بتن خود ترمیم شونده

پاورپوینت بتن خود ترمیم شونده

بتن خود ترمیم شونده به عنوان یکی از مصالح نوظهور توانسته است و توجهات بسیاری از معماران و فعالان صنعت ساختمان را به سوی خود جلب کند. بنابرین در این مطلب از فروشگاه معماری دیسامگ، به ارائه پاورپوینت بتن خود ترمیم شونده در قالب ۱۰۱ اسلاید می‌پردازیم.

بتن:

مقدمه بتن خود ترمیم شونده

کلمه بتن برگرفته از کلمه لاتین concreteretus به معنای چسبندگی و سخت شدن است. اولین استفاده از سیمان به دوازده میلیون سال پیش باز می‌گردد و این در حالی است که تاریخ نخستین استفاده از مصالح ساختمانی شبه بتن، به ۶۵۰۰ سال قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. با این حال تا پیش از استقرار امپراطوری روم، این مواد به صورت بتن امروزی تولید نشده بودند. ساخت بتن، انقلابی در صنعت ساخت و ساز به شمار می‌آمد و هم اکنون نیز این چنین است. اما بتن مدرن یعنی همان بتن مبتنی بر آهک، به دلیل شکل‌گیری ترک‌هایی که بر استحکام سازه تاثیر می‌گذارند، طول عمر کوتاهی دارد. در این راستا بسیاری از محققان تلاش نمودند تا استحکام و قوام بتن را بهبود بخشند و طول عمر آن را به منظور پابرجا ماندن ساختمان‌ها برای طولانی مدت، افزایش دهند. ساخت بتن الیافی و بتن شفاف در سال‌های اخیر نیز در راستای همین امر صورت گرفته است.

مقدمه بتن خود ترمیم شونده 1

تلاش محققان جهت افزایش استحکام و طول عمر مفید بتن سبب شد که مفهوم بتن خود ترمیم شونده، راه خود را به درون صنعت ساخت و ساز بازنماید. دو زمینه تحقیقاتی اصلی جهت تحقیق در مورد این نوع بتن وجود دارد؛ یکی راه طبیعی مبتنی بر هیدرات برای مهر و موم کردن ترک‌ها در طول زمان و دیگری راه مصنوعی جهت مهر و موم ترک‌هایی که به مداخله انسانی نیاز دارد. هدف اصلی این کار، افزایش دوام بتن است که تأثیر مثبت زیادی بر محیط زیست و اقتصاد خواهد داشت. از سوی دیگر، این امر می‌تواند طرح‌های معماری را با استفاده از روش‌های جدید طراحی متحول ساخته و طرح فضای داخلی را تغییر دهد؛ به طوری که این فضا برای انجام عملکردهای متنوع مناسب باشد و در عین حال انعطاف پذیری لازم را نیز ارائه کند.

بتن خود ترمیم شونده چیست:

تعریف بتن خود ترمیم شونده:

مواد خود ترمیم شونده، موادی هستند که توانایی بازگشت به حالت اولیه را دارند. مفهوم بتن خود ترمیم شونده (SHC) که ترمیم آن به مرور زمان اتفاق می‌افتد (اتوژنیک)، نخستین بار در حدود دو دهه پیش مطرح شد و می توان آن را در بسیاری از سازه‌های مشاهده کرد که به رغم عدم تعمیر و نگهداری قابل ملاحظه، برای مدت زمان طولانی پایدار و پابرجا مانده‌اند. بنابرین در نگاه اول می‌توان نتیجه گرفت که فعل و انفعالات رطوبت با کلینکر سیمان غیرهیدراته، سبب ترمیم خود به خود ترک‌ها شده است. با این وجود،در سال‌های اخیر به دلیل استفاده از روش های مدرن ساخت و ساز، کاربری سیمان در ساخت سازه کاهش چشمگیری داشته است. از این رو، میزان سیمان غیر هیدراته موجود نیز کمتر شده است که کاهش اثر خود ترمیمی طبیعی را به دنبال دارد.

