بتن خودترمیم شونده یکی از مصالح مقاوم و کاربردی است که از آن در جهت اجرای پروژه های ساختمان سازی استفاده می شود. علارغم مقاومت بالای بتن در برابر فشار و تنش های خارجی، اما در صورت وارد شدن نیروی کشیشی به قطعات بتنی، احتمال شکنندگی و آسیب دیدگی آن وجود دارد.
ریزترک های سطح بتن می توانند در طولانی مدت و در صورت تکرار فشار، به یکدیگر متصل شده و شکاف های عمیقی را در سطح بتن ایجاد کنند. بدیهی است که گسترش شکاف های ایجاد شده در سازه های بتنی، از هم گسیختگی سایرعناصر ساختمانی و بتن را به دنبال خواهند شد. امروزه با پیشرفت تکنولوژی وتوسعه تحقیقات طراحان عناصر ساختمانی استفاده از مصالح با قابلیت خودترمیمی و بازسازی، یکی از عوامل مهم در صنعت ساختمان سازی محسوب می شود.


بتن خودترمیم شونده از انواع مصالح ساختمانی مدرن است که از طریق وجود نانوذرات و خواص ترکیبی خاص موجود می تواند در صورت وجود ترک یا شکاف روی سطح خود، خود را بازسازی و ترمیم کند.
در سال 2015 بتن خودترمیم شونده برای نخستین بار تولید شد و در پروژه های عمرانی مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه این بخش ضمن توضیح در رابطه با بتن خودترمیم شونده و شرح مشخصات فنی این ماده، به بررسی مزایا و کاربردهای آن نیز خواهیم پرداخت.

بتن خود ترمیم شونده

بتن خودترمیم شونده چیست؟

بتن خودترمیم شونده یا به عبارتی self-healing concrete یکی از انواع مصالح پرکاربرد ساختمانی می باشد که به دلیل انعطاف پذیری مطلوب و مقاوم سازی سازه ها به وفور مورد استفاده قرار می گیرد.
ساختار اصلی تشکیل دهنده این نوع بتن شامل: سنگدانه ها، آب و سیمان پرتلند است و از این نظر با سایر بتن های معمولی تفاوتی ندارد. همانطور که احتمالا نیز می دانید محافظت از سازه های بتنی و سایر عناصر ساختمانی در برابر رطوبت، خوردگی، سایش و شکنندگی امری ضروری است. بتن خودترمیم قادراست ازطریق وجود نانوتیوب های ترکیبی و باکتری های موجود در آن به محض ایجاد ترک یا شکنندگی خود را به سرعت بازسازی کند.

بیشتر بدانید
بتن پاشی شاتکریت

بتن خودترمیم شونده و بتن های معمولی به لحاظ ساختار ترکیبات با یکدیگر تفاوتی ندارند. اما بتن های خودترمیم شونده از نظر تکنولوژی، مقاومت و قابلیت اجرایی از بتن های معمولی بهتر عمل می کنند. مغایرت اصلی این دو نوع بتن، قابلیت خودترمیمی نوع اول آن است. همچنین به دلیل استفاده از تکنولوژهای روز در اجرای بتن های خودترمیم شونده، مقاومت آن ها در برابر فشار و تنش های بیرونی بسیار بالاتر است.

بتن خود ترمیم شونده

نحوه عملکرد بتن خودترمیم شونده

یکی از روش های خودترمیمی قطعات بتنی ترکیب نانو و مواد طبیعی محیط است که از طریق باکترهای غیرفعالی که در طبیعت زیست می کنند، به بتن القا می شود. این نوع باکتری ها در محیط های قلیایی حیاط دارند و در زیرمجموعه باکتری های باسیل قرار می گیرند. به دلیل مواد سیمانی خشک و واکنش آن ها با آب و دی اکسید کربن، ماده ای به نام کلسیم در لایه مابین ترک ها ایجاد می شود که این ماده در نهایت از پیش روی ریزترک ها جلوگیری می کند.

