מנגנון של סיבי בזלת בבטון
בטון, כחומר שביר, משלב בדרך כלל סיבים כדי לשפר את ביצועיו. מנגנון הפעולה סיבי בזלת בבטון מתבטא בעיקר בהיבטים הבאים.
1. עיכוב סדקים ואפקט גישור
בהתבסס על תיאוריית ריווח הסיבים ומכניקת שברים אלסטיים, סיבי בזלת משפרים את המבנה הפנימי של בטון באמצעות אינטראקציות פיזיקליות-מכניות. במהלך תהליך ההתקשות, הצטמקות ואידוי הלחות של הבטון, סיבים אלה מעכבים ביעילות את תחילתם והתפשטותם של סדקי מיקרו-הצטמקות וסדקי התפצלות בשלב מוקדם של ייבוש, ובכך מונעים התפתחות נוספת של סדקים. זה משפר משמעותית את עמידות הסדקים ואת אטימות הבטון. יתר על כן, כאשר נוצרים סדקים במטריצת הבטון, סיבי בזלת מגשרים על שני צידי הסדקים, נושאים עומסים חיצוניים ומונעים פירוק פתאומי של בטון. מנגנון זה משפר את הקשיחות ואת עמידות הסדקים של הבטון.
2. שיפור תכונות מכניות
סיבי בזלת ומטריצת הבטון נושאות יחד עומסים חיצוניים. בשלב העומס הראשוני, המטריצה נושאת את רוב העומס. לאחר שמתפתחים סדקים במטריצה, הסיבים ממשיכים לשאת את העומס, מה שמשפר את כושר העיוות של הבטון בשלב הפלסטי. מחקרים מראים כי שילוב סיבי בזלת מגביר משמעותית את חוזק הדחיסה, חוזק המתיחה, הקשיחות, חוזק המתיחה בפני ביקוע וחוזק המתיחה בכפיפה של הבטון.
3. שיפור העמידות
על ידי גישור על סדקים והפחתת היווצרותם, סיבי בזלת משפרים את עמידות הבטון בפני כפור ועמידות בפני פגיעות, ובכך משפרים משמעותית את עמידותם של מבני בטון. בנוסף, הכללת הסיבים משפרת באופן משמעותי את האטימות, את עמידות הכפור ואת תכונות ההתכווצות בעת ייבוש, ומאריכה את חיי הבטון בסביבות קשות.
4. אופטימיזציה מיקרו-מבנית
סיבי בזלתאינטראקציה עם מטריצת הצמנט דרך כִּימִי וקשרים פיזיים, ויוצרים מיקרו-מבנה מורכב. שילוב הסיבים משנה את המיקרו-מבנה של הבטון ומייעל את התנהגות המאמץ-מעוות שלו, ובכך משפר את הביצועים הכוללים של החומר.