بتن خود ترمیم

فازهای اصلی توانایی ترمیم طبیعی، آماس و هیدراتاسیون خمیر سیمان هستند که با ته‌نشست کربنات کلسیم (CaCO3) ادامه می‌یابند و در نهایت باعث انسداد مسیرهای جریان و رسوب ناخالصی‌های آبی و یا حرکت برخی ذرات بتنی جدا شده در طول فرآیند ترک‌خوردگی می‌شود. من جمله عوامل دخیل در روش طبیعی ترمیم می‌توان از دما، درجه آسیب، چرخه یخ‌زدگی، طول عمر بتن و وضعیت ملات نام برد. اما روش مصنوعی ترمیم ترک در بتن، که یک فرایند خود ترمیمی با دخالت انسان است در سال ۱۹۹۴ اختراع شد.

تعریف بتن خود ترمیم شونده1

نخستین و اصلی‌ترین روش مصنوعی ترمیم بتن، استفاده از یک عامل ترمیم کننده (چسبنده) بود که در داخل یک کپسول کوچک قرار می‌گرفت. در این روش، شکل‌گیری ترک باعث شکستن کپسول‌های میکرو و آزاد شدن عوامل ترمیم‌کننده‌ای می‌شد که بهبود و ترمیم ترک را برعهده داشتند. چسب‌ها می‌توانستند در رشته‌های کوتاه یا لوله‌های طولانی ذخیره شوند (Nishiwaki et al 2006، Joseph 2008، Joseph et al 2008) لکن محققان دانشگاه کاردیف، دانشگاه کمبریج، دانشگاه Bath و یک شرکت ساختمانی کره جنوبی، مکانیزم‌های بسیار موثرتری را کشف نمودند. بنابرین در ادامه مطلب به ذکر مزایا و معایب دو رویکرد متمایز و امیدوارکننده‌ای پرداخته می‌شود که به زودی در سراسر جهان به کار گرفته خواهند شد.

رویکردهای اصلی و مکانیزم‌های آن‌ها:

رویکردهای اصلی و مکانیزم‌های آن‌ها

امروزه روش های متعددی جهت ایجاد بتن هوشمند و ارتقا ویژگی‌های آن در عین  کاهش هزینه‌های کلی مواد به کار گرفته شده در آن وجود دارد که بنابر صلاحدید مهندسین و کارفرمایان به منظور تولید بتن خود ترمیم‌شونده مورد استفاده قرار می‌گیرند. لکن بنا بر تجربیات به دست آمده از آنالیز انواع مختلف خود ترمیم‌شونده، اثبات گردیده است که دو روش اصلی کارآمدتر هستند و کارکرد ساده‌تری نیز دارند.

فرایند خود ترمیمی مبتنی بر باکتری‌ها:

فرایند خود ترمیمی مبتنی بر باکتری‌ها

این نوع بتن خودترمیمی که به عنوان بتن خود ترمیم شونده زیستی نیز شناخته می‌شود، از یک فرایند ساده در راستای مهر و موم کردن ترک‌ها بهره می‌برد. مکانیزم اصلی به کار گرفته شده در ساخت این بتن، ایجاد مخلوط بتنی است که شامل یک پیش ماده مانند لاکتات کلسیم (Ca(C3H5O2)2 و یا کپسول‌های کوچک حاوی باکتری‌ با مخلوط بتن باشد. این باکتری‌ها پس از اینکه آب به مخلوط بتن اضافه شد، شروع به رشد می‌کنند. به محض این که باکتری‌ها شروع به رشد کردند، سنگ آهکی را تولید می‌کنند (CaCo3) که ناشی از چند برابر شدن باکتری هاست.

