بتن خود ترمیم شونده توسط گروهی از محققان میکروبیولوژی به سرپرستی هنک جونکرز در سال 2011 اختراع شد. بتن خود ترمیم شونده، بتن مبتنی بر باکتری به نام باسیلوس است و آهکی تولید می کند که در تماس با هوا و رطوبت می تواند ترک بتن را التیام بخشد.

همانطور که می‌دانید، بتن مخلوط سیمان، آب، ماسه و سایر سنگدانه ها به نسبت مناسب است. مقاومت فشاری بالایی دارد و یکی از مهمترین مصالح ساختمانی زیرساختی است. در بتن معمولی، سیمان تنها می تواند ترک های کمتر از 0.2 میلی‌متر را به دلیل خاصیت مستقل خود ترمیم کند، اما این مورد در بتن خود ترمیم شونده متفاوت و ارزش دانستن و اجرا دارد.

بتن خود ترمیم شونده چیست؟

بتن خود ترمیم شونده چیست؟

بتن خود ترمیم شونده، بتن مبتنی بر باکتری به نام باسیلوس است که به خودی خود به ترمیم ترک ها کمک می کند و عمر مفید آن را افزایش می دهد. به بتن خود ترمیم شونده، بتن زیستی یا بتن باکتریایی نیز گفته می شود. این باکتری ویژه برای افزایش طول عمر یا دوام سازه بتنی توسط عمل خود ترمیم شوندگی آن بتن سبک ساخته شده است.

دلایل ایجاد ترک در بتن

بتن می تواند نیروی فشار را تحمل کند اما نمی تواند نیروی کششی را تحمل کند و باعث ایجاد ترک می شود، دلیل استفاده از آرماتور در بتن برای مقاومت در برابر نیروی کششی است. ترک ها می توانند به دلایل مختلف اولیه و ثانویه ایجاد شوند که می تواند منجر به آسیب های ساختاری و مشکلات جدی شود.

در کشورهای در حال توسعه مانند هند، نپال، بنگلادش و غیره، به دلیل افزایش سریع ساخت و ساز، استفاده از بتن هر روز افزایش می یابد. بتن یکی از عمده ترین مصالح مورد استفاده در صنعت ساختمان از پی ساختمان گرفته تا پشت بام ها، پارکینگ ها، سازه های پل و … می باشد.

در حالی که بتن مزایای خاص خود را دارد، اما زمانی که به دلایل مختلف چون بتن ریزی در هوای گرم و سرد دچار کشش می شود شروع به ترک خوردن می کند. ترک های ایجاد شده در آن باعث می شود که آب از این ترک ها عبور کند، در نتیجه احتمال یخ زدن در طول زمستان افزایش یابد و باعث افزایش ترک ها شود. هنگامی که ترک ها به اندازه کافی عمیق شوند، تمایل به رسیدن به آرماتور فولادی را دارند و این امر باعث خوردگی آرماتور فولادی و آسیب جدی به آن می شود.

چرا از بتن خود ترمیم شونده استفاده کنیم؟

با توجه به ترک خوردگی بتن، تعمیرات باید در بتن انجام شود. تعمیر بتن می تواند بسیار پرهزینه و زمان بر باشد. همچنین اگر ترک بتن در زیر زمین و در ارتفاع زیاد ظاهر شود، چالش برانگیز خواهد بود.

رک ها باید در اسرع وقت ترمیم شوند، در غیر این صورت راه آسانی برای انتقال آب و هوا خواهد شد و منجر به تخریب بتن می شود. تعمیر سازه های بتنی معمولاً با استفاده از ملات بتنی که به سطح آسیب دیده چسبانده می شود انجام می شود.

برای حل این مشکل که در بتن ایجاد می شود، می توانیم از باکتری های مولد مواد معدنی استفاده کنیم که می توانند به ترمیم ریز ترک در بتن کمک کنند.

این باکتری قادر به زنده ماندن در یک محیط بسیار قلیایی است و می تواند تا 200 سال نهفته بماند. باکتری ها محصور می شوند و زمانی که در تماس با آب و اکسیژن قرار می گیرند شروع به کار می کنند و این اتفاق زمانی رخ می دهد که بتن ترک بخورد یا تخریب شود.

انواع باکتری های مورد استفاده در بتن خود ترمیم شونده

• Bacillus pasteurizing
• Bacillus sphaericus
• Escherichia coli
• Bacillus subtilis
• Bacillus cohnii
• Bacillus balodurans
• Bacillus pseudofirmus

باکتری های گونه های باسیلوس بیشتر به عنوان عامل خود ترمیمی در ساخت و ساز استفاده می شوند و باعث افزایش مقاومت فشاری و همچنین کاهش نفوذپذیری بتن می شود. این باکتری ها از خوردگی بتن مسلح با اکسید زدایی اکسیژن هوا به دلیل ترک جلوگیری می کنند. این باکتری ها به طور مستقیم در هنگام ساخت بتن اضافه می شوند، بنابراین از نگهداری و تعمیر آن جلوگیری می شود.

کاربرد بتن خود ترمیم شونده

1. ساختمان با استحکام بالا با ظرفیت باربری بیشتر
2. عمر طولانی بتن
3. جاده های بادوام تر
4. قابل استفاده در دیوارهای زیرزمین سازهای با پوشش تونل، بزرگراهها، پلها، کفهای بتنی.

کاربرد بتن خود ترمیم شونده در منطقه نپال

نپال در یک فاصله زمانی منظم شاهد زلزله در امتداد گسل های فعال اصلی در راستای شرق به غرب است. داده های تاریخی و مطالعات لرزه نگاری در حال انجام به وضوح نشان می دهد که کل منطقه نپال مستعد زلزله است و در منطقه لرزه ای فعال قرار دارد. مطمئناً زلزله باعث ایجاد ترک در سازه های بتنی می شود.