مکانیزم ترمیمی این نوع بتن به گونه ای است که باکتری غیرفعال موجود در آن در صورت تماس با آب به سرعت فعال شده و سپس از طریق کنش های شیمیایی، ماده ترمیم کننده کلسیم تولید می کند. باکتری غیرفعال بتن از طریق مسدودسازی ترک ها علاوه بر جلویری از گسیختگی و حفظ ساختار بتن، مقاومت آن را نیز افزایش می دهد. تولید کلسیم و فعال شدن عملیات ترمیمی تا بازسازی کامل بتن، حدود 3 هفته زمان نیاز است.

پیش از کشف باکتری های غیرفعال زیست محیطی، ترمیم شوندگی ترک های بتنی از طریق فعال سازی باکتری های معدنی صورت می گرفت. یکی از مشکلات استفاده از این نوع باکتری، تولید ماده سمی آمونیاک بود که در اثر کنش های شیمیایی ایجاد می شد. همچنین این مواد در ابتدا به جهت فعال سازی و آغاز عملیات ترمیم بتن به تهویه های دستی نیاز داشتند که انجام مداوم این کار تقریبا ناممکن بود.

نانو تیوب کربن ها قادرند در طولانی مدت خواص بتن را بهبود بخشیده و بر خواص ترمیمی آن بیفزایند. در سال 1952 میلادی نانو تیوب های کربنی برای اولین بار کشف گردید. در همان ابتدا به دلایل متعددی از جمله عدم اتمام تحقیقات در این زمینه، محققان روسی نتوانستند از خواص این ماده به خوبی استفاده کنند. اما در سال 1990 میلادی توسعه و تولید این مواد تحت نظر تکنولوژی نانو رونق گرفت. انواع نانوتیوب های فعال در ترمیم شوندگی بتن ها شامل دو دسته: کامپوزیت سیمانی مهندسی و فیبر توخالی هستند.

بتن خود ترمیم شونده

کاربردهای بتن خودترمیم شوند

همانطور که پیش تر نیز ذکر شد یکی از کاربردهای اصلی و مهم بتن های ترمیم شونده، افزایش مقاومت و طول عمر ماده بتن است. واکنش های شیمیایی و تولید کلسیم کربنات در محل آسیب دیدگی علاوه بر ترمیم بتن، بر افزایش استحکام آن نیز موثر خواهند بود. از دیگر کاربردهای این ماده نیز، امکان استفاده از آن در تمامی شرایط محیطی و جوی است. این ماده در برابر سیل، آتش سوزی، سرما و یخبندان و حتی مناطق خشک بسیار مقاوم بوده و در اغلب برج ها و ساختمان های عمومی شهری مورد استفاده قرار می گیرد.

مزایا و معایب بتن خودترمیم شوند

مزیت اصلی بتن خودترمیم شونده کاهش هزینه های جانبی در نگهداری و بازسازی سازه های بتنی است. چرا که به دلیل وجود خاصیت ترمیم شوندگی، از گسترش خرابی سازه و شکنندگی بیشتر آن جلوگیری شده و مشکلات هزینه نصب و تعمیرات سازه ای عملا مرتفع خواهند شد. از دیگر مزایای قابل توجه آن جلوگیری از زنگ زندگی آرماتورها و سایر اجزای داخل ساختمانی است. همچنین این ماده خواص مکانیکی بتن را افزایش داده و قادر است از بتن در برابر فشار و تنش های بیرونی محافظت کند.
معایب این نوع بتن در برابر مزایا آن بسیار ناچیز و قابل چشم پوشی است. یک مشکل اصلی استفاده از بتن خودترمیم شونده، قیمت بالای آن در مقایسه با بتن های معمولی در بازار خرید و فروش مصالح ساختمانی است. که این مسئله با توجه به افزایش طول عمر بتن و جلوگیری از پیش آمد هزینه ها و مشکلات سازه ای جدی، تا حدود زیادی توجیه پذیر است.