همه چیز درباره بتن خودترمیم شونده
بتن مخلوطی از سیمان، سنگ‌دانه‌های ریز و درشت، آب با نسبت‌های تعیین شده است. سیمان در بتن نقش ماده چسباننده، سنگدانه‌ها به عنوان پرکننده و آب نیز به عنوان فاکتور اصلی جهت خمیری کردن مخلوط سیمان و سنگدانه‌ها و سخت کننده بتن محسوب می‌شود.
در واقع ترکیب آب و سیمان، منجر به ایجاد واکنشی همراه با تولید گرما به نام هیدراتاسیون است. این واکنش در سخت‌‌شدن و گیرش نهایی بتن نقش بسزایی را ایفا می‌کند. به همین دلیل نسبت آب به سیمان در طرح اختلاط بتن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. جالب است بدانید گاهی افزودنی‌هایی برای بهبود رفتار بتن به آن اضافه می‌شود. این افزودنی‌ها در انواع مختلفی با کارایی‌های متفاوت در بازار ارائه می‌شوند.
مهندسان و دانشمندان، از گذشته تا به امروز به دنبال بهترین متریال جهت استفاده در ساخت و ساز بوده‌اند. بتن از مقاومت فشاری بالا، یکدستی غیر قابل انکار، رفتار و تغییر شکل‌هایی خوب که قابل کنترل نیز می‌باشد، برخوردار است. بتن هم در اعضای غیرسازه‌ای و هم در اعضای سازه‌ای کاربرد دارد.
عواملی همچون شرایط محیطی، نحوه ساخت، جنس مواد می‌تواند رفتار بتن را تغییر دهد؛ بنابراین پژوهشگران، با ایجاد تغییر ترکیب مخلوط و یا افزودن موادی به بتن، در پی بهبود رفتار آن در شرایط مختلف هستند. بدین منظور بتن بنابر طرح اختلاط‌‌های گوناگون، در انواع مختلفی موجود است. در ادامه این مقاله به بررسی عمیق‌تر بتن پرداخته شده است.
بتن خودترمیم شونده
بتن خود ترمیم شونده به عنوان توانایی بتن برای رفع ترک‌ها و خرابی‌های خود به خودی خود شناخته شده است که این موضوع علاوه بر تنها ترک‌ها را آب‌بندی می‌کند همچنین می‌تواند به طور جزئی یا کلی خواص مکانیکی متریال به‌کار رفته در سازه را بازسازی کند. این نوع بتن به بتن خود ترمیم شونده نامیده می‌شود و از کاربرد بالایی درسازه‌های نیاز به مقاومت بالا دارد.
واژه خودترمیم شوندگی در علم مواد به معنی بازیابی خود به خود خواص اولیه ماده پس از ایجاد نقص در ماده توسط پارامتر خارجی. این اصطلاح به‌صورت تئوری این‌گونه بیان شده است: سیستم موادی که بتواند تنها در معرض حمله عامل تخریبی، عوامل ترمیم‌کننده آزاد کند، به صورتی که پیوستگی فیزیکی و پایداری مکانیکی خود را پس از تخریب بازیابد و همچنین آن را از ترک‌خوردگی تبادل یونی حفاظت نماید.
ویژگی‌های این بتن به طور کلی به دلیل نوع و نسبت ترکیبات مخلوط و استفاده از متریالی مانند افزودنی‌های کریستالی توانایی ترمیم مواد را بهبود می‌بخشد. با توجه به پژوهش‌های انجام شده، یکی دیگر از ویژگی‌های کلیدی که به این بتن برتری میدهد، زمان و هزینه بسیار کم‌تر برای تعمیر و نگهداری است.
این کار، به مهندسان این توانایی را میدهد تا عملکرد این بتن بسیار قوی را طی مدتی طولانی برسی کنند. بتن خود ترمیم شونده نمونه‌ای از بتن‌هایی با ویژگی‌های خاص می‌باشد. به طور کلی بتن از جمله مصالح ساختمانی است که همواره در صنعت ساختمان مورد استفاده قرار می‌گیرد. این متریال ترکیبی ساده از سیمان، شن و ماسه و آب و سنگدانه است و برای ساخت سازه‌های مختلف کاربرد دارد.
