بتن خم شونده
یکی از ضعفهای مشهور در بتن، ترک خوردگی مصالح بتنی و در نتیجه کاهش ایمنی و دوام سازهها است. در سالیان اخیر نسل جدیدی از بتنهای الیافی شکل پذیر تحت عنوان کامپوزیتهای مهندسی بر پایه مصالح سیمانی ابداع شده است. این مواد به دلیل رفتار کششی با شکل پذیری زیاد و قابلیت ترک خوردگی متعدد، عرض ترکها را بسیار کوچک نگه داشته و سبب ترمیم خود به خود ترکها، بدون نیاز به دخالت انسان و فقط به کمک آب و دی اکسید کربن هوا میشود. و پس از ترمیم بتن تقریباً با همان سختی و مقاومت نمونه نو و بارگذاری نشده رفتار مینماید.
ترک خوردگی یک مشکل بزرگ برای بسیاری از سازههاست که در بتن به علت مقاومت کم کششی ایجاد میشود در واقع تغییرات داخلی و خارجی به شکل فرایندهایی باعث شکل گیری هزاران ترک ریز در ناحیه دست نخورده داخلی بتن میشوند جابجایی مواد مضر از بین فضاهای کوچک بتن باعث زوال سازه بتنی و خوردگی آرماتورها که در جریان آب و اکسیژن قرار میگیرند، میشود. دوام بتن نیز با این ترکها تحت تاثیر قرار میگیرد زیرا این ترکها مسیر سازههایی جهت انتقال مایع و گازهایی که خود شامل مواد مضر هستند ایجاد میکنند. برای ترمیم ترک بتن روشهای مختلفی وجود دارد ولی سیستمهای ترمیم سنتی جنبههای غیر مفیدی مانند ضریب پخش گرمای متفاوت دارند.
تولید بتن خم شونده
ساخت بتن خم شونده، شامل خرد کردن مواد اولیه آن، اختلاط آنها در نسبتهای معین و سوزاندن آن در یک استوانه دوار با دمای بالای ۱۴۵۰۰ درجه است. نتیجه این پروسه، سفت شدن مواد و تشکیل گلولههایی معروف به کلینکر است. کلینکر خنک شده و سپس همراه مقداری سنگ گچ کوبیده میشود تا به پودر تبدیل شود در نهایت سیمان پرتلند بدست میآید که در همه جای جهان از آن استفاده میشود. برای ساخت این نوع سیمان در حدود ۰/۸ تن کربن دی اکسید به ازای هر یک تن از سیمان در هوا آزاد میشود.
بتن خم شونده با قابلیت خود ترمیمی
بتن خود ترمیم نوعی از بتن است که در آن اگر شکستگی با ترکی ایجاد شود بدون اینکه انسان در ساخت و بازسازی آن نقشی داشته باشد درست میشود که این بازسازی توسط آب و کربن دی اکسید و سایر عوامل صورت میگیرد. بنابراین تنها چند روز باران یا برخورد آب با بتنهای خود ترمیم شونده کافی است تا بازسازی در آنها صورت بگیرد بدون اینکه انسان دخالتی در بازسازی آنها داشته باشد. البته توجه داشته باشید که اگر ترک زیاد بزرگ باشد بتن خود ترمیمی نیز قادر به بازسازی آن نخواهد بود پس بتن خود ترمیم در ترکهای کوچک کاربرد دارد و مانع از گسترش این ترکها و بیشتر شدن ابعاد ترک میشود.
بتن خم شونده در زیر فشار قابلیت خم شدن را دارند، همچنین میتواند خود را ترمیم کند. در واقع در زمان خم شدن این بتن ترکهای ریز زیادی آن بوجود میآید که باعث پخش شدن فشار در مساحت آن میشود. سپس این ترکهای ریز با قرار گرفتن کلسیم کربونیت در تماس آب باران و کربن دی اکسید شروع به بازسازی میکنند. این قابلیت باعث میشود بتن بتواند کشش بیشتری را تحمل کند (مقاومت کششی بتن معمولی در حدود ۱/۱۰ مقاومت فشاری آن است).
ترمیم خود به خود ترک در بتن
در بتن ترک خورده اگر اجازه داده شود ترکهای ریز بدون تغییر مکان مماسی بسته شوند، در شرایط مطلوب کاملاً از بین خواهند رفت. این پدیده به عنوان ترمیم خود به خود شناخته میشود و اساساً ناشی از هیدراتاسیون ذرات سیمان است که تا آن زمان هیدراته نشده و در هنگام باز شدن ترکها در معرض آب قرار میگیرند. ترمیم همچنین توسط تشکیل کربنات کلسیم غیر محلول از هیدروکسید کلسیم موجود در سیمان هیدراته شده (چنانچه کربناته شدن اتفاق افتد) بهتر انجام میشود. چنانچه ذرات خیلی ریز در آب معلق باشند، میتوانند به صورت مکانیکی باعث بند آوردن ترکها شوند.
حداکثر عرض ترکهایی که میتوانند تحت تأثیر ترمیم خود به خود قرار گیرند، بین ۰/۱ تا ۰/۲ میلی متر تخمین زده شده و شرایط رطوبتی لازم، شامل مرطوب نمودن در دورههای پی در پی و همچنین غوطه ور نمودن است. اما نباید از آب با جریان سریع یا فشار زیاد که موجب کاهش حرکت آب از میان ترکها میشود، استفاده نمود. اعمال فشار در دو طرف ترکها به ترمیم کمک میکند.
اگر عرض ترکها در بتن جوان کمتر از ۰/۱ میلی متر باشد، میتواند پس از چند روز ترمیم شود. اما ترکهای با عرض ۰/۲ میلیمتر به چند هفته زمان نیاز دارند. به طور کلی هر چه بتن جوانتر باشد ( یعنی سیمان هیدراته نشده بیشتری را در بر داشته باشد)، کسب مجدد مقاومت آن زیادتر خواهد بود، اما ترمیم بدون افت مقاومت تا عمرهای سه سال مشاهده شده است. حتی وقتی که ترکها ترمیم میشوند، محل آنها منطقه ضعیفی را به وجود میآورد که در آن منطقه تحت شرایط نامساعد آتی، ممکن است بتن ترک بخورد.
متوسط عرض ترکها در بتنهای خود ترمیمی کمتر از ۶۰ میکرومتر است که در حدود نصف ضخامت موی بدن انسان است. دستور العمل ایشان این اطمینان خاطر را به مخاطب میدهد که سیمان بسیار خشک داخل بتن میتواند با دی اکسید کربن و آب واکنش نشان داده تا ترمیم شود و رگهای نازک از کربنات کلسیم را شکل می دهد. کربنات کلسیم ترکیب مقاومی است که به صورت طبیعی در صدفهای دریایی یافت میشود. در شرایط آزمایشگاهی جهت تکمیل پروسه ترمیم مواد، بایستی ۵ بار چرخه خشک و تر شدن دوباره انجام گیرد.
