بتن GFRC ( بتون جی اف آر سی) چیست ؟

بتن GFRC  ( بتون جی اف آر سی) چیست ؟
بتن GFRC مخفف (Glass Fiber Rein Forced Concrete) یا بتن الیاف شیشه است. که به نمای خشک هم معروف است. این قطعات بتنی از فایبرگلاس که برای تشکیل بدنه قایق استفاده می‌شود به مراتب ضعیف‌تر است. سیمان و بتن مقاومت کششی پایینی دارند و این ضعف بوسیله الیاف شیشه تقویت شده است. GFRC از سیمان پرتلند، سنگدانه ریز، آب، الیاف شیشه ، پلیمر اکریلیک و مواد افزودنی دیگر تشکیل شده است.
الیاف شیشه با عملکردی مشابه میلگرد، بتن را تقویت می‌کنند. الیاف شیشه بار کششی اعمال شده را تحمل میکند. وجود تقویت کننده الیاف شیشه  در این محصول مقاومت خمشی و کششی بتن را بالاتر از بتن معمولی می‌برد. GFRC ماده‌ای سبک و بادوام است که می‌تواند تقریباً به شکل‌ها، رنگ‌ها و طرح های متنوع تولید و اجرا شود. محبوبیت استفاده و بکارگیری از این بتن به دلیل امکان استفاده و کاربردهای مختلف در میان طراحان، معماران، مهندسان در حال افزایش است.

تاریخچه بتن GFRC
شکل گیری بتن GFRC جی اف آر سی در سال ۱۹۴۰ میلادی توسط روسها بوده که از الیاف بازالت بعنوان الیاف جهت مسلح کردن بتن استفاده می کردند اما بعد از جنگ جهانی دوم به واسطه حجم سنگین ساخت و ساز در کشورهای اروپایی و نبود الیاف بازالت بواسطه شرایط محیطی این کشور ها از الیاف شیشه به عنوان الیاف جایگزین استفاده شد و کاربرد بسیاری در صنعتی سازی ساختمان پیدا کرد و از سال ۱۹۷۰ میلادی در معماری های خاص و جنبه های دکوراتیو نیز مصرف شد. به ویژه در کشورهای مسلمان در حال پیشرفت از قبیل مالزی، عربستان سعودی، امارات متحده عربی و ترکیه به دلیل امکان استفاده در معماری اسلامی جایگاه خاصی را پیدا کرده است. در ایران نیز در اواخر دهه هفتاد و اوایل دهه هشتاد در چندین پروژه از این نوع مصالح ساختمانی استفاده شد و در سال های اخیر با شناخت بیشتر و عمیق تر این نوع بتن، جایگاه بالایی در بین مصالح ساختمانی مورد استفاده در نمای ساختمان پیدا کرد.

