معرفی

امروزه بتن یکی از پرکاربردترین و اصلی ترین مصالح در صنعت ساخت و ساز به شمار می­ آید. به همین دلیل تحقیقات و آزمایشات متعددی در راستای اصلاح معایب و بهینه ­تر کردن آن صورت می ­گیرد.

یکی از مهم­ترین نقاط ضعف بتن ترک خوردن آن است که منجر به کاهش ایمنی و دوام سازه ­ها در طول زمان می ­شود. اخیراً نسل جدیدی از بتن­های الیافی شکل پذیر تحت عنوان کامپوزیت ­های مهندسی برپایه مصالح سیمانی در دانشگاه میشیگان ابداع شده است. بتن خود ترمیم شونده به دلیل رفتار کششی، با شکل پذیری و قابلیت ترک خوردگی زیاد، عرض ترک­ها را بسیار کوچک نگه داشته و سبب ترمیم خود به خود ترک­ها بدون نیاز به دخالت انسان و فقط به کمک آب و دی اکسید کربن هوا می­ شود. شگفت آور آنکه پس از ترمیم، بتن تقریباً با همان سختی و مقاومت نمونه نو و بارگذاری نشده رفتار می­ نماید.

معرفی بتن خود ترمیم شونده

بتن زیستی دقیقاً ترکیبی مانند بتن معمولی دارد، اما با یک عنصر اضافی، «عامل ترمیم‌کننده». این عامل در طول ترکیب کردن مواد منفعل باقی می‌ماند و فقط وقتی حل‌شده و فعال می‌گردد که بتن ترک‌خورده و آب وارد آن شود. این فرآیند با ترکیبی از مصالح ساختمانی صنعتی و عوامل موجود در طبیعت اتفاق می­ افتد.

باکتری باسیل + لاکتات کلسیم = تولید سنگ‌آهک

مواد خود ترمیم شونده، موادی هستند که توانایی بازگشت به حالت اولیه را دارند. مفهوم بتن خود ترمیم شونده که ترمیم آن به مرور زمان اتفاق می‌افتد (اتوژنیک)، نخستین بار در حدود دو دهه پیش مطرح شد و می­ توان آن را در سازه‌هایی مشاهده کرد که به رغم عدم تعمیر و نگهداری قابل ملاحظه، برای مدت زمان طولانی پایدار و پابرجا مانده‌اند.

معرفی بتن خود ترمیم شونده
تصویر 1: روند بهبود ترک­های سطح بتن خود ترمیم شونده. منبع: frontiersin.org
  1. ویژگی های بتن خود ترمیم شونده

  • نقاط قوت

صرفه جویی در هزینه ­ها

در حال حاضر اتحادیه اروپا سالانه 4 تا 6 میلیارد یورو صرف تعمیر و نگهداری پل­ها، تونل­ها و دیوارهای نگه دارنده می ­کند. با استفاده از بتن خود ترمیم شونده، این هزینه­ ها به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. هر چند هزینه تمام شده برای تولید هر مترمکعب بتن معمولی 80 یورو و برای معادل این اندازه در بتن خود ترمیم کننده بین 85 تا 100 یورو است؛ اما در نهایت می ­توان گفت به دلیل کم هزینه بودن فرآیند تعمیر و نگهداری و دوام و طول عمر طولانی این بتن، بکارگیری بسیار مقرون به صرفه است.

در حال حاضر محققین در حال آزمایش روشی جایگزین برای کپسوله سازی باکتری است که در مقایسه با روش فعلی امکان کاهش هزینه ­های تولید بتن باکتریایی را تا 50 درصد دیگر ممکن می ­سازد.

آسیب رسانی کمتر محیط زیست  

تلاش در راستای کاهش تولید گاز دی اکسید کربن که از عوامل اصلی آلودگی هوا و گرمایش زمین است، به دغدغه ­ای مهم در سطح جهانی تبدیل شده است. در صنعت ساختمان می توان نمونه ­هایی از این تلاش­ها را در ساخت آپارتمان­ها و برج­ هایی تحت عنوان «کربن صفر» و یا اقداماتی در راستای فراگیر نمودن معماری پایدار یا معماری سبز مشاهده کرد.

