استاندارد بتن مسلح شده با الیاف شیشه (GFRC)

تعیین درصد الیاف شیشه به روش شستن

روش آزمون” که پیش نویس آن در کمیسیون های مربوط توسط انجمن آزمایشگاه های همکار آزمون و کالیبراسیون تهیه و تدوین شده و در سیصد و نود و سومین اجلاسیه کمیته ی ملی استاندارد مهندسی ساختمان مصالح و فرآورده های ساختمانی مورخ 19/10/91 مورد تصویب قرار گرفته است، اینک به استناد بند یک ماده ی 3 قانون اصلاح قوانین و مقررات موسسه ی استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران، مصوب بهمن ماه 1371، به عنوان استاندارد ملی ایران منتشر می شود.
بتن مسلح به الیاف شیشه ای بتنی است که توسط الیاف شیشه ای تسلیح شده و به واسطه اشتراک سیلیس در سیمان بکار رفته و الیاف ، یک کریستالیزاسیون بین بتن و الیاف بوجود می آید که باعث افزایش مقاومت های بتن خصوصاً مقاومت کششی پایین خواهد شد و در نتیجه ترکهای سطحی نیز بوجود نخواهد آمد .
تا پیش از این تکنولوژی بتن به دلیل مقاومت کششی پایین امکان استفاده در نما را نداشت مگر با ضخامتهای بالای ده سانتیمتر که به دلیل الزام قطر حداقل پنج سانتیمتری بتن از هر طرف آرماتور های فولادی جهت چسبندگی میباشد که این ضخامت باعث وزن بالای قطعات خواهد شد که این معضل در این سیستم برطرف شده و در قطعات دکوراتیو و کوچکتر ضخامت میتواند حداقل پانزده میلیمتر و در قطعات بزرگ حداکثر سی میلیمتر باشد
برای حفظ همگامی و هماهنگی با تحولات و پیشرفت های ملی و جهانی در زمینه ی صنایع، علوم و خدمات، استانداردهای ملی ایران در مواقع لزوم لزوم تجدیدنظر خواهد شد و هر پیشنهادی که برای اصلاح و تکمیل این استانداردها ارائه شود، هنگام تجدید نظر در کمیسیون فنی مربوط مورد توجه قرار خواهد گرفت. بنابراین، باید همواره از آخرین تجدید نظر استانداردهای ملی استفاده کرد.
عمده تحقیقات اولیه بر روی ترکیبات سیمانی و بتن مسلح به الیاف شیشه ای (GFRC) در اوایل دهه 1960 انجام گرفت. در این تحقیقات از الیاف شیشه ای از جنس بوروسیلیکات (E-glass) و الیاف شیشه ای از جنس کربنات سدیم – آهک – سیلیکا (A-glass) استفاده شد. ترکیبات شیمیایی و خصوصیات بعضی الیاف شیشه ای به ترتیب در جدول های زیر آمده است. نتیجه این تحقیقات آن بود که ترکیبات شیشه دار E-glass و A-glass که به عنوان الیاف تقویتی به کار رفته بودند، به دلیل میزان بسیار بالای قلیای ماتریس سیمانی (PH ≥ 12.5)، مقاومت خود را نسبتاً به سرعت از دست دادند. در نتیجه اولین ترکیبات E-glass و A-glass برای کاربردهای دراز مدت، مناسب نبودند.

✔ 1- هدف و دامنه کاربرد بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC)

هدف از تدوین این استاندارد، تعیین روشی برای اندازه گیری مقدار الیاف موجود در یک صفحه بتنی مسلح شده با الیاف شیشه (GFRC) و عمل آوری نشده می باشد.
تعیین مقدار الیاف شیشه توسط این روش آزمون برای کنترل کیفی محصولات FGRC و اطمینان از تنظیمات تجهیزات ساخت بتن و دستیابی به نسبت های صحیح از تقویت کننده ی الیاف شیشه در بتن مسلح شده، کاربرد دارد.
هشدار- این استاندارد تمام موارد ایمنی مربوط به کاربرد این روش را بیان نمی کند. بنابراین وظیفه کاربر این استاندارد است که موارد ایمنی و اصول بهداشتی را رعایت کرده و قبل از استفاده، محدودیت های اجرایی آن را مشخص کند.