پاورپوینت بتن خود ترمیم شونده

به گفته دکتر ریچارد کوپر از گروه زیست شناسی و بیوشیمی دانشگاه BATH، ترکیب باکتری‌ها در بتن باعث ایجاد لایه‌های محافظ می‌شود که از خوردگی فولاد جلوگیری می‌کنند. با این حال وی در سخنان خود از بهره‌گیری باکتری‌ها از اکسیژن که خوردگی در فولاد را به دنبال دارد، سخنی به میان نیاورده است؛ چراکه باکتری هایی که در این نوع بتن استفاده می‌شوند، باکتری های مقاوم در برابر قارچ و اسپور هستند. باکتری‌های این گروه به سبب شکل میکروبی و نیز طول عمر ۲۰۰ ساله خود، مناسب‌ترین نوع باکتری‌ها به شمار می‌روند. بنابراین، استفاده از باکتری‌ها به عنوان مکانیزم ترمیم ترک، به دلیل خواص آلی پایدار آنها، یکی از بهترین مکانیزم‌ها برای تولید بتن خود ترمیم شونده است.

پلیمرهای هوشمند (حافظه دار):

پلیمرهای هوشمند (حافظه دار)

مواد هوشمند جدیدی (SMP) که پس از اعمال محرک!، توانایی بازگشت به حالت اولیه خود از طریق تغییر شکل را دارند، جزو این گونه از پلیمرها به شمار می‌روند. این مکانیزم از هر دو اصل اتوژنیک و اتونومیک استفاده می کند. این مواد از یک سیستم ساخت بشر برای افزایش خاصیت خود ترمیمی طبیعی خود بهره می‌برند و ترک‌های موجود در بتن را مهر و موم می‌نمایند. این نوع مواد متشکل از پلیمرهای نیمه بلورینی هستند که دارای ساختار از پیش تعریف شده حافظه داری در خود است و بازگشت پلیمرها به حالت اولیه آنها را منجر می‌شود

پلیمرهای هوشمند (حافظه دار)

پلیمرهای هوشمند که قابلیت فعال شدن از طریق گرمایش مستقیم و یا جریان الکتریکی را نیز دارند، به محض ایجاد ترک، فعال شده و فرآیند خود ترمیمی بتن را آغاز می‌کنند. شروع فعالیت پلیمرها، اثر حافظه یا همان انقباضی را به دنبال دارد که به سبب ماهیت محدود مواد، منجر به تولید یک نیروی کششی قوی می‌شود. این نیروی کششی قوی ترمیم خودکار بتن در کوتاه‌ترین زمان ممکن را به دنبال دارد و مانع فروپاشی آن می‌شود. سرانجام این فرآیند با شروع ترمیم اتوژنیک تکمیل می‌گردد.

عوامل موثر در استفاده از بتن خود ترمیم شونده:

عوامل موثر در استفاده از بتن خود ترمیم شونده

عوامل بسیاری وجود دارد که صنعت ساختمان‌سازی را به استفاده از بتن خود ترمیم شونده سوق می‌دهد. با این حال همچنان امکان استفاده از این نوع بتن در تمامی سازه‌ها وجود ندارد؛ چراکه بتن خود ترمیم شونده، هنوز نیاز به پیشرفت و ارتقاهای بسیاری دارد. اخیرا یک نوع بتن خود ترمیم شونده مبتنی بر باکتری در مقیاس کامل، با موفقیت در دانشگاه BATH انگلستان مورد آزمایش قرار گرفت. ولی با این حال، هنوز هم برآورد هزینه کامل استفاده آن در مقیاس گسترده امر دشواری است و جای بحث بسیاری دارد.

عوامل موثر در استفاده از بتن خود ترمیم شونده1

راندمان هزینه، یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر مواد به کار برده شده در بتن است که قابلیت تعیین موارد بسیاری همچون توجیه اقتصادی استفاده از این مواد به صورت محدود و در بخش‌هایی خاص که تعمیر و نگهداری آنها دشوار است یا در پروژه‌های عظیم و حساس عمرانی از قبیل سدسازی و پل‌سازی را دارد. علاوه بر هزینه، بهره‌وری بلند مدت این نوع بتن نیز یکی دیگر از فاکتورهای تعیین‌کننده‌ای است که می‌تواند منجر به ترویج استفاده از آن شود. با این حال گفتنی است که انواع بتن خود ترمیم شونده امروزی، تنها توان ترمیم ترک‌های را دارند که ابعاد آنها کمتر از ۱۵۰ میلی‌متر باشد.

