الیاف از جمله موادی هستند که به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می‌شوند و اغلب به عنوان مواد اولیه در صنعت نساجی مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما جالب است بدانیم که الیاف تنها موادی برای صنعت نساجی نیستند و حتی در صنعت ساختمان سازی نیز به کار می‌روند، اما با روش‌های متفاوتی. استفاده از کاربرد الیاف در صنعت ساختمان سازی می‌تواند به بهبود خواص مکانیکی و مقاومت ساختمان کمک کند. همچنین به عنوان یک جایگزین قابل اعتماد برای مواد سنتی مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله به بررسی کاربردهای الیاف در این صنعت پرداخته خواهد شد.
پیشنهاد مطالعه: الیاف چیست؟
الیاف به مثابه متریال تقویت کننده
تقویت کننده‌ها در صنعت ساختمان سازی ممکن است به صورت الیاف بلند نباشند و می‌توانند به صورت ذرات، پولک، موی Whisker و الیاف مداوم یا ورقه استفاده شوند. اما بیشتر مواد در شکل الیافی خود محکم‌تر و سفت‌تر از سایر اشکال هستند و به همین دلیل مصرف بیشتری دارند.
در دهه اخیر، مواد کامپوزیتی پیشرفت چشمگیری کرده‌اند، زیرا ویژگی‌های منحصر به فردی را دارند. استفاده از کامپوزیت‌ها در صنایع مختلف امکان پذیر شده است. به عنوان مثال در صنعت هوافضا برای افزایش کارایی و عملکرد ساختار هوافضا استفاده می‌شوند. یکی از کاربردهای الیاف در صنعت هوافضا، استفاده از الیاف کربن (گرافیت) در ساخت فضاپیماهای شاتل است.
این الیاف به همراه رزین نه تنها مشکلات حرارتی را حل می‌کند، بلکه وزن شاتل را نیز کاهش می‌دهد. همچنین، کامپوزیت‌ها در ساخت بدنه قطارها و لوکوموتیوها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع مواد مهندسی، به عنوان کامپوزیت در نظر گرفته می‌شوند تا خواص فیزیکی بهتری را به دست آورند که برای استفاده در صنایع شیمیایی مناسب باشند.
منظور از الیاف بتن چیست؟
الیاف بتن به یک تکنولوژی نوآورانه در صنعت ساخت و ساز اشاره دارد که خواص بتن را بهبود می‌بخشد. این نوع مصالح توانایی کاهش وزن بتن و افزایش مقاومت در برابر ضربه و زلزله را دارند. از ویژگی‌های بتن الیافی می‌توان به افزایش مقاومت کششی بتن، حذف نیاز به میلگرد و آرماتور حرارتی، کاهش هزینه‌ها و نیاز به نیروی کار کمتر اشاره کرد. همچنین افزایش عمر بتن و جلوگیری از کهولت آن، ایجاد مقاومت‌های بالا و مقاومت در برابر حمله سولفات و مواد مخرب بتن هم دیگر ویژگی‌ها و کاربرد الیاف در صنعت ساختمان است. به دلیل وجود این ویژگی‌ها، الیاف بتنی به عنوان یک گزینه جذاب در صنعت ساخت و ساز شناخته می‌شود.
