คอนกรีตเสริมไฟเบอร์คืออะไร – การใช้งาน ประโยชน์ และประเภทที่แตกต่างกัน

ถ้าเราบอกว่าคอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในโลก คงไม่มีข้อโต้แย้งใดๆ คอนกรีตเป็นวัสดุที่มีการใช้มากที่สุดในโลก รองจากน้ำเท่านั้น

คอนกรีตเสริมไฟเบอร์เป็นหนึ่งในนวัตกรรมมากมายที่พัฒนาขึ้นเพื่อปรับปรุงลักษณะความแข็งแรงและคุณสมบัติอื่นๆ ของคอนกรีต

ในบทความนี้ เราจะมาศึกษาคอนกรีตเสริมไฟเบอร์ว่าคอนกรีตนี้คืออะไร ประเภทต่างๆ และคุณประโยชน์ และดูว่าส่วนผสมคอนกรีตนี้เหมาะกับคุณหรือไม่

คืออะไรไฟเบอร์คอนกรีตเสริมเหล็ก?
คอนกรีตเสริมไฟเบอร์ (FRC) เป็นคอนกรีตสดเสริมด้วยวัสดุเส้นใย เช่น เส้นใยเหล็กยาว วิธีการเสริมแรงนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของคอนกรีตปกติ

วัสดุเส้นใยหลายชนิดถูกนำมาใช้เพื่อผลิตคอนกรีตเสริมใยไฟเบอร์ คอนกรีตเสริมเหล็กประเภทนี้ได้รับความนิยมอย่างมากจนมีการผลิตคอนกรีตเสริมใยหลายรุ่นตามความต้องการใช้งาน

คอนกรีตเสริมไฟเบอร์ทำมาจากอะไร?
ส่วนผสมหลักของคอนกรีตเสริมไฟเบอร์คือ:

ปูนซีเมนต์ไฮดรอลิก
ส่วนประกอบหลักของคอนกรีตเสริมใยคือซีเมนต์ไฮดรอลิก ซึ่งจะกลายเป็นกาวหลังจากทำปฏิกิริยากับน้ำ โดยทั่วไป ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ถูกใช้เป็นซีเมนต์ไฮดรอลิกในคอนกรีตเสริมใย

เส้นใย
การเติมเส้นใยยาวจะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของคอนกรีตสดตามชนิดของวัสดุเส้นใยที่ใช้ โดยทั่วไปมีเส้นใยสี่ประเภทที่ใช้ในการผลิตคอนกรีตเสริมใย เส้นใยคอนกรีตเหล่านี้คือ:

เส้นใยเหล็ก
ใยแก้ว
เส้นใยสังเคราะห์
เส้นใยธรรมชาติ
มวลรวม
มวลรวมให้ความแข็งแรงในการยึดเกาะในคอนกรีตในขณะที่ลดปริมาณปูนซีเมนต์ที่ต้องการ มวลรวมทั่วไปบางชนิด ได้แก่ ทราย หินบด และกรวด

ประวัติโดยย่อของ FRC
FRC มีมานานแล้ว แต่มีการปรับปรุงเส้นใยคอนกรีตให้ดีขึ้น ในสมัยก่อน เมื่ออาคารต่างๆ ถูกสร้างขึ้นโดยใช้หิน ปูนจะทำหน้าที่เป็นตัวประสานเข้าด้วยกัน เสริมปูนด้วยขนม้า

ในทำนองเดียวกัน ในกรณีของการก่อสร้างด้วยอิฐโคลน ฟางเป็นวัสดุเสริมแรงหลัก เมื่อคอนกรีตกลายเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดชนิดหนึ่ง เส้นใยแร่ใยหินจึงถูกใช้เป็นวัสดุเสริมแรง

อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไปหลายทศวรรษ ผู้คนเริ่มตระหนักมากขึ้นถึงความเสี่ยงต่อสุขภาพของแร่ใยหินและสาเหตุที่ทำให้เกิดมะเร็ง ในช่วงทศวรรษ 1960 แทนที่จะเป็นแร่ใยหิน เส้นใยอื่นๆ เช่น เหล็กและแก้วได้รับความนิยม

