GFRC در شیراز : 

در سال های اخیر با توجه به نیاز کارفرما ها در اجرایی شدن بدون محدودیت طرح هایشان تایل ها و بلوک های GFRC  بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

لذا به بررسی تاریخچه این قطعات می پردازیم:

در دهه 1940، پتانسیل شیشه به عنوان یک متریال ساختمانی محقق شد وبا بهبود  دی اکسید زیرکونیوم در دهه 1960 برای شرایط قلیایی خشن ادامه یافت.

برای افزایش دوام ، نسل جدید الیاف شیشه در ساختار بتن مورد استفاده قرار گرفت . به این ترتیب بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC) برای اقناع نیازهای مختلف شروع به تولید کرد.

مطالعات و آزمایشات علمی روی GFRC نشان داده است که خواص فیزیکی و مکانیکی GFRC بسته به کیفیت مواد و دقت روش های تولید تغییر می کند.

GFRC را می توان در هر جایی که به یک ماده سبک، قوی، مقاوم در برابر آتش، مقاوم در برابر آب و هوا، جذاب و غیر قابل نفوذ نیاز باشد استفاده کرد.

با پیشرفت تکنولوژی، احتمالاً انتظار می رود که کل ساختمان و فرم آزاد پیچیده با هزینه کم ساخته شود.

در سال‌های اخیر، اثر الیاف شیشه در مخلوط‌های هیبریدی برای بتن با کارایی بالا (HPC)، یک فناوری نوظهور است که در صنعت ساخت‌وساز بسیار محبوب شده است.

بتن تقویت شده با الیاف شیشه (GFRC) یکی از مصالح ساختمانی است که بیش از 40 سال  سهم قابل توجهی در اقتصاد، فناوری و زیبایی شناسی صنعت ساخت و ساز در سراسر جهان دارد. GFRC یکی از همه کاره ترین مصالح ساختمانی در دسترس معماران و مهندسان است . در مقایسه با بتن سنتی به دلیل ساختار خاص خود دارای خواص پیچیده ای است. پارامترهای مختلف مانند نسبت آب به سیمان، تخلخل، چگالی کامپوزیت، محتوای بین پرکننده، محتوای فیبر، جهت و طول، نوع پخت بر خواص و رفتار GFRC و همچنین دقت روش تولید تأثیر می‌گذارد.

تولید GFRC :

دو روش اصلی تولید GFRC وجود دارد که معمولاً تولید به صورت اسپری و پیش مخلوط ترجیح داده می شود.

در فرآیند پاشش، ملات جدا از الیاف تولید می شود که فقط در جت تفنگ اسپری مخلوط می شوند.

رشته های الیاف شیشه در داخل تفنگ اسپری به اندازه مورد نیاز بریده می شوند که معمولاً بین 25 میلی متر تا 40 میلی متر است و حدود 4 تا 5 درصد وزن کل مخلوط را تشکیل می دهد.

با استفاده از ماتریس بدون الیاف، یک پوشش نازک تا حد ممکن با اسپری ایجاد می شود

لایه های بعدی ماتریس با الیاف به سرعت اعمال می شوند تا از یکپارچگی اطمینان حاصل شود.

پس از اینکه بخش عمده ای از GFRC در لایه ها روی آن ساخته شد، مخلوط برای سفت شدن ارائه می شود. ضخامت لایه پوششی معمولاً 3 تا 5 میلی متر است که بستگی به نوع عملیات سطحی دارد.

هر پاس تفنگ اسپری لایه ای به ضخامت تقریبی 4-6 میلی متر رسوب می دهد، با این حال، باید با دقت ضخامت کافی در گوشه ها و اشکال پیچیده باشد. در نهایت، سازه با یک غلتک استوانه ای یا یک شناور فشرده می شود تا الیاف داخل ملات آغشته شود و هوای باقی مانده در مخلوط خارج شود.

