محققان کشور بررسی کردند
آینده ای مطمئن برای سازه ها با بتن های خودترمیم

سالیان بسیاری است که در جهان، هزینه فوق العاده زیادی برای ترمیم سازه ها صرف می شود که گاهی از هزینه ساخت آن سازه هم فراتر می رود. به همین دلیل، برای کاهش این هزینه ها، تاکنون، پژوهش های متعددی در زمینه دوام و طول عمر بتن انجام شده که بیشتر آن ها در زمینه خودترمیمی بوده و صرفاً جنبه مطالعاتی داشته اند. همچنین، آزمون های تجربی روی خمیر سیمان نیز در این خصوص انجام شده است.

به گزارش سیناپرس، بتن، به دلیل مقاومت زیاد در برابر تنش های فشاری، جزء مصالح اصلی در ساخت وساز است. اما در عین حال، این ماده، استحکام کششی پایینی دارد که باعث ایجاد ترك، کوتاه شدن عمر و کاهش دوام آن می شود. موادی که خاصیت سیمانی شدن دارند به عنوان اجزای تشکیل دهنده سازه ها به کار می روند.

در این میان، پدیده تخریب و زوال در این سازه ها، به  منزله عاملی اجتناب ناپذیر، باعث کاهش کاربردپذیری آن ها می شود. بنابراین، نگهداری و تعمیر ساختمان ها که یکی از پرهزینه ترین و سخت ترین کارهاست، همیشه باید مدنظر قرار گیرد.

محققان کشور در یک مطالعه جالب، روش های مختلف فرایند موسوم به خودترمیمی را در بتن ها به شکل علمی، مرور و بررسی کرده و آن ها را با جزئیات شرح داده اند.

اغلب مواد، با پیشرفت ریزترك های ساختاری، دچار شکست می شوند. نوك هر ترك، مانند چاقو، مواد را برش می دهد و در قطعه پیش می رود که با گذشت زمان، باعث کاهش استحکام و تخریب مکانیکی قطعه می شود.

همچنین به گفته متخصصان، ترك در بتن باعث نفوذ آب های اسیدی و خورنده و درنتیجه، زنگ زدگی میلگردها شده و به دلیل این که حجم اکسید آهن از آهن بیشتر می شود، باعث تخریب بتن می گردد. به همین منظور، مواد سیمانی خودترمیم، اهمیت ویژه ای دارند و از سال ها پیش، به پدیده خودترمیمی توجه و درباره آن پژوهش شده است.

به منظور بهبود عملکرد مواد خودترمیم، در دهه اخیر، راهکارهای مختلف و الگوهای جدیدی به کار رفته اند. خودترمیم شوندگی یکی از ارزشمندترین پدیده هایی است که برای غلبه بر مشکل کـاهش یکپارچگی عملکردی که بر اثر آسیب دیدن مواد رخ می دهد، به کار می آید. بنابراین فرایند خودترمیم کنندگی، باید بلافاصله پس از وقوع آسیب، به طور خودکار اجرا شود تا محدوده آسیب دیده، دوباره به یکپارچگی پیش از آسیب دیدن بازگردد.

در رابطه با این موضوع، پژوهشگاه مواد و انرژی کشور واقع در مشکین دشت استان البرز، یک مطالعه مروری را انجام داده اند که در آن، انواع روش‌های ساخت بتن خودترمیم مورد بررسی قرار گرفته اند.

محققان در این مطالعه ، تعدادی از ‌روش‌ها را بررسی و با هم مقایسه کرده اند تا مشخص شود کدام روش قابلیت صنعتی‌شدن بیشتری دارد.

به گفته مژگان حیدری، پژوهشگر پژوهشگاه مواد و انرژی و همکارانش، با مروری بر مطالعات پیشین و نتایج آن ها، شناخت واقعی تری از بتن های خودترمیم، به منزله عامل اساسی و دوام سازه، یافت. سالیان بسیاری است که در جهان، هزینه فوق العاده زیادی برای ترمیم سازه ها صرف می شود که گاهی از هزینه ساخت آن سازه هم فراتر می رود. به همین دلیل، برای کاهش این هزینه ها، تاکنون، پژوهش های متعددی در زمینه دوام و طول عمر بتن انجام شده که بیشتر آن ها در زمینه خودترمیمی بوده و صرفاً جنبه مطالعاتی داشته اند. همچنین، آزمون های تجربی روی خمیر سیمان نیز در این خصوص انجام شده اند.

این محققان می گویند: از بین روش های متعدد فوق، فقط روش ترمیم توسط باکتری در بتن آزمایش شده که آن هم به دلیل اقتصادی نبودن، صنعتی نشده است. اما مواد افزودنی منبسط شونده و افزودنی های معدنی، به دلیل اقتصادی بودن، از راهکار های صنعتی به شمار می روند. این مواد، انقلابی مهم در حوزه بتن خودحسگر ذاتی انرژس و مصالح بتن معمولی ایجاد می کنند و در اقتصاد، جامعه و محیط بسیار تأثیرگذار هستند.

بر اساس این تحقیق، مدل های مختلفی از شیوه های خودترمیمی در بتن ها وجود دارند که هر یک دارای مزایا و معایبی هستند.

در این خصوص، حیدری و همکارانش اشاره کرده اند: در بین روش های مختلف، روش خودترمیمی ذاتی، یک روش طبیعی است که از رسوب طبیعی کربنات کلسیم بهره می برد. البته روش مورد اشاره، ترمیم زمان بر و ضعفی دارد و مناسب برای ترك های کوچک (10 تا 100 میکرومتر) است، ضمن آن که درآن، امکان کنترل فرایند ترمیم وجود ندارد.

آن ها می افزایند: روش دیگر، روش الیاف توخالی است که در آن، آزادشدن عامل ترمیم کننده هنگام ضرورت اتفاق می افتد و به مقدار متوسطی از ماده ترمیم کننده نیاز داشته و اثربخشی احتمالی آن تحت حوادث متعدد آسیب بیشتر است. اما در ریخته گري و یا قالب گیري مشکلاتی دارد و اثر منفی بر ویژگی هاي مکانیکی زمینه سیمانی برجای می گذارد.

مجریان این تحقیق در ادامه، به روش های «میکروکپسول و نانوذرات»، «مواد افزودنی منبسط شونده و افزودنی هاي معدنی نظیر سولفات آلومینیم» و بالاخره «باکتری ها» به عنوان متدهای دیگر فرایند خودترمیمی در بتن ها اشاره کرده اند که هر یک به فراخور نیاز می توانند مورد استفاده قرار گیرند.

به گزارش سیناپرس، از یافته های فوق، یک مقاله علمی مروری تهیه شده که فصلنامه «مواد و فناوری های پیشرفته» متعلق به پژوهشگاه مواد و انرژی آن را منتشر نموده است.

گزارش: محمدرضا دلفیه

No tags for this post.