بتن، در ذهن همه ما نماد مقاومت و سختی است. اما بتن هم گاهی در برابر بارهای سنگین روی دوشش، در هم می‌شکند. این در هم شکستن بتن، خسارات جبران ناپذیر مالی و حتی جانی در پی خواهد داشت. از همین رو، مهندسان و محققان همواره به دنبال روش هایی برای تقویت بتن هستند. میتوان گفت این تحقیقات بی جواب نبوده و تا امروز راههای گوناگونی برای تقویت این ماده کشف شده است.
به هر نوع بتنی که توسط مواد افزودنی تقویت شده باشد، بتن مسلح میگویند. مسلح کردن بتن با روش هایی نظیر استفاده از فولاد، افزودن تکه های شیشه به آن یا به کمک الیاف مصنوعی مانند پلی پروپیلن انجام می پذیرد. شاید برای شما هم عجیب باشد که ماده زمخت و مقاومی نظیر بتن، با الیاف نرمی نظیر الیاف پلی پروپیلن تقویت شود اما این واقعیت دارد. «پلی پروپیلن، مقاومت بتن را افزایش میدهد».
مسئله ای که پیش می آید این است چه مقدار پلی پروپیلن برای تقویت حجم مشخصی از بتن لازم است؟ آیا افزودن مقدار بسیار زیادی الیاف پلیمری به بتن، مقاومت بسیار زیادی را حاصل می نماید یا فرمول خاصی وجود دارد؟ به زودی به این مسئله پاسخ خواهیم داد؛ پیش از آن، بهتر است ببینیم اصلا افزودن پلی پروپیلن به بتن، چه ویژگی هایی به آن می افزاید؟
پلی پروپیلن یک نوع ماده پلیمری بر پایه ترکیب نفتی پروپیلن یا همان C3H6 است. این ماده، یکی از بهترین تقویت کننده های بتن میباشد. الیاف پلی پروپیلن در دو رنگ سفید و مشکی تولید میشوند و دامنه کاربرد بسیاری متنوعی در زمینه های مختلف، از بافت موکت گرفته تا تقویت بتن دارند. بتن مسلح که از کاربردی ترین انواع بتن به شمار میرود، حاصل ترکیب بتن و این الیاف است. خرید پلی پروپیلن مرغوب و افزودن آن به بتن، می تواند مادهای با استحکام باورنکردنی تولید کند.
به طور کلی، الیاف پلیمری نظیر پلی پروپیلن سه خاصیت عمده برای بتن به ارمغان می آورند که عبارتاند از:
1) تقویت بتن: همانطور که گفتیم، مهمترین دلیل افزودن الیاف پلی پروپیلن به بتن، افزایش مقاومت آن است. این مقاومت هم به صورت مقاومت کششی، هم به صورت مقاومت سایشی و هم به شکل مقاومت ضربهای به چشم می آید.
2) خاصیت ضدحریق: الیاف پلی پروپیلن می توانند مقاومت بتن در برابر حریق را تقویت کنند. این نوع مقاومت محدود به حریق نیست. به صورت کلی، مقاومت بتن در برابر نوسانات شدید دما افزایش می یابد.
3) افزایش طول عمر بتن: با مسلح کردن بتن به الیاف پلی پروپیلن، ترک خوردگی ها و شکستگی ها در ساختار آن کنترل میشود. این موضوع، طول عمر بتن را به طرز قابل توجهی افزایش میدهد زیرا ترک‌های سطح بتن، یکی از دلایل اصلی آسیب دیدگی های بزرگ در بتن هستند.
حال که با الیاف پلی پروپیلن و خواص آن برای بتن آشنا شدید، به سراغ مسئله اصلی میرویم: آیا میزان زیادی الیاف پلی پروپیلن میتواند مقاومت نامحدودی را برای بتن حاصل نماید؟
پاسخ منفی است. زیرا الیاف پلی پروپیلن با وجود مزایایی که دارد، فرم سفت تری به بتن میدهد یا به عبارت بهتر، خاصیت جاری و روان بودن بتن را از آن می گیرد. این خاصیت برای بتن، عدد اسلامپ نام دارد. با افزودن الیاف پلی پروپیلن، عدد اسلامپ بتن کاهش مییابد که این کاهش اسلامپ نباید از مقدار مشخصی تجاوز نماید. به همین دلیل، حجم الیاف افزودنی باید کنترل شده باشد. اما چه حجمی از الیاف برای یک متر مکعب بتن مناسب است؟
در پاسخ به این سوال، نمی توانیم یک عدد مشخص و ثابت ارائه کنیم زیرا انواع بتن بر حسب ترکیبات، طرح اختلاط و کاربردشان نیاز به خواص مقاومتی و اعداد اسلامپ مختلف دارند. به طور کلی، مقداری به اندازه 5 تا 10 درصد وزن سیمان درون بتن میتوان الیاف به آن افزود. اگر بخواهیم وزن الیاف مورد نیاز بر حسب حجم بتن را بیان کنیم، عددی بین 0.6 تا 2 کیلوگرم برای هر متر مکعب بتن حاصل میشود.
آنچه مهمتر از این اعداد و ارقام است، اختلاط مناسب الیاف با بتن میباشد. مناسب ترین درصد مواد برای بتن نیز بدون اختلاط مناسب و ساخت یک مخلوط همگن، اثر مخربی روی بتن خواهند داشت. پس در کنار درصد مواد، طرح اختلاط مناسب و ایجاد یک مخلوط یکدست نیز بسیار مهم خواهد بود.
پلی پروپیلن، یکی از موادی است که افزودن آن به بتن میتواند خواص تقویتی مناسبی برای آن ایجاد کند. این ماده علاوه بر تقویت مقاومت بتن، طول عمر و واکنش آن نسبت به نوسانات دما را نیز بهینه میکند اما مهمترین نکته این است که چه درصدی از پلی پروپیلن میتواند بیشترین مقاومت ممکن را به بتن ببخشد. در این نوشته، سعی کردیم پاسخ مناسبی برای این سوال به شما ارائه دهیم و نکات مهم برای به دست آوردن مقاوم ترین بتن را مورد بررسی قرار دهیم که یافتن عدد مشخصی برای تعیین میزان خرید الیاف پلی پروپیلن برای ساخت حجم معین بتن مسلح، یکی از این نکات است. در کنار این نکته، یک طرح اختلاط مناسب می تواند بخش تعیین کننده فرآیند ساخت بتن مسلح باشد.
