چگونه الیاف بتنی ترک خوردگی را در پانل های بتنی پیش ساخته کاهش می دهند - دانش

ترک خوردگی یکی از رایج ترین مشکلات کیفی در دال های بتنی پیش ساخته است. حتی ترک‌های سطحی کوچک می‌توانند ظاهر، دوام و عملکرد طولانی مدت- را تحت تأثیر قرار دهند. چرا برخی از اسلب های پیش ساخته در شرایط یکسان ترک می خورند، در حالی که برخی دیگر پایدار می مانند؟

الیاف بتن یک راه حل عملی ارائه می دهد. فیبرها به عنوان یک شبکه تقویت‌کننده میکرو-به کنترل انقباض، پراکندگی تنش داخلی و محدود کردن تشکیل ترک‌های اولیه کمک می‌کنند. در مقایسه با آرماتورهای فولادی سنتی، اثر الیاف به جای محدود شدن به یک مکان ثابت، در سراسر ماتریس بتن گسترش می‌یابد. تقویت الیاف به بخشی ضروری از تولید دال پیش ساخته مدرن تبدیل شده است.

Cracking in Precast Concrete Panels

ترک در پانل های بتنی پیش ساخته به ندرت توسط یک عامل ایجاد می شود. معمولاً از اثرات ترکیبی انقباض مواد، تغییرات دما، شرایط مهار، و بارهای انتقال اولیه{1}} که در مراحل مختلف تولید عمل می‌کنند، ناشی می‌شود. این تنش ها تمایل دارند در مکان های ضعیف ساختاری تجمع یافته و در نهایت آزاد شوند.

بتن تازه می تواند رطوبت سطح را به سرعت از دست بدهد، به خصوص در محیط های گرم، خشک یا بادخیز.

هنگامی که لایه سطحی شروع به جمع شدن می کند در حالی که فضای داخلی در حالت پلاستیک باقی می ماند، تنش کششی ایجاد می شود که منجر به ترک های "نقشه" یا "انقباض پلاستیکی" ریز و نامنظم می شود.

عوامل موثر مشترک عبارتند از:

از دست دادن سریع رطوبت سطح به دلیل دمای بالا، رطوبت کم، باد شدید یا نور مستقیم خورشید

افت بیش از حد یا خونریزی ناکافی، که منجر به فقدان یک لایه محافظ آب سطحی می شود.

عدم اعمال به موقع پوشش سطحی یا پخت مه

بتن پس از سخت شدن همچنان رطوبت خود را از دست می دهد و دچار انقباض حجمی می شود. مسئله اغلب خود انقباض نیست، بلکه مهار آن انقباض است.

آرماتورها، قطعات تعبیه شده، اتصالات، اصطکاک قالب و خشک کردن ناهموار داخلی-خارجی همگی می توانند به تنش کششی انباشته کمک کنند. هنگامی که این تنش از مقاومت کششی بتن فراتر رود، ممکن است از طریق-ترک ها یا در عمق جزئی{2}}ترک ایجاد شود.

این نوع ترک معمولاً در موارد زیر مشاهده می شود:

پانل های دیواری بلند و باریک یا پانل های نازک، جایی که تغییر شکل انقباض بارزتر است.

نواحی با نسبت آرماتور کم یا تغییرات ناگهانی در سفتی

پانل هایی که رطوبت یا گرادیان دما زیاد بین هسته و سطح را تجربه می کنند

گرما در طول هیدراتاسیون سیمان تولید می شود و باعث می شود دمای داخلی پانل از دمای سطح بالاتر رود. همراه با نوسانات دمای روز و شب یا تغییرات در شرایط پخت با بخار، این می تواند گرادیان دما ایجاد کند.

هنگامی که هسته و سطح با سرعت های مختلف منبسط یا منقبض می شوند، تنش حرارتی ایجاد می شود. این امر به ویژه در پانل‌های ضخیم،-المان‌های قالب بزرگ، یا زمانی که چرخه‌های پخت با بخار به خوبی کنترل نمی‌شوند، بسیار مهم است.

