فناوری روز به روز در حال پیشرفت است و نفوذ خود در صنایع مختلف از جمله صنعت ساخت‌وساز را بیشتر می‌کند. از آن‌جایی که بتن‌ها از مهم‌ترین مصالح به کار رفته در پروژه‌های عمرانی در مقیاس‌های مختلف هستند بسیاری از تکنولوژی‌های نوین آن را هدف می‌گیرند و به صورت‌های مختلفی به آن می‌پردازند و سعی در به‌روزرسانی ویژگی‌های ساختاری و بهبود آن‌ها هستند. جنبه‌های زیست محیطی تولید و استفاده از بتن جنبه‌های از مهم‌ترین موضوعاتی است که در سال‌های اخیر تلاش زیادی باری بهبود آن در صنعت ساخت‌وساز صورت گرفته است. در همین خصوص محققان سعی کرده‌اند مواد پایدار جدیدی را برای جایگزینی فولاد در بتن تولید کنند. در ادامه با معرفی بیشتر از پروژه با ما همراه باشید.
تولید بتن نوین پایدار و محیط زیست دوست
آمار و ارقام منتشر شده از سوی نهادهای بین‌المللی همگی حاکی از این موضوع هستند که صنعت ساخت‌وساز تقریباً مسئول ۴۰ درصد از کربن تولید شده در کره زمین است. این مقدار عظیم از تولید کربن تنها برای یک صنعت واقعاً مقدار قابل توجهی است و به همین دلیل هم گروه‌های تحقیقاتی زیادی هر روز در تلاش برای تولید مصالحی نوین و پایدار در این صنعت هستند. در چند سال اخیر گروهی از محققان سوئیسی در آزمایشگاه ایمنی ساختاری در حال کار روی استفاده از مصالحی جدید برای جایگزینی فولاد در بتن بوده‌اند و به دستاوردهای قابل توجهی هم دست یافته‌اند.
بیشتر بخوانید: بتن هوشمند چیست؟ معرفی انواع بتن هوشمند و کاربردهای آن‌ها
رهبری این گروه تحقیقاتی بر عهده دکتر امیر حاجی اسماعیلی است. این گروه در حال حاضر روی دو مسئله مهم تمرکز کرده‌اند که شامل ارائه ترکیبی محیط زیست دوست‌تر از بتن و ارزیابی عملکرد سازه‌های بتنی موجود در سوئیس و در سایر نقاط جهان است.
بیشتر بخوانید: پیست اسکی چمن مصنوعی نیروگاه کپنهیل، نمونه معماری پایدار در جهان
تولید بتن نوین و راه‌حل جایگزینی برای فولاد در بتن
تا به امروز مواد زیادی به منظور جایگزینی فولاد در ساخت بتن معرفی و حتی در مقیاس‌های کوچک استفاده شده‌اند اما متأسفانه هیچ کدام از آن‌ها آن‌چنان که باید نتوانسته‌اند به نتایج و عملکرد مطلوبی دست یابند و از همین رو محققان مدام در حال بررسی جایگزین‌هایی دیگر برای فولاد بوده‌اند. گروه تحقیقاتی امیر حاجی اسماعیلی بعد از مطالعه‌ای سه ساله توانسته‌اند ماده‌ای جدید را معرفی کنند. این ماده جدید که در نسل بعد بتن‌های مسلح شده فیبری با عملکرد بسیار بالا مورد استفاده قرار خواهد گرفت در واقع دارای استحکام و پایداری مشابه با فولاد است اما در مقایسه با آن نزدیک به ۶۰ درصد اثر کربنی کمتری خواهد داشت.