با استفاده از یک عمق سنج یا یک الگو، ضخامت لایه در مشخصات GFRC بررسی می شود .

در روش تولید GFRC با پیش اختلاط و ریخته‌گری، ماتریس سیمان ابتدا تولید می‌شود و الیاف شیشه از پیش برش خورده بین ۲ تا ۴ درصد (معمولاً ۵/۳ درصد) وزن، سپس مخلوط می‌شود.

طول الیاف پیش برش معمولاً 6 تا 12 میلی متر است، با این حال، الیاف بلندتر منجر به محدود شدن کارایی مخلوط می شود. به ترتیب، ماتریس در یک میکسر با برش بالا تولید می شود و رشته های الیاف خرد شده به دلیل حداکثر کارایی در یک رژیم اختلاط با سرعت پایین گنجانده می شوند.

این امر پراکندگی آنها را در بالاترین حجم عملی با حداقل آسیب به الیاف تسهیل می کند. تولید با GFRC پیش مخلوط ممکن است شامل چندین روش مانند تزریق و لرزش، پرس یا شاتکریت باشد.

علاوه بر این دو تکنیک اصلی تولید،

روش تولید دیگری نیز وجود دارد: فرآیند ترکیبی.

در روش هیبریدی جایگزین از تفنگ قیف برای پاشش پوشش صورت استفاده می شود.

مخلوط پشتی الیافی اغلب مانند بتن معمولی ریخته شده یا با دست بسته بندی می شود.

هنگامی که مخلوط صورت نازک در قالب ها اسپری می شود، اجازه داده می شود تا قبل از استفاده از مخلوط پشتی، سفت شود تا از فشار دادن مخلوط پشتی به داخل مخلوط نازک صورت جلوگیری شود.

مخلوط های صورت و پشتی در زمان های مختلف اعمال می شوند زیرا قوام آنها می تواند متفاوت باشد.

همیشه مهم است که اطمینان حاصل شود که ترکیب ناخالص به طور مشابه نسبت آب به سیمان و محتویات پلیمر باید یکسان باشد تا از پیچ خوردگی جلوگیری شود. با این حال، دوز سنگین الیاف در مخلوط پشتیبان اغلب مانع از شکل پذیری می شود

می شود، بنابراین روش های سنتی مورد نیاز است.

                                                                اسپری کردن کت صورت-روکش آماده برای پشتیبان مخلوط پشتی-پست بسته بندی دستی در حالت عمودی 

 عمل  آوری:  مرحله عمل آوری اساساً با فناوری بتن معمولی متفاوت نیست. علاوه بر این، محصول GFRC نسبت به اثرات مضر عمل آوری با آب نامناسب بسیار حساس تر است.

سطح بالاتر و ضخامت کم GFRC می تواند منجر به افزایش خشک شدن و کاهش استحکام آن شود. به دلیل محتوای پلیمری، عمل آوری طولانی مدت مرطوب اغلب غیر ضروری است.

مقادیر کمی پلیمرهای اکریلیک در مخلوط تازه، رطوبت داخلی را حفظ کرده و از تبخیر آن جلوگیری می کند. از خشک شدن ناگهانی و سریع یا تغییرات زیاد دما باید اجتناب شود تا اطمینان حاصل شود که GFRC به استحکام کافی برای حذف ایمن عنصر از قالب می رسد.

به طور کلی، قطعات GFRC روز بعد، عمدتاً 16 و 24 ساعت پس از ریخته‌گری جدا می‌شوند. عمل آوری طولانی تر همیشه بتن بهتری را به همراه خواهد داشت، اما تمایل کلی این است که به زودی پس از ریخته گری، نوار شود.