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در معماری و طراحی سازه‌:

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در معماری و طراحی سازه‌

از آنجا که استفاده از بتن خود ترمیم شونده در سازه‌های آینده، امیدوار کننده است، ما باید به این درک برسیم که این مواد چگونه بر طرح‌های آینده معماری تاثیر خواهند گذاشت. اما نهایتا ارائه پیشبینی‌هایی در این زمینه دشوار است؛ زیرا عملکرد و اندازه ساختمان نقش مهمی را در تعیین تناسب این نوع بتن با کاربری مورد نظر ما ایفا می‌کند. بنابرین در ادامه مقاله بتن خود ترمیم شونده به بررسی کاربرد بتن خود ترمیم کننده در معماری و طراحی سازه می‌پردازیم.

کاربرد بتن خود ترمیم کننده در ساختمان‌های مسکونی و عمومی:

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در ساختمان‌های مسکونی و عمومی

معمولا اندازه و عملکرد ساختمان می‌تواند عمر تقریبی و قابل پیشبینی آن سازه را تعیین نماید. ساختمان‌های کوچک معمولا مسکونی هستند و در حومه شهر، مرکز شهر و یا روستا واقع شده‌اند. در بسیاری از ساختمان‌ها، بتن یکی از عمده مصالح ساختمانی مورد استفاده‌ای است که اقلا در پی سازه (دال‌ها یا ستون‌ها) مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابرین از آنجایی که موارد استفاده از ساختمان‌های کوچک مسکونی تقریبا مشخص است، استفاده از بتن خود ترمیم شونده برای افزایش عمر مفید این سازه‌ها، امری طبیعی به شمار می‌رود.

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در ساختمان‌های مسکونی و عمومی 1

ساختمان‌های متوسط، بر خلاف آسمان خراش‌ها و یا ساختمان‌های کوچکی که به ترتیب از فولاد ضدزنگ و همچنین سنگ و چوب در ساخت آن‌ها استفاده می‌شود، نیازمند بتن بیشتری هستند. بنابرین هم ساختمان‌های متوسط ​​ ​​مسکونی و هم عمومی، برای استفاده از بتن خود ترمیمی مناسبند. با این حال، ساختمان‌های عمومی، به سبب طول عمر بالای مورد نیازشان، نیازمند طراحی انعطاف‌پذیری هستند که امکان تغییر فضای داخلی در اثر تغییر کاربری را داشته باشند. این امر سبب می‌شود که مدلسازی و دکوربندی مجدد این ساختمان‌ها، بدون کمترین نیاز به تخریب صورت بگیرد که علاوه بر صرفه‌جویی در هزینه‌ها، تاثیر مثبتی بر کاهش انتشار دی اکسید کربن نیز دارد.

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در سازه‌های عمرانی و جاده‌ها:

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در سازه‌های عمرانی و جاده‌ها

بتن خود ترمیم شونده برای استفاده در پل‌ها و تمام ساخت و سازهای جاده‌ای نیز مناسب است؛ چراکه این سازه‌ها، تحت بارهای سنگین، دچار ترک خوردگی‌هایی می‌شوند که مراقبت و رسیدگی دائمی نیاز دارد. لذا استفاده از بتن خود ترمیم شونده در جاده‌ها می‌تواند در عین کاهش چشمگیر هزینه‌های تعمیر و نگهداری، ایمنی بیشتری را نیز به همراه بیاورد. بنابرین پیش‌بینی می‌شود که در سال‌های آینده، استفاده از بتن خود ترمیم شونده در بسیاری از پروژه‌های عمرانی و جاده‌ای، به امری مرسوم بدل گردد تا بدین ترتیب ایمنی و دوام بیشتری را برای آنها به ارمغان بیاورد.