فرآیند تولید بتن به تنهایی 5 تا 10 درصد از میزان گاز دی اکسید کربن موجود در هوا را افزایش می دهد؛ با توجه به این که بتن، عمر نسبتاً کوتاهی دارد و سال­ها طول می ­کشد تا به طبیعت بازگردد – و از این جهت می ­توان گفت سبب تخریب محیط زیست می ­شود – می­ توان گفت با افزایش عمر مفید بتن، میزان تولید بتن و در نتیجه میزان تولید دی اکسید کربن کاهش می ­یابد.

دوام بیشتر

با توجه به اینکه اکسیژن عنصری اساسی در فرآیند خوردگی فولاد است و از طرفی در ساز و کار بتن خود ترمیم شونده (تبدیل لاکتات کلسیم به سنگ آهک) این اکسیژن به وسیله باکتری ها مصرف می ­شود، می­توان نتیجه گرفت با بکارگیری بتن خود ترمیم شونده، دوام سازه ­های بتنی تقویت شده با فولاد افزایش می ­یابد.

از طرفی تحقیقات انجام شده نشان می­ دهد که بتن، حدود 25 درصد از قدرت اصلی خود را در محل ترمیم شده به دست می ­آورد که این میزان  15 درصد بیشتر از حالت معادل آن با روش­هایی است که امروزه برای ترمیم سطوح ترک خورده به کار گرفته می ­شود.

ساده سازی فعالیت­های ساختمانی

نتایج تحقیقاتی که در سال 2015 پیرامون بتن خود ترمیم شونده صورت گرفت، باعث ایجاد تمایل در سازندگان، برآوردگرها، مهندسین و سایر ذینفعان به استفاده از بتن زیستی برای ساده سازی فعالیت­های روزانه ساختمانی شد. همانطور که اشاره شد این مصالح طول عمر و دوام ساختمان­ها را بیشتر و نیاز به تعمیر و نگهداری را در طول زمان کمتر می­ کند.

  • نقاط ضعف

در دسترس نبودن

از آنجا که فرآیند تولیدی این نوع بتن هنوز در مرحله آزمایش و توسعه است، در حال حاضر در مقیاس محدود مورد استفاده قرار می­ گیرد و عرضۀ آن به لحاظ تجاری بعد گسترده ­ای ندارد. برخی از موانع موجود در مسیر تولیدات گستردۀ این نوع بتن مربوط به هزینه ­های بخش تولید آن است.

عدم توانایی در ترمیم ترک های عمیق

باکتری به کار گرفته شده در این نوع بتن، قادر به ترمیم ترک های سطحی و ریز است. بتن های زیستی می ­توانند ترک­هایی به عرض 0.8 میلی­متر را ترمیم کنند. اما قادر به ترمیم ترک های بزرگ نیستند

معرفی بتن خود ترمیم شونده
تصویر 2: واحدی نمونه از بتن خود ترمیم شونده. منبع: archdaily.com

2. کاربردهای

  1. ویژگی های بتن خود ترمیم شونده

معماری و شهرسازی: طول عمر و دوام یک ساختمان یا پروژه­ های شهری، امری قابل توجه و مؤثر در فرآیند طراحی و برنامه ریزی است. در فرآیند ساخت و ساز، رویکرد آینده نگرانه سبب توجه طراحان به دو موضوع خواهد شد:

  • عملکرد بالقوه یک ساختمان خاص (نیاز به فن آوری­ های جدید، تغییر کاربری، تغییر سبک زندگی و غیره)
  • عملکرد فضای شهری پیرامون یک ساختمان خاص در آینده

می ­توان گفت وظیفه معماران و طراحان در کنار توجه به مسائل زیبایی شناختی، در نظر گرفتن مسائل حال حاضر و پیش بینی نیازهای آینده برای طراحی یک ساختمان مفید و انعطاف پذیری یک ساختمان است. اینکه کابری و عملکرد ساختمان در طول زمان قابلیت تغییر داشته باشد.

انواع مختلف زیرساخت­ها: انعطاف پذیری باکتری­های باسیلوس باعث می­ شود که این نوع بتن برای پل­ها، ساختمان­ها­، تونل­ها و انواع دیگر زیرساخت­ها نیز کاربردی باشد.

ساختمان­های کوچک: بتن از پر مصرف­ ترین مصالح در این نوع ساختمان­ها – که اغلب مسکونی هستند – است. استفاده از بتن خودترمیم شونده در ساختمان­های کوچک سبب افزایش عمر مفید آن­ها خواهد شد. 

منابع

مطلب قبلیکیت اورف
مطلب بعدیتاثیر عناصر پیونددهنده حیات وحش بر کاهش تصادفات

ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید