‬قابلیت فوق‬
‫العاده ای در جذب انرژی ضربه دارد و تحت اثر بارهای ضربه ای به راحتی از هم پاشیده نمی‬
‫شود‪ .‬شاهد تاریخی این فناوری‪ ،‬کاربرد کاهگل در بنای ساختمان است‪ .‬در واقع بتن الیافی نوع‬
‫پیشرفتة این تکنولوژی میباشد که الیاف طبیعی و مصنوعی جدید‪ ،‬جانشین کاه و سیمان‬
‫جانشین گل به کار رفته در ترکیب کاهگل شدهاند‪.‬‬


Slide 8

‫کاربرد های بتن الیافی‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫همچنین در ساخت باند فرودگاه ها به خوبی می توان از این نوع بتن کمک گرفت‪.‬‬
‫موارد دیگری از به کارگیری این بتن‪ ،‬ساخت قطعات پیش ساخته ساختمانی همچون پانل های سایبان و یا پاشش بتن‬
‫روی سطوح انحنادار همچون تونل ها می باشد‪.‬‬
‫بهکارگیری این بتن در بنای یک سازه عالوه بر موارد یاد شده از مزایایی همچون عایق بودن سازه در برابر صدا و سرعت‬
‫بالی اجرا نیز برخوردار است‪.‬‬

‫• کف سا لن های صنعتی‬
‫• بناهای مقاوم به ضربه ‪:‬مانند سازه پناهگاه ها ‪ ،‬انبارهای نگهداری مواد منفجره و باند فرودگاه ها‬
‫• پاشیدن بتن روی سطوح انحنادار همچون تونل ها‬
‫•‬

‫قابلیت انعطافی که بتن الیافی دارد همانند خواص مواد پالستیکی باعث می شود که بتن الیافی گسیختگی ناگهانی‬
‫نداشته باشد‪ .‬از آنجا که الیاف فولدی در جسم بتن در همه جهات پراکنده می شود در صورت تشکیل یک ترک در‬
‫جهات مختلف الیاف اتصالتی را بوجود آورده و از گسترش ترک جلوگیری می نماید‪ .‬بنابراین رشته های الیاف بطور‬
‫فعال در محدود کردن عرض ترک وارد عمل شده و با تشکیل ریز ترکهای زیاد قابلیت بهره برداری بتن را افزایش می‬
‫دهند‪.‬‬


Slide 9

‫بتن با الیاف فولدی ‪:‬‬
‫بتن پرمقاومت شامل الیاف فولدی‪ ،‬ترکیبی است از سیمان‪ ،‬مصالح سنگی‪ ،‬آب‪ ،‬فوق روان کننده‪،‬‬
‫دوده سیلیس وهمچنین درصدی از الیاف فولدی که بطور درهم و کامال اتفاقی ودر جهات مختلف در‬
‫مخلوط پراکنده شده است‪ .‬وجود الیاف فولدی مشخصات مکانیکی بتن را نسبت به حالت بهبود‬
‫میبخشد‪ .‬بتن پرمقاومت یک ماده ترد وشکننده است در حالیکه افزودن الیاف فولدی به بتن‬
‫پرمقاومت سبب بهبود رفتار ترد بتن وتغییرمد شکست آن میگردد‪.‬‬

‫روش های تولید الياف فولدي ‪:‬‬
‫• كشيدن و بريدن سيمهاي فولدي (الياف سيمي) با سطح مقطع دايرهاي‬
‫• نورد و برش ورقهاي فولدي (الياف برش ي) با سطح مقطع مستطيلي‬
‫• با استفاده از مواد مذاب (الياف ريختهگري) با سطح مقطع هاللي‬
‫• تراشيدن سطح ورقهاي فولدي (الياف ماشيني) با سطح مقطع هاللي‪ ،‬مثلثي يا تاب خورده‬


Slide 10

‫انواع الیاف فولدی ‪:‬‬
‫• الياف با انتهاي قالبدار‪ ،‬طول ‪ 50‬ميليمتر و قطر ‪0 /4‬ميليمتر ‪.‬‬
‫• الياف موجدار با طول ‪ 25‬ميليمتر و قطر ‪ 0 / 25‬ميليمتر ‪.‬‬
‫• الياف صاف با مقطع گرد‪ ،‬طول ‪ 30‬ميليمتر و قطر ‪0 / 3‬ميليمتر ‪.‬‬
‫• الياف صاف با مقطع گرد‪ ،‬طول ‪ 20‬ميليمتر و قطر ‪0 / 2‬ميليمتر‪.‬‬

‫خواص بتن الیافی‪:‬‬
‫‪ -‬مقاومت خمش ی‬

‫خاصیت مهم بتن الیافی مقاومت خمش ی زیاد و مقاومت در مقابل ترک خوردگی است که‬
‫این خاصیت راه حل مناسبی برای کاهش خاصیت تردی و شکنندگی بتن خالص است ‪.‬‬


