بتن جی آر سی یا جی اف آر سی چیست؟

اگر تاکنون با بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC) آشنا نشدید، باید بدانید. GFRC شکل تخصصی بتن است. این یک ماده کامپوزیتی بر پایه سیمان است که با الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی تقویت شده است. GFRC مشابه فایبرگلاس خرد شده ( به منظور تشکیل بدنه قایق و سایر اشکال سه بعدی پیچیده معمولا استفاده می شود) است، اگرچه بسیار ضعیف تر است.

از ترکیب مواردی همچون ماسه ریز، سیمان، پلیمر (معمولاً پلیمر اکریلیک)، آب، سایر مواد افزودنی و الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی (AR) ساخته می شود. بتن GFRC مخفف (Glass Fiber Rein Forced Concrete) یا بتن الیاف شیشه است. که به نمای خشک هم معروف شده 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 برای اط بین بردن این ضعف با الیاف شیشه تقویت شده است. GFRC از سیمان پرتلند، سنگدانه ریز، آب، الیاف شیشه ، پلیمر اکریلیک و مواد افزودنی دیگر ساخته شده است.

الیاف شیشه در بتن جی آر سی به چه صورت باعث تقویت بتن می شود؟

به نقل از concretenetwork  :

مشکل استفاده از الیاف شیشه به عنوان تقویت کننده بتن این است که شیشه در یک محیط قلیایی تجزیه می شود - و تقریبا هیچ چیز قلیایی تر از بتن نیست. ممکن است شنیده باشید که بتن در اثر واکنش قلیایی-سیلیکا (ASR) هنگامی که سیلیس واکنش پذیر در سنگدانه وجود دارد آسیب می بیند. شیشه در درجه اول سیلیس است. GFRC اصلی در دهه 1940 با از بین رفتن شیشه توسط محیط قلیایی به سرعت قدرت خود را از دست داد. در دهه 1970 الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی (AR) توسط Owens-Corning و Nippon Electric Glass (NEG) تکمیل شدند که منجر به افزایش سریع کاربردها شد.

الیاف شیشه با عملکردی مانند میلگرد، بتن را تقویت می‌کنند. الیاف شیشه بار کششی اعمال شده را متحمل می شود. وجود تقویت کننده الیاف شیشه  در این محصول مقاومت خمشی و کششی بتن را  نسبت به بتن معمولی بسیار افزایش می دهد . GFRC ماده‌ای سیار سبک و بادوام است و می‌تواند به شکل‌ها، رنگ‌ها و طرح های متنوع تولید و نیز اجرا شود. محبوبیت و همه گیری استفاده و بکارگیری از این بتن به دلیل امکان استفاده و کاربردهای مختلف در میان طراحان، معماران، مهندسان روز به روز در حال افزایش است.

استفاده از الیاف شیشه در بتن آیا مشکلاتی به همراه دارد؟

ایراد استفاده از الیاف شیشه به عنوان تقویت کننده بتن این است که شیشه در یک محیط قلیایی تجزیه می شود - و تقریبا هیچ چیز قلیایی تر از بتن وجود ندارد. شاید به گوشتان خورده باشد که بتن در اثر واکنش قلیایی-سیلیکا (ASR) زمانی که که سیلیس واکنش پذیر در سنگدانه وجود دارد دچار آسیب می شود. شیشه در درجه اول سیلیس است. GFRC اصلی در دهه 1940 با از بین رفتن شیشه توسط محیط قلیایی به سرعت قدرت خود را از دست داد. در دهه 1970 الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی (AR) توسط Owens-Corning و Nippon Electric Glass (NEG) تکمیل شدند که منجر به افزایش سریع کاربردها شد.

چرا  بتن نمای GFRC یک انتخاب خلاقانه و منحصر به فرد است؟

با در نظر گرفتن خواص منحصر به فرد و استحکام کششی بالای  بتن جی آر سی، می توانید از آن برای ایجاد محصولات بتنی تزئینی و دکوری مانند پانل های دیواری نما، اطراف شومینه، روکش های روشویی و میزهای بتنی استفاده نمایید. اکثر متخصصان کانتر بتنی با توجه به تطبیق پذیری، استحکام و وزن سبک تر، از GFRC به عنوان تکنیک انتخابی خود استفاده می کنند.

