امروزه بتن به عنوان یکی از پرمصرفترین مصالح جهان و به عنوان ماده ساختمانی قرن بیست و یکم شناخته شده است. ساخت این ماده مرکب با استفاده از ارزانترین و در دسترس­ترین مواد ساده از یک سو، انعطاف­پذیری، خواص مقاومتی و دوام آن از سوی دیگر و نیز استفاده از موادی در ساخت آن که به پاکسازی و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می­نماید موجب آن شده است که بتن به عنوان مصالح ممتاز مطرح شود]1[. بتن ماده ای است که دارای مقاومت زیاد در فشار بوده و از این رو استفاده از آن برای قطعات تحت فشار مانند ستونها و قوسها بسیار مناسب است. لیکن علیرغم مقاومت فشاری قابل توجه، مقاومت کششی کم و شکنندگی نسبتاً زیاد بتن استفاده از آن را برای قطعاتی که تماماً یا به طور موضعی تحت کشش هستند را محدود مینماید]2[. این عیب اساسی بتن در عمل با مسلح کردن آن با استقرار آرماتورهای فولادی در جهت نیروهای کششی برطرف می­گردد. شایان ذکر است که در موارد متعددی جهت این نیروهای کششی به طور دقیق معلوم نیست. همچنین با توجه به اینکه آرماتور بخش کوچکی از مقطع را تشکیل می­دهد، تصور اینکه مقطع بتن یک مقطع همگن و ایزوتروپ باشد صحیح نخواهد بود. به منظور ایجاد شرایط ایزوتروپی و کاهش ضعف شکنندگی و تردی بتن تا حد ممکن در چند دهه اخیر استفاده از الیاف نازک و نسبتاً طویل که در تمام حجم بتن پراکنده می­شود متداول شده است]3[.
   مساله دیگری که اخیراً مورد توجه دانشمندان علم بتن قرار گرفته است استفاده از نانو­مواد در بتن بوده است. محققان با آزمایشات مختلف به این نتیجه رسیدند که مشخصات بتن حاوی نانو مواد در مقایسه با بتن معمولی تحت تاثیر واکنش­های شیمیایی نانو­مواد با ذرات سیمان و بلورهای هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان، عملکرد ماده مرکب بتنی را به شدت تحت تأثیر قرار می­دهد]4.[
2-1- معرفی بتن الیافی
1-2-1. تعریف: طبق تعریف ACI 544.1R-82 ، بتن ساخته شده از سیمان هیدرولیکی، آب، شن، ماسه و الیاف، بتن مسلح با الیاف یا بتن الیافی نامیده می­شود. در بتن الیافی مانند بتن معمولی می­توان از پوزولانها و دیگر مواد مضاعف استفاده کرد. الیاف در شکلها و اندازه های متفاوت، و از جنس فولاد، مواد پلیمری، شیشه و مواد طبیعی مورد استفاده قرار می­گیرد ]5[.

2-2-1- آیین نامه های معتبر بتن الیافی
علاوه بر مطالعات و پژوهشهایی که بصورت مقالات معتبر در مجلات و یا کنفرانسها ارائه گردیده است. آیین نامه­های بتن نیز بخشی از قسمتهای خود را به بتن الیافی اختصاص داده­اند. از جمله این  آیین نامه­ها، آیین نامه ACI (انجمن بتن آمریکا)  می­باشد که با معرفی کمیته­ای جداگانه به نام ACI-544 به بررسی مسائل بتن الیافی پرداخته است. این کمیته اولین گزارش را در سال 1973 ارائه نمود و تاکنون این کمیته با چهار گزارش کلی کار خود را افزایش داده است. گزارش های این کمیته با نامهای فرعی  3R,2R,1Rو  4R نامیده می­شوند.
در گزارش ACI,544-1R که در سال 1996 ارائه گردید و در سال 1999 بازبینی شد، اطلاعات کاملی از انواع الیاف و خواص آنها و تاثیر آنها بر روی خواص مکانیکی بتن به علاوه آزمایش  اندازه­گیری طاقت بتن الیافی آمده است. در اصل این گزارش بیشتر به شناسایی انواع الیاف قابل کاربرد در بتن پرداخته و آنها را مقایسه کرده است]6.[
در گزارش ACI,544-2R که در سال 1989 ارائه گردید طریقه انجام آزمایشات و استانداردهای لازم آورده شده است و در مواردی همانند آزمایش ضربه و … حتی طریقه ساخت دستگاه آزمایش نیز توضیح داده شده است]7[.
در گزارش ACI,544-3R که در سال 1998 ارائه گردید، در مورد طرح اختلاط و مصالح مناسب برای بتن الیافی توضیح داده شده است. در این گزارش روشی برای طرح اختلاط آورده نشده بلکه دو طرح اختلاط مثال زده شده و پیشنهاداتی برای بهتر شدن  خواص بتن الیافی آورده شده است. به عنوان مثال هر چه سنگدانه ها در بتن الیافی کوچکتر باشند نقش الیاف در بتن اثرگذارتر خواهد بود و یا اینکه پیشنهاد گردیده که در بتن الیافی در صورت امکان از سیمان بیشتری استفاده گردد]8[.
در گزارش ACI,544-4R که در سال 1988 ارائه گردید. به روشهای طراحی با الیاف فولادی پرداخته شده است. البته نتایج این طراحی­ها هنوز در ACI- 318 وارد نگردیده است]9[.
