اگر هنوز با بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC) آشنا نیستید، باید بدانید. GFRC بتن اصلاح شده با پلیمر و الیاف شیشه AR می باشد که در دسته بتن های پیشرفته و High Performance قرار می گیرد.
GFRC/GRC یک ماده کامپوزیتی بر پایه سیمان است که با الیاف شیشه AR (مقاوم در برابر محیط های قلیایی) تقویت شده است. GFRC از ترکیب مخلوطی از سنگدانه ریز، سیمان، پلیمر، آب، سایر مواد افزودنی و الیاف شیشه AR ساخته می شود. بتن GFRC مخفف (Glass Fiber ReinForced Concrete) یا بتن مصلح شده با الیاف شیشه است. این بتن را می توان به دو روش کلی تولید نمود. نخست، روش درجا ریز که مناسب برای سازه های خاص و بسیار مهم که امنیتش از میزان هزینه کرد آن از اهمیت بالاتری برخوردار باشد. روش دوم و متداول، تولید قطعات بتنی به روش پیش ساخته می باشد که کاربری عمومی تری به نسبت روش نخست دارد. از قطعات پیش ساخته GFRC در نما ساختمان ها و گاها در طراحی های داخلی استفاده می نمایند.
الیاف شیشه در بتن جی آر سی چگونه باعث تقویت بتن می شود؟
مشخصا نقطه قوت بتن در مقایسه با سایر متریال ها مقاومت فشاری بالای آن و ضعف اساسی آن مقاومت کششی و خمشی آن می باشد. از همین رو استفاده از الیاف در بتن می توان تا حد قابل قبولی این ضعف را در بتن برطرف نماید که البته این میزان بسته به نوع الیاف، طول الیاف و جنس آن کاملا متفاوت می باشد. در بتن GFRC عموما مطابق با دستور العمل ها و آیین نامه ها، می بایست از الیاف شیشه AR به منظور تقویت مقاومت خمشی و کششی بتن استفاده نمود.
اما نکته حایز اهمیت در این خصوص استفاده از الیاف شیشه AR و یا همان الیاف شیشه مقاوم در محیط های قلیایی بتن می باشد. از آنجایی که محیط بتن محیطی کاملا قلیایی است الیاف شیشه معمولی در بتن پس از یک دوره بسیار کوتاه دچار آسیب و نابودی کامل می گردند. به نحوی که پس از آن هیچ عملکردی در بتن در راستای تقویت مقاومت خمشی و کششی بتن را نخواهند داشت. از همین رو بر روی الیاف شیشه می بایست یک پوشش از ماده زیرکونیوم ZR و حداقل به میزان 16.9 باشد تا الیاف بتوانند در محیط بتن دوام آورده و عملکرد خود را حفظ نمایند. تصویر زیر به خوبی نماینگر نحوه عملکرد این الیاف شیشه AR و الیاف شیشه معمولی و متداول در بتن را نشان می دهد.
چرا بتن نمای GFRC یک انتخاب خلاقانه است؟
استفاده از بتن GFRC در نمای ساختمان به دلیل فرم پذیری، رنگ پذیری و امکان تولید در ابعاد کوچک و بزرگ سبب عدم محدودیت طراح و معمار پروژه در طراحی خلاقانه نمای ساختمان می گردد. از همین رو استفاده از نمای GFRC در دنیا و در بین معماران از محبوبیت بالایی برخوردار است.
آیا امکان رنگ آمیزی بتن جی اف ار سی بعد از ساخت و تولید وجود دارد؟
اصولا تایل های جی آر سی grc بعد از ساخت نیاز به هیچگونه پوشش رنگی ندارند چرا که این پنل ها همراه با رنگ که شامل رنگدانه های صنعتی و پیگمنت هستند ، به صورت بافتی یکپارچه و یکنواخت از ابتدا تولید می شوند . بنابراین استفاده از پوشش رنگ بر روی قطعات پیش ساخته جی اف ار سی gfrc پیشنهاد نمی شود و در صورتی که کارفرما رنگ خاصی را مدنظر داشته باشد ، می توان از رنگ های مخصوص نما از قبیل جوتن و نظایر آن بر روی قطعات نما استفاده نمود که قطعا کیفیت رنگی که پیگمنت ها به پانل های جی آر سی می دهند بسیار بالاتر از این رنگ های پوشی می باشد .
