Glass Fiber Reinforced Concrete چیست و چه کاربردهایی دارد؟
بتن تقویت شده با الیاف شیشه یا Glass Fiber Reinforced Concrete که به اختصار با عبارات GFRC یا GRC شناخته میشود، بیش از 40 سال سهم قابل توجهی در اقتصاد، فناوری و زیباییشناسی صنعت ساخت و ساز در سراسر دنیا داشته است.
این ماده قابلیت ساخت سازههای بتنی سبکتر، با دوام و طول عمر بیشتر را مطابق نیازهای خلاقانه معماران و سلیقه خاص مشتریان فراهم میکند. به نحوی که امروزه طراحی و ساخت محصولات GRC در بیش از 100 کشور انجام میشود و تولید آن تحت پوشش استانداردهای بین المللی در اروپا، آمریکا، آسیا و استرالیا توسعه یافته است.
با توجه به پتانسیل رشد و پیشرفت سازههای GRC، ایران کامپوزیت کاویان در این مقاله به ارائه خلاصهای از اجزا، خواص و کاربردهای GRC جهت آشنایی و توسعه دانش در حوزه اصلاح بتن و سبکسازی سازههای ساختمانی میپردازد.
کاربردهای GRC
در مقایسه خواص مخلوط GRC با بتن معمولی، اولین برتری استفاده از الیاف شیشه AR به جای فولاد جهت تقویت سازه است. این اقدام در وهله اول منجر به کاهش وزن (70-50 درصدی)، سهولت در حمل و نقل و نصب سازه میشود. در وهله دوم الیاف شیشه علاوهبر بهبود استحکام مکانیکی و باربری سازه از مشکلات خوردگی مصون هستند و مقاومت حرارتی ایجاد میکنند.
دومین برتری مخلوط بتنی GRC استفاده از پلیمر به عنوان جایگزین مقداری از آب مصرفی در مخلوط بتن است. استفاده از پلیمر منجر به کاهش مصرف آب، تنظیم PH محیطی و جلوگیری از نفوذ عوامل خورنده با پر شدن تمامی فواصل میان اجزای مخلوط و در نهایت افزایش مقاومت خوردگی سازه نهایی میگردد.
GRC در میان ساختمانسازان، یادآور مصالح ساختمانی ویژه و فولآپشنی است که غالبا در بازسازی ساختمانها، ایجاد نمای نوین و مقاوم، ساخت سازههای بتنی سبک معماری آزاد، پنلهای تونل، پل و گنبد یا به عنوان صفحات عایق صوت استفاده میشود.
در بررسی توسعه سازههای GRC برای کاربردهای ویژه شاهد استفاده از سازههای GRC سازگار با محیط زیست و خود تمیزشونده در پالایشگاههای ترکیه هستیم که مقاومت بالایی را در برابر انتشار NO2 و SO4 از خود نشان میدهند.
علاوه بر این در فناوری جدید ساخت ساختمان های پرینت سه بعدی، مخلوط GRC به عنوان یکی از مصالح اصلی توسط پرینتر های غول پیکر در ساخت ساختمان مورد استفاده قرار می گیرد.
اجزای کامپوزیت GRC
خواص و کاربرد مخلوط GRC وابسته به ترکیب درصد و انواع اجزای سازنده آن است لذا داشتن دانش و تجربه کافی در خصوص این اجزا در صنعت سازههای بتنی از اهمیت بالایی برخوردار است. مخلوط GRC به طور کامل شامل موارد زیر می شود:
1.سیمان
سیمان به عنوان جزء پایه مخلوط GFRC به شمار میرود و حضور آن منجر به اتصال الیاف و ذرات ماسه به یکدیگر و افزایش مقاومت فشاری در سازه نهایی میشود. سیمان مصرفی GRC غالبا در دو رنگ سفید و خاکستری در بازار موجود است و قیمت سیمان سفید بیشتر از سیمان خاکستری است.
نکته: در ساخت سازههای GRC رنگی از سیمان سفید استفاده نمایید زیرا غلبه بر رنگدانه خاکستری تیره دشوار است.
2.ماسه ریزدانه سیلیس
ماسه سیلیس نوع مناسبی در مقایسه با انواع شن و ماسه است که سایش و اصطحکاک کمتری با تجهیزات اختلاط ایجاد کرده و بخاطر اندازه ویژه، منجر به کاهش جریانپذیری مخلوط و انسداد تجهیزات انتقال مخلوط نمیشود.
3.الیاف شیشه AR
همانطور که در مقاله “بهترین راه جلوگیری از خوردگی بتن چیست؟” به تفضیل بررسی شد، ترکیب قلیایی سیمان و آب یکی از عوامل خوردگی و کاهش طول عمر سازههای بتنی است اما در مخلوط GRC با افزایش الیاف شیشه AR مقاومت قلیایی مخلوط و در نتیجه طول عمر آن افزایش مییابد. استفاده از الیاف AR در مخلوط منجر به افزایش استحکام کششی و مقاومت در برابر رشد و ایجاد ترک در سازه نهایی میشود اما باید این نکته را در نظر داشت که افزایش حجم آن در مخلوط اسلامپ را کاهش میدهد.
4. آب
ترکیب آب و سیمان جزء اصلی هر سازه بتنی است و نسبت اختلاط این دو از اهمیت بالایی برخوردار است (نسبت ایدهآل آب به سیمان حدود 0.3-0.35 است). با کاهش نسبت آب به سیمان و جایگزینی بخشی از این نسبت با پلیمر سازه نهایی خواص بالاتری از خود نشان خواهد داد.
5.پلیمر آکریلات
جایگزین کردن بخشی از آب مصرفی در مخلوط GRC با پلیمرهایی چون EVA یا SBR (حدود 6 درصد وزنی سیمان)، منجر به تنظیم PH در نتیجه کاهش خاصیت قلیایی و افزایش پایداری و دوام سازه میگردد. یکی دیگر از مزایای این جزء کلیدی، سهولت اعمال GRC به روش پاشش و افزایش مقاومت خوردگی و ایجاد ترک است.
6.روانکننده و رنگدانه
استفاده از روانکننده جهت سهولت جریانپذیری و اعمال مخلوط در قالب استفاده میشود. علاوه بر این برخی از مراجع اعلام نمودهاند استفاده از روان کننده می تواند مصرف آب در مخلوط بتنی را 15-30 درصد کاهش دهد.
از آنجایی که رنگ آمیزی انبوه کار دشواری است، امکان رنگپذیری مخلوط GRC قبل از قالبگیری در صنعت ساختمانسازی توجه و محبوبیت زیادی را به خود جلب نموده است. این مخلوط به سادگی با افزودن 5 درصد رنگدانه پودری مخصوص بتن رنگ میگیرد و در طیف وسیعی از رنگها تولید شود.
نتیجهگیری
مخلوط GRC در مقایسه با بتن سنتی، امکان ساخت سازههای بتنی در انواعی از اشکال، رنگها و اندازهها در وزن کمتر با استحکام مکانیکی و مقاومت خوردگی بالاتر ایجاد میکند و این خواص منجر به گستردگی کاربرد این محصول به عنوان یکی از مصالح نوین در صنعت ساخت و ساز شده است.
در این مقاله از وبسایت ایران کامپوزیت کاویان، اهمیت و نقش اجزای مخلوط بر روی خواص نهایی سازههای GRC مورد بررسی قرار گرفت و در مقاله بعدی “مراحل اجرای GRC بر روی سطوح مختلف و تجهیزات مورد استفاده آن” بررسی خواهد شد.
متشکرم مفید بود