طرح اختلاط بتن GFRC
اگر با بتن سروکار داشته باشید، می‌دانید یافتن طرح اختلاط مناسب دشوار است و اغلب به سال‌ها تجربه و مهارت در این زمینه نیاز دارد. بتن GFRC نیز از این موضوع مبرا نیست. در ادامه این مقاله، به بررسی برخی از اجزای اصلی بتن GFRC می‌پردازیم.
    ماسه دانه‌بندی شده: شن و ماسه مورد استفاده در بتن GFRC، باید دانه‌بندی با اندازه متوسط داشته باشد؛ زیرا ماسه بسیار ریز تمایل به مهار جریان‌پذیری دارد، در حالی که مواد درشت‌دانه تمایل دارند از بخش‌های عمودی خارج شده و هنگام پاشش به عقب بازگردند. بر این اساس بهتر است شن و ماسه از الک شماره 50 تا 30 عبور داده شود تا اندازه دانه‌ها حدود ۰.۳ میلی‌متر تا ۰.۶ میلی‌متر باشد.
    سیمان: سیمان مورد استفاده در این بتن، مانند سایر بتن‌های معمولی با همان نسبت وزنی ماسه به سیمان است.
    پلیمر: پلیمر اکریلیک مورد استفاده در GFRC، پلیمرهای لاتکسی مختلفی مانند EVA یا SBR و … هستند. درصد مصرف این پلیمر در بتن، معمولاً 6% جامدات وزنی مواد سیمانی است. از آن‌جا که اکریلیک خیس نمی‌شود، پس از خشک شدن، نرم و حل نشده و در اثر قرار گرفتن در معرض نور خورشید نیز زرد نمی‌گردد. اکثر پلیمرهای اکریلیک مورد استفاده در GFRC دارای ۴۶% تا بیشتر از ۵۰% مواد جامد هستند.
    آب: نسبت آب به سیمان در بتن معمولی بین ۰.۳ تا ۰.۳۵ است. توجه داشته باشید هنگام تعیین مقدار آب، باید مقدار آب پلیمر اکریلیک را نیز محاسبه کرده باشید. بر این اساس در صورت وجود ۴۶% مواد جامد پلیمری، به ازای هر ۱۰۰ پوند سیمان، ۱۵ پوند پلیمر به اضافه ۲۳ پوند آب لازم است.
    الیاف شیشه‌ای مقاوم در برابر قلیاییت: الیاف جزو ضروری بتن GFRC هستند. الیاف مورد استفاده در این بتن، عموماً از نوع AR Glass یا الیاف مقاوم در برابر قلیاییت است. طول این الیاف از ۶ تا ۳۸ میلی‌متر متغیر است.
    مقدار الیاف: مقدار الیاف مورد استفاده در بتن GFRC متفاوت است، اما معمولاً بین 3 تا 7% وزن کل سیمان در نظر گرفته می‌شود. همان‌طور که می‌دانید افزایش مقدار الیاف مقاومت را افزایش داده، اما میزان کارایی و اسلامپ بتن تازه را کاهش می‌دهد. بنابراین برخلاف اکثر اجزای طرح اختلاط بتن، لازم است مقدار مصرفی الیاف در GFRC به صورت نسبتی از وزن کل مخلوط بتن محاسبه شود؛ نه به صورت درصدی از وزن سیمان خشک. بر این اساس مقدار میانگین الیاف مورد استفاده در این نوع بتن، برابر با ۰.۲۵% وزن کل مخلوط بتن است.
    سایر مواد افزودنی: افزودنی‌هایی که در این نوع بتن استفاده می‌شود، بسته به روش ساختی که مورد استفاده قرار می‌دهیم متغیر است. اما به طور معمول در آن از انواع پوزولان‌ (دوده سیلیسی، متاکائولن یا VCAS) و فوق روان کننده‌ بتن استفاده می‌شود.

خصوصیات بتن gfrc
    مقاومت کششی را حدود 2 برابر افزایش میدهد.
    مقاومت در برابر ضربه را حدود 10 برابر افزایش می‌دهد.
    مقاومت خستگی بتن تقویت شده با الیاف شیشه کمی کمتر از بتن مسلح با فولاد است.
    وزن مخصوص این بتن برابر با ۲/۲ تن در مترمکعب است.
    الیاف شیشه حدود ۱۰ درصد حجمی مخلوط بتنی است.
بتن gfrc با بتن الیافی تفاوت دارد. در تولید بتن الیافی از هر نوع الیاف اعم از پروپیلن، پلی استر، فلز و … استفاده می‌شود ولی برای جی اِف آر سی با روش تولید خاص فقط از الیاف شیشه استفاده می‌گردد.

