בטון סיבי פוליפרופילן

לסיבי פוליפרופילן רגילים יש עמידות ירודה להזדקנות ונוטים ליצור אשכולות במהלך ערבוב בטון. רק סיבים שעברו שינוי יכולים לעבוד יחד עם מטריצת המלט ולשמש בהנדסת בטון. יישומים מוקדמים השתמשו בעיקר בסיבי פיצוח של סרט פוליפרופילן. בתחילת שנות ה-80, ארצות הברית פיתחה בהצלחה סיבי פוליפרופילן מונופילמנטים, שהפכו בשימוש נרחב באיטום מים תת קרקעי, גגות, רצפות, כבישים מהירים ופרויקטי גשרים של מבנים תעשייתיים ואזרחיים, בשל עלותם הנמוכה ושיפור משמעותי בביצועי הבטון. מאז אמצע ה-1990, אלפי פרויקטים בסין אימצו בטון סיבי פוליפרופילן, כולל אחוזת גואנגג'ואו החדשה בסין, מרכז הסחר העולמי של צ'ונגצ'ינג, כפר המשחקים באסיה בייג'ינג, גשר נהר ווהאן יאנגצה ופרויקט שלושת הנקיקים, עם הישג יוצא דופן תוצאות.

1. מאפייני בטון סיבי פוליפרופילן

לבטון יש מתיחה סופית נמוכה, בדרך כלל נע בין {{0}}}.01% ל-0.20%, בעוד שלסיבי פוליפרופילן יש מתיחה של עד 15% עד 18%. סיבי פוליפרופילן מונופילמנטים המפוזרים באופן שווה בבטון לא רק מונעים התיישבות אגרגטית, משפרים את יכולת העבודה ומפחיתים דימום והפרדה, אלא גם נושאים ביעילות את מתח המתיחה הנגרם מהתכווצות הבטון. פעולה זו מעכבת או מונעת את התרחשותם והתפתחותם של מיקרו-סדקים פנימיים וסדקי מאקרו פני השטח בבטון, ובכך משפרת את אטימותו. כאשר הוא נתון לעומסי פגיעה, בטון סיבי פוליפרופילן מונע התפשטות סדקים, משפר את עמידות הפגיעה, עמידות הכפור ועמידות הגז של בטון.

1.1 מאפיינים פיזיים

התנגדות להתכווצות: עמידות להתכווצות היא התכונה החשובה ביותר של סיבי פוליפרופילן בבטון. מחקרים הראו כי שילוב של סיבי סדק סרט פוליפרופילן ביחס נפח של כ-1% יכול להפחית את קצב ההתכווצות של הבטון בכ-75%.

אטימות: על פי המרכז הלאומי לבדיקות חומרי בניין, לבטון סיבי פוליפרופילן במינון 0.05% יש אטימות גבוהה יותר ב-70% תחת לחץ מים של 1.2MPa בהשוואה לבטון שאינו סיבי פוליפרופילן באותו חוזק ({{6 }}גיל יום).

עמידות באש: בדיקות עמידות בפני אש אחרונות מצביעות על כך שהוספת סיבים בנקודת התכה נמוכה (קוטר 0.1 מ"מ, אורך 12 ס"מ, מינון 4 ק"ג/מ"ר) לבטון מראה עמידות אש מבטיחה. עמודי בטון מסוג סיבי כמעט אינם מציגים נזק לאחר בדיקות עמידות אש סטנדרטיות, דבר המצביע על כך שסיבי נקודת התכה נמוכה יכולים למנוע התפרקות בטון.

יכולת עבודה: הוספת סיבי פוליפרופילן ביחס נפח של {{0}}.05% עד 0.07% יכולה למעשה לעכב הפרדה ודימום בתערובות בטון, ולשפר את יכולת העבודה.

1.2 מאפיינים מכניים

חוזק לחיצה ומתיחה: חוזק הלחיצה והמתיחה של בטון סיבי פוליפרופילן דומה לזה של בטון רגיל.

חוזק כפיפה: הוספת סיבי סדקים של סרט פוליפרופילן ביחס נפח של כ-1% יכולה להגביר את חוזק הכפיפה של טיט או בטון בלא יותר מ-25%, אך יכולת העיוות לפני כשל גבוהה מאוד.