از آیین­نامه های دیگر، آیین­نامه JSCE [1] ژاپن می­باشد که روش اندازه­گیری طاقت بتن الیافی که توسط این آیین­نامه ارائه گردیده از اهمیت بالایی نزد محققین برخوردار است. در ضمن آیین­نامه RILEM در اروپا نیز گزارشهایی در مورد بتن الیافی منتشر کرده است.]10[.
3-1- کاربردهای بتن الیافی
بتن مسلح به الیاف را می­توان به تنهایی و یا به همراه بتن مسلح معمولی بکار برد. در مواردی که   می­توان بتن الیافی را به تنهایی بکار گرفت، عبارتند از:
– کف کارخانه ها، توقفگاهها، جایگاههای بنزین و سالنهای صنعتی
– روسازی بتنی بزرگراهها، جاده ها و فرودگاهها
– سازه های ضد انفجار و ضد حریق
– دیواره ها و کف کانال ها
– قطعات پیش ساخته
در دیگر مواردی که می­توان بتن مسلح معمولی و یا بتن پیش ساخته به کار برد:
– شالوده برای موتورها و ماشین­آلات بزرگ، پرس­های بزرگ، ژنراتورهای دیزلی
– قطعات مربوط به تونل­سازی و حفاری معادن
– دیوارهای حفاظتی، پناهگاهها
– تیر های پیش­تنیده بتنی شمع­های ضربه­ گیر
موارد استفاده از فراورده­های سیمانی تقویت شده با الیاف گوناگون در جدول 1-1  آورده شده است.
کاربردهای مهم بتن الیافی عبارتند از:
1-3-1- بتن پرتابی(شاتکریت)
   یکی از کاربردهای مهم الیاف در بتن­پاشی است، بتن­پاشی معمولاً برای اجرای لایه­های نازک مناسب است. به طور کلی بتن پاشی به دو روش خشک و تر قابل اجراست. در روش خشک پس از اختلاط مصالح خشک، در حین عبور افشانک آب مورد نیاز اضافه می­گردد. در روش تر، مخلوط به طور کامل ساخته می­شود و سپس در محفظه پمپ دستگاه بتن پاش قرار می­گیرد و از طریق لوله به افشانک انتقال  می­یابد. در عمده شاتکریتهای بتن الیافی از روش خشک استفاده به عمل می­آید. از روش تر نیز می­توان استفاده کرد، با این وجود توجه بیشتری جهت توزیع الیاف باید به عمل آید. بیشترین استفاده از بتن­پاشی با الیاف در نگهداری زیرزمینها، بویژه دیواره تونلها و معادن، سازه های پوسته ای و تعمیرات     سازه­های دریایی و کانالهای آب می­باشد ]12و13[.
2-3-1- دالهای روی بستر
دالهای روی بستر حاوی الیاف جهت جلوگیری از شکستهای ناشی از بارهای دینامیکی[1] و متمرکز و ترکهای ناشی از بار و غیر آن (مانند حرارت و جمع شدگی) در کف سالنهای صنعتی مورد استفاده قرار   می­گیرند و جایگزین دالهای مسلح به آرماتور در اکثر موارد می­شوند. این دالها در روسازی جاده­ها،  پیاده­روها، فرودگاهها و بویژه سالنهای صنعتی مورد استفاده قرار می­گیرند. با استفاده از این نوع بتن(بتن الیافی) روسازی فرودگاهها را می توان 25 تا 40 درصد نازکتر از بتن غیر مسلح و با فاصله درزهای اجرایی بیشتر، اجرا کرد.
خستگی خمشی عامل مهمی است که بر عملکرد روسازی اثر می­گذارد. اطلاعات موجود نشان می­دهد که الیاف، مقاومت بتن را بطور موضعی و کلی در برابر خستگی به نحو قابل ملاحظه­ای افزایش میدهند]12[.
3-3-1- صنایع نظامی
از بتن مسلح به الیاف در برخی از کشورها در صنایع نظامی استفاده گسترده به عمل می­آید. کاربردهای سازه ای آن استفاده از الیاف با و یا بدون تسلیح توسط آرماتورهای معمولی است که در قطعات دالها، دیوارها، کف، تیرها و ستونها انجام می­گیرد. نتایج آزمایشها نشان داده است که این گونه قطعات در مقابل انفجار، پخش شدگی و پراکندگی بسیار کمتری در مقایسه با دالهای غیرمسلح به آرماتورهای معمولی ایجاد می­کنند]12[.
4-3-1- کف سالنهای صنعتی
به علت خاصیت الیاف در افزایش مقاومت ضربه ای، بتن الیاف­دار نسبت به بتن معمولی (حدود 5 تا 10 برابر)، توجه عمده­ای در ساخت کف سالنهای صنعتی به الیاف معطوف است زیرا تخریب سریع سالنهای صنعتی، بر اثر بارهای دینامیکی و ضربه ماشین­آلات و قطعات سنگین، بزرگترین مشکل در این گونه سازه ها به شمار می­رود. افزایش مقاومت ضربه­ای، مقاومت بیشتری را در مقابل تورق و هوازدگی بتن به وجود می­آورد]11[.
1 Dynamic load
1 Japan Society of Civil Engineering Standard