Slide 11

‫‪ -‬مقاومت ترک خوردگی‬

‫الیاف نه تنها بر روی مقاومت بتن خالص تأثیر بسیار مثبتی دارد بلکه بعنوان یک عامل باز‬
‫دارنده ترک نیز عمل می کند ‪ .‬بدین معنی که با شروع ترک خوردگی ‪ ،‬الیاف نقش خود را در‬
‫دوختن ترک و محدود کردن اندازه ترک بازی کرده و از ادامه ترک خوردگی حتی با ادامه‬
‫بارگذاری جلوگیری بعمل می آورد‪.‬‬

‫‪ -‬قابلیت هدایت حرارتی‬

‫الیاف فولدی ضریب هدایت حرارتی بتن را ‪ ۲۵‬تا‪ ۵۰‬درصدافزایش می دهند‪ .‬همچنین این‬
‫الیاف باعث افزایش مقاومت بتن در تغییرات ناگهانی و زیاد درجه حرارت می شود‪.‬‬


Slide 12

‫نکته اجرایی‪:‬‬
‫الیاف را ميتوان قبل ‪ ،‬بعد يا در حین ميكس به مخلوط بتن اضافه كرد ولی براى آسانى پخش بايد‬
‫به صورت خشك وارد مخلوط شود‪ .‬البته بايد توجه داشت در فرآيند ساخت بتن اليافی بايد از‬
‫ايجاد پديده گلوله ای شدن )‪ (Balling‬كه به دليل استفاده از مقادير زياد و نادرست الياف رخ مى‬
‫دهد جلوگیری بعمل آيد زيرا در اين صورت پديده انسداد در بتن صورت گرفته و اثر الياف عمال از‬
‫بین خواهد رفت ‪.‬‬
‫همچنین در اجرای بتن باید توجه داشت که چنانچه ویبراسیون داخلی کنترل نشده باشد موجب‬
‫جدایی الیاف می گردد‪ ،‬لذا همواره ویبره خارجی توصیه می گردد‪ .‬همچنین بتن الیافی به زمان‬
‫بیشتری جهت ویبره نیاز دارد‪ .‬پرداخت سطح بتن الیافی بسیار مهم بوده و تأثیر بسزایی در کنترل‬
‫ترکهای پالستیک و خشک خواهد داشت‪ .‬عمل آوردن و نگهداری بتن الیافی مشابه بتن معمولی‬
‫است‪.‬‬


Slide 13

‫روش اختالط ‪:‬‬
‫ابتدا سنگدانه های ریز و درشت در مخلوط کن‪ ،‬مخلوط می گردند و در حین اختالط‪ ،‬الیاف اضافه و سپس سیمان و بعد آب افزوده‬

‫می شود‪ (.‬در بتن الیافی فولدی)‬
‫ابتدا الیاف پلیمری را با آب مخلوط کرده (بازشدن کامل از همدیگر) و سپس سنگدانه ها ‪ ،‬سیمان و روان کننده را با هم مخلوط می‬

‫کنیم‪ (.‬در بتن الیافی پلی پروپلین)‬

‫افزودنی های خاص در شرایط ویژه‪:‬‬

‫امروزه بتن های مختلفی برای منظور ها و خواص ویژه و نیز به منظور مصرف در شرایط خاص با‬
‫نفتالین فرمالدئید و مالمین ساخته می شود که ازمیان آنها به ساخت بتن های با مقاومت زیاد‪ ،‬بتن‬
‫های با دوام زیاد‪ ،‬بتن های با مواد پوزولنی زیاد (سرباره کوره های آهن گدازی و خاکستر بادی) بتن‬
‫های با کارایی بال‪ ،‬بتن های با الیاف و بتن های زیر آب و ضد شسته شدن می توان اشاره نمود ‪.‬‬


Slide 14

‫نکات اساس ی جهت استفاده از بتن الیافی در ایران‪:‬‬
‫•‬

‫مورد اول ‪ :‬حداقل مقاومت براى بتن در کليه سازه هاي بتني اعمال شود ‪.‬‬

‫•‬

‫مورد دوم ‪ :‬نظر به اينكه بايد از پديده ”گلوله شدن” در بتن اليافي جلوگیري به عمل آيد ‪ ،‬لذا لزم است نحوه‬

‫صحيح مخلوط کردن الياف با بتن و همچنین استفاده از روان سازها جهت افزایش کارایی فراهم گردد‪.‬‬

‫•‬

‫ا‬
‫مورد سوم ‪ :‬در بتن اليافي به منظور خارج كردن هوا‪ ،‬كاهش آب‪ ،‬افزايش كارآيي و كنترل انقباض معمول مواد‬
‫مضاف مناسبي را ميتوان مورد استفاده قرار داد‪ .‬تجربه نشان داده است كه ‪ 25‬تا ‪ 35‬درصد خاكستر آتشفشاني‬
‫به جاي سيمان تأثیر مناسبي در افزايش كارآيي و زمان گیرش خواهد داشت ‪.‬‬

‫•‬

‫مورد چهارم ‪ :‬چنانچه درصد حجمي الياف از ‪ 2‬درصد افزايش يابد مشكالتي در كيفيت بتن پديد ميآيد‪ .‬الياف‬
‫فولدي موجب كاهش در اسالمپ بتن ميشود‪.‬‬