علائم معمولی عبارتند از:

ترک زودرس-سن، به خصوص در شرایط اختلاف دما زیاد

انتشار ترک در امتداد خطوط ضعیف، اطراف دهانه ها یا نزدیک لبه های پانل

برای بهبود کارایی تولید، پانل های پیش ساخته اغلب در سنین پایین قالب گیری، کج و بلند می شوند، در حالی که مقاومت بتن هنوز در حال توسعه است.

تنش‌های موضعی یا بارهای ضربه‌ای می‌توانند در اطراف نقاط بالابر، لبه‌ها، گوشه‌ها و مناطق انحراف میانه{0}}روی دهانه ایجاد شوند که منجر به ترک‌های مویی، ترک‌خوردگی گوشه‌ها یا پوسته شدن لبه می‌شود.

عوامل خطر رایج عبارتند از:

قالب گیری زودرس یا پخت ناکافی

چیدمان نامناسب نقطه بلند کردن یا زوایای بلند کردن نادرست

لرزش و ضربه ثانویه در طول حمل و نقل، به ویژه در فواصل طولانی

دهانه ها، گوشه های تیز، صفحات تعبیه شده، آستین ها و لنگرهای بالابر مسیرهای بار و توزیع سفتی را تغییر می دهند و مناطق تمرکز تنش موضعی را ایجاد می کنند.

در مقایسه با مناطق مسطح و یکنواخت، این مکان ها به احتمال زیاد به نقاط شروع ترک تبدیل می شوند. بدون جزئیات بیشتر ساختاری یا اقدامات کنترلی{1}}ترک، خطر ترک خوردن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.

مناطق{0}درخطر بالا معمولاً عبارتند از:

گوشه های بازشوهای در و پنجره (نقاط تمرکز تنش کلاسیک)

مناطق اطراف اجزای تعبیه شده یا چیدمان های درج متراکم

مناطق نزدیک لنگرهای بالابر و بخش های لبه نازک

info-1200-1200

الیاف جایگزین آرماتورهای فولادی نیستند. درعوض، آنها مانند یک شبکه ایمنی سه بعدی عمل می کنند که در سرتاسر یک عنصر پیش ساخته پخش شده است، قبل از ظاهر شدن ترک ها کار می کند و حتی پس از شروع ترک نیز به کار خود ادامه می دهد. الیافی که به طور یکنواخت در بتن پراکنده شده اند، یک شبکه ریز تقویت کننده را تشکیل می دهند که پشتیبانی را فراتر از مکان های ثابت میلگرد و در کل ماتریس گسترش می دهد. هنگامی که ریزترک‌ها به دلیل انقباض، تغییرات دما یا مهار ایجاد می‌شوند، الیاف مانند بخیه‌ها این ترک‌ها را پل می‌کنند و رشد آن‌ها را کند می‌کنند و عرض ترک را محدود می‌کنند. در عین حال، آنها به توزیع مجدد تنش کششی موضعی کمک می کنند، غلظت تنش ناشی از مهار قالب، اجزای جاسازی شده یا خشک شدن ناهموار را کاهش می دهند و خطر ترک خوردن در گوشه ها و لبه ها را کاهش می دهند. برای سازندگان پیش ساخته، انتخاب نوع فیبر مناسب و استفاده از دوز مناسب اغلب منجر به بازسازی کمتر، پرداخت سطح تمیزتر و کیفیت کلی پانل سازگارتر می شود.