ผลกระทบของเส้นใยต่อคอนกรีตคืออะไร?
การเพิ่มเส้นใยลงในคอนกรีตส่งผลให้เกิดผลกระทบหลายประการ ขนาดของสิ่งเหล่านี้จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเส้นใยเฉพาะที่ใช้ การปรับปรุงความสามารถในการรับน้ำหนักขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น จำนวนเส้นใยเสริมแรงสัมพันธ์กับปริมาตรโดยรวม เรียกว่าเศษส่วนของปริมาตร และอัตราส่วนภาพที่ได้จากการหารความยาวเส้นใยด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยที่ต้องการ

โดยทั่วไปเส้นใยมีจุดประสงค์หลักในการลดการแตกร้าวในคอนกรีตโดยการปรับปรุงความแข็งแรงรับแรงดัดงอ การแตกร้าวในคอนกรีตเกิดขึ้นเนื่องจากการหดตัวของคอนกรีต การหดตัวของคอนกรีตสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ เช่น การหดตัวแบบแห้งและการหดตัวของพลาสติก

นอกจากนี้ เส้นใยยังลดการซึมผ่านของคอนกรีต ช่วยลดโอกาสที่น้ำจะรั่วไหลผ่านโครงสร้างคอนกรีต

คอนกรีตเสริมไฟเบอร์ประเภทต่าง ๆ มีอะไรบ้าง?
วัสดุคอมโพสิตคอนกรีตเสริมไฟเบอร์มีหลายประเภทในการใช้งานยอดนิยม บางส่วนได้แก่:

คอนกรีตเสริมเหล็กไฟเบอร์
คอนกรีตเสริมเหล็กไฟเบอร์เป็นหนึ่งใน FRC ที่แพร่หลายมากที่สุด การเติมเส้นใยเหล็กเสริมแรงลงในคอนกรีต แม้ในปริมาณเล็กน้อย จะทำให้คุณสมบัติของคอนกรีตมีการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ

คอนกรีตเสริมใยเหล็กถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่มีความต้องการคอนกรีตสำหรับงานหนัก เช่น สะพาน พื้น อุโมงค์ การทำเหมืองแร่ คอนกรีตสำเร็จรูป ฯลฯ

เส้นใยเหล็กที่ใช้เสริมคอนกรีตมีหลายประเภท เช่น ลวดดึงเย็น (ประเภทที่ 1) เส้นใยเหล็กแผ่นตัด (ประเภทที่ 2) เส้นใยเหล็กที่สกัดด้วยกระบวนการหลอม (ประเภทที่ 3) การตัดแบบมิลล์ (ประเภทที่ 4) และเส้นใยเหล็กดัดแบบดัดแปลง ลวดดึง (ประเภท 5)

คอนกรีตเสริมใยโพลีโพรพีลีน (PFRC)
PFRC ใช้เส้นใยสังเคราะห์ที่เรียกว่าเส้นใยโพลีโพรพีลีนซึ่งเป็นเทอร์โมพลาสติกชนิดหนึ่ง การเพิ่มโพลีโพรพีลีนลงในคอนกรีตมีประโยชน์หลายประการ ซึ่งเราจะกล่าวถึงในหัวข้อถัดไป

โพรพิลีนมีลักษณะหลายอย่างร่วมกับโพลีเธน โดยมีคุณสมบัติการแข็งตัวที่ดีขึ้น ความแข็งแรงรับแรงดัดงอ และทนความร้อนสูงขึ้น

นอกจากนี้ เส้นใยนี้ยังมีความต้านทานสูงต่อสารเคมี เช่น กรดและตัวทำละลายอินทรีย์ และยังให้คุณสมบัติที่คล้ายคลึงกันกับคอนกรีตอีกด้วย

คอนกรีตเสริมใยแก้ว (GFRC)
ส่วนผสมคอนกรีตเสริมใยแก้วประกอบด้วยอนุภาคแก้วขนาดเล็กจำนวนมาก สิ่งเหล่านี้ทำให้คอนกรีตแข็งแกร่งขึ้นได้อย่างไร?