✔ 2- مراجع الزامی بتن مسلح به الیاف شیشه (GFRC)

مدارک الزامی زیر حاوی مقرراتی است که در متن استاندارد ملی ایران به آنها ارجاع داده شده است. بدین ترتیب آن مقررات جزیی از این استاندارد ملی ایران محسوب می شود.
در صورتی که مدرکی با ذکر تاریخ ارجاع داده شده باشد، اصلاحیه ها و تجدیدنظر های بعدی آن مورد نظر این استاندارد ملی ایران نسبت. در مورد مدارکی که بدون ذکر تاریخ به آنها ارجاع داده شده است، همواره آخرین تجدیدنظر و اصلاحیه های بعدی آنها مورد نظر است.
استفاده از مراجع زیر برای این استاندارد الزامی است :
2-1- ASTM C 1228, Practice for preparing coupons for flexural and washout tests on glass fiber reinforced concrete.

✔ 3- اصطلاحات و تعاریف بتن مسلح به الیاف شیشه  ( GFRC )

در این استاندارد اصطلاحات و تعاریف زیر به کار می رود.
3-1- بتن مسلح شده با الیاف شیشه
ترکیبی از مواد سیمانی، سنگدانه ها، آب، افزودنی های بتن و الیاف شیشه مقاوم به محیط قلیایی است.

✔ 4- وسایل مورد نیاز در استفاده از بتن مسلح با الیاف شیشه (GFRC)

4-1- ترازو، با ظرفیت دو کیلوگرم و حساسیت با تقریب 1/0 گرم؛
4-2- الک یا صافی، با ظرفیت تقریبی (3in30) 3cm493 و سیم های بافته شده از جنس فولاد ضد زنگ و اندازه (3/16 inch) mm75/4 و (1/16 inch) mm5/1؛ ابعاد کلی باید به گونه ای باشد که تمام آزمون بدون برآمدگی و به صورت یکنواخت در الک قرار گیرد. توصیه می شود که عمق آن تقریباً دو برابر ضخامت آزمونه باشد. سنجه و طرز ساخت و اندازه بندی باید به صورتی باشد که اندازه منفذ به راحتی بزرگ نشود تا اجازه خروج تقویت کننده شیشه را ندهد؛
4-3- محفظه خشک کن، به صورت یک محفظه دمایی که بتوان آن را در دمای C˚(10±110) تنظیم کرد، یا کوره ی مافی که در دمای C˚(10±482) قابل تنظیم باشد؛
4-4- تیغه تیز، با قابلیت امتداد تیغه به مقدار (inch6) mm4/152؛
4-5- جیگ تکه کننده، (شکل 1 را ببینید).

شکل 1- جیگ تکه کننده

✔ 5- نمونه برداری بتن مسلح شده با الیاف شیشه

نمونه برداری بر اساس استانداردها یا آیین نامه های ملی انجام می گیرد.

✔ 6- آزمونه های بتن مسلح شده با الیاف شیشه

6-1- صفحه های نواری را با یک تیغه ی تیز، از صفحه نمونه بتنی عمل آوری نشده، مرطوب و تازه جای دهی شده برش دهید. هنگام برش صفحه های نواری آزمون، صفحه ی نمونه باید دارای پیوستگی کافی باشد به صورتی که:
الف- بتوان یک برش تمیز را انجام داد بدون اینکه الیاف از صفحه های نواری آزمون یا بستر بتونی آن بیرون کشیده شود.
ب- قبل از تعیین جرم آزمونه، اجزای موجود در فاز پیوسته نباید از دست رود.
6-2- آزمونه باید بین ابعاد (2inch12) 2cm78 و (2inch16) 2cm103 باشد.