انتخاب حقالیاف بتنکمتر در مورد "بهترین کلی" است و بیشتر در مورد تطبیق فیبر با ترکی است که می خواهید متوقف کنید. در تولید پیش ساخته، اکثر الیاف به چند دسته عملی تقسیم می شوند.

concrete fiber reinforcement

الیاف مصنوعی تک رشته ای که از مواد مصنوعی 100% پلی استر ساخته شده و با استفاده از یک فرآیند منحصر به فرد پردازش شده است، دارای مزایایی مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر دمای بالا، پایداری شیمیایی قوی و چسبندگی قوی به آسفالت است. هنگامی که به بتن آسفالت اضافه می شوند و به هم می زنند، می توانند تعداد زیادی-توزیع تصادفی سه بعدی از تک رشته های الیافی را تشکیل دهند، که می توانند در تقویت و پل زدن نقش داشته باشند، در نتیجه به طور موثر خواص مکانیکی مخلوط های آسفالتی را بهبود بخشیده و از ترک خوردن بتن آسفالتی جلوگیری می کنند.

بتن مسلح شده با الیاف فولادی یک ماده مرکب چند فازی جدید است که از ترکیب الیاف فولادی موجدار برشی کوتاه به طور تصادفی در بتن معمولی تشکیل شده است. این الیاف فولادی موجدار برشی که به طور تصادفی توزیع شده اند می توانند به طور موثری از انتشار ریزترک ها و ایجاد ترک های ماکرو در داخل بتن جلوگیری کنند و به طور قابل توجهی خواص کششی، خمشی و مقاومت در برابر ضربه بتن را بهبود بخشند و شکل پذیری خوبی از خود نشان دهند.

ساخته شده از پلی پروپیلن از طریق یک فرآیند قالب گیری موازی و تابشی خاص و عملیات سطحی، دارای استحکام کششی بالا، پراکندگی خوب در بتن و استحکام باند قوی است که آن را برای تقویت ترک در بتن سیمانی مناسب می کند.

الیاف پلی اکریلونیتریل نوع جدیدی از الیاف تقویت کننده است که در بتن آسفالتی یا بتن سیمانی برای تقویت و جلوگیری از ترک خوردن استفاده می شود. این یک الیاف مصنوعی است که از رزین پلی اکریلونیتریل طی فرآیند خاصی ساخته شده است.

الیاف به پل زدن ریزترک ها و کند شدن انتشار ترک کمک می کنند، اما نمی توانند تنش های کششی ناشی از از دست دادن رطوبت اولیه را متوقف کنند. هنگامی که پانل های پیش ساخته در معرض دماهای بالا، باد شدید یا رطوبت کم قرار می گیرند، ترک های انقباض پلاستیک همچنان می توانند-به خصوص در سطوح بزرگ و در معرض دید ایجاد شوند.

فیبرها به کنترل ریزترک ها کمک می کنند، اما به خودی خود از تبخیر سریع جلوگیری نمی کنند. بدون پخت کافی، ترک خوردگی انقباض پلاستیک ممکن است همچنان ایجاد شود. پخت مناسب اولین خط دفاعی باقی می ماند، در حالی که الیاف به عنوان یک اقدام حمایتی عمل می کنند.

استفاده از الیاف بسیار کم کنترل ترک محدودی را فراهم می کند، در حالی که محتوای بیش از حد فیبر می تواند کارایی را کاهش دهد، هوا را به دام بیاندازد و مشکلات تکمیل سطح را ایجاد کند. همیشه از محدوده دوز توصیه شده تامین کننده فیبر پیروی کنید و بر اساس ضخامت پانل، قرار گرفتن در معرض سطح و شرایط جابجایی تنظیم کنید.

بسیاری از تولیدکنندگان فقط بر روی الیاف ساختاری "با قدرت{0}}بالا" تمرکز می کنند. با این حال، انقباض پلاستیک اولیه و ترک‌خوردگی سطح ریز اغلب بهتر توسط میکروالیاف کنترل می‌شوند که به سرعت نقاط پل ترک متراکم ایجاد می‌کنند. الیاف ساختاری برای مقاومت در برابر ضربه، چقرمگی پس از ترک، و کنترل ماکرو-ترک مناسب تر هستند. عدم تطابق در انتخاب الیاف اغلب منجر به نتیجه "الیاف استفاده شده، اما ترک ها هنوز ظاهر می شود."