تفاوت بتن GFRC با بتن معمولی
مقاومت خمشی و کششی بالاتر از بتن معمولی
استفاده از الیاف شیشه منجر به تولید محصولی با مقاومت کششی و خمشی بالاتر از بتن معمولی می‌شود. همچنین امکان استفاده از این پنل ها در نصب نماهای بتنی نازک فراهم است. GFRC مقاوم و بادوام است که می‌تواند تقریباً به طرح ها و شکل های مختلف تولید شود، به این دلیل برای نماسازی ساختمان‌ها استفاده میشود. همچنین در ساخت مبلمان شهری از جمله نیمکت های بتنی و … نیز کارایی دارد. در تولید این بتن نیازی به تشکیلات آرماتوربندی نیست.
جایگزینی الیاف شیشه با میلگرد
بتن تقویت شده با بتن معمولی در جایگزینی فولاد با الیاف شیشه متفاوت است. ببا این کار مقاومت کششی افزایش و چگالی کاهش می یابد. قطعات از یکپارچگی و دوام بالایی برخوردار هستند. بدلیل ضخامت کمتر الیاف نسبت به میلگرد این امکان را فراهم می‌کند که GFRC در ضخامت کمتری تولید شود.
مقاومت در برابر آتش سوزی و شرایط جوی
قطعات بتنی در مقابل آتش مقاوم هستند و نمی‌سوزد. بتن مسلح در مقایسه با بتن معمولی، از حساسیت و فرسایش کمتری در شرایط مختلف جوی برخوردار است. بتون به عنوان عایق صوتی و حرارتی عمل می‌کند.
 از آنجا که سطح GFRC با یک پلیمر خاص آغشته شده است، ترک، سابیدگی و خوردگی در سطوح نما دیده نمی‌شود. مقاومت و پایداری GFRC در برابر زلزله، طوفان، آتش سوزی و برف و یخبندان در آزمایشگاه و در بسیاری از پروژه‌ها ثابت شده است.

روش‌های تولید بتن تقویت شده با الیاف شیشه
برای تولید GFRC، روش‌های مختلفی به کار گرفته می‌شود؛ از جمله روش ریخته‌گری که در آن ملات را با الیاف مخلوط می‌کنند و در قالب می‌ریزند؛ روش Spray Pre-mix که در آن الیاف و ملات به صورت جداگانه و به طور همزمان در قالب شات می‌شوند؛ روش Spry-up و… که در ادامه به بررسی چند نمونه‌ از آن‌ها می‌پردازیم.
روش Spry-Up
این روش GFRC بسیار شبیه به بتن شاتکریت است، زیرا مخلوط بتن سیال در قالب‌ها پاشیده می‌شود. در این روش از تفنگ اسپری تخصصی برای پاشش مخلوط بتن سیال و برش الیاف شیشه‌ای بلند قرقره‌ی پیوسته استفاده می‌شود. بتن GFRC تولید شده با فرآیند Spray-up به دلیل حجم بالا و طول زیاد الیاف، مقاومت بسیار زیادی دارد.
روش Spray Premix
در روش Premix الیاف کوتاه‌تری با مخلوط بتن سیال آمیخته شده و سپس در قالب ریخته یا اسپری می‌شود. در این روش، برخلاف روش Spray-up تفنگ‌های اسپری برای مخلوط کردن الیاف با بتن سیال نیازی به خردکن الیاف ندارند، اما با این وجود همچنان این روش جزو روش‌های گران‌قیمت محسوب می‌شود.
بتن تولید شده با روش Premix نسبت به بتن تولید شده به روش Spray-up، به دلیل جهت‌گیری تصادفی الیاف در زمان اسپری و کوتاهی الیاف دارای مقاومت کمتری است. در حالی که بتن تولید شده با این روش نسبت به بتن تولید شده به روش ریخته‌گری مقاومت بالاتری دارد، زیرا در این روش می‌توان بیش از 4% وزن مخلوط (بتن) از الیاف شیشه استفاده کرد. از این رو بتن تولید شده با این روش، مقاومت خمشی و شکل‌پذیری بیشتری نسبت به روش ریخته‌گری یا روش‌های دیگری مثل پرس کردن، اکستروژن و پاتروژن و… دارد.
روش Hybrid
یکی از گزینه‌های مقرون به صرفه برای تولید GFRC، استفاده از روش ترکیبی (Hybrid) است. در این روش با استفاده از تفنگ جهنده (hopper) ارزان‌قیمت، سطح رویی مخلوط بتن GFRC ریخته‌گری شده را می‌پوشانند. به بیانی دیگر در این روش، لایه‌ای نازک و بدون الیاف در قالب‌ها اسپری می‌شود و سپس مخلوط بتن پشتیبان (اصلی) مانند بتن معمولی در قالب ریخته می‌شود. این روش معمولاً توسط اکثر سازندگان کانترتاب‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای بتن مسلح با فایبرگلاس
فواید بتن تقویت شده با الیاف شیشه :
    جهت بازسازی ساختمان‌های قدیمی کاربردی است.
    پنل های gfrc برای نمای خارجی و دیوارها استفاده میشود.
    بتون gfrc حدود 85 درصد وزن بتن مسلح با فولاد است به این معنی که کمی سبک تر میباشد.
    مقاومت خمشی مناسبی به نسبت وزن دارد.
    تجهیزات و دستگاه های خاص یا گران قیمت هنگام ریختن یا پاشیدن GFRC لازم نیست.
    برشکاری آن آسان است و شکستنش دشوار می‌باشد.
    مقاومت در برابر ضربه و مقاومت کششی این بتن به دلیل وجود الیاف شیشه، استحکام بالاتری نسبت به بتن معمولی دارد.
    این بتن را می‌توان در رنگ‌ها و طرح های متنوع ساخت.
    بتن GFRC در برابر مواد شیمیایی مقاوم است.
    در برابر بارندگی و آفتاب و … مقاوم است و دوام و طول عمر بالایی دارد.
    در برابر آتش و گرما و سرما مقاوم است.
    نفوذ پذیری کم GFRC مقاومت آن را در برابر آلودگی آب و هوا را افزایش می‌دهد.
    سازگار با محیط زیست است.
    به دلیل وزن کمتر، بار مرده ساختمان را کاهش می‌دهد.
    سرعت اجرا و نصب بالایی دارد.