עמידות בפני פגיעה: בדיקות של המרכז הלאומי לבדיקות חומרי בניין מראות כי חוזק הפגיעה של טיט עם תכולת סיבים {{0}}.05% ו-0.1% גדל ב-17.7% ו-25.8%, בהתאמה, בהשוואה לטיט רגיל.

התנגדות לעייפות: מבחני עייפות עם קצב העמסה של 20 מחזורים לשנייה מראים כי לאחר 2 מיליון מחזורים, בטון רגיל יכול לעמוד במתח מרבי של 50% מחוזק הכפיפה שלו, בעוד שבטון סיבים עם מינון של 0.3% יכול לעמוד מתח מקסימלי של 65% מחוזק הכיפוף שלו.

1.3 עמידות

עמידות בהקפאה-הפשרה: המרכז הלאומי לבדיקות חומרי בניין בדק את עמידות ההקפאה-הפשרה של בטון סיבי פוליפרופילן עם שני יחסי נפח שונים תוך שימוש בתקן GBJ 82-1985. דגימות בגודל 100×100×100 מ"מ נבדקו בגיל 28 ימים, המדמים את החודש הקר ביותר עם טמפרטורה ממוצעת של -5 עד 0 מעלות . התוצאות הראו כי הוספת סיבי פוליפרופילן שיפרה משמעותית את עמידות ההקפאה-הפשרה של בטון לאחר 50 מחזורי הקפאה-הפשרה.

התנגדות לתגובת פחמן ואלקלי-אגרגט: בטון סיבי פוליפרופילן משפר את העמידות בפני פחמימות ותגובות אגרגט אלקלי בעיקר על ידי הפחתת סדקים פנימיים שונים, ובכך משפר את צפיפות הבטון.

2. יישומים של בטון סיבי פוליפרופילן

2.1 הנדסת בניין

בטון סיבי פוליפרופילן משמש ליציקה באתר של לוחות מרתף, קירות צד, לוחות גגות, מיכלי מים ומבני בטון עמידים למים אחרים, כמו גם רכיבי בטון בנפח גדול כגון קורות יסוד ולוחות בבניינים רבי קומות . זה משפר את יכולת העבודה ועוזר לשפר את האטימות, עמידות הסדקים ועמידות ההקפאה-הפשרה של בטון עמיד למים, מטפל ביעילות בסדקים הנגרמים מלחץ טמפרטורה בבטון בנפח גדול.

2.2 הנדסה אזרחית והידראולית

כבישי בטון, סיפוני גשרים, סכרי מאגרים, נמלים ואמות מים עם סיבי פוליפרופילן מציגים ביצועים כלליים טובים יותר, כגון חוזק כיפוף, עמידות בפני סדקים, עמידות בפני עייפות, עמידות בפני שחיקה ועמידות בפני שחיקת מי ים, בהשוואה לפרויקטי בטון רגילים. במיוחד תחת נפחי תנועה גבוהים ומעבר רכב תכוף, עמידות העייפות של סיבי פוליפרופילן בולטת יותר. בתנאים עם שינויי אקלים חמורים ומחזורי הקפאה-הפשרה תכופים, עמידות ההקפאה-הפשרה של בטון סיבי פוליפרופילן מודגמת במלואה.

2.3 מוצרי בטון טרומיים

בטון סיבי פוליפרופילן משמש ברכיבים טרומיים של בטון מזוין ומוצרי מלט (צינורות, בלוקים וכו') כדי לשפר משמעותית את איכות המראה, לסייע במניעה והפחתת סדקים משטחים ברכיבים טרומיים, להפחית שבירה בקצה ובפינה, ולהגביר את האטימות למניעת חיזוק פלדה קורוזיה.

2.4 בטון מוכן-מעורב

הוספת סיבי פוליפרופילן לבטון מוכן יכולה לשפר משמעותית את יכולת העבודה, להפחית דימום ולמנוע סדקים פלסטיים בבטון מסחרי. ניתן לשלב סיבי פוליפרופילן עם כל תערובת כימית בבטון כדי לייצר בטון ניתן לשאיבה ובטון בעל ביצועים גבוהים אחרים. בטון בעל ביצועים גבוהים, עם חוזק גבוה, נזילות גדולה ועמידות מצוינת, נמצא בשימוש נרחב בבניינים רבי קומות ובגשרים ארוכי-טווח. שימוש בסיבי פוליפרופילן בחומרים מרוכבים יכול לשפר ביעילות את הקשיחות, עמידות הסדקים והגמישות של בטון בעל ביצועים גבוהים.