بتن خود ترمیم شونده | بتن از جمله مصالح پرکاربرد در ساختمان سازی است و در پروژه‌های عمرانی ساخت و ساز زیادی استفاده می‌شود. این مصالح ساختمانی به دلیل ارزان ودر دسترس بودن مواد تشکیل دهنده آن و همچنین برخورداری از مقاومت کافی در صنعت ساختمان بعنوان یکی از اصلی‌ترین مصالح ساختمانی شناخته می‌شود. به همین دلیل محققین دائما در تلاش هستند تا ویژگی‌های این مصالح ساختمانی را بهبود ببخشند. در نتیجه این تحقیقات یکی از بتن‌های که به وجود آمده است، بتن خود ترمیم شونده است.
برای مطالعه بیشتر درباره کیورینگ بتن می‌توانید به مقاله آن مراجعه کنید.
بتن خود ترمیم شونده چیست؟
متریال ترکیبی بتن خود ترمیم شونده از سیمان، آب و سنگدانه است و برای ساخت سازه‌های مختلف کاربرد دارد. این مصالح یکی از پرمصرف‌ترین و مقاوم‌ترین مصالح ساختمانی است که به علت دلیل انعطاف پذیری بالا می‌توان آن را به هر شکلی در آورد. به همین علت نه تنها برای مقاوم سازی سازه بلکه برای فرم دهی به آن نیز گزینه‌ای بسیار مناسب به شمار می‌آید.
تفاوت بتن خود ترمیم شوند و بتن معمولی در ترکیبات آن است. در این بتنها یک نوع ذرات نانو با ویژگی‌های منحص به فرد به نام نانو تیوب کربن وجود دارد. اضافه کردن حتی مقدار کمی از این ماده به بتن خواص مکانیکی را می‌دهد که باعث می‌شود بتن خاصیت خود ترمیم شونده پیدا کند.
تاریخچه استفاده از این ذرات که نوعی کربن محسوب می‌شود برای اولین بار به سال 1952 در روسیه برمی‌گردد، اما به دلیل نداشتن تکنولوژِی‌های قوی برای کشف تاثیرات آن روی بتن خیلی زود فراموش شد.
اهمیت استفاده از بتن خود ترمیم شونده
نفوذ رطوبت به بتن میتواند باعث آسیب زدن به میلگردها شود، به همین جهت به منظورجلوگیری از ترک خوردگی بتن و نفوذ رطوبت به میلگردها، نگهداری و ترمیم بتن امری بسیار ضروری است. با پیشرفت علم و تلاش محققین در صنعت ساختمان، امروزه بتنها این قابلیت را دارند که خود به خود ترمیم شوند و به مصالحی با دوام تبدیل شوند.
بتن خود ترمیم به شکلی طراحی شده است که به محض ایجاد ترک در سطح خود شروع به بازسازی و ترمیم می‌کند و مانع از گسترش ترک و عمیق شدن آن می‌شود. در 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 از گسترش ترک‌ها و شکاف‌ها جلوگیری می‌کند.
عملیات ترمیم بتن خود ترمیم شونده به چه صورت است؟
زمان نیاز برای انجام عملیات خود ترمیمی، بتن خود ترمیم شوند حدودا سه هفته است. دلیل ایجاد واکنش در این بتن وجود یک نوع باکتری و منبع تغذیه آن است. باکتری موجود در ساختار این بتن به صورت غیر فعال درآن قرار دارد. اما پس از ترک خوردگی در مجاورت آب فعال می‌شود و با ایجاد واکنش شیمایی منجر به تولید کربنات کلسیم می‌گردد.
عامل اصلی خود ترمیم شوندگی در این بتن، باکتری موجود در آن است زیرا با مسدود سازی ترک‌ها، عمر سازه و مقاومت آن را افزایش می‌دهد. این باکتری موجب پیوستگی ساختار بتن را پایدار می‌نماید. علاوه برآن میتواند تخم‌هایی تشکیل دهد که غیرفعال و زیست پذیر باشند و بتواند تنش‌های شیمایی یا فیزیکی را تحمل کنند.