✔ 7- روش انجام آزمون بتن مسلح شده با الیاف شیشه

7-1- دو صفحه ی نواری آزمون را با تیغه تیز از صفحه نمونه بتنی عمل آوری نشده، مرطوب و تازه تهیه شده مطابق استاندارد بند 2-1، برش دهید. صفحات نواری را در یک سبد مشبک با جرم مشخص قرار دهید (W1)، جرم کلی (W2) را یادداشت کنید. سبد و محتویات آن را زیر جریانی از آب روان قرار دهید و ترکیبات را با کمک انگشتان دست تفکیک کنید. اطمینان حاصل کنید که هیچ الیاف شیشه ای از دست نرود (شکل 2 را ببینید).

شکل 2- روش آزمون برای تعیین مقدار الیاف شیشه
7-2- هنگامی که همه سیمان و سنگدانه های ریز (در صورت وجود) شسته و زدوده شدند، سبد و محتویات آن را در محفظه حرارتی با دمای C˚(10±110) یا کوره با دمای C˚(10±483) تا رسیدن به یک جرم ثابت، خشک کنید. رسیدن به جرم ثابت پس از سه بار اندازه گیری با فواصل زمانی 10 دقیقه قرارگیری در محفظه حرارتی، و ثابت ماندن جرم، مشخص می شود. پس از خشک کردن، سبد حاوی الیاف شیشه ای خشک شده را بر روی سطح میز کار بزنید تا ذرات ماسه چسبیده به الیاف که در اندازه گیری مقدار الیاف شیشه ای ایجاد خطا می کنند، جدا گردد. دقت کنید که هیچ یک از ذرات الیاف شیشه ای از دست نرود. مقدار نهایی جرم به عنوان W3 زمانی ثبت می گردد که این مقدار با مقدار قبلی (مقدار اندازه گیری شده در 10 دقیقه قبل) کمتر از %1/0 تفاوت داشته باشد.
یادآوری 1- توصیه می شود که برای خشک کردن الیاف شیشه از محفظه مایکروویو استفاده نشود.
یادآوری 2- در صورت نیاز یا تمایل به دانستن توزیع الیاف شیشه در راستای ضخامت صفحه ی نواری 
می توان با تکرار روش کار روی صفحه های نواری دو نیم شده از ضخامت آن، با استفاده از جیگ تکه کننده (مانند شکل 1)، توزیع الیاف شیشه در راستای ضخامت صفحه ی نواری را به دست آورد. در این صورت، توصیه می شود که دو نیمه تقریباً جرم مساوی داشته باشند.
7-3- مقدار نهایی جرم را به عنوان W3 ثبت نمایید، به شرطی که از اندازه گیری وزن قبلی کمتر از %1/0 تفاوت داشته باشد.

✔ 8- محاسبات بتن مسلح شده با الیاف شیشه

8-1- مقدار الیاف شیشه در صفحه ی نواری شسته شده به صورت زیر محاسبه می گردد:

که در آن:
W1 جرم سبد برحسب گرم؛
W2 جرم سبد به همراه صفحه ی نواری بر حسب گرم؛
W3 جرم سبد به همراه الیاف شیشه (پس از خشک شدن) برحسب گرم.
تغییر جرم را تا حد %1/0 جرم اصلی یادداشت کنید.
یادآوری- اگر روش کار ذکر شده در یادآوری 2 انجام گردد، توزیع الیاف شیشه در راستای ضخامت می تواند به وسیله اندازه گیری مقادیر الیاف شیشه در دو تکه ایجاد شده و بیان آنها (با تقریب %1/0) به صورت نسبت توزیع الیاف نیمه بالا به نیمه پایین محاسبه گردد.

✔ 9- دقت و اریبی در استاندارد بتن مسلح شده به الیاف شیشه ای

9-1- دقت، دقت این روش آزمون هنوز محاسبه نشده است.
9-2- اریبی، از آنجایی که هیچ ماده مرجعی مورد قبول واقع نشده است، مقدار اریبی از مرجع این روش را نمی توان تعیین نمود.