کاربرد بتن خود ترمیم شونده
بتن خود ترمیم شونده (self-healing concrete)، جزء مناسب‌ترین و مقاوم‌ترین مصالحی است که به دلیل انعطاف پذیری بالا می‌توان به راحتی به آن شکل داد؛ به همین دلیل علاوه برای مقاوم سازی سازه بلکه برای شکل گیری آسان نیز گزینه‌ای بسیار مناسب برای سازه به شمار می‌آید. در ادامه این مطلب از ساختمانچی به بررسی بتن خود ترمیم شونده، ویژگی‌ها و کاربردهای این محصول می‌پردازیم. با ما همراه باشید.
ویژگی‌های بتن خود ترمیم شونده
به منظور جلوگیری از ترک خوردگی بتن و نفوذ رطوبت به میلگردها، نگهداری و ترمیم بتن امری بسیار ضروری می‌باشد. با پیشرفت علم و تکنولوژی در صنعت ساختمان، امروزه بتن ها این قابلیت را دارند که خود به خود ترمیم و به مصالحی با دوام تبدیل شوند. بتن خود ترمیم بتنی است که به محض ایجاد ترک در سطح خود شروع به بازسازی و ترمیم می‌کند و مانع از گسترش ترک و عمیق شدن آن می شود.
هنگام ایجاد ترک در بتن، مواد سیمانی خشک شده‌ای که در ترک‌ها وجود دارد با دی اکسید کربن و آب واکنش داده و لایه‌ای از کربنات کلسیم تولید می‌شود که مانع از گسترش ترک‌ها و شکاف‌های بیشتر می‌شود. سه هفته زمان نیاز است تا بتن عملیات ترمیمی خود را کامل کند و بازسازی شود. دلیل ایجاد واکنش در این بتن وجود یک نوع باکتری و منبع تغذیه آن است. بتن خود ترمیم شونده با استفاده از یک نوع باکتری قادر به ترمیم ترک‌های خود است.
در واقع مکانیزم ترمیم بتن با استفاده از باکتری و منبع تغذیه آن یعنی کلسیم الکتات امکان‌پذیر می‌شود که در بتن قرار گرفته‌اند. این باکتری به صورت غیر فعال در بتن قرار دارد اما پس از ترک خوردگی در مجاورت آب فعال شده و با ایجاد واکنش شیمیایی منجر به تولید کربنات کلسیم می‌گردد.
تفاوت بتن خود ترمیم شونده با بتن معمولی
مهم‌ترین تفاوت این دو بتن در همان خاصیت ترمیم‌شدگی بتن خود ترمیم می‌باشد که در بتن معمولی این خاصیت وجود ندارد. همچنین به دلیل خاصیت خود ترمیم شوندگی که این بتن دارد، مقاومت فشاری و مقاومت در برابر خم‌شدن این محصول نسبت به بتن معمولی بیشتر است.
کاربرد بتن خود ترمیم شونده
به طور کلی از بتن‌های خود ترمیم در مناطقی که امکان وقوع سیل، آتش، باد، باران و تگرگ وجود دارد و یا مناطق بسیار خشکی که احتمال دارد بتن ترک بخورد، استفاده می‌شود. محصول در ساختمان‌ها، برج‌ها، جاده‌ها و پل‌ها در کنار دیگر متریال کاربردی همانند پوکه معدنی، به کار برده می‌شود.
ساخت بتن خود ترمیم شونده
در تولید این نوع بتن، نوعی مکانیزم بکار رفته که موجب تولید یک ترکیب که شامل یک پیشماده یا کپسول‌های کوچک شامل باکتری است. نحوه کار این باکتری‌ها به گونه‌ای است که پس از مخلوط‌شدن با بتن، شروع به رشدکردن می‌کنند. سپس آهک تولید می‌شود که نشان میدهد باکتری‌ها شروع به تکثیر نموده‌اند. شواهد پژوهشی نشان میدهد که ترکیب باکتری‌ها با بتن سبب می‌شود لایه‌ای محافظت کننده از خوردگی فولاد جلوگیری کند.
باکتری‌هایی که در بتن خود ترمیم شونده تولید می‌شوند با توجه به شکل باکتریایی و طول عمر بالای 200 سالی که دارند و به دلیل پایداری در برابر قارچ و اسپور و خوردگی، بهترین گزینه محسوب می‌شوند. همچنین باتوجه به قیمت بلوک سیمانی سبک این باکتری با ایجاد عمر طولانی به کم‌شدن هزینه‌ها در طول عمر سازه کمک می‌کنند.
