الیاف شیشه‌ای AR در بتن GFRC | مزایا، مقایسه با E-Glass و بازالت و استانداردهای بین‌المللی

الیاف شیشه‌ای AR در بتن GFRC | مزایا، مقایسه با E-Glass و بازالت و استانداردهای بین‌المللی
مقدمه: اهمیت استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن
بتن مسلح با الیاف شیشه AR یا GFRC، یکی از پیشرفته‌ترین مصالح ساختمانی در پروژه‌های معماری و سازه‌ای بزرگ و با طراحی‌های پیچیده است. استفاده از الیاف شیشه‌ای AR (Alkali-Resistant) در این نوع بتن، به دلیل مقاومت بالا در برابر محیط‌های قلیایی، دوام طولانی و استحکام ساختاری، اهمیت ویژه‌ای دارد. این الیاف که برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ توسط تیم تحقیقاتی دکتر A.J. Majumdar در انگلستان با افزودن اکسید زیرکنیوم (ZrO₂) تولید شدند، امکان تقویت و طول عمر بالای بتن GRC را فراهم می‌کنند. امروزه، این تکنولوژی توسط شرکت‌های پیشرو در آمریکا، انگلستان و ژاپن توسعه یافته و به یک استاندارد جهانی در تولید بتن مسلح با الیاف تبدیل شده است.
تاریخچه الیاف شیشه و الیاف بازالت
الیاف شیشه برای اولین بار در دهه ۱۹۳۰ میلادی وارد صنعت ساختمان و صنایع کامپوزیت شد. با گذر زمان، انواع مختلفی از الیاف شیشه با ویژگی‌های مکانیکی و شیمیایی متفاوت تولید شدند تا بتوانند نیازهای متنوع صنعتی و ساختمانی را پاسخ دهند، الیاف C Class و E Class و AR Class از گرید های معروف و شناخته شده الیاف شیشه می باشند که هرکدام برای صنعتی ویژه تولید و مورد استفاده قرار می گیرند. 
الیاف بازالت از سنگ‌های آتشفشانی با منشأ طبیعی تهیه می‌شوند و برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ در اتحاد جماهیر شوروی سابق به‌عنوان جایگزینی برای الیاف شیشه مورد تحقیق و توسعه قرار گرفتند. این الیاف به دلیل مقاومت بالای حرارتی، مقاومت مکانیکی مناسب و پایداری شیمیایی، در برخی کاربردهای صنعتی و ساختمانی جایگزین الیاف شیشه شده‌اند. با این حال، هزینه تولید و محدودیت در فرآیندهای شکل‌دهی باعث شده است که استفاده از آن‌ها در بتن GRC به شکل گسترده و استاندارد مانند الیاف شیشه‌ای AR نباشد.
الیاف شیشه چیست؟
الیاف شیشه، تارهای نازک و مقاومی هستند که از ذوب و کشش شیشه تولید می‌شوند. این الیاف به‌دلیل ویژگی‌هایی همچون استحکام بالا، وزن سبک و مقاومت در برابر حرارت، در صنایع مختلف کاربرد دارند.
انواع الیاف شیشه
الیاف شیشه E-Glass 
ترکیب این الیاف با درصد بالایی از اکسیدهای بور و آلومینیوم، آن‌ها را مقاوم در برابر مواد شیمیایی و خوردگی می‌کند. این الیاف مناسب برای صنایع کامپوزیت سازی و فایبر گلس می باشند و به دلیل عدم مقاومت در محیط قلیایی بتن و نابود شدن آن ها در بتن، امکان استفاده آن ها در بتن وجود ندارد.
الیاف شیشه‌ای AR 
الیاف شیشه‌ای AR با افزودن اکسید زیرکونیوم (ZrO₂) به ترکیب شیشه، مقاومت آن‌ها را در برابر محیط‌های قلیایی بتن افزایش می‌دهد. این ویژگی باعث افزایش دوام و پایداری ساختاری بتن مسلح با این الیاف می‌شود. مطابق با آخرین دستورالعمل های بین المللی حداقل درصد زیرکنیوم قابل قبول برای استفاده در بتن 16% می باشد.
مشخصات مکانیکی الیاف شیشه AR