پیشنهاد مطالعه: نقش PET پلیمر در تولید الیاف مصنوعی
انواع الیاف بتن و کاربرد الیاف در صنعت ساختمان
انواع الیاف بتن در ساختمان سازی به تبعیت از شرایط و کاربردهای مختلف، به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
| الیاف کربن | از جمله عناصر مهم در صنعت، الیاف کربنی با وزن کم و ضخامت تقریبا 10 میکرون، عملکرد بسیار خوبی در افزایش مقاومت کششی بتن دارند و بهترین گزینه برای این منظور هستند. |
| الیاف آرامید | انواع الیاف آرامید شامل پارا آمید کولار، آرنیکا و توران هستند که به دلیل ویژگی‌های خاصی که دارند، در کاربردهای مختلف در صنعت ساختمان به کار می‌روند. |
| الیاف پلی استر | این نوع الیاف از سبک‌ترین الیاف بتن هستند و معمولا به صورت جامد یا مایع موجودند. بوی شدیدی دارند و برای افزایش مقاومت کششی و انعطاف‌پذیری بتن استفاده می‌شوند. |
| الیاف سلولزی | تشکیل شده از پنبه، کتان و حتی برگ گیاه پینا، جهت بهبود شکل پذیری بتن و افزایش یکنواختی سطوح آن استفاده می‌شود. |
| الیاف پلی پروپلین | از الیاف پرمصرف بتنی است که به طول 12 تا 18 میلی‌متر می‌رسد و در صنعت ساختمان سازی استفاده می‌شود (برای استفاده در بتن و گچ). |
| الیاف ماکروسنتتیک | به شکل کلوخ شده و بسیار سفت یافت می‌شود و از ترک خوردگی بتن در هنگام سفت شدن آن جلوگیری می‌کند. بهتر است از روان‌کننده برای استفاده از این الیاف استفاده شود. |
کاربرد الیاف در صنعت ساختمان
الیاف بتن با توجه به نوعی که دارند، می‌توانند بهبود خواص مکانیکی بتن از جمله مقاومت کششی، انعطاف پذیری و مقاومت در برابر خوردگی را افزایش دهند و در نهایت عمر مفید بتن را افزایش دهند. برای نمونه کاربرد الیاف در صنعت ساختمان تحت عنوان الیاف گریس برای کنترل ترک‌های شکست بتن و افزایش مقاومت در برابر ضربه مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از الیاف شیشه‌ای در بتن، بهبود قوت کششی و افزایش مقاومت در برابر شکستگی و شکست ترک‌ها را فراهم می‌کند. همچنین الیاف فولادی برای افزایش مقاومت کششی و تحمل ضربه در بتن استفاده می شود.
پیشنهاد مطالعه: تولید الیاف مصنوعی از نایلون بازیافتی
الیاف FRP جهت تقویت سازه‌های بتن
در سال‌های اخیر، استفاده از الیاف FRP هم برای تقویت سازه‌های بتن گسترش داشته است. FRP یک ماده کامپوزیت است که از دو بخش فیبر یا الیاف تشکیل شده و توسط یک ماتریس رزین پلیمری احاطه می‌شود. این فیبرها می‌توانند در دو راستای عمود برهم یا یک راستا قرار داشته باشند. به طور کلی، اف‌آرپی‌ها به 3 شکل وجود دارند. از جمله CFRP با الیاف کربنی، GFRP با الیاف شیشه‌ای و AFRP با الیاف آرامید.
کاربرد آنها بی شک به دلیل مزایای شناخته شده کامپوزیت‌های اف‌آرپی محبوب شده است. این مزایا شامل موارد ذکر شده در لیست زیر است:
- مقاومت بالا در برابر خوردگی
- سهولت حمل و نقل در کارگاه به دلیل وزن سبک آنها
- کاهش مداوم قیمت این کامپوزیت‌ها
قبلا استفاده از صفحات فولادی به عنوان پوشش خارجی، غلاف‌های بتنی یا فولادی و پس‌کشیدگی در تقویت این سازه‌ها رایج‌تر بود. امروزه، تقویت سازه‌های بتنی و سازه‌های دیگر و یا بازسازی آنها با استفاده از الیاف (FRP) بسیار شایع شده است. در کل، استفاده از FRP به عنوان یک روش تقویت موثر، بهبود دهنده و پایدارتر برای سازه‌های بتنی و دیگر سازه‌ها است.
کلام آخر
متخصصان گروه شاد و نمونه (شادتکس) در این مقاله سعی داشتند شما را با انواع الیاف مورد استفاده در صنعت ساختمان سازی آشنا کنند. با بررسی کاربرد الیاف در صنعت ساختمان متوجه می‌شویم که این الیاف در جایگاه مواد تقویت کننده یه بتن اضافه می‌شوند تا استقامت آن را بالا ببرند. هرچه استقامت بتن بیشتر باشد، استحکام سازه هم بالاتر می‌رود.