یکی از محصولات نام آشنا و کاربردی که حتی افرادی که در صنایع ساختمان سازی فعالیت ندارند نام آن را شنیده‌اند و با آن تا حدودی آشنایی دارند، بتن‌ها هستند. بتن یکی رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین مصالح ساختمانی است که از ابتدای پی‌ریزی تا انتهای ساختمان سازی، مورد استفاده بسیاری قرار می‌گیرد. بتن‌ها در انواع مختلفی تولید و عرضه میگردند که یکی از این موارد، بتن خود ترمیم شونده است. همان‌طور که نام آن برمی‌آید این بتن قابلیت ترمیم خود را دارا است. اما این مطلب که بتن خود ترمیم شونده چیست و شیوه کار بتن خود ترمیم شونده چیست، موضوعی است که در ادامه قصد بررسی آن را داریم. با ما تا انتهای مطلب همراه شوید.
بتن خود ترمیم شونده چیست؟
بتن خود ترمیم شونده به انگلیسی self healing concrete نام دارد و یکی از پر‌کاربردترین مصالح در صنعت ساختمان سازی محسوب می‌شود. این بتن به علت انعطاف پذیری مناسب و مقاوم سازی سازه‌ها، به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساختار اصلی این بتن از سنگدانه‌ها، آب و سیمان پرتلند استفاده می‌شود. این بتن توانایی آن را دارد که از طریق وجود نانوتیوب‌های ترکیبی کربن (Carbon Nano Tubes)و باکتری‌های موجود در آن به محض ایجاد ترک یا شکنندگی، خود را به سرعت بازسازی یا ترمیم کند.
تاریخچه بتن خود ترمیم شونده
اولین بار در سال 1952 از ذرات ترکیبی نانو استفاده شد. اگرچه به علت عدم توانایی کشف تاثیرات این مواد، به سرعت فراموش شد. پس از آن در چند سال بعد یعنی سال 1990 این ذرات وارد حلقه تکنولوژی نانو شدند. به طور کلی نانو تیوب‌ها در فرم‌های استوانه‌ای شکل و به صورت تک جداره و چند جداره در طول‌های متغیر برحسب میلی‌متر تولید میگردند.
بزرگ‌ترین ایراد این مواد، خاصیت جاذبه مولکولی بین دسته‌های نانو و تنه اصلی مواد است. در واقع اتصال نانو تیوب‌ها به صورت رشته‌‌ای می‌باشد و این امر منجر به عدم چسبندگی کافی بین آن‌ها و بتن میگردد.
تفاوت بتن معمولی و بتن خود ترمیم شونده چیست؟
ساختار بتن‌های خودترمیم شونده و بتن‌های معمولی با یک‌دیگر تفاوتی ندارند. اما بتن‌های خودترمیم شونده از لحاظ تکنولوژی، مقاومت و قابلیت اجرایی، از سایر محصولات عملکرد بهتری دارند. بتن معمولی جزو مصالح مستحکم به شمار می‌رود و مقاومت فشاری زیادی دارد. به همان نسبت نیز، در برابر مقاومت کششی عملکرد ضعیفی دارا است.
هنگامی که بتن معمولی ترک پیدا کند، به صورت دستی قابل ترمیم خواهد بود؛ اما بتن خود ترمیم شونده، برای مرمت و بازسازی به وجود نیروی انسانی وابسته نیست. این امر برای اماکنی که احتمال دارد این محصول دچار ترک شود و دسترسی انسان به آن سخت گردد؛ اهمیت بسیاری دارد.
بتن خود ترمیم شونده در تعریف دیگر محصولی است که به محض ایجاد ترک، شروع به بازسازی و ترمیم خود می‌کند. هنگامی که ترک در این بتن ایجاد می‌شود، مواد سیمانی خشک شده‌ای که در ترک‌ها قرار دارند با دی‌اکسید کربن و آب واکنش نشان می‌دهند و لایه‌ای از کربنات کلسیم را تولید می‌کنند که مانع از افزایش و گسترش ترک و شکاف بیشتر می‌شود. لازم به ذکر است مدت زمانی که این ماده برای ترمیم و بازسازی خود نیاز دارد، سه هفته می‌باشد.
انواع بتن خود ترمیم شونده کدام است؟
بتن خود ترمیم شونده دارای انواع مختلفی است که هر یک مکانیزم مخصوص به خود را دارا می‌باشد. در ادامه این موارد را بررسی خواهیم کرد.
- بتن ترمیم شونده با نانوتیوب کربنی
نانو تیوب‌های کربنی که پیش‌تر به آن‌ها اشاره شد، یکی از ساختارهایی هستند که در این نوع بتن مورد استفاده قرار می‌گیرند. این محصولات شامل انواع مختلفی همچون فیبر توخالی، کامپوزیت سیمانی مهندسی و میکرو کپسول‌های پر شده می‌باشند که هر کدام در اشکال مختلفی در بازار عرضه میگردند.