Slide 15

‫محدودیت های كاربرد بتن الیافی‪:‬‬
‫ا‬
‫از آنجا که نحوه قرار گرفتن الیاف داخل بتن کامال تصادفی می‬
‫ا‬
‫باشد‪ ،‬از این بتن معمول نمی توان به نحو مطلوبی در ساخت‬
‫تیرها و ستونها بهره گرفت و در این نوع سازه ها استفاده از‬
‫روش سنتی و شبکه بندی فولدی بهصرفه تر و مناسب تر‬
‫می باشد‪.‬‬

‫ا‬
‫(قرار گرفتن الیاف داخل بتن کامال تصادفی می باشد)‬


Slide 16

‫بتن الیافی شیشه ای ‪:‬‬
‫ا‬
‫بتن مسلح شده به الیاف شیشه‪ ،‬بتنی است پر سیمان با نسبت آب به سیمان نسبتا پایین که حاوی الیاف‬
‫ا‬
‫شیشه مقاوم در محیط های قلیایی می باشد‪ .‬معمول در بتن مسلح شده به الیاف شیشه از میلگرد استفاده‬
‫نمی شود؛ اما به دلیل پخش شدن الیاف در تمام نقاط و جهات‪ ،‬بتن از مقاومت خمش ی الستیک و نهایی‬
‫ا‬
‫بالیی برخوردار می شود که منجر به کاهش ضخامت و وزن این نوع بتن می گردد‪ .‬اخیرا از بتن مسلح شده‬
‫به الیاف شیشه به عنوان یک ماده مناسب برای کاربردهای سازه ای نیز استفاده می شود‪ .‬خواص مکانیکی‬
‫مطلوب و دوام مناسب در برابر شرایط محیطی‪ ،‬باعث افزایش استفاده از بتن مسلح به الیاف شیشه شده‬
‫است‪.‬‬

‫ویژگی بتن الیافی شیشه ای ‪:‬‬
‫‪ -1‬مقاومت های کشش ی‪ ،‬خمش ی و فشاری با استفاده از الیاف شیشه به مقدار قابل توجهي افزایش می یابد‪.‬‬
‫‪ -2‬مقاومت در برابر خستگی افزایش یافته و عرض ترک و تغییر مکان کاهش می یابد‪.‬‬
‫‪ -3‬دوام بتن الیافی بیشتر از بتن ساده است‪.‬‬
‫‪ -4‬از قابلیت جذب انرژی وطاقت باليي در برابر بارهای دینامیکی‪ ،‬ضربه و انفجار برخورداراست‪.‬‬


Slide 17

‫کاربرد بتن الیافی شیشه ای ‪:‬‬
‫‪ -1‬ساخت پانل های نمای بیرونی ساختمان ها و ديواره تونل ها‬
‫‪ -2‬ساخت کانال های آبیاری‪ ،‬جدار منابع آب و حوضچه های ضد عفونی كننده‬
‫‪ -3‬ساخت پوسته ها‪ ،‬ورق های ساده‪ ،‬جداگرهای مقاوم در برابر آتش و درب های ضد آتش‬
‫‪ -4‬ساخت پانل های شناور‪ ،‬قایق های نجات و مخازن نگهداری بنزین‬
‫‪ -5‬ساخت سیستم های سقف‪ ،‬کف های صنعتی مقاوم در برابر ضربه‬
‫‪ -6‬ساخت مخازن آب‪ ،‬لوله های فاضالب و استخرهای شنا‬


Slide 18


Slide 19

‫باید اعتراف كرد كه استفاده از بتن الیافی از بتن سنتی به صرفه تر می باشد‪ .‬همچنین بر اساس برآورد هایی‬
‫كه توسط بعض ی از متخصصین كشور انجام گرفته است‪ ،‬در جاهایی كه سرع ــت اجرای بال مدنظر است و‬
‫یا نیاز به پاش ــش بتن (شات كریت) روی سطوح ویژه ای است‪ ،‬استفاده از این نوع بتن توصیه می گردد ‪.‬‬

‫نتیجه گیری ‪:‬‬
‫با توجه به خواص بتن مسلح و بتن الیاف فولدی که شرح آن گذشت ‪ ،‬بطور یقین می توان اذعان کرد ‪،‬‬
‫همانطوریکه سازه های بتن آرمه ای و فولدی در اجرای طرحهای مهم ‪ ،‬تحول بزرگی را بوجود آورده است‬
‫‪ ،‬استفاده از بتن الیافی نیز می تواند تحول چشمگیری در کم و کیف سازه های در درست اجراء یا‬
‫طرحهای آینده کشور داشته باشد ‪ .‬با اتکاءبر ظرفیت کرنش پذیری بتن الیافی در فشار می توان از میزان‬
‫آرمارتورهای محصور کننده در نواحی فشار کاست‪.‬‬


Slide 20

‫• منابع ‪:‬‬
‫• بررسی آزمایشگاهی مقاومت کششی بتن با الیاف فوالدی – نیما وطن خواه استادیار‬
‫دانشگاه ارومیه‬
‫• بتن الیافی مسلح به الیاف فوالدی و پلی پروپیلن – دکتر رمضانیان پور‬