نسل بعدی بتن (بتن قابل انعطاف)

قبل از مطالعه این مطلب، مطالب زیر را بخوانید:

بتن چیست و چه مزایایی دارد؟

آنچه در این مطلب می خوانید:

بتن قابل انعطاف

ساختار بتن قابل انعطاف

مزایای بتن انعطاف پذیر

معایب بتن انعطاف پذیر

نسل بعدی بتن: بتنی که به جای ترک خوردن و از هم پاشیدن خم می شود.

بتن به طور کلی مصالحی است که به طور وسیع در ساخت و ساز به کار برده می شود و به طور خاص به جهت کاربرد در پیاده روها بهترین انتخاب است.

از یک جهت بدیهی است بتن ماده ای شکننده می باشد و به همین سبب بایستی این مصالح را با ضخامت بالا در ساختمان و کف پیاده رو ها و جاده ها اعمال کرد تا در اثر فشارهای حاصله ترک نخورند. 

از جهت دیگر نیز گفته می شود که اگرچه بتن دارای ظرفیت باربری خوبی می باشد و به طور موثر قابلیت این را دارد که تا حدی نیروی فشاری را مهار کند، اما یک مشکل اساسی دارد و آن این است که بتن معمولی نمی تواند تنش های شدید کششی را تحمل کند و تحت چنین تنشی از هم می پاشد.

در پی بروز چنین مشکلاتی دانشمندان زیادی در حال تحقیق بر روی تغییر در ترکیبات بتن و در نتیجه دستیابی به بتنی با قابلیت انعطاف بالا به همراه خواصی می باشند که بتواند در موارد ذکر شده جایگزین بتن معمولی شود. 

محققان دانشگاه تکنولوژی سنگاپور در حال توسعه نوعی بتن جایگزین می باشند. آنها نوعی بتن قابل انعطاف را ایجاد کرده اند که گفته می شود به راحتی به شکل لایه ای نازک و سبک به عنوان سنگ فرش اجرا می شود. نوع دیگری از بتن انعطاف پذیر توسط پروفسور ویکتور لی در دانشگاه میشیگان توسعه یافته است که این بتن انعطاف پذیر جایگزین بسیار خوبی برای حل مشکلات بتن معمولی در صنعت ساخت و ساز است.

بتن قابل انعطاف:

بتن قابل انعطاف یا bendable concrete  یا Flexible conceret، با نام مهندسی کامپوزیت سیمانی مهندسی شده یا ECC، نوعی مصالح ساختمانی منحصر بفرد است که به واسطه ویژگی هایی که دارد در صنعت ساخت و ساز انقلاب و تحول عظیمی ایجاد کرده است. ویژگی هایی از جمله انعطاف پذیری، خود ترمیم شوندگی، وزن سبک و غیره از ویژگی های بارز و اصلی بتن انعطاف پذیر است. 

بتن انعطاف پذیر نوع خاصی از بتن است که می تواند تنش های حاصل از خمش را دفع کند. به اضافه این محصول حاوی مواد خاصی است که آن را انعطاف پذیر می کند. این محصول به جای خاصیت شکنندگی که از خواص بتن معمولی است، خاصیتی شکل پذیر را از خود نشان می دهد. 

در برخی از کشور ها از جمله ژاپن، کره آمریکا و غیره، بتن انعطاف پذیر در بسیاری از ساختارهای سازه ای مورد استفاده قرار می گیرد. اما در هند این محصول هنوز مصالحی نو بوده و به جهت کاربرد در ساخت و ساز هنوز نیاز به مطالعه و تحقیق دارد. لذا پیش بینی می شود که بتن انعطاف پذیر به زودی در بسیاری از کشور ها مورد استفاده قرار گیرد.

ساختار بتن قابل انعطاف:

بتن به طور معمول از مخلوط سیمان، شن، ماسه و آب ساخته می شود. به جهت ایجاد خاصیت انعطاف پذیری در بتن باید ترکیبات بتن معمولی را تغییر داد. در بتن انعطاف پذیر کلیه دانه های درشت حدف می شوند و به جای آن مواد جدیدی متناسب با نوع کاربری بتن جایگزین می شود.