แม้ว่าบานกระจกขนาดใหญ่จะบอบบาง แต่ใยแก้วก็มีความแข็งแรงของโครงสร้างที่สูงมาก นอกเหนือจากความแข็งแกร่งนี้แล้ว เส้นใยยังเป็นสารเติมแต่งที่มีต้นทุนต่ำ ทำให้ส่วนผสมคอนกรีตขั้นสุดท้ายมีราคาถูกกว่าทางเลือกอื่น เช่น คอนกรีตเสริมใยเหล็ก

เส้นใยชนิดเดียวกันที่เติมลงในพลาสติกส่งผลให้ได้วัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์กลาสที่มีคุณสมบัติต้านทานแรงดึงที่ดีเยี่ยม

คอนกรีตเสริมใยโพลีเอสเตอร์
เส้นใยโพลีเอสเตอร์สำหรับคอนกรีตเสริมใยไฟเบอร์มีให้เลือกทั้งแบบไมโครไฟเบอร์และมาโครไฟเบอร์ เส้นใยโพลีเอสเตอร์ช่วยเพิ่มความต้านทานการแตกร้าวของคอนกรีตเสริมใยประเภทนี้

คอนกรีตเสริมใยโพลีเอสเตอร์มีความเหนียวมากกว่าและมีโครงสร้างที่สมบูรณ์กว่า ความทนทานที่เพิ่มขึ้นทำให้คอนกรีตประเภทนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นอุตสาหกรรม พื้นคลังสินค้า โครงสร้างสำเร็จรูป การซ้อนทับ และการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่คล้ายคลึงกัน

คอนกรีตเสริมเหล็กคาร์บอนไฟเบอร์
คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับเหล็กกล้าคาร์บอนหรือไม่? แนวคิดนี้คล้ายคลึงกับคอนกรีตเสริมเหล็กคาร์บอนไฟเบอร์

แม้ว่าการเติมคาร์บอนไฟเบอร์ลงในคอนกรีตจะเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนกว่าการเติมซีเมนต์หรือแก้ว แต่คอนกรีตที่ได้จะมีความแข็งแกร่งและความแข็งแรงสูง อย่างไรก็ตาม เมื่อมีความแข็งแรงสูง คอนกรีตจะเปราะมากขึ้น (เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน)

เส้นใยสังเคราะห์มาโครคอนกรีตเสริมเหล็ก
การใช้เส้นใยสังเคราะห์มาโครในคอนกรีตเป็นทางเลือกทดแทนการเสริมแรงด้วยเหล็ก ท้ายที่สุดแล้ว การเสริมเหล็กอาจเป็นการเสริมคอนกรีตที่มีราคาแพง

ด้วยการใช้ที่เพิ่มมากขึ้น เส้นใยสังเคราะห์มาโครจึงกลายเป็นมากกว่าทางเลือกอื่น เส้นใยเหล่านี้มีการใช้งานหลายอย่างในตัวเอง โดยเฉพาะในโครงสร้างที่รองรับภาคพื้นดิน

เหล็กเสริมอาจสึกกร่อนในพื้นที่ที่มีความชื้นสูง เช่น สภาพแวดล้อมทางทะเล และเส้นใยแก้วอาจเสี่ยงต่อการหลุดร่อน เส้นใยสังเคราะห์มาโครมีความต้านทานสูงต่อปัจจัยเหล่านี้ ดังนั้นจึงเป็นส่วนเสริมที่มีคุณค่าสำหรับคอนกรีตในสภาพแวดล้อมเหล่านี้

คอนกรีตเสริมใยธรรมชาติ
เส้นใยธรรมชาติมาจากพืช สัตว์ และแร่ธาตุจากธรรมชาติ ดังที่เราได้กล่าวไว้ในส่วนเกี่ยวกับประวัติความเป็นมาของ FRC แล้ว เส้นใยธรรมชาติได้ถูกนำมาใช้ในกระบวนการก่อสร้างมาตั้งแต่สมัยโบราณ

ไม่ว่าจะใช้คอนกรีตที่ไหน ก็จะมีเส้นใยธรรมชาติอยู่มากมาย เส้นใยเหล่านี้ยังช่วยลดต้นทุนการผลิต FRC อีกด้วย