ویژگی های ساختاری GFRC  : خواص مواد سیمانی تقویت شده با الیاف به ساختار کامپوزیت بستگی دارد. بنابراین، برای تجزیه و تحلیل این کامپوزیت ها و پیش بینی عملکرد آنها در شرایط بارگذاری مختلف، ساختار داخلی آنها باید مشخص شود. سه مؤلفه ای که باید در نظر گرفته شود عبارتند از:
1. ساختار ماتریس سیمانی حجیم،
2. شکل و توزیع الیاف،
3. ساختار رابط فیبر-ماتریس

ماتریس: ماتریس سیمانی حجیم را می توان بسته به ماده پرکننده ذرات (سندانه) به دو نوع تقسیم کرد :

ماتریس
که شامل: خمیر/ملات (مخلوط سیمان/ماسه-آب) و بتن (مخلوط سیمان-ماسه-دانه درشت-آب) است.

خمیرها یا ملات های بتن مسلح الیاف شیشه معمولاً در ورقه های نازک استفاده می شود که عمدتاً برای روکش کاری استفاده می شود.

در این کاربردها الیاف به عنوان تقویت کننده اولیه عمل می کنند و محتوای آنها معمولاً در محدوده 5 تا 15 درصد حجمی است. برای ساخت چنین کامپوزیت هایی باید از روش های تولید خاصی استفاده شود.

الیاف:
به طور کلی دو نوع متفاوت از آرایه های تقویت کننده الیاف وجود دارد: تقویت پیوسته به شکل الیاف بلند که با تکنیک هایی مانند سیم پیچی رشته یا با چیدمان لایه های تشک فیبر در ماتریس گنجانده می شوند. و الیاف کوتاه گسسته معمولاً کمتر از 20 میلی متر طول دارند که با روش هایی مانند پاشیدن و مخلوط کردن در ماتریس گنجانده می شوند. آرایه تقویت کننده را می توان با توجه به پراکندگی الیاف در ماتریس، به صورت تصادفی 2 بعدی یا 3 بعدی طبقه بندی کرد.
 
اولین مورد تقویت کننده تصادفی سه بعدی (3D) است. این زمانی اتفاق می افتد که الیاف در بتن مخلوط می شوند و بتن به شکل هایی ریخته می شود. به دلیل جهت گیری تصادفی و سه بعدی، تعداد بسیار کمی از الیاف در واقع قادر به مقاومت در برابر بارهای کششی هستند که در جهت خاصی ایجاد می شوند. این سطح از تقویت الیاف بسیار ناکارآمد است و به بارهای بسیار بالایی از الیاف نیاز دارد. به طور معمول، تنها حدود 15٪ از الیاف به درستی جهت گیری می شوند.
 
سطح دوم تقویت کننده تصادفی دو بعدی (2 بعدی) است. این همان چیزی است که در اسپری-آپ GFRC وجود دارد. الیاف به طور تصادفی در یک صفحه نازک جهت گیری می کنند. همانطور که الیاف به داخل فرم ها اسپری می شوند، آنها صاف قرار می گیرند و شکل فرم را تایید می کنند. به طور معمول، 30 تا 50 درصد از الیاف جهت گیری بهینه دارند.

ساختار رابط فیبر-ماتریس :
 
کامپوزیت های سیمانی با یک منطقه انتقال سطحی در مجاورت بخش تقویت کننده مشخص می شوند، که در آن ریزساختار ماتریس خمیر به طور قابل توجهی با خمیر حجیم متفاوت است، به دور از سطح مشترک. ماهیت و اندازه این منطقه انتقال به نوع فیبر و فناوری تولید بستگی دارد. در برخی موارد، با گذشت زمان می تواند به طور قابل توجهی تغییر کند. هنگام در نظر گرفتن توسعه ریزساختار در منطقه انتقال، باید یک فیلامنت بسته‌بندی ساخته شود و با رشته‌های بسته‌بندی شده، فقط رشته‌های خارجی تمایل به دسترسی مستقیم به ماتریس دارند.

ویژگی های GFRC :

پارامترهای مختلفی مانند نسبت آب به سیمان، تخلخل، چگالی کامپوزیت، محتوای بین پرکننده، محتوای فیبر، جهت و طول، و نوع پخت بر خواص و رفتار GFRC تأثیر می‌گذارند.