 آیا امکان رنگ آمیزی بتن جی اف ار سی بعد از تولید و اجرا وجود دارد؟

معمولا تایل های جی آر سی grc بعد از ساخت نیاز به رنگ آمیزی  ندارند چون این پنل ها همراه با رنگ که شامل رنگدانه های صنعتی و پیگمنت هستند ، به صورت بافتی یکپارچه و یکنواخت از ابتدا تولید می شوند .  پس بنابراین استفاده از پوشش رنگ بر روی قطعات پیش ساخته جی اف ار سی gfrc را پیشنهاد نمی دهیم ولی در صورتی که شمارنگ خاصی را مدنظر داشته باشید ، می توانید از رنگ های مخصوص نما از قبیل جوتن و موارد مشابه آن بر روی قطعات نما استفاده نمایید و قطعا کیفیت رنگی که پیگمنت ها به پانل های جی آر سی می دهند بسیار بالاتر و زیباتر از این رنگ های پوششی می باشد .

مزایای متعدد GFRC عبارتند از:

توانایی ساخت پانل های سبک – اگرچه چگالی نسبی مانند بتن است، پانل های GFRC می توانند بسیار نازک تر از پانل های بتنی سنتی باشند و آنها را سبک تر  اجرا کرد.

مقاومت فشاری، خمشی و کششی بالا – دوز بالای الیاف شیشه منجر به استحکام کششی بالاییر می شود این در حالی است که محتوای پلیمری بالا بتن را انعطاف پذیر و در برابر ترک خوردگی مقاوم و مستحکم می کند. تقویت مناسب با استفاده از اسکریم استحکام اجسام را بسیار بیشتر می‌کند و در محیط هایی  که ترک‌های زیادی روی سطح دیده می شود بسیار کاربردی است.

• مقاومت کششی و خمشی  را حدود 2 برابر افزایش می دهد.

• استحکام در برابر ضربه را حدود 10 برابر افزایش می‌دهد.

• ماندگاری خستگی بتن تقویت شده با الیاف شیشه کمی کمتر از بتن مسلح با فولاد است.

• وزن مخصوص و مشخص این نوع  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 منحصر به فرد خود فقط از الیاف شیشه استفاده می‌گردد.

مزایای بتن مسلح با فایبرگلاس

فواید بتن تقویت شده با الیاف شیشه :

• جهت بازسازی و نوسازی ساختمان‌های قدیمی بسیار کاربردی است.

• پنل های gfrc برای نمای خارجی و دیوارها استفاده می شود.

• بتن gfrc حدود 85 درصد وزن بتن مسلح با فولاد است به این معنی که کمی سبک تر می باشد.

• مقاومت خمشی و کششی مناسبی به نسبت وزن دارد.

•  به تجهیزات و دستگاه های خاص یا گران قیمتی هنگام ریختن یا پاشیدن GFRC لازم نیست.

• برشکاری آن بسیار 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.

• ار این بتن می توان در رنگ‌ها و طرح های بسیار متنوعی تولید کرد.

• بتن GFRC در برابر مواد شیمیایی مقاوم است.

• در معرض بارندگی و آفتاب و … هیچگونه آسیبی نمی بیند و دوام و ماندگاری بالایی دارد.

• در برابر نفوذ گرما و سرما بسیار مقاوم است.

• نفوذ پذیری کم GFRC مقاومت آن را در برابر آلودگی آب و هوا را بسیار افزایش می‌دهد.

• سازگار با محیط زیست است.

• این بتن بسیار سبک است و در نتیجه  بار مرده ساختمان را کاهش می‌دهد.

• به راحتی و سرعت زیادی می توان آن را اجرا کرد.
•  

تفاوت این بتن با بتن معمولی چیست؟

جایگزینی فولاد با الیاف شیشه

تفاوت این بتن با بتن معمولی در جایگزینی فولاد با الیاف شیشه برای افزایش مقاومت کششی بتن است. در اثر این جایگزینی، چگالی به مقدار زیادی کاهش یافته، حجم کمتری زباله و دور ریز تولید می‌شود. با توجه به همگونی بافت ماده، قطعات از یکپارچگی و دوام  بسیار بالایی برخوردار هستند. الیاف موجود در ترکیب این امکان را فراهم می‌کند که GFRC در ضخامت کمتری نصب شود. به گونه‌ای که ضخامت یک قطعه بتنی GFRC را می‌توان به حدود ۸ میلی‌متر کاهش داد. بنابراین پنل پوششی نما با این روش می‌تواند تا ۷ برابر کمتر از یک پنل پیش‌ساخته و آماده بتنی وزن داشته باشد که به طور معمول در هر کیلومتر مربع در حدود ۳۰ کیلوگرم است.