در زمینه نپال، بتن زیستی یا بتن خود ترمیم شونده می تواند راه حل مناسبی برای ترک های بتن برای کاهش کارهای بازسازی و حتی زمان باشد.

بتن خود ترمیم کننده چگونه کار می کند؟

بتن خود ترمیم کننده چگونه کار می کند؟

هنگامی که یک سازه در اثر عوامل متعددی آسیب می بیند، منجر به ایجاد ترک هایی می شود که روی سطح آن ظاهر می شود. بتن آسیب دیده اجازه می دهد تا آب از طریق شکاف های خود به داخل نفوذ کند، باکتری های محصور شده که قبلاً به مخلوط اضافه شده بودند، اکنون با دریافت تغذیه کافی از آب و مواد مغذی (لاکتات کلسیم اضافه شده به مخلوط) از کپسول شروع به جوانه زدن می کنند.

سپس باکتری های فعال شده شروع به تغذیه از لاکتات کلسیم موجود در بتن می کنند که از اکسیژن موجود در لاکتات کلسیم استفاده می کند و لاکتات محلول را به سنگ آهک نامحلول تبدیل می کند. بنابراین، در جامد شدن سنگ آهک نامحلول، سطح آسیب دیده سازه را آب بندی می کند.

بلوک سبک

فرآیند شیمیایی

کلسیم بدون هیدراته موجود در بتن هنگام انقباض آب، از باکتری به عنوان یک کاتالیزور برای تبدیل کلسیم بدون هیدراته به هیدروکسید کلسیم Ca (OH2) استفاده می کند که به نوبه خود با دی اکسید کربن اتمسفر برای تولید سنگ آهک و آب واکنش می دهد و یک واکنش زنجیره ای به دلیل وجود آب به عنوان محصول جانبی واکنش رخ می دهد.

قیمت بلوک سیمانی سبک

روش های تهیه بتن باکتریایی

روش های تهیه بتن باکتریایی

1-روش کاربرد مستقیم

در این روش باکتری و ماده مغذی آن – لاکتات کلسیم – مستقیماً به مخلوط بتن اضافه می شود و از این رو خواص مخلوط بتن تغییر نمی کند.

2-کپسوله کردن باکتری ها

در روش کپسوله سازی، باکتری ها و لاکتات کلسیم داخل گلوله های رسی قرار می گیرند. روش کپسولی از همان اصل با کپسوله سازی فوق در خاک رس منبسط شده پیروی می کند.

باکتری ها توسط غشای کپسول موجود زمانی آزاد می شوند که یک ترک به دیواره کپسول نفوذ کرده باشد. هنگامی که گلوله های خاک رس توسط ترک شکسته می شوند، روش خود ترمیمی با حضور آب آغاز می شود.

کپسول ها به جای جایگزینی برای هر یک از اجزای اصلی، یک افزودنی هستند. بنابراین، این اجازه را می دهد تا مقاومت فشاری اولیه بتن، قبل از ترک، بالا بماند زیرا سنگدانه های شن همچنان در آن گنجانده می شوند.

مزیت های بتن خود ترمیم شونده

1-بتن خود ترمیم شونده نه تنها کار بازسازی را کاهش می دهد، بلکه طول عمر سازه ها را نیز تقریباً 4 برابر کاهش می دهد.

2-طول عمر بتن معمولی 60 تا 80 سال است در حالی که طول عمر بتن خود ترمیم شونده بیش از 200 سال است.

معایب بتن خود ترمیم شونده

1-کپسوله کردن باکتری در داخل کپسول فرآیند آسانی نیست. تجهیزات آزمایشگاهی تخصصی مورد نیاز است که به نوبه خود هزینه های اضافی خود را به همراه دارد. ترک های کوچک (0.5 میلی‌متر) عرض را می توان با استفاده از بتن باکتریایی درمان کرد.

2- هزینه بتن خود ترمیم شونده بیشتر از بتن سنتی است. هزینه اولیه بتن خود ترمیم شونده زیاد است و حدود دو برابر بتن معمولی می باشد، اما اگر بتوان عمر سازه را 30 درصد افزایش داد، هزینه بتن واقعی دو برابر خواهد شد و در درازمدت پول زیادی را ذخیره کنید.

3- طرح بتن مخلوط باکتری به راحتی در دسترس نیست.

4- در حین آماده‌سازی به مراقبت مناسب نیاز دارد.

تست های خود درمانی بتن خود ترمیم شونده

برای تست عملکر بتن خود ترمیم شونده، نویسندگان مختلف روشهای متنوعی را بررسی کرده اند و هیچ فرآیند استانداردی تاکنون در دسترس قرار نگرفته است. یکی از روش های نسبتا معتبر که توسط لوکاس و همکارانش در سال 2018 معرفی شده معادله زیر است:

H (%) = [F(controlled)- F(healed)] \ F(controlled)*100%

که در آن Fc قدرت فشاری برای نمونه کنترل و F h قدرت فشاری برای نمونه بهبود یافته است. این مقاله ادامه دارد…

مدیر سایت

Avatar for مدیر سایت

نگار زمانی هستم، دانش‌آموخته ارشد مهندسی فناوری اطلاعات و در زمینه سئو، تولید محتوا و طراحی سایت فعالیت می کنم. ایمیل ارتباط با من: n.zamani96@yahoo.com

نظری ثبت نشده است!

دیدگاهتان را بنویسید

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