GFRC قدرت خود را از دوز بهینه الیاف و پلیمر اکریلیک می گیرد.

ماتریس پلیمر و بتن برای اتصال الیاف به یکدیگر و انتقال بارها از یک الیاف به فیبر دیگر از طریق تنش های برشی از طریق زمینه عمل می کند. چگالی و تخلخل بر میزان تراکم موثر است .

در سازه بتنی کارایی الیاف به جهت گیری آنها بستگی دارد. هنگامی که الیاف عمود بر دهانه های ترک در جهت تنش تراز شوند، تأثیر مثبت الیاف بر عملکرد GFRC افزایش می یابد .

علاوه بر آن به دلیل نیاز به بهبود عملکرد طولانی مدت GFRC، نوع الیاف شیشه مانند E و الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیایی (AR) و همچنین شرایط محیطی باید در نظر گرفته شود

. هنگامی که حمله قلیایی مکانیسم اصلی تخریب در شیشه E در نظر گرفته می شود، باید توجه داشت که الیاف را به طور کامل از ماتریکس ببندید یا از مواد سیمانی قلیایی بسیار کم استفاده کنید. از سوی دیگر، به منظور بهبود مقاومت قلیایی و دوام GFRC با الیاف شیشه ای AR، تلاش اصلی باید اصلاح ریزساختار ماتریس در مجاورت رشته های شیشه ای باشد. این می تواند با کنترل فرآیند هیدراتاسیون در مجاورت آن یا تغییر ترکیب ماتریس ارائه شود.
 
سرعت پیری تابعی از نوع الیاف شیشه است. نسل جدید الیاف AR-glass بهتر از الیاف شیشه E هستند. عملکرد پیری کامپوزیت نیز به شرایط آب و هوایی حساس است. همانطور که پیری در محیط های مختلف ادامه می یابد، حمله شیمیایی ممکن است قابل توجه باشد،

بنابراین نیاز به توسعه الیاف شیشه ای ویژه برای مقاومت قلیایی بهتر است  با توجه به اهمیت این پارامترها و شرایط موثر بر ویژگی‌های GFRC، مروری برای نشان دادن اثرات آنها بر خواص مکانیکی و فیزیکی بتن انجام شده است.

خواص مکانیکی GFRC
 مقاومت فشاری: مقاومت فشاری بتن با افزودن الیاف به مخلوط‌های بتن افزایش یافته است، با این حال افزودن بیشتر الیاف نشان‌دهنده کاهش تدریجی جنبه‌های مقاومتی است .

مدول الاستیسیته : در مصالح ناهمگن و چند فازی مانند بتن، چگالی و خصوصیات منطقه انتقال رفتار مدول الاستیک کامپوزیت را تعیین می کند. آزمون تجربی
نتایج نشان می دهد که استفاده از الیاف تاثیر مهمی بر مدول الاستیسیته ندارد.

منحی تنش -کرنش :رفتار تنش-کرنش تحت تأثیر پارامترهای مختلفی مانند اثر طول الیاف، نوع سنگدانه و اثر نرخ بارگذاری قرار می‌گیرد. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، GFRC تاثیر قابل توجهی بر قسمت صعودی منحنی تنش-کرنش دارد و علاوه بر این، قسمت نزولی منحنی تنش-کرنش یک عنصر کلیدی ضروری تحت بارهای فشاری است .