ساختار بتن انعطاف پذیر مورد استفاده در کف:

در بتن مورد استفاده در کف پیاده رو ها، ماده جدیدی به نام ConFlexPav که به طور مضاعف حاوی میکروفیبرهای پلیمری می باشد، مورد استفاده قرار می گیرد. این میکروفیبر های پلیمری از تار موی انسان نیز نازکتر می باشند و به جهت توزیع بارها به طور مساوی در سرتاسر لایه بتن به کار می روند. به این ترتیب از تجمع بار در یک نقطه از بتن جلوگیری می شود و از ترک خوردن کف پیاده رو ممانعت به عمل می آید.

بر اساس گزارشات، ConFlexPave به اندازه فلز استحکام داشته و حداقل معادل دو برابر یک بتن معمولی در برابر خم شدگی مقاوم است. مزیت دیگری که این ماده دارد این است که مقامت کلی بتن در برابر لغزش را نیز افزایش می دهد.

استفاده از ConFlexPave در ترکیب بتن تا کنون تنها در آزمایشگاه و در اندازه های کوچک مورد آزمایش قرار گرفته اند. اکنون قرار بر این است تا این ماده در ورقه های با اندازه کامل و در محوطه اطراف دانشگاه تکنولوژی سنگاپور مورد آزمایش قرار گیرد تا بررسی شود که عملکرد این مصالح نوین در برابر ترافیک عابر پیاده در طول سه سال به چه صورت خواهد بود.

ساختار بتن انعطاف پذیر مورد استفاده در ساخت و ساز:

1-  فیبر تقویتی

میکرو فیبر های دیگری که در ترکیب بتن و به جهت کار بری در ساخت و ساز و دفع نیروهای کششی قابل استفاده می باشند عبارتند از فیبرهای مورد استفاده در بتن تقویتی فیبری، شامل: فیبر سیلیکا، فیبر شیشه، فیبر فلز، فیبر آزبست، فیبر پلی وینیل الکل و غیره. 

2-  پوشش ضد اصطحکاک

یک پوشش ضد اصطحکاک در محصول فراهم می آید به طوری که ذرات فیبر بر روی یکدیگر سر بخورند و هیچ گونه اصطحکاکی ما بین ذرات میکرو فیبر ها ( که موجب ترک خوردن بتن می شود) نباشد. سر خوردن ذرات میکرو فیبر روی یکدیگر باعث می شود ترک های ایجاد شده در بتن به حد اقل رسیده و بیشترین انعطاف پذیری برای بتن فراهم می شود. از سیمان نرمال نیز می توان در ترکیب این بتن استفاده کرد.

3-  شن و ماسه ریز:

استفاده از شن و ماسه ریز که در تاسیسات تصفیه آب کاربرد دارد، در ترکیب بتن انعطاف پذیر مناسب است. اما اگر این نوع شن و ماسه در دسترس نباشد از شن و ماسه معمولی نیز می توان استفاده کرد. اما ممکن است میزان انعطاف پذیری و استحکام محصول را تحت تاثیر قرار دهد. به این محصول همچنین می توان خاکستر نرم، سیلیکا فیوم (Silica Fume) و روباره (blast furnace slag) افزود.

4-  روان کننده ممتاز

اتر پلیکربوکسیل شده، لیگنوسولفوناتها، لیگنین، نفتالین یا سولفونات فرمالدئید ملامین (هر کدام) در بتن برای افزایش کارایی بتن استفاده می شود. لاتکس نیز می تواند در بتن برای بهبود انعطاف پذیری آن استفاده شود.

مزایای بتن انعطاف پذیر:

بتن قابل انعطاف درست همانند فلزات قابلیت انعطاف دارد.

 این محصول در مقایسه با بتن معمولی مقاوم تر، با دوام تر و با طول عمر طولانی تر است. این بتن دارای خاصیت خود ترمیم شوندگی نیز می باشد که با استفاده از دی اکسید کربن و آب باران خود را ترمیم می کند. 

