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 می شود، بیش از 40 سال سهم قابل توجهی در اقتصاد، فناوری و زیبایی شناسی صنعت ساخت و ساز در سراسر جهان داشته است.
این ماده قابلیت ساخت سازه های بتنی سبکتر با دوام و طول عمر بیشتر را مطابق نیاز های خلاقانه معماران و سلیقه خاص مشتریان فراهم می کند. به نحوی که امروزه طراحی و ساخت محصولات GRC در بیش از 100 کشور انجام می شود و تولید آن تحت پوشش استانداردهای بین المللی در اروپا، آمریکا، آسیا و استرالیا توسعه یافته است.
با توجه به پتانسیل رشد و پیشرفت سازه های GRC، ایران کامپوزیت کاویان در این مقاله به ارائه خلاصه ای از اجزا، خواص و کاربردهای GRC جهت آشنایی و توسعه دانش در حوزه اصلاح بتن و سبک سازی سازه های ساختمانی می پردازد.
کاربرد های 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 (50-70 درصدی)، سهولت در حمل و نقل و نصب سازه می شود. در وهله دوم الیاف شیشه علاوه بر بهبود استحکام مکانیکی و باربری سازه از مشکلات خوردگی مصون هستند و مقاومت حرارتی ایجاد می کنند.
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 می گردد.
GRC در میان ساختمان سازان، یادآور مصالح ساختمانی ویژه و فول آپشنی است که غالبا در بازسازی ساختمان ها، ایجاد نمای نوین و مقاوم، ساخت سازه های بتنی سبک معماری آزاد، پانل های تونل، پل و گنبد یا به عنوان صفحات عایق صوت استفاده می شود.
در بررسی توسعه سازه های GRC برای کاربرد های ویژه شاهد استفاده از سازه های GRC سازگار با محیط زیست و خود تمیز شونده در پالایشگاه های ترکیه هستیم که مقاومت بالایی را در برابر انتشار NO2 و SO4 از خود نشان می دهند.
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 سازه های 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 می رود و حضور آن منجر به اتصال الیاف و ذرات ماسه به یکدیگر و افزایش مقاومت فشاری در سازه نهایی می شود. 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 سازه های 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 جریان پذیری مخلوط و انسداد تجهیزات انتقال مخلوط نمی شود.
3.الیاف شیشه AR:
همانطور که در مقاله “بهترین راه جلوگیری از خوردگی بتن چیست؟” به تفضیل بررسی شده است ترکیب قلیایی سیمان و آب یکی از عوامل خوردگی و کاهش طول عمر سازه های بتنی است اما در مخلوط GRC با افزایش الیاف شیشه AR مقاومت قلیایی مخلوط و در نتیجه طول عمر آن افزوده خواهد شد. استفاده از الیاف AR در مخلوط منجر به افزایش استحکام کششی و مقاومت در برابر رشد و ایجاد ترک در سازه نهایی می گردد اما باید این نکته را در نظر داشت که افزایش حجم آن در مخلوط اسلامپ را کاهش می دهد.
4.آب:
ترکیب آب و سیمان جزء اصلی هر سازه بتنی است و نسبت اختلاط این دو از اهمیت بالایی برخوردار است. (نسبت ایده آل 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 می گردد. یکی دیگر مزایای این جزء کلیدی سهولت اعمال GRC به روش پاشش و افزایش مقاومت خوردگی و ایجاد ترک است.
6.روان کننده و رنگدانه:
استفاده از روان کننده جهت سهولت جریان پذیری و اعمال مخلوط در قالب استفاده می شود علاوه بر این برخی از مراجع اعلام نموده اند 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 به شمار می رود، امکان رنگ پذیری مخلوط GRC قبل از قالب گیری آن در صنعت ساختمان سازی توجه و محبوبیت زیادی را به خود جلب نموده است. این مخلوط به سادگی با افزودن 5 درصد رنگدانه پودری مخصوص بتن رنگ می گیرد و در طیف وسیعی از رنگ ها تولید شود.
نتیجه گیری:
مخلوط GRC در مقایسه با بتن سنتی، امکان ساخت سازه های بتنی در انواعی از اشکال، رنگ و اندازه ها را در وزن کمتر با استحکام مکانیکی و مقاومت خوردگی بالاتر ایجاد می کند و این خواص منجر به گستردگی کاربرد این محصول به عنوان یکی از مصالح نوین در صنعت ساخت و ساز گردیده است.
در این مقاله از وبسایت ایران کامپوزیت کاویان، اهمیت و نقش اجزای مخلوط بر روی خواص نهایی سازه های 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