استحکام خمشی: الیاف شیشه در افزایش مقاومت خمشی بتن تاثیر دارند. شکل 7 نشان می دهد که افزایش محتوای الیاف (اما نه افزایش زیاد) منجر به افزایش مقاومت خمشی بتن در مقایسه با بتن ساده شده است. الیاف در برابر انتشار ترک ها مقاومت می کنند و تمایل به کاهش شکست ناگهانی سازه بتن دارند و بنابراین منجر به افزایش ظرفیت تحمل بار بتن می شوند

. خواص فیزیکی GFRC : 

 
انقباض خشک شدن تاثیر بسزایی بر عملکرد ساختاری و دوام بتن دارد. مکانیسم انقباض مواد سیمانی پیچیده است، اما انقباض کل اساساً تحت تأثیر نسبت و نوع سنگدانه و نسبت آب به سیمان است که بر خشک شدن تأثیر می گذارد و باعث انتشار بسیاری از ترک های میکرو به طور همزمان می شود. انقباض در سازه های بتنی همچنین ممکن است اشکالی از آسیب را در بتن ایجاد کند مانند خوردگی، آسیب یخ زدگی به این روش، و به طور جدی عمر مفید بتن را کوتاه می کند . الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی در کنترل ترک خوردگی انقباض محدود بتن موثر هستند و باعث عدم ایجاد ترک های متعدد و کاهش عرض ترک می شوند.

خزش ،  بتن به دلیل ظرفیت کرنش ضعیف و استحکام کششی کم، ماده ای شکننده است و به شدت مستعد ترک خوردن است. این ترک ها می توانند طول عمر یک سازه را با اجازه دادن به عوامل تهاجمی کاهش دهند. بنابراین، تکامل دهانه های ترک در طول زمان برای دوام بتن مهم است از نظر خزش و انقباض، تکنیک کاربرد GFRC باید در نظر گرفته شود. با پاشش پنوماتیک، فیبر شیشه ای به مخلوط ملات در زمان ریختن اضافه می شود و تغییرات قابل توجهی در ترکیبات موجود در مصرف بایندر وجود دارد. این می تواند بر کرنش خزشی تأثیر بگذارد.

تخلخل، مقاومت در برابر نفوذ کلرید و مقاومت الکتریکی
بتن یک ماده چند فازی است و دارای منافذ ریز زیادی است که به لطف یون های مهاجرتی قابل انتقال است. بنابراین، اندازه گیری مقاومت روشی تعیین کننده برای کشف ریزساختار بتن است . مقاومت بتن تحت تأثیر عوامل زیادی مانند نسبت آب به سیمان، ترکیب بتن، مواد افزودنی، شرایط عمل آوری، رطوبت است. در نتیجه، همه این اثرات می تواند باعث افزایش خطر خوردگی میلگرد فولادی در بتن شود. . در کنار این، وجود کلرید در سازه بتنی می تواند جریان الکتریکی و خطر خوردگی را افزایش دهد . مقاومت قلیایی GFRC نفوذپذیری کمتر کلرید را به بتن نشان می دهد که مقاومت به خوردگی را افزایش می دهد. بنابراین، دوام که یکی از مهمترین جنبه های بتن است، می تواند در شرایط کار سازه های بتنی بهبود یابد.

کاربردها و آخرین پیشرفت های GFRC:

در مقایسه با بتن سنتی، GFRC به دلیل ساختار خاص خود دارای خواص پیچیده ای است. در نتیجه خواص ساختاری، دارای قالب گیری مناسب، ساختار قوی و بادوام است. علاوه بر این، به دلیل نصب سریع و حمل و نقل آسان، هزینه پایینی را فراهم می کند. صدا را پخش یا جذب می کند و سازگار با محیط زیست است.
 
به عنوان خروجی کل این ویژگی ها، یکی از ویژگی های کلیدی GFRC، تطبیق پذیری آن در استفاده است. GFRC به طور گسترده و قابل اطمینان در معماری (به عنوان مثال روکش فلزی، قالب گیری، محوطه سازی)، ساختمان (به عنوان مثال سقف، دیوارها و پنجره ها، نوسازی، پایه ها و کف)، مهندسی (به عنوان مثال قالب های دائمی، تاسیسات، آکوستیک، پل ها و تونل ها، جاده ها، آب) استفاده می شود.

یکی از اولین کاربردهای GFRC که با فرآیند اسپری کردن تولید شد.