مواد بکار رفته در تولید بتن خودترمیم شونده
فیبرتوخالی
فیبر توخالی متریالی است که با استفاده از ترکیب این ماده با سیمان می‌توان انعطاف‌پذیری، میزان نفوذپذیری و جلوگیری از قارچ و نیز خاصیت ترمیم‌شوندگی بتن تولید شده را با توجه به قیمت بلوک سیمانی سنگین، به میزان زیادی بالا برد.
مراحل مکانیزم ترمیم ترک‌های بتن از طریق فیبرهای توخالی در مراحل زیر انجام می‌شود:
• ایجاد ترک خوردگی در سطح
• آزاد شدن مواد ترمیم‌کننده از فیبرهای توخالی
• ازبین رفتن ترک‌ها از طریق باکتری ترمیمی
کامپوزیت سیمانی مهندسی
این نوع بتن به اختصار ECC نیز نامیده می‌شود، به این صورت است که بتن به صورت دائمی ترک‌های ریزی که ایجاد می‌شود را ترمیم کرده و اجازه گسترش ترک یا ایجاد شکاف عمیق را به آن‌ها نمی‌دهند. از جمله مهم‌ترین مزیت‌های کامپوزیت سیمانی مهندسی می‌توان به جلوگیری آن از ترک‌خوردگی اشاره کرد.
میکروکپسول‌های پرشده
اصلی‌ترین الگو برای تولید بتن خودترمیم شونده در بلوک سیمانی، عملکرد گلبول‌های خود ترمیم شونده در خون برای ترمیم زخم است. کپسول‌های حاوی باکتری، زمانی که به ترک‌های ایجاد شده در بتن برخورد می‌کنند و سپس شکسته می‌شوند و باکتری‌های ترمیم کننده به داخل ترک نفوذ می‌کند و با آنزیم‌های کاتالیزکننده برخورد خواهند کرد.
سخن پایانی
بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است که ترک‌خوردگی و خرابی آن در طول عمر سازه بناشده برای صنایع زیرساختی مناسب نمی‌باشد. بتن خود ترمیم شونده قابلیت بالقوه بالایی در کاهش این مشکلات خواهد داشت. فناوری بتن خود ترمیم شونده را می‌توان در توسعه زیرساخت‌های هوشمند و سخت به کار برد و وابسته به کاربری‌های مختلف، می‌توان از فناوری‌های مختلف بتن خود ترمیم شونده استفاده کرد.
از کاربردهای بتن خود ترمیم شونده می‌توان اشاره کرد در مناطقی که امکان وقوع بلایای طبیعی همانند طغیان دریا یا بارندگی زیاد و ایجاد سیل، باد، باران، آتش، طوفان و تگرگ است و در آب و هوای بسیار خشک ترک خوردگی بتن امکان‌پذیر است از بتن خود ترمیم شونده استفاده می‌شود.
کاربرد این بتن در ساخت برج‌ها، ساختمان‌ها، پل‌ها و جاده‌ها است. به عبارتی از مزایای بتن خودترمیم شونده می‌توان به مواردی مثل مقاومت بسیار بالا در برابر شرایط مختلف آب وهوایی، قابلیت شکل پذیری، مقاومت بالا در برابر سرما و گرما، طول عمر بالا، نفوذپذیری بسیار کم در برابر آب و دیگر مواد شیمیایی، افزایش و بهبود کاربری بتن با استفاده از بهبود خواص مکانیکی بتن مانند مقاومت فشاری و مقاومت در برابر خم شدگی، کمک به کم‌کردن وزن سازه، افزایش ماندگاری و پایداری سازه، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، جلوگیری از آسیب‌دیدگی سازه اصلی ساختمان و جلوگیری از زنگ زدگی فولاد و اجزای داخلی بتن اشاره کرد.
خرید آنلاین مصالح ساختمان از فروشگاه مصالح ساختمان IAG
برای استعلام قیمت بلوک سیمانی سبک و خرید بلوک سیمانی سبک و سایر دسته بندی محصولات مصالح ساختمان از لینک های مربوطه با یک کلیک اقدام نمایید.