مزایا استفاده از بتن خود ترمیم شونده
- مقاومت بسیار بالا در شرایط مختلف جوی
- قابلیت شکل پذیری
- مقاومت بالا در برابر دمای سرما و گرما
- طول عمر زیاد
- نفوذ پذیری بسیار کم دربرابرآب و دیگر مواد شیمیایی
- بهبود خواص مکانیکی بتن مانند مقاومت فشاری و مقاومت خمشی
- کاهش وزن سازه
- افزایش دوام و پایداری سازه
- جلوگیری از آسیب دیدگی به سازه اصلی ساختمان
- جلوگیری از زنگ زدگی فولاد و آرماتور‌های داخلی بتن
علت بتن خود ترمیم شوند با تمام مزایایی که دارد، یک عیب دارد که نمی‌توان به آن اشاره نکرد. این عیب را مربوط به هزینه بالا بتن خود ترمیم در ساخت و ساز است.
برای مطالعه بیشتر درباره بتن پیش ساخته می‌توانید به مقاله آن مراجعه کنید.
انواع بتن خود ترمیم شونده
این نوع بتنها با توجه به نوع نانو تیوب‌های کربنی که درترکیب خود دارند، متفاوت هستند. درادامه انواع آن‌ها را نام می‌بریم و به نحوه عملکرد بتن خود ترمیم شونده درآن اشاره می‌کنیم.
-
فیبرتوخالی
فیبر توخالی که اولین بار در سال 1992 کشف شد، با اضافه کرن این ماده به سیمان می‌توان میزان نفوذپذیری، انعطاف پذیری، جلوگیری از خوردگی و از همه مهم‌تر خاصیت ترمیم شوندگی سیمان و بتن را به طور قابل توجه‌ای بهبود داد.
مراحل مکانیزم ترمیم ترک‌های بتن از طریق فیبرهای توخالی درمراحل زیر انجام می‌شود:
- شروع به ترک خوردگی سطح
- آزاد شدن مواد ترمیم کننده از فیبرهای توخالی
- پر شدن ترک‌ها از طریق عامل‌های ترمیمی
-
کامپوزیت سیمانی مهندسی
به این نوع بتن به اختصار ECC هم نیز گفته می‌شود، به این صورت است که بتن به صورت دائمی ترک‌های ریزی که ایجاد می شود 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 ایجاد ترک‌های عمیق اشاره کرد.
-
میکروکپسول‌های پرشده
از اصلی‌ترین الگوها برای بتن خود ترمیم شونده نقش گلبول‌های قرمز در لخته شدن خون و ترمیم زخم و جراحت است. این کپسول‌های کروی شکل، زمانی که کپسول‌ها با ترک‌های ایجاد شده در بتن برخورد می‌کنند و می شکنند وعامل ترمیم به داخل ترک رها می‌شود و با کاتالیزور برخورد خواهد کرد.
کاربرد بتن خود ترمیم شونده
این نوع بتن به طورکلی بیشتر در مناطقی که امکان حوادث غیر متقربه مانند سیل، آتش، باران و تگرگ وجود دارد استفاده می‌شود. همچنین در مناطق بسیار خشک که احتمال دارد بتن ترک بخورد، استفاده می‌شود.
نحوه ساخت بتن خود ترمیم شونده
در ساخت بتن خود ترمیم، یک مخلوط بتن شامل یک پیش ماده لاکتات کلسیم Ca(C3H5O2)2) و یا کپسول‌های کوچک حاوی باکتری است. نحوه کاراین باکتری‌ها به گونه‌ای است که پس از مخلوط شدن با بتن، شروع به رشد کردن می‌کنند. پس از آن سنگ آهکی (CaCo3) تولید می‌شود که نشان از تکثیر باکتری‌ها دارد.
باکتری‌های که در بتن خود ترمیم مورد استفاده قرار می‌گیرند بیش از 200 عمر می‌کنند و همچنین مقاومت دربرابر قارچ و اسپور برخوردار هستند.
برای مطالعه بیشتر درباره بتن سبک می‌توانید به مقاله آن مراجعه کنید.
نتیجه گیری
بتن خود ترمیم شونده، نوعی جدیدی از بتن است که اصلی‌ترین مزیت آن همانطور که از اسم آن پیدا است خاصیت خود ترمیم شوندگی است. استفاده از این بتن در صنعت ساختمان مزایا و معایب زیادی دارد که در مقاله به آن اشاره کردیم. همچنین در مقاله به انواع بتن های خود ترمیم شونده و نحوه عملکرد آن شاره کردیم.
