تأثیر فایبرگلاس بر مقاومت در برابر فرسایش بتن بازیافتی (ساخته شده از سنگدانه‌های بتن بازیافتی) موضوعی است که در علم مواد و مهندسی عمران مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در حالی که بتن بازیافتی مزایای زیست‌محیطی و بازیافت منابع را ارائه می‌دهد، خواص مکانیکی و دوام آن (به عنوان مثال، مقاومت در برابر فرسایش) اغلب نسبت به بتن معمولی پایین‌تر است. فایبرگلاس، به عنوان یکمواد تقویت کننده، می‌تواند عملکرد بتن بازیافتی را از طریق مکانیسم‌های فیزیکی و شیمیایی افزایش دهد. در اینجا یک تحلیل دقیق ارائه شده است:
۱. خواص و کارکردهایفایبرگلاس
فایبرگلاس، یک ماده غیرفلزی معدنی، ویژگی‌های زیر را از خود نشان می‌دهد:
مقاومت کششی بالا: ظرفیت کششی پایین بتن را جبران می‌کند.
مقاومت در برابر خوردگی: در برابر حملات شیمیایی (مانند یون‌های کلرید، سولفات‌ها) مقاومت می‌کند.
افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر ترک**: ایجاد پل بین ترک‌های ریز برای به تأخیر انداختن انتشار ترک و کاهش نفوذپذیری.
۲. کاستی‌های دوام بتن بازیافتی
سنگدانه‌های بازیافتی با خمیر سیمان باقیمانده متخلخل روی سطوحشان منجر به موارد زیر می‌شوند:
ناحیه انتقال بین سطحی ضعیف (ITZ): پیوند ضعیف بین سنگدانه‌های بازیافتی و خمیر سیمان جدید، باعث ایجاد مسیرهای نفوذپذیر می‌شود.
نفوذناپذیری کم: عوامل فرسایشی (مثلاً Cl⁻، SO₄²⁻) به راحتی نفوذ می‌کنند و باعث خوردگی فولاد یا آسیب گسترده می‌شوند.
مقاومت ضعیف در برابر یخ زدگی و ذوب شدن: انبساط یخ در منافذ باعث ترک خوردگی و پوسته پوسته شدن می شود.
۳. مکانیسم‌های فایبرگلاس در بهبود مقاومت در برابر فرسایش
(1) اثرات مانع فیزیکی
مهار ترک: الیاف با پراکندگی یکنواخت، ریزترک‌ها را مسدود کرده، رشد آنها را مسدود کرده و مسیرهای عبور عوامل فرسایشی را کاهش می‌دهند.
افزایش فشردگی: الیاف منافذ را پر می‌کنند، تخلخل را کاهش می‌دهند و انتشار مواد مضر را کند می‌کنند.
(2) پایداری شیمیایی
فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا(به عنوان مثال، AR-glass): الیاف تحت عملیات سطحی در محیط‌های قلیایی بالا پایدار می‌مانند و از تخریب جلوگیری می‌کنند.
تقویت سطح مشترک: پیوند قوی فیبر-ماتریس، عیوب ناحیه برشی بزرگ (ITZ) را به حداقل می‌رساند و خطرات فرسایش موضعی را کاهش می‌دهد.
(3) مقاومت در برابر انواع خاص فرسایش
مقاومت در برابر یون کلرید: کاهش تشکیل ترک، نفوذ کلر را کند کرده و خوردگی فولاد را به تأخیر می‌اندازد.
مقاومت در برابر حمله سولفات: جلوگیری از رشد ترک، آسیب ناشی از تبلور و انبساط سولفات را کاهش می‌دهد.
دوام در برابر یخ زدگی و آب شدن: انعطاف پذیری الیاف، تنش ناشی از تشکیل یخ را جذب کرده و پوسته پوسته شدن سطح را به حداقل می‌رساند.
۴. عوامل کلیدی تأثیرگذار
میزان مصرف فیبر: محدوده بهینه بین ۰.۵ تا ۲ درصد (بر حسب حجم) است؛ فیبرهای اضافی باعث خوشه‌بندی و کاهش فشردگی می‌شوند.
طول و پراکندگی الیاف: الیاف بلندتر (۱۲ تا ۲۴ میلی‌متر) چقرمگی را بهبود می‌بخشند اما نیاز به توزیع یکنواخت دارند.
کیفیت سنگدانه‌های بازیافتی: جذب آب بالا یا وجود ملات باقیمانده، پیوند الیاف-ماتریس را تضعیف می‌کند.
۵. یافته‌های تحقیق و نتیجه‌گیری‌های عملی
اثرات مثبت: اکثر مطالعات نشان می‌دهند که مناسب بودنفایبرگلاسافزودن آن به طور قابل توجهی نفوذناپذیری، مقاومت در برابر کلرید و مقاومت در برابر سولفات را بهبود می‌بخشد. به عنوان مثال، ۱٪ فایبرگلاس می‌تواند ضرایب انتشار کلرید را ۲۰٪ تا ۳۰٪ کاهش دهد.
عملکرد طولانی مدت: دوام الیاف در محیط‌های قلیایی نیاز به توجه دارد. پوشش‌های مقاوم در برابر قلیا یا الیاف هیبریدی (مثلاً با پلی‌پروپیلن) طول عمر را افزایش می‌دهند.
محدودیت‌ها: سنگدانه‌های بازیافتی بی‌کیفیت (مثلاً تخلخل بالا، ناخالصی‌ها) ممکن است مزایای الیاف را کاهش دهند.
۶. توصیه‌های کاربردی
سناریوهای مناسب: محیط‌های دریایی، خاک‌های شور یا سازه‌هایی که به بتن بازیافتی با دوام بالا نیاز دارند.
بهینه‌سازی مخلوط: میزان مصرف الیاف، نسبت جایگزینی سنگدانه بازیافتی و هم‌افزایی با افزودنی‌ها (مثلاً میکروسیلیس) را آزمایش کنید.
کنترل کیفیت: از پراکندگی یکنواخت الیاف اطمینان حاصل کنید تا از کلوخه شدن در حین مخلوط کردن جلوگیری شود.
خلاصه
فایبرگلاس مقاومت فرسایشی بتن بازیافتی را از طریق سخت‌سازی فیزیکی و تثبیت شیمیایی افزایش می‌دهد. اثربخشی آن به نوع فیبر، دوز مصرفی و کیفیت سنگدانه بازیافتی بستگی دارد. تحقیقات آینده باید بر دوام طولانی‌مدت و روش‌های تولید مقرون‌به‌صرفه برای تسهیل کاربردهای مهندسی در مقیاس بزرگ متمرکز شود.
زمان ارسال: ۲۸ فوریه ۲۰۲۵