 در مجموع 110000 متر مربع از GFRC استفاده شد (مرکز المپیک جوانان نانجینگ، چین، 

. 3D Technology–Foster + Partners made from GFRG–GFRC and acrylic

محلول رنگ آمیزی برای GFRC

از آنجایی که رنگ آمیزی انبوه GFRC یک کار سخت است، این وضعیت مستلزم انتخاب خاصی از سیمان، گرانول ها، مواد معدنی خوب و رنگدانه ها است، بنابراین آن را نسبتاً پرهزینه می کند. محصولات اشباع رنگی جایگزین رنگ آمیزی انبوه بتن معماری هستند. آنها دکوراسیون مدرج دیوارهای بتنی را فراهم می کنند و همچنین می توانند اطمینان حاصل کنند که دفع آب یا لکه می تواند منجر به محافظت دفع کننده شود .

نتیجه گیری
 
GFRC یکی از همه کاره ترین مصالح ساختمانی در دسترس معماران و مهندسان است. کمک قابل توجهی به اقتصاد، فناوری و زیبایی شناسی صنعت ساخت و ساز کرده است. در راستای این اهمیت، یک بررسی جامع که روش‌های گسترده تولید GFRC و سازگاری فناوری در حال توسعه را مورد بررسی قرار داد، به این وسیله با هدف درک خواص مکانیکی و فیزیکی GFRC انجام شد.
 
به طور کلی افزودن الیاف شیشه منجر به مقاومت فشاری وخمشی بالاتری می شود، اما مقدار زیاد الیاف به دلیل کاهش کارایی باعث کاهش استحکام می شود. بهبود قابل توجهی در مدول الاستیسیته بتن با افزودن الیاف با کسر حجمی کم وجود ندارد. الیاف شیشه اثر مثبتی بر منحنی تنش-کرنش GFRC و استحکام خمشی دارند، زیرا نسبت ابعاد الیاف افزایش می‌یابد که منجر به افزایش کشش و جذب انرژی GFRC می‌شود.
 
به طور کلی، عمر مفید GFRC به دلیل کنترل انتشار ریز ترک ها، خوردگی (به ویژه الیاف شیشه ای AR) و نفوذپذیری کمتر از بتن سنتی بالاتر است. GFRC سبک وزن است و حدود 50 تا 70 درصد سبک تر از بتن سنتی است. با این حال، خود مخلوط کردن (نیاز به مواد خاص) دشوار است. هزینه آن بیشتر از بتن سنتی به دلیل فایبرگلاس، افزودن مواد افزودنی و کوپلیمر اکریلیک است، اما توسعه فناوری می تواند این مقایسه را به طور قابل توجهی تغییر دهد.
 
GFRC به طور گسترده و قابل اعتماد در معماری، ساختمان، کاربردهای مهندسی استفاده می شود. علاوه بر این، فرم های پیچیده، مواد تزئینی و کل ساختمان را می توان با کمک فناوری های دیجیتال تولید کرد. GFRC همچنین منبع بسیار مهمی است که شامل پانل های سازگار با محیط زیست خود تمیز شونده، سطوح به راحتی قابل رنگ شدن و کاربردهای بتن با کارایی بالا می باشد.
در نتیجه، کاربردهای GFRC زیادی در عمل وجود دارد، اما تحقیقات بسیار کمی برای پشتیبانی از آن وجود دارد. در پاسخ به این نیاز رو به گسترش استفاده در عمل، تحقیقات پیشرفته GFRC را می توان انجام داد تا خواص آن را بیشتر بهبود بخشد.

 شما میتوانید برای مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر با لیدوما بتن در تماس باشید.

برخی از محصولات لیدوما بتن :

GFRC

بتن اکسپوز

آجر بتنی

کفپوش

بلوک سبک

قطعات بتنی پیش ساخته

ارتباط  با ما: 

کارشناسان فروش     09170700415     -   09170700416