השפעת פיברגלס על עמידות בפני שחיקה של בטון ממוחזר

השפעת פיברגלס על עמידות הסחיפה של בטון ממוחזר (עשוי מאגרגטים מבטון ממוחזר) היא נושא בעל עניין רב במדעי החומרים ובהנדסה אזרחית. בעוד שבטון ממוחזר מציע יתרונות סביבתיים ומיחזור משאבים, התכונות המכניות שלו ועמידותו (למשל, עמידות לסחיפה) לרוב נחותות מבטון קונבנציונלי. פיברגלס, כ...חומר חיזוק, יכול לשפר את ביצועי הבטון הממוחזר באמצעות מנגנונים פיזיקליים וכימיים. להלן ניתוח מפורט:

1. תכונות ותפקודים שלסִיבֵי זְכוּכִית

פיברגלס, חומר אנאורגני שאינו מתכתי, מציג את המאפיינים הבאים:
חוזק מתיחה גבוה: מפצה על כושר המתיחה הנמוך של בטון.
עמידות בפני קורוזיה: עמיד בפני התקפות כימיות (למשל, יוני כלוריד, סולפטים).
הקשחה ועמידות בפני סדקים**: מגשר על סדקים זעירים כדי לעכב את התפשטות הסדקים ולהפחית חדירות.

2. חסרונות עמידות של בטון ממוחזר

אגרגטים ממוחזרים עם משחת צמנט נקבובית על פני השטח שלהם מובילים ל:
אזור מעבר בין-פני חלש (ITZ): קשר גרוע בין אגרגטים ממוחזרים לבין משחת צמנט חדשה, היוצרת נתיבים חדירים.
אטימות נמוכה: חומרים סחפיים (למשל, Cl⁻, SO₄²⁻) חודרים בקלות, וגורמים לקורוזיה של פלדה או נזק נרחב.
עמידות נמוכה להקפאה-הפשרה: התפשטות קרח בנקבוביות גורמת לסדיקה ולהתקלפות.

3. מנגנוני פיברגלס בשיפור עמידות בפני שחיקה

(1) השפעות מחסום פיזי
עיכוב סדקים: סיבים המפוזרים באופן אחיד מגשרים על סדקים קטנים, חוסמים את צמיחתם ומפחיתים את מסלולי הכניסה של חומרים שחיקתיים.
קומפקטיות משופרת: סיבים ממלאים נקבוביות, מפחיתים את הנקבוביות ומאטים את דיפוזיה של חומרים מזיקים.

(2) יציבות כימית
פיברגלס עמיד בפני אלקליות(למשל, זכוכית AR): סיבים שעברו טיפול פני השטח נשארים יציבים בסביבות אלקליות גבוהות, ונמנעים מהתפרקות.
חיזוק ממשק: חיבור חזק בין סיבים למטריצה ממזער פגמים ב-ITZ, ומפחית את סיכוני השחיקה המקומיים.

(3) עמידות לסוגי שחיקה ספציפיים
עמידות בפני יוני כלוריד: היווצרות סדקים מופחתת מאטה חדירת כלור, ומעכבת את קורוזיית הפלדה.
עמידות בפני התקפת סולפט: דיכוי צמיחת סדקים ממתן נזקים כתוצאה מהתגבשות והתפשטות סולפט.
עמידות בהקפאה-הפשרה: גמישות הסיבים סופגת לחצים כתוצאה מהיווצרות קרח, וממזערת התקלפות פני השטח.

4. גורמי השפעה מרכזיים

מינון סיבים: טווח אופטימלי הוא 0.5%-2% (לפי נפח); עודף סיבים גורם להצטברות אשכולות ולהפחתת הדחיסות.
אורך ופיזור הסיבים: סיבים ארוכים יותר (12-24 מ"מ) משפרים את ההתקשות אך דורשים פיזור אחיד.
איכות אגרגטים ממוחזרים: ספיגת מים גבוהה או תכולת טיט שיורית מחלישה את הקשר בין הסיבים למטריצה.

5. ממצאי מחקר ומסקנות מעשיות

השפעות חיוביות: רוב המחקרים מראים כי מתאיםסִיבֵי זְכוּכִיתהתוספת משפרת משמעותית את האטימות, את העמידות בפני כלוריד ואת העמידות בפני סולפט. לדוגמה, פיברגלס ב-1% יכול להפחית את מקדמי הדיפוזיה של כלוריד ב-20%-30%.
ביצועים לטווח ארוך: עמידות הסיבים בסביבות אלקליות דורשת תשומת לב. ציפויים עמידים בפני אלקליות או סיבים היברידיים (למשל, עם פוליפרופילן) משפרים את אורך החיים.
מגבלות: אגרגטים ממוחזרים באיכות ירודה (למשל, נקבוביות גבוהה, זיהומים) עלולים לפגוע ביתרונות הסיבים.

6. המלצות יישום

תרחישים מתאימים: סביבות ימיות, קרקעות מלוחות או מבנים הדורשים בטון ממוחזר בעל עמידות גבוהה.
אופטימיזציה של תערובת: בדיקת מינון סיבים, יחס החלפת אגרגטים ממוחזרים וסינרגיות עם תוספים (למשל, אדי סיליקה).
בקרת איכות: יש לוודא פיזור אחיד של הסיבים כדי למנוע היווצרות גושים במהלך הערבוב.

תַקצִיר

פיברגלס משפר את עמידות הסחיפה של בטון ממוחזר באמצעות הקשחה פיזית וייצוב כימי. יעילותו תלויה בסוג הסיבים, במינון ובאיכות האגרגט הממוחזר. מחקר עתידי צריך להתמקד בעמידות לטווח ארוך ובשיטות ייצור חסכוניות כדי להקל על יישומים הנדסיים בקנה מידה גדול.