فرایند تولید الیاف شیشه‌ای AR

الیاف شیشه AR با کشیدن رشته های شیشه مذاب از سوراخ هایی در صفحاتی بنام Buhing تولید می گردند. پس از آن با افزودن لایه Size رشته های بهم چسبیده را به صورت Roving یا همان دوک یا Chopped  یا رشته های بریده شده تولید و به بازار عرضه می گردد. قطر هر فیبر به طور میانگین بین 10 تا 20 میکرون و هر رشته شامل 50 تا 400 فیلامنت می باشد. 
مقایسه الیاف شیشه‌ای AR با الیاف E-Glass و بازالت

الیاف شیشه‌ای AR    الیاف E-Glass    الیاف بازالت    ویژگی‌ها
بسیار بالا    متوسط    بالا    مقاومت قلیایی
بالا    بالا    بسیار بالا    استحکام کششی
بالا    بالا    بسیار بالا    مقاومت در برابر حرارت
متوسط    پایین    بالا    هزینه تولید
عالی    خوب    بسیار خوب    سازگاری با بتن
الیاف شیشه‌ای AR در بتن
استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن، به‌ویژه در روش‌های پریمیکس و اسپری دستی، باعث افزایش مقاومت کششی، کاهش ترک‌خوردگی و بهبود دوام بتن می‌شود. این ویژگی‌ها در پروژه‌های با شرایط محیطی سخت، اهمیت ویژه‌ای دارند.
نتیجه‌گیری
الیاف شیشه‌ای AR (Alkali-Resistant) یکی از مهم‌ترین مصالح در بتن مسلح با الیاف (GRC / GFRC) به شمار می‌آید و نقش حیاتی در افزایش دوام، مقاومت کششی و پایداری سازه‌های بتنی ایفا می‌کند. بر اساس مقایسه با الیاف E-Glass و الیاف بازالت، الیاف AR دارای مقاومت بالای قلیایی، سازگاری کامل با ملات سیمانی و دوام طولانی در شرایط محیطی سخت است و از این رو استاندارد جهانی در تولید پنل‌های نمای ساختمان، قطعات پیش‌ساخته بتنی و سازه‌های پیچیده معماری محسوب می‌شود.
استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در روش‌های پریمیکس (Premix) و اسپری دستی (Hand Spray) باعث توزیع یکنواخت فیبرها در ملات می‌شود، ترک‌خوردگی سطحی و آسیب‌های مکانیکی ناشی از بارگذاری و شرایط محیطی را کاهش می‌دهد و کیفیت نهایی بتن GFRC را بهبود می‌بخشد. استانداردهای بین‌المللی مانند GRCA و PCI تضمین می‌کنند که حداقل محتوای ZrO₂، طول و توزیع فیبرها مطابق با بهترین عملکرد مهندسی انتخاب شود.
انعطاف‌پذیری الیاف AR در دو شکل Roving (دوک) و Chopped (خرد شده)، امکان طراحی قطعات متنوع و مهندسی نما را فراهم می‌کند و با وزن سبک، مقاومت حرارتی و قابلیت بازیافت، این الیاف را به گزینه‌ای پیشرو برای پروژه‌های معماری مدرن و سازه‌های بلندمرتبه تبدیل کرده است.
با توجه به داده‌های فنی، مقایسه جامع با سایر الیاف و رعایت استانداردهای بین‌المللی، استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن مسلح با الیاف (GRC / GFRC) نه تنها توصیه می‌شود بلکه یک الزام مهندسی برای تضمین عملکرد، طول عمر و ایمنی سازه‌ها است.
سوالات متداول
الیاف شیشه‌ای AR چیست؟
الیاف شیشه‌ای AR (Alkali-Resistant) نوعی الیاف شیشه است که با افزودن اکسید زیرکونیوم (ZrO₂) به ترکیب شیشه تولید می‌شود تا مقاومت آن در برابر محیط‌های قلیایی بتن افزایش یابد. این الیاف به‌طور خاص برای تقویت بتن و GRC طراحی شده‌اند و از خوردگی ناشی از قلیا جلوگیری می‌کنند.
چرا از الیاف شیشه‌ای AR در بتن استفاده می‌شود؟
به دلیل افزایش مقاومت کششی، کاهش ترک‌خوردگی، دوام بیشتر در شرایط محیطی سخت و سازگاری با بتن قلیایی.
فرایند تولید الیاف شیشه‌ای AR چگونه است؟
1.    ذوب مواد اولیه در کوره.
2.    کشش مذاب به رشته‌های نازک (۵ تا ۲۰ میکرون).
3.    اعمال پوشش محافظ برای مقاومت در برابر قلیا.
4.    بسته‌بندی نهایی و آماده‌سازی برای استفاده در بتن.
الیاف بازالت چه ویژگی‌هایی دارند؟
از سنگ‌های آتشفشانی تولید می‌شوند، مقاومت مکانیکی و حرارتی بالا، مقاوم در برابر خوردگی، اما هزینه تولید بیشتر از الیاف شیشه‌ای AR.
روش‌های پریمیکس و اسپری دستی در بتن‌ریزی چه تفاوت‌هایی دارند؟
•    پریمیکس: مخلوط بتن و الیاف قبل از اجرا آماده می‌شود، مناسب برای اشکال ساده، مقاومت مکانیکی متوسط.
•    اسپری دستی (Hand Spray): الیاف و ملات به‌صورت همزمان اسپری می‌شوند، کنترل بهتر روی توزیع الیاف، مناسب برای قطعات پیچیده.