معایب بتن مسلح شده با الیاف شیشه
    هزینه تولید و ساخت بتون GFRC بدلیل استفاده از فایبرگلاس و مواد افزودنی و پلیمرهای اکریلیک بالاتر از بتن معمولی است.
    طرح اختلاط این بتن نیاز به نیروهای متخصص دارد.
    استحکام بتن مسلح شده با الیاف شیشه در طولانی مدت کاهش می یابد.

موارد استفاده بتن GFRC
از این نوع بتن به صورت تجاری، برای ساخت پانل های بزرگ و سبک که اغلب به عنوان نمای ساختمان در نظر گرفته شده استفاده می گردد. این پانل ها غیر سازه ای در نظر گرفته شده اند، زیرا آنها برای حمایت از وزن خود به همراه بارهای لرزه ای و بادی طراحی شده اند، که در طراحی دیوارهای پرده شیشه ای طراحی شده است. این پانل ها به دلیل لایه بندی مواد بسیار سبک وزنند، نه به این دلیل که بتن جی اف ار سی چگالی قابل ملاحظه ای نسبت به بتن معمولی دارد. به طور متوسط وزن آن حدود یک بایت معمولی را به صورت حجمی وزن می کند.
الیاف شیشه‌ای علاوه بر تقویت بتن مسلح مانند الیاف فولادی، باعث افزایش مقاومت خمشی، کششی و ضربه‌ای بتن می‌شوند و به این ترتیب از بتن در برابر خطرات ناشی از ترک خوردگی محافظت می‌کنند. این موضوع باعث شده این بتن در تولید انواع محصولات بتنی، معماری سبک و قوی مانند پانل‌های ساختمانی مدولار، محصولات بتنی تزئینی پانل‌های دیوارنما، دور شومینه، روکش‌های روشویی، میزهای بتنی، ترانشه‌های خطوط توزیع برق زیرزمینی، محصولات جایگزین سفال و… مورد استفاده قرار گیرد.

خرید کتابهای دست دوم مهندسی عمران

خرید کتاب دست دوم معماری

خدمات گروه معماری هفت:
گروه معماری هفت متشکل از مهندسان معمار خبره در زمینه های زیر در خدمت شما عزیزان است:
طراحی ساختمان مسکونی
طراحی ساختمان اداری
طراحی ویلا
طراحی نما
اصلاح پلان
انجام پایان نامه معماری
انجام پروپوزال معماری
شیت بندی

با ما تماس بگیرید... 09122257213

مقالات دیگر

_______________________________________________________