پلی‌اتیلن؛ جایگزینی برای فولاد در بتن
گروه تحقیقاتی حاجی اسماعیلی ترکیب‌ها و روش‌های زیادی را در این بازه سه ساله به منظور ساخت ماده‌ای جدید و بهتر و جایگزینی آن با فولاد به کار گرفته‌اند. سرانجام آن‌ها توانستند که بعد از تقریباً سه سال مطالعه و آزمایش با استفاده از پلی‌اتیلن ترکیب‌های مناسب و ایده آلی را تولید کنند تا بتوان آن را به عنوان بهترین گزینه برای جایگزینی برای فولاد در ساخت بتن در نظر گرفت. همچنین برای کاهش استفاده سیمان در ساخت بتن از سنگ آهک استفاده کردند و در نتیجه مقدار سیمان مورد استفاده به میزان ۵۰ درصد کاهش یافت. این ترکیب دارای تمامی ویژگی‌های ساختار مشابه با بتن‌های تقویت و مسلح شده با فولاد است با این تفاوت که ۱۰ درصد از آن سبک‌تر است.
پلی‌اتیلن از انواع پلیمرهای گرمانرم است بدین معنا که این ماده با رسیدن به نقطه ذوب خود به حالت مایع و با رسیدن به نقطه انجماد به حالت جامد تبدیل می‌شود. پلی‌اتیلن سنتز شیمیایی اتیلن است که معمولاً از ترکیب نفت خام و گازهای طبیعی به وجود می‌آید. پلی‌اتیلن دارای دو نوع سبک و سنگین است. پلی‌اتیلن سنگین دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است. بنابراین نیروی بین‌مولکولی در زنجیره بالا و استحکام کششی آن بیشتر از بقیه پلی‌اتیلن‌ها است. پلی‌اتیلن دارای زنجیری شاخه‌دار است. بنابراین زنجیرهای پلی‌اتیلن سبک نمی‌توانند ارتباط و پیوند محکمی با یکدیگر برقرار کنند و دارای نیروی بین‌مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمتری است.
بیشتر بخوانید: مصالح نوین در ساخت و ساز ، معرفی ۹ مورد از مهم‌ترین‌ها
این گروه تحقیقاتی بعد از سه سال آزمون و خطا بهترین ترکیب لازم برای تولید نسل جدیدی از بتن‌های مسلح شده فیبری با عملکرد بسیار بالا را به دست آوردند. این ترکیب تا به این لحظه در مقیاس‌های کوچک در بیش از ۱۰۰ سازه در کشور سوئیس به کار گرفته شده است. به گفته دکتر یوگن بروویلر پروفسور در موسسه دولتی مهندسی سازه در کشور سوئیس تعمیر و بازسازی بسیاری از زیرساخت‌هایی که با آسیب‌های مختلفی در مقیاس‌های کوچک و بزرگ مواجه هستند بسیار کارآمدتر و بهتر از ساخت مجدد آن‌ها است زیرا در این صورت مصالح کمتری به کار خواهد رفت و در نتیجه مقدار کربن به مراتب کمتری نیز تولید خواهد شد. از طرفی هم استفاده از این بتن تقویت شده با پلی‌اتیلن از نظر اقتصادی و جنبه‌های محیط زیست دوست بودن گزینه به مراتب بهتری است.
آینده بتن تقویت شده با پلی‌اتیلن
گسترده شدن استفاده از یک فناوری خاص در صنعت ساخت‌وساز به شرایط مختلفی از جمله روندهای رایج ساختمان سازی در سرتاسر جهان و همچنین پیشرفت‌های آتی در این صنعت بستگی خواهد داشت. علی‌رغم اینکه این نوع از بتن در حال حاضر برای تعمیر بسیاری از زیرساخت‌های کشور سوئیس به کار رفته است اما در سال ۲۰۲۰ برای اولین بار استفاده از این مصالح جدید و نوین در تقویت و استحکام یک پل در کشور سوئیس در مقیاس بزرگ‌تر به کار گرفته خواهد شد. این گروه تحقیقاتی امید دارند که استفاده از بتن تقویت شده با پلی‌اتیلن در این پل بتواند راه را برای استفاده گسترده‌تر از این بتن نوین در دیگر پروژه‌های ساخت‌وساز هموارتر کند.