เส้นใยธรรมชาติบางชนิด ได้แก่ ฝ้าย ฟาง ไม้ และธัญพืช

ประโยชน์ของการใช้คอนกรีตเสริมไฟเบอร์มีอะไรบ้าง
การเพิ่มเส้นใยชนิดต่างๆ ลงในคอนกรีตให้ผลลัพธ์ที่เป็นประโยชน์มากมาย คอนกรีตเสริมใยไฟเบอร์จัดประเภทตามเส้นใยที่เพิ่ม ประโยชน์เฉพาะของ FRC จะขึ้นอยู่กับประเภทของ FRC ที่ใช้

โดยทั่วไป ต่อไปนี้เป็นประโยชน์ที่เกี่ยวข้องกับคอนกรีตเสริมไฟเบอร์บางประเภททั่วไป:

การเสริมแรงด้วยใยแก้ว
การเสริมใยแก้วช่วยเพิ่มความแข็งแรงของโครงสร้างของคอนกรีตโดยไม่เพิ่มต้นทุนอย่างมีนัยสำคัญ แก้วเป็นหนึ่งในวัสดุไฟเบอร์ที่ถูกที่สุด
การเสริมแรงชนิดนี้ใช้เพื่อเพิ่มความสวยงามให้กับโครงสร้างคอนกรีต เส้นใยแยกส่วนสั้นสามารถมองเห็นได้ในโครงสร้างคอนกรีตหลังจากแห้งแล้ว
วิธีการเสริมแรงนี้จะเพิ่มความต้านทานแรงดึงให้กับทุกพื้นที่ แตกต่างจากการเสริมแรงแบบเดิมโดยใช้เหล็กเส้นซึ่งความต้านทานแรงดึงจะถูกจำกัดไว้ที่ทิศทางของเหล็กเส้น
การเสริมแรงด้วยเส้นใยเหล็ก
เหล็กมีความแข็งแรงของโครงสร้างสูงสุดในคอนกรีตเสริมไฟเบอร์
ด้วยการเติมเส้นใยเหล็ก คอนกรีตจึงต้องการการเสริมเหล็กเส้นน้อยลง
เส้นใยผลิตความต้านทานแรงกระแทกและการเสียดสีได้ดีกว่า
ปรับปรุงความต้านทานการละลายและลักษณะอุณหภูมิอื่นๆ ของอาคาร
ลดความเสี่ยงของการแตกร้าวโดยการลดความกว้างของรอยแตกร้าว
เส้นใยโพลีโพรพีลีนและการเสริมแรงคอนกรีตไนลอน
ให้ความสามารถในการปั๊มคอนกรีตในระยะไกลโดยการเพิ่มคุณสมบัติการยึดเกาะ
ปรับปรุงลักษณะอุณหภูมิ (เช่น ความต้านทานการละลาย)
ช่วยเพิ่มความเหนียวของคอนกรีตและลดลักษณะการเปราะของคอนกรีต
ในกรณีที่เกิดเพลิงไหม้ โครงสร้างคอนกรีตที่มีเส้นใยโพลีโพรพีลีนและเส้นใยไนลอนจะทนต่อการหลุดร่อนจากการระเบิดได้
ส่งผลให้มีความทนทานต่อแรงกระแทกและการเสียดสีสูง
คอนกรีตเสริมไฟเบอร์มีประโยชน์อย่างไร?
ประเภทของ FRC ที่ใช้อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโครงการก่อสร้างแต่ละโครงการ โดยทั่วไป โครงการวิศวกรรมโยธาส่วนใหญ่ใช้ FRC ตัวอย่างเช่น::

ผนัง
พื้น
เขื่อน
รันเวย์
ถนน
ท่อคอนกรีต
สะพาน
พื้นโกดัง
บ่อพัก
อุโมงค์
ทางเท้า
จะหาแหล่งคอนกรีตเสริมไฟเบอร์ได้อย่างไร
ดังที่คุณทราบแล้วว่าคอนกรีตเสริมไฟเบอร์ไม่ได้เป็นเพียงผลิตภัณฑ์เดียวเท่านั้น คอนกรีตมีหลายประเภทด้วยเทคนิคการเสริมแรงที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะเพิ่มขึ้น

มีเส้นใยเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงซึ่งขยายความสมบูรณ์ของโครงสร้างของท่อร่วมคอนกรีต นอกจากนี้ แก้วและวัสดุเส้นใยสังเคราะห์ยังมีความแข็งแรงปานกลางแต่มีราคาถูกกว่า

โดย แดเนียล อาร์คิน