برخی از مزایای متعدد GFRC عبارتند از:
توانایی ساخت پانل های سبک:
اگرچه چگالی نسبی مشابه بتن است، پانل های GFRC می توانند بسیار نازک تر از پانل های بتنی سنتی باشند و آنها را سبک تر کند.مقاومت فشاری، خمشی و کششی بالا :
استفاده از الیاف شیشه AR در بتن سبب افزایش مقاومت خمشی و کششی در بتن GFRC به نسبت بتن های معمولی می گردد. همچنین با توجه به دستورالعمل های موجود می بایست این بتن به دلیل تولید با ضخامت های کم، از مقاومت فشاری حداقل 40 مگاپاسکال برخوردار باشد که این رده مقاومتی جز بتن های پرمقاومت قرار می گرد.مقاومت پس از شکست و مقاومت در برابر ضربه:
استفاده از الیاف نه تنها سبب افزایش مقاومت کششی و خمشی بتن می گردند، بلکه مقاومت پس از شکست بتن را به نحو قابل قبولی افزایش می دهند. به نحوی که پس از ضربه و شکست بتن تکه های بزرگ نبایست از قطعه اصلی جدا و به اطراف پرتاب شود.مقاومت در برابر هوازدگی:
از مهمترین عوامل خرابی در بتن پدیده هوازدگی می باشد که به دلیل وجود حفرات هوا در بتن متخلل رخ می دهد. این حفرات در سیکل های زمستان و تابستان یا همان سیکل ذوب و یخبندان به دلیل نفوذ آب و افزایش و کاهش حجم آب پس از یخ زدگی و ذوب سبب ایجاد ترک در حفرات موجود و در نهایت تخریب بتن از آن نواحی (همچون کنج های جداول کنار خیابان) می گردند. بتن GFRC به دلیل شیوه تولید جز بتن های متراکم محسوب می گردد که در مقابل این پدیده کاملا مقاوم می باشد.مقاوم در برابر تغییر رنگ و پوسته شدن رنگ:
در این نوع بتن می توان از پیگمنت های معدنی به منظور تولید قطعات رنگی استفاده نمود. این امر سبب عدم تغییر رنگ بتن در بلند مدت و عدم پوسته شدن رنگ در بلند مدت می گردد.سرعت اجرا:
یکی از عوامل مهم و تاثیر گذار در انتخاب متریال های ساختمانی، سرعت اجرا می باشد. در کشورهای پیشرفته عموما سرعت اجرای پروژه را تبدیل به هزینه نموده و سپس محصول مورد نظر را مورد ارزیابی دقیق تری قرار می دهند. از همین رو شاید قیمت این محصول به نسبت سایر متریال های در دسترس بالاتر باشد، اما به دلیل سرعت تولید و اجرای بالا می تواند این ضعف خود نسبت به سایر متریال های ساختمانی را جبران نماید.
تفاوت بتن جی اف ار سی با بتن معمولی در چیست؟
جایگزینی فولاد با الیاف شیشه
تفاوت این بتن با بتن معمولی در جایگزینی فولاد با الیاف شیشه برای بهبود مقاومت کششی بتن است. در اثر این جایگزینی، چگالی به طرز چشمگیری کاهش یافته، حجم کمتری اشغال می‌شود. به سبب همگونی بافت ماده، قطعات از یکپارچگی و دوام بالایی برخوردار هستند.
الیاف موجود در ترکیب این امکان را فراهم می‌کند که GFRC در ضخامت کمتری نصب شود. به گونه‌ای که ضخامت یک قطعه بتنی GFRC را می‌توان به حدود 2سانتی متر کاهش داد. بنابراین پنل پوششی نما به این روش می‌تواند تا 7 برابر کمتر از یک پنل پیش‌ساخته بتنی وزن داشته باشد که به طور معمول در هر کیلومتر مربع در حدود ۳۰ کیلوگرم است.
مقاومت خمشی و کششی بسیار بالاتر از بتن معمولی
تقویت کننده الیاف شیشه AR در کنار سایر ترکیبات بتن GFRC منجر به تولید محصولی با مقاومت خمشی و کششی بسیار بالاتر از بتن معمولی می‌شود و امکان تولید آن را در ضخامت های کمتر فراهم می سازد.