مقاومت خمشی و کششی آن بسیار بالاتر از بتن معمولی

تقویت کننده الیاف شیشه منجر به تولید محصولی با مقاومت خمشی و کششی بسیار بالاتر از بتن معمولی می‌شود و امکان استفاده از آن را در کاربردهای نصب نماهای نازک فراهم می‌کند. نیازی به آرماتوربندی ندارد. GFRC  یک ماده سبک و بادوام است که می‌تواند به شکل‌ها، رنگ‌ها و بافت‌های متفاوتی ریخته شود؛ در نتیجه استفاده از این بتن گزینه بسیار مناسبی برای نماسازی ساختمان‌های مرتفع است. همچنین به دلیل ماندگاری و مقاومت بالا و قابلیت شکل‌پذیری و وزن کم در ساخت مبلمان شهری و پوشش گنبدها نیز به کار برده می شود.

سازگاری با شرایط محیط

با توجه به تحقیقات متعدد انجام گرفته در آزمایشگاه ها در مورد دوام و ماندگاری GFRC ، و در شرایطی که کاملاً با شرایط محیطی بسیار سازگار است، دیده می‌شود که در بسیاری از محیط‌ها، مانند قرار گرفتن در معرض اسپری نمک یا رطوبت بالا، GFRC  به خوبی عکس العمل نشان می دهد. از آنجا که سطح GFRC با یک پلیمر مخصوص آغشته شده است،  هیچگونه ترک، ساییدگی و یا خوردگی در سطوح نما شاهد نیستیم . دوام و مقاومت GFRC در برابر وقوع طوفان، سیل، آتش سوزی و زلزله در آزمایشگاه به صورت آزمایشی شبی سازی شده است  و همچنین در بسیاری از نمونه های اجرایی واقعی به اثبات رسیده است.

بتن جی اف آر سی یک عایق حرارتی و صوتی

اگر نمای ساختمان ساخته شده از GFRC  در معرض آتش قرار بگیرد، نه تنها نمی سوزد، بلکه به عنوان یک تنظیم کننده در برابر آتش عمل می‌کند و از سطح ساختمان که در پشت آن قرار دارد، در مقابل شعله‌های آتش محافظت و مراقبت می‌کند. در مقایسه با بتن معمولی،  حساسیت و فرسایش بسیار کمتری در شرایط مختلف جوی را دارد و مقاومت بالاتری در برابر انجماد از خود نشان داده است. به عنوان عایق صوتی و حرارتی عمل کرده و به دلیل کنترل کیفیت بالای اجزای سازنده، نمای نهایی ، حداقل تخریب و اتلاف مصالح ساختمانی را به همراه دارد.

 تأثیرات زیست محیطی GFRC  به مراتب بسیار کمتر از بتن، سنگ یا سایر مواد سنتی و قدیمی است و بسیار سازگار با محیط زیست است.

ترکیبات بتن جی اف آر سی

اگر پیش از این تجربه کار با بتن را داشته اید، می دانید که پیدا کردن  ترکیب مناسب می تواند بسیار سخت و دور از دسترس  باشد و اغلب به سال ها تجربه نیاز دارد. بسیاری از عوامل مختلف بر ترکیب ایده آل بتن تأثیر می گذارند و GFRC تفاوتی ندارد.

ماسه ریز

شن و ماسه مورد استفاده در GFRC باید دارای اندازه متوسطی باشد که از الک #50 تا #30 عبور می کند (0.3 میلی متر تا 0.6 میلی متر). ماسه ریزتر تمایل به مهار جریان پذیری دارد این  در حالی است که مواد درشت تر تمایل دارند از بخش های عمودی خارج شده و هنگام پاشیدن به عقب برگردند.

سیمان 

نسبت های معمولی از قسمت های مساوی وزن ماسه و سیمان استفاده می کنند.

پلیمر

پلیمر اکریلیک معمولاً بر پلیمرهای EVA یا SBR برای GFRC ترجیح داده می شود. ماهیت اکریلیک به صورتی است که خیس نمی شود ، بنابراین پس از خشک شدن، نرم و حل نمی شود و در اثر قرار گرفتن در معرض نور خورشید  نیز به هیچ عنوان زرد نمی شود. اکثر پلیمرهای اکریلیک مورد استفاده در GFRC دارای محتوای جامد از 46٪ تا بیش از 50٪ هستند. دوز پلیمر معمولاً 6 درصد جامدات وزنی مواد سیمانی را در بر می گیرد. سعی کنید Forton VF-774 را امتحان و تست نمایید، یک انتخاب قابل اعتماد پلیمر اکریلیک است.