- بتن ترمیم شونده با باکتری
یکی از دیگر راه‌های تولید بتن خود ترمیم شونده، استفاده از ترکیب مواد طبیعی برای بهبود خاصیت ترمیم شوندگی است. به آن معنا که در این روش با استفاده از نوع خاصی از باکتری‌ها، خاصیت ترمیم شوندگی به‌وجود می‌آید. این نوع باکتری با قرار گرفتن در کپسول سخت به ساختار این محصول اضافه میگردد.
با ترک خوردن و وجود آب در سطح این محصول، پوسته سخت آن از بین می‌رود و باکتری‌های داخلی آن فعال می‌شوند. باکتری‌ها به ترکیبات موجود در این محصول واکنش نشان می‌دهند و ترکیب سختی را ایجاد می‌کنند که به پر شدن و از بین رفتن ترک کمک می‌کند.
یکی از اصلی‌ترین کاربردهای این بتن، افزایش مقاومت و طول عمر است. در واقع واکنش‌های شیمیایی و تولید کلسیم کربنات در محل آسیب دیدگی علاوه بر مرمت این محصول، به افزایش استحکام آن نیز کمک خواهد کرد.
از دیگر موارد استفاده آن می‌توان به امکان استفاده از این بتن در شرایط محیطی و جوی مختلف اشاره کرد؛ چراکه این بتن در برابر سیل، آتش سوزی، سرما و غیره، مقاومت قابل توجهی دارد و در بسیاری از برج‌ها و ساختمان‌ها بکار گرفته می‌شود.
مزایای استفاده از بتن خود ترمیم شونده چیست؟
اصلی‌ترین و مهم‌ترین مزیت بتن خود ترمیم شونده، کمک به کاهش هزینه‌های ساخت و ساز است؛ چراکه منجر به افزایش طول عمر و مقاومت میگردد. به‌طور کلی مزایای بتن خودترمیم شونده شامل موارد زیر می‌شود:
- مقاومت و دوام بالا
ترک‌خوردگی در بتن، طبیعتا مقاومت آن را کاهش می‌دهد. یکی از عواملی که منجر به خوردگی فولاد می‌شود، اکسیژن است. در بتن خود ترمیم شونده اکسیژن توسط باکتری مصرف می‌شود و سنگ آهک که پرکننده‌ی ترک می‌باشد را تولید می‌کند. بنابراین علاوه بر افزایش مقاومت با پر شدن ترک، از خوردگی درون فولاد نیز جلوگیری می‌شود.
- کاهش هزینه نگهداری و تعمیر بتن
از آن‌جایی که بتن خود ترمیم شونده بدون نیاز به نیروی انسانی ترمیم می‌شود و طول عمر بالایی دارد، منجر به کاهش هزینه‌ها میگردد.
- کاهش آسیب‌های زیست محیطی
تولید بتن با افزایش دی اکسیدکربن در هوا رابطه مستقیمی دارد. از این جهت طول عمر کوتاه و نیاز به تولید بیشتر آن، آسیب‌های زیست محیطی را نیز بیشتر خواهد کرد. در مقابل بتن خود ترمیم شونده به علت طول عمر زیاد، نیاز به تولید این محصول را کاهش می‌دهد و بنابراین سبب کاهش آسیب‌های محیطی میگردد.
معایب بتن خود ترمیم شونده چیست؟
بتن خود ترمیم شونده از مزایای مختلفی برخوردار است که پیش‌تر به بررسی آن پرداختیم. این بتن در کنار مزایای ذکر شده، معایبی نیز دارد. در درجه اول قیمت بالای آن است. در تولید بتن خود ترمیم شونده از مصالح خاصی استفاده می‌شود که منجر به بالا رفتن قیمت بتن خواهد شد.
مورد دیگری که استفاده از آن را دشوار نموده است، عدم دسترسی آسان به این بتن می‌باشد؛ چراکه مواد اولیه آن چندان در دسترس نیست که یکی از دلایلی آن نیز، به هزینه بالای بتن بازمی‌گردد.
جمع بندی
در این مطلب به بررسی آن پرداختیم که بتن خود ترمیم شونده چیست، چه انواعی دارد و ساز و کار بتن خود ترمیم شونده چیست. این بتن برخلاف بتن معمولی بدون نیاز به نیروی انسانی و با کمک دارا بودن مواد و باکتری‌های مخصوص، ترک‌های خود را ترمیم می‌کند. همین امر منجر به افزایش مقاومت و طول عمر و در نتیجه کاهش هزینه‌های ساخت و ساز خواهد شد.
منبع(Resource): Self Healing Concrete
سوالات متداول
قیمت بتن خود ترمیم شونده چگونه محاسبه می‌شود؟
یکی از مشکلات بتن خود ترمیم شونده قیمت بالای آن است که منجر به محدودیت استفاده از آن میگردد.
معایب بتن خود ترمیم شونده چیست؟
قیمت بالا و محدودیت دسترسی به بتن خود ترمیم شونده از جمله معایب این بتن است.