چه استانداردهایی برای استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن وجود دارد؟
•    استاندارد GRCA (Glassfibre Reinforced Concrete Association)
•    PCI (Precast/Prestressed Concrete Institute)
این استانداردها حداقل محتوای ZrO₂، طول الیاف و سازگاری با محیط قلیایی را مشخص می‌کنند.
آیا الیاف شیشه‌ای AR قابل بازیافت هستند؟
بله، این الیاف از شیشه ساخته می‌شوند و در چرخه بازیافت شیشه قابل استفاده مجدد هستند.
مقاومت الیاف شیشه‌ای AR در برابر حرارت چگونه است؟
تا دمای حدود 250–300 درجه سانتی‌گراد مقاوم هستند و در دماهای بالاتر خواص مکانیکی کاهش می‌یابد.
آیا الیاف شیشه‌ای AR در برابر مواد شیمیایی مقاوم هستند؟
بله، به خصوص در محیط‌های قلیایی و رطوبت بالا مقاومت خوبی دارند.
چه کاربردهایی برای الیاف شیشه‌ای AR در صنعت ساختمان وجود دارد؟
•    GRC و GFRC
•    پنل‌های نمای ساختمان
•    قطعات دکوراتیو و معماری
•    قطعات پیش‌ساخته بتنی مقاوم در برابر ترک
آیا استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن هزینه‌بر است؟
قطعا خیلی گران‌تر از E-Glass، اما به دلیل دوام بالا و کاهش نیاز به نگهداری، از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است.
چه مزایایی استفاده از الیاف شیشه‌ای AR در بتن دارد؟
•    افزایش مقاومت کششی و خمشی
•    کاهش ترک‌های سطحی
•    دوام طولانی در محیط‌های قلیایی و مرطوب
•    قابلیت استفاده در روش‌های پریمیکس و اسپری دستی
•    سازگاری با استانداردهای بین‌المللی
منابع لاتین
1.    Pioneer Fibre. (2025). What Makes AR Glass Fibers Different from Regular Glass Fibers.
2.    Ernest Maier. (2023). Basalt Vs. Fiberglass Rebar: Learn The Differences.
3.    ScienceDirect. (2022). Basalt Fibre - an overview.
4.    PrinceLund. (2024). Glass Fiber Types Used in Structural FRP Reinforcement.
5.    Basalt Guru. (2024). Basalt Fiber vs. Fiberglass.
6.    Smooth-On. (2025). What Is Alkali Resistant Glass Fiber?
7.    Xometry. (2023). All About Fiberglass.