• مانند شیشه شکننده نیست.
• در برابر ترک خوردگی مقاوم است.
•  در مقایسه با بتن معمولی گازهای سمی کمتری متصاعد می کند.
•  بتن انعطاف پذیر 20تا 40 درصد سبکتر از بتن معمولی است.
•  نیاز به استفاده از فولاد تقویتی را از بین می برد.
•   به عنوان بتن پیش ساخته قابل اجرا می باشد. ورق ها و تایل های بتنی قابل انعطاف این قابلیت را دارند که از پیش در کارخانه ها تولید شده و به سادگی به محل ساخت و ساز انتقال داده شوند و مطابق نیاز در محل مورد نظر تعبیه شوند. این کار نه تنها کا رآمد تر از ریختن بتن سنتی است، بلکه تنها نصف مدت زمانی که طول می کشد تا بتن معمولی اجرا شود؛ وقت می گیرد.
•  هزینه اجرای پروژه را کاهش می دهد.
•  هنگامی که به بتن آسیبی وارد شود این قابلیت وجود دارد تا بخش بتنی آسیب دیده را خارج کرده و جایگزین کنند.

معایب بتن انعطاف پذیر:

• در مقایسه با بتن معمولی هزینه های ابتدایی بالایی دارد.
• برای ساخت این نوع بتن نیاز به نیروی کار ماهر است.
• به برخی از انواع خاصی از مواد نیاز دارد که پیدا کردن آن در بعضی مناطق ممکن است دشوار باشد.
• کیفیت آن وابسته به مواد مورد استفاده و شرایطی است که در آن ساخته شده است.

مشخصات فنی:

•  قدرت خمش یا ظرفیت کشش بتن انعطاف پذیر در محدوده 10 تا 15 MPa است و مقاومت فشاری تا 70 MPa است.
• این بتن خاصیت خود ترمیم شوندگی دارد زیرا ذرات سیمان با آب باران واکنش می دهند و محصولی پیچیده را ایجاد می کنند که ترکهای ریز موجود در بتن را پوشش می دهد و پر می کند.
•  بتن انعطاف پذیر ثابت شده است که سبک تر است. همچنین ثابت شده است که این بتن 500 بار انعطاف پذیر تر از بتن معمولی است.
•  ظرفیت کرنش کششی آن 3 تا 5 درصد است.
• ظرفیت فشار در بتن انعطاف پذیر 300 برابر بیشتر از بتن معمولی است. به همین دلیل بتن مانند مصالح انعطاف پذیر همچون فلز عمل می کند.

کاربری بتن انعطاف پذیر:

در ساختمان های مقاوم در برابر زلزله: سازه ساخته شده با بتن قابل انعطاف، قابلیت این را دارد که تنش های کششی بیشتری مهار کند لذا در اثر لرزش های حاصل از زلزله فرونمی ریزد. در ژاپن ساختمانی با 60 طبقه با استفاده از این بتن در حال ساخت می باشد.

کرباس های بتنی: کرباس های بتنی با استفاده از بتن انعطاف پذیر قابل اجرا می باشند. کرباس بتنی در مقایسه با کرباس های معمولی مقاوم تر و با دوام تر هستند و در منطقه نظامی قابل اجرا می باشند.

جاده، پیاده رو و پل ها: این محصول در جاده ها، پیاده روها و پل ها قابل اجرا است. با این کاربری نیازی به اجرای درز از جمله درز انبساط و انقباض نیست چرا که این بتن قابلیت این را دارد تا شکل و فرم خود را متناسب با شرایط تغییر دهد. پل ها، پیاده رو ها و جاده های اجرایی با این بتن دوام بیشتری داشته و هزینه تعمیر و باز سازی کمتری اعمال می کند.

منبع:

civildigital.com

مطالب مرتبط با این محتوا:

بتن مگر یا جداسازندۀ شالوده از زمین طبیعی

عمل آوری بتن چیست و چه مراحلی دارد؟

در انتها:

لطفا نظرات خود را در خصوص مطلب فوق در پایین صفحه درج نمایید و اگر می خواهید دیگران نیز این مطلب را بخوانند از طریق شبکه های اجتماعی روبرو، آن را با دوستان و آشنایان خود به اشتراک بگذارید و یا ارائه هر گونه انتقاد و پیشنهاد به بخش مشاوره فنی و مهندسی کارگشا مراجعه فرمایید.