آب

نسبت آب به سیمان به طور معمول بین 0.3 تا 0.35 است. لازم است هنگام تعیین مقدار آب برای استفاده، مطمئن شوید که محتوای آب پلیمر اکریلیک خود چقدر است. این می تواند محاسبه نسبت آب به سیمان را سخت تر کند مگر اینکه محتوای جامد پلیمر  از قبل معین باشد. با محتوای جامد پلیمری 46 درصد، به ازای هر 100 پوند سیمان، 15 پوند پلیمر به اضافه 23 پوند آب اضافه می شود.

الیاف شیشه ای مقاوم در برابر قلیایی – الیاف جزء ضروری GFRC هستند. اگرانتخاب شما  ، روش اسپری برای ریخته‌گری باشد ، الیاف در زمان اجرا توسط سمپاش شما به طور خودکار بریده شده و به مخلوط اضافه می‌گردد. 

ترکیبات فیبر:

ترکیبات فیبر متفاوت است، اما به طور معمول بین 3 تا 7 درصد وزن کلی سیمان است. میزان فیبر بالاتر، استحکام را افزایش می دهد اما کارایی را کاهش می دهد. برخلاف اکثر اجزای طراحی مخلوط بتن، الیاف در GFRC به عنوان درصدی از وزن سیمانی خشک محاسبه نمی‌شوند. در مقابل، آنها را به عنوان نسبتی از وزن کل محاسبه می کنند. این باعث می شود محاسبه بار فیبر در طرح های مخلوط GFRC بسیار پیچیده باشد.

سایر مواد افزودنی – بعضی از عناصر دیگر که ممکن است در ترکیب خود اضافه کنید عبارتند از پوزولان ها (مانند دوده سیلیس، متاکائولین یا VCAS) و فوق روان کننده ها.

همانطور که مشاهده می کنید، طرح های ترکیبی GFRC بسیار پیچیده هستند و محاسبات ریاضی گیج کننده ای را به دنبال دارند.

روش های نصب و اجرای بتن جی اف آر سی GFRC :

به طور معمول روش نصب اصولی و پیشنهادی سیستم اجرا به صورت خشک است که به یک سازه دیگر به عنوان زیر سازی نیاز دارد که بر روی سازه اصلی نصب شده و بعد از آن  پانل ها با جزییات  مختلفی از قبیل جوش قطعات به زیر سازی ، اتصال از طریق پیچ و یا فریم سازی و قرار دادن پنل ها در فریم ها امکان پذیر می شود ولی در برخی موارد با توجه به درخواست کارفرما به دلیل نداشتن تجربه کاشی  و یا کاهش هزینه ها و انتخاب نصب از طریق استفاده از ملات و دوغاب میتوانیم از قرار دادن مفتول های گالوانیزه درون پنل ها به روش اسکوپ آن را اجرا کرد . 

جمع بندی

بتن جی آر سی یک تکنولوژی بتنی  بسیار مدرن است و با استفاده از فیبر شیشه‌ای تقویت‌شده‌و به دلیل مزیت های گوناگونی  که دارد، در صنعت ساخت و ساز بسیار کاربرد دارد . استفاده از فیبر شیشه‌ای در این تکنولوژی، باعث افزایش مقاومت ، ماندگاری و دقت بیشتر در تولید بتن می‌شود. این تکنولوژی از سال‌های ۱۹۴۰ مورد استفاده بشر قرار گرفته است و با توسعه و ترویج فیبر‌های مقاوم در برابر قلیایی شدن در دهه ۷۰، کاربردهای آن بسیار گسترش یافته است. بتن جی آر سی می‌تواند در تولید محصولات متنوعی مانند پنل‌های معماری، سنگ‌های مصنوعی و کانترتاپ‌ها مورد استفاده قرار گیرد . این تکنولوژی نیازمند تجهیزات مناسب، کارگران با تجربه و کنترل کیفیت دقیق است. با استفاده از بتن جی آر سی می‌توان ساختمان‌ها و سازه‌های زیبا ، متفاوت و با دوامی را ساخت .