پانل های پیش ساخته عناصر مسطح تحت فشار یکنواخت نیستند. گوشه ها، بازشوهای پنجره و در، نواحی اطراف قطعات تعبیه شده، نقاط بالابر و لبه های نازک همگی باعث ایجاد غلظت تنش می شوند. مهار قالب، توزیع ناهموار آرماتور، و خشک کردن دیفرانسیل، تنش های کششی را بیشتر تقویت می کند. اگر الیاف فقط در سطح مخلوط بدون بهینه سازی روش های طراحی و تولید در این مناطق بحرانی اضافه شوند، ترک خوردگی احتمالاً در همان مناطق متمرکز باقی می ماند.

س: آیا الیاف می توانند به طور کامل از ترک خوردن در پانل های بتنی پیش ساخته جلوگیری کنند؟

پاسخ: خیر. الیاف به کنترل و کاهش ترک کمک می کنند، اما نمی توانند آن را به طور کامل از بین ببرند. آنها شروع ترک و عرض ترک را محدود می کنند، در حالی که طراحی مخلوط، پخت و شیوه های ساخت مناسب همچنان ضروری است.

س: آیا الیاف می توانند جایگزین تقویت سنتی فولاد شوند؟

پاسخ: خیر. الیاف و تقویت کننده های فولادی اهداف مختلفی را انجام می دهند. تقویت‌کننده‌های فولادی بارهای ساختاری را حمل می‌کنند، در حالی که الیاف کنترل ترک، چقرمگی و عملکرد زودرس- را بهبود می‌بخشند.

س: کدام نوع فیبر برای پانل های دیواری پیش ساخته بهتر است؟

A: این بستگی به خطر ترک خوردگی دارد. میکروالیاف PP در کنترل انقباض پلاستیک موثر هستند، الیاف PVA کنترل ریزترک بهتری را ارائه می دهند و الیاف فولادی در جاهایی که چقرمگی بالاتر مورد نیاز است استفاده می شود.

س: آیا الیاف بر روی سطح یا ظاهر تأثیر می گذارد؟

پاسخ: هنگامی که الیاف به درستی انتخاب و مخلوط شوند، معمولاً کیفیت سطح را با کاهش ترک های قابل مشاهده بهبود می بخشند. با این حال، دوز نادرست یا پراکندگی ضعیف ممکن است بر روی سطح تأثیر بگذارد.

س: آیا الیاف برای پانل های پیش ساخته نازک مناسب هستند؟

ج: بله. پانل های نازک به طور قابل توجهی سود می برند زیرا الیاف به کنترل ترک خوردگی در مناطقی که پوشش سنتی تقویت کننده محدود است کمک می کند.

س: آیا الیاف رویه های اختلاط یا قرار دادن بتن را تغییر می دهند؟

پاسخ: فقط کمی. الیاف باید به درستی اضافه و پراکنده شوند، اما روش های استاندارد اختلاط و ریخته گری بتن پیش ساخته معمولاً بدون تغییر باقی می مانند.

س: آیا الیاف برای تولید بتن پیش ساخته مقرون به صرفه-است؟

پاسخ: در بیشتر موارد، بله. کاهش مجدد کار، نرخ رد کمتر، و سازگاری بهتر پانل اغلب هزینه مواد اضافی را جبران می کند.

کنترل ترک در دال های بتنی پیش ساخته نمی تواند از طریق یک راه حل به دست آید. الیاف با طراحی مخلوط بتن، عمل آوری و تقویت به طور هم افزایی برای بهبود عملکرد کلی کار می کنند. با کنترل انقباض، پراکندگی تنش داخلی و محدود کردن انتشار ترک، الیاف به دال های پیش ساخته کمک می کنند تا یکپارچگی خود را از ریخته گری تا نصب حفظ کنند. برای سازندگان قطعات پیش ساخته که کیفیت، ظاهر و ماندگاری طولانی مدت را در اولویت قرار می دهند، انتخاب نوع فیبر و دوز مناسب یک راه عملی و موثر برای کاهش عیوب، کاهش نرخ کار مجدد و بهبود قابلیت اطمینان تولید است.