سازگاری بیشتر با شرایط محیطی
با توجه به مطالعات متعدد انجام شده در آزمایشگاه در مورد دوام و ماندگاری GFRC ، این محصول کاملاً با شرایط محیطی سازگار است، از آنجا که این بتن جز بتن های متراکم و با مقاومت بالا می باشد و همچنین در تولید GFRC از پلیمرهای مخصوص استفاده می گردد دیده می‌شود که در بسیاری از محیط‌ها، مانند قرار گرفتن در معرض اسپری نمک یا رطوبت بالا، GFRC عملکرد کاملا قابل قبولی از خود نشان می دهد.
ترکیبات بتن جی اف آر سی:
اگر زیاد با بتن کار کرده اید، می دانید که یافتن ترکیب مناسب می تواند دشوار باشد و اغلب به سال ها تجربه نیاز دارد. بسیاری از عوامل مختلف بر ترکیب ایده آل بتن تأثیر می گذارند و GFRC تفاوتی ندارد. اما مطابق با دستورالعمل های موجود می بایست در ترکیب GFRC از سنگدانه، سیمان تیپ2، پوزولان، پلیمر، کربوکسیلات و یا سایر روان کننده ها و الیاف شیشه AR استفاده نمود.
روش های نصب و اجرای بتن جی اف آر سی GFRC :
معمولاً روش نصب اصولی و پیشنهادی سیستم اجرای خشک میباشد که به سازه ایی بعنوان زیرسازی احتیاج دارد که بر روی سازه اصلی نصب شده و سپس پنلها با دیتیل های متفاوت به زیر سازی متصل می گردند. ولی متاسفانه امر مرسوم در کشور ایران به دلیل اصرار کارفرمایان به کاهش هزینه های اجرا و همچنین عدم آشنایی به مخاطرات این گونه روش های اجرا، از سیستم سنتی سیم و اسکوپ به منظور نصب قطعات در ارتفاع استفاده می نمایند که قطعا این روش در هیچ کدام از آیین نامه و دستورالعمل های بین المللی تایید شده نیست. تیم فنی شرکت مبتکر بتن سورین نیز به کارفرمایان توصیه اکید دارد استفاده از این روش را برای ارتفاع های بیش از 3 متر را به هیچ عنوان جز دستورالعمل های کارگاهی خود قرار ندهند.
جمع بندی
بتن جی آر سی یک تکنولوژی بتنی مدرن است که با استفاده از الیاف شیشه AR تقویت‌شده‌و به دلیل مزایای فراوانی که دارد، در صنعت ساخت و ساز بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. استفاده از الیاف شیشه AR در این تکنولوژی، باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی در بتن می گردد. این تکنولوژی از سال‌های ۱۹۴۰ مورد استفاده قرار گرفته است و با توسعه الیاف های شیشه مقاوم در محیط های قلیایی در دهه ۷۰، کاربردهای آن بسیار گسترش یافته است. بتن جی آر سی می‌تواند در تولید محصولات متنوعی مانند پنل‌های نما، پنل های تزیینی داخلی و کانترتاپ‌ها استفاده شود. این تکنولوژی نیازمند تجهیزات مناسب، کارگران با تجربه و کنترل کیفیت دقیق است. با استفاده از بتن جی آر سی می‌توان ساختمان‌ها و سازه‌های زیبا و با دوامی را ایجاد کرد.
سؤالات متداول درباره GFRC
1. آیا GFRC قابل رنگ‌آمیزی است؟
بله، GFRC را می‌توان با استفاده از رنگدانه‌های معدنی در مرحله تولید رنگ‌آمیزی کرد. همچنین، پس از تولید نیز امکان رنگ‌آمیزی با رنگ‌های مخصوص نما وجود دارد.
2. آیا GFRC در برابر آتش مقاوم است؟
GFRC دارای مقاومت خوبی در برابر حرارت است و می‌تواند در برابر آتش‌سوزی‌های معمولی مقاومت کند.
3. آیا GFRC برای مناطق با رطوبت بالا مناسب است؟
بله، GFRC به دلیل ساختار متراکم و استفاده از الیاف شیشه مقاوم در برابر قلیا، در برابر رطوبت و شرایط جوی سخت مقاوم است.
4. آیا GFRC نیاز به نگهداری خاصی دارد؟
GFRC نیاز به نگهداری خاصی ندارد، اما بررسی دوره‌ای و تمیزکاری منظم می‌تواند به حفظ ظاهر و دوام آن کمک کند.
منابع:
Glass Fiber Reinforced Concrete
Introduction to GFRC (Glass Fiber Reinforced Concrete) and its Benefits