نتیجه‌گیری:

نتیجه‌گیری بتن خود ترمیم شونده

به طور کلی بتن خود ترمیم شونده بسیار کارآمدتر از بتن معمولی است و قطعا به زودی طرز تفکر معماران و طراحی‌های آنها را نیز تحت تاثیر قرار خواهد داد. در مقایسه با بتن معمولی، ما متوجه شدیم که مزایای بتن خود ترمیم شونده بسیار بیشتر از معایب آن است و به دلیل میزان انتشار دی اکسید کربن کمتر، بتن را از ماده‌ای آسیب رسان به محیط زیست به ماده‌ای سازگار با محیط زیست تبدیل می‌کند. در حال حاضر بسیاری از مطالعات در حال انجام، از روش‌های مختلفی برای تولید بتن خود ترمیم شونده استفاده می‌کنند. با این حال، امیدوار کننده‌ترین رویکرد، با توجه به سادگی آن در مقایسه با مکانیزم‌های دیگر، بتن خود ترمیم شونده زیستی مبتنی بر باکتری است. در عین حال، معماران باید روش‌های طراحی جدیدی را نیز توسعه دهند؛ و روشهایی را ابداع نمایند که با داشتن پارتیشن‌های قابل جابجایی، انعطاف پذیری بیشتری را در تغییر عملکرد سازه ایجاد نماید.

عناوین اصلی و سرفصل‌های پاورپوینت بتن خود ترمیم شونده:

  • بتن 
  • بتن خود ترمیم شونده چیست؟
  • رویکرد اصلی و مکانیزم‌های آنها
  • فرآیند خود ترمیمی مبتنی بر باکتری‌ها
  • پلیمرهای هوشمند (حافظه‌دار)
  • عوامل موثر در استفاده از بتن خود ترمیم شونده
  • کاربرد بتن خود ترمیم شونده در ساختمان‌های مسکونی و عمومی
  • کاربرد بتن خود ترمیم کننده در سازه‌های عمرانی و جاده‌ها
  • نتیجه‌گیری
  • مواد تشکیل دهنده بتن خود تراکم:
  • سنگدانه
  • ماسه
  • شن (درشت دانه‌ها)
  • سیمان
  • مواد مضاف
  • پودر سنگ
  • خاکستر بادی
  • میکرو سیلیس
  • مواد افزودنی
  • طرح اختلاط
  • حدود شاخص‌های بتن خودتراکم
  • خلاصه طرح اختلاط پیشنهادی آکامورا
  • افت یا انقباض خودبخود
  • خزش
  • روانی
  • توان عبور
  • مقاومت در برابر جداشدگی
  • لزجت (ویسکوزیته)
  • مشخصات بتن خودتراکم
  • دلایل گسترش بتن خودتراکم در دنیا
  • کاربردهای اجرائی ویژه با بتن خودتراکم
  • آزمایش‌های بتن خودتراکم
  • آزمایش جریان اسلامپ
  • روش انجام آزمایش
  • آزمایش حلقه
  • آزمایش جعبه L
  • آزمایش پایایی الک
  • آزمایش قیف v
  • روش انجام آزمایش V  T5minute

پاورپوینت بتن خود ترمیم شونده پیش‌رو، برای نخستین بار و به طور اختصاصی، توسط فروشگاه معماری دیسامگ و در قالب ۱۰۱ اسلاید تهیه و تدوین شده است و هم اکنون در اختیار شما عزیزان قرار دارد. شما با خرید و دانلود فوری این پاورپوینت، یکی از بهترین منابعی جهت مطالعه بتن خود ترمیم شونده را در دست خواهید داشت که می‌تواند به عنوان یک پروژه دانشجویی فوق‌العاده نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

سام کیان

یک شیفته معماری که در تلاش است تمام اندوخته خود را با دیگران به اشتراک بگذارد ...

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *