היתרונות של סיבים בבטון

בטון פופולרי בענף הבנייה מכיוון שניתן לייצר אותו מחומרים מקומיים, הוא זול יחסית וניתן ליצוק אותו לרכיבי בניין בצורות שונות. זה לא רק משקף את יופיו של מבנה המבנה אלא גם בעל עמידות דחיסה גבוהה יחסית.

בעיות עם מבני בטון

בטון עשוי מחומרים שבירים כגון מלט. המאפיינים של החומר המשמש ליציקה קובעים את חוזק המתיחה הנמוך שלו. לכן, כאשר משתמשים ברכיבי דחיסה מסוימים בפרויקטים בפועל, חוזק הלחיצה הנמוך שלהם עלול להוביל להופעת סדקים בעת דחיסה, לגרום לרכיבים להישבר ולפגיעה ביציבות הכללית של המבנה. בתהליך הבנייה יורדות התכונות המכניות של הבטון, בעיקר בשל גורמים שונים בתהליכי חומרי הגלם, היציקה, התחזוקה והשינוע של הבטון.

לבטון יש משקל-עצמי גדול, וככל שהחוזק של הבטון גבוה יותר, כך השבריריות שלו ברורה יותר. לכן, בטון אינו יכול לעמוד בדרישות היציבות של מבנים- גדולים. שנית, לבטון יש עמידות נמוכה. לא תמיד ניתן לשמור בטון בסביבה הטבעית במצב טמפרטורה ולחות קבועים. טמפרטורה גבוהה מדי תפגע בבטון ותתרחב ותהרוס את המבנה הפנימי, בעוד שטמפרטורה נמוכה מדי תגרום להתכווצות הבטון ולייצר סדקים רבים.

העתיד של הבטון

עם הפיתוח המתמשך של טכנולוגיית הבנייה, החל מחקר בכיוון של-ביצועים גבוהים, עמידים-לדחיסה,-עמיד בפני סדקים ועמיד. עם המחקר והחקירה המתמשכים של תעשיית חומרי הבניין, נמצא כי הוספת סיבים לבטון יכולה לשפר את ביצועי הבטון בתקנים הנ"ל.

יתרונות בטון מזוין סיבים

החיסרון המהותי של הבטון הוא שהחומרים שלו לא יכולים לשפר אותו. סיבים משפרים את ביצועי הבטון באמצעות תכונותיהם הייחודיות, כמו מודול אלסטי גבוה וחוזק מתיחה גבוה, אך הם אינם משנים את התכונות הכימיות של חומרי הבטון, ולכן אינם הורסים את המבנה הפנימי של הבטון.

מעכב סדקים

לסיבים יש תכונות פיזיות ומכאניות גבוהות, כגון מודול אלסטי וחוזק מתיחה. הוספתם לבטון יכולה למעשה לעכב ולמנוע את התרחשותם של סדקים. בהשוואה לסיבים אחרים, מודול האלסטי של סיבי פחמן גבוה פי 1-5 מסיבים אחרים, וחוזק המתיחה גבוה פי 1-10 מסיבים אחרים. סיבי פחמן עמידים גם בפני טמפרטורות גבוהות וקורוזיה.

במהלך יציקת בטון ואשפרה, במיוחד בכיפוף איברים, תנאי טמפרטורה ולחות לא- סטנדרטיים יגרמו לסדקים ראשוניים בבטון. בלחץ יווצר ריכוז מתח בקצה הסדק הראשוני בבטון. יש סדקים בבטון. כאשר חלוקת המתח של הדגימה כולה אינה אחידה, הסדקים ימשיכו להתרחב, ובסופו של דבר יגרמו נזק לבטון, שהפך למפגע בטיחותי בחיים האמיתיים. לאחר הוספת סיבי פחמן לבטון, כאשר הבטון נדחס, סיבי הפחמן יכולים לספוג חלק מריכוז המתח בקצה הסדק ולהעביר את המתח לכל חלק הבטון דרך הסיב, ובכך לעכב את היווצרותם והתרחבותם של סדקים.

מאפיינים מכניים משופרים

פגמים שונים יופיעו במהלך ערבוב ויציקת בטון, כגון כמות קטנה של בועות שנוצרות במהלך הערבוב שנותרו בתוך הבטון. כאשר הבועות נעלמות, יווצרו פגמים מקוריים בבטון המפחיתים את חוזק הלחיצה של הבטון. כאשר מוסיפים סיבי פחמן לבטון, סיבי הפחמן הקלים והעדינים מופצים באופן אקראי בבטון, וכוח ההדבקה והחיכוך בינו לבין מטריצת הבטון מחברים היטב את האגרגטים. ומכיוון שסיבי הפחמן קטנים בגודלם, הם יכולים למלא את הנקבוביות שנוצרות על ידי ערבוב בטון, מה שהופך את האגרגטים לדחוסים יותר, ובכך לשפר את חוזק הלחיצה של הבטון.

אפקט התקשות

ככל שהחוזק של הבטון גבוה יותר, כך שבריריותו ברורה יותר. תוספת של סיבי פחמן יכולה לשפר את המבנה השביר של הבטון ולהגביר את הקשיחות שלו. כאשר הבטון נתון לעומסים חיצוניים, הפגמים הראשוניים הפנימיים שלו יתרחבו אט אט לסדקים. כאשר הסדקים גדולים, סיבי פחמן בונים גשר בין הסדקים ויכולים לספוג חלק מהלחץ. מכיוון שסיבי פחמן הם בעלי תכונות פיזיות ומכאניות טובות, הדגימה ממשיכה להרחיב את הסדקים תחת פעולת הלחץ, ובתחילה מתגברת על כוח הקשר והחיכוך בין סיבי הפחמן למטריצת הבטון. בתהליך זה, סיבי הפחמן סופגים אנרגיה רבה, מאריכים את זמן התרחבות הסדקים, מעכבים את התרחבות הסדקים ומשפרים את קשיחות הבטון.

ביצועי בטון סיבים