بتن انعطاف پذیر

بتن انعطاف پذیر نوعی‌ بتن مسلح است که از بتن عادی ۴۰ درصد سبک‌‌تر و در برابر ترک خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است. عملکرد این بتن جدید‌‌ به دلیل وجود الیاف نازکی است که ۲ درصد حجم ملات بتن را تشکیل می‌دهد.‌ بتن انعطاف پذیر از موادی ساخته شده‌ که برای ایجاد حداکثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌ است.

بتن انعطاف پذیر که ‌کامپوزیت سیمانی مهندسی‌ نامیده شده‌، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. این در حالی است که بتن معمولی دارای مشکلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شکست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شکست است. بتن نشکن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشکیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است‌.

بتن انعطاف پذیر کاملاً شبیه بتن عادی است اما تحت کرنش‌های بسیار بزرگ، بتن کامپوزیت سیمانی، تغییر شکل می‌دهد. این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود که در این نوع بتن‌، شبکه الیاف داخی سیمان، قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف ‌ناپذیری بتن که باعث تردی و شکنندگی است، از میان می‌رود.

خصوصیات بتن انعطاف پذیر

‌بتن استاندارد، مخلوطی متشکل از سیمان شسته‌، آب‌، شن و ماسه که یک محصول قوی و در عین حال شکننده را تولید می‌کند. این نوع بتن همواره مستعد ‌به انواع ترک‌ها است. اضافه کردن الیاف مصنوعی به‌ بتن انعطاف پذیر این مشکل را حل می‌کند و به بتن این امکان را می‌دهد که انعطاف پذیر ‌و در مقابل تنش‌ها، قابلیت خم شدگی داشته باشد. محصول به دست آمده دارای خصوصیات زیر است.

• ‌بتن انعطاف پذیر مقاومت بالایی در مقابل ترمز و چرخش‌های ناگهانی خودرو دارد. ‌این نوع بتن‌های تولید شده ‌‌به سختی فلز بوده و تحت خمش حداقل دو بار مستحکم‌تر از بتن معمولی است.
• ‌نیاز به‌ تعمیر و نگهداری کمتری دارد‌ و ضخامت و وزن ورقه‌های پیش ساخته آسفالت را کاهش می‌دهد. از این رو نصب و هماهنگ کردن قطعات‌‌ را قادر می‌سازد.
• ‌این نوع بتن در پروژه‌های زیربنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. و زمان لازم برای ساخت جاده‌ها و پیاده‌روهای جدید را به نصف میزان پیشین کاهش می‌دهد.
• در مقایسه با بتن‌های فعلی، انعطاف پذیر، مقاوم تر و ماندگاری آنها بیشتر است. این در حالی است که بتن‌های معمولی شکننده و تحت فشار، شکسته می‌شوند.
• از این نوآوری می‌توان برای ساخت قطعات باریک پیش ساخته به منظور سنگفرش کردن معابر و روکش جاده با نصب سریع استفاده کرد.
• ‌بتن‌های ConFlexPave به دلیل مقاومت بالا، نیازمند نگهداری کمتری هستند.
• ‌همچنین این فناوری نه تنها در صنعت ساخت و ساز موجب کاهش نیروی کار می‌شود بلکه ایمنی کارگران را افزایش و زمان ساخت را کاهش می‌دهد.
• ‌با نصب قطعات بتن انعطاف پذیر در سطح سازی معابر داخل و خارج ساختمان نه تنها زمان اجرا کاهش پیدا می کند بلکه ضریب اصطکاک سطح در مقایسه با بتن معمولی کاهش قابل توجهی می یابد.‌

کامپوزیت سیمانی مهندسی

کامپوزیت سیمانی مهندسی یا همان (ECC)‌، کامپوزیتی‌ بر پایه سیمان بوده و به آسانی با قالب می‌توان آن را به هر شکل دلخواه در آورد. و به وسیله الیاف تصادفی مخصوص کوتاه، معمولاً الیاف پلیمری، مسلح می‌شود.^‌ برخلاف بتن معمولی‌، کامپوزیت سیمانی مهندسی‌ دارای ظرفیت کرنشی ۳ تا ۷ درصد است.^{‌ ‌‌‌}بنابراین ECC‌ بیشتر شبیه یک آهن شکل پذیر رفتار می‌کند تا یک شیشه ترد و شکننده (مانند OPCC)، که باعث بوجود آمدن کاربردهای فراوانی برای آن می‌شود.

کامپوزیت سیمانی مهندسی‌‌ بر خلاف‌‌ بتن‌های الیافی‌‌ رایج، ماده‌ای است که‌ به صورت میکرو مکانیکی طراحی می‌شود.^‌ ‌یعنی اینکه بر هم کنش میان الیاف ECC و ماتریس به وسیلهٔ یک مدل میکرو مکانیکی توصیف می‌شود. ECC از لحاظ ظاهری شبیه به بتن بر پایه سیمان معمولی پرتلند است، جز اینکه شامل مصالح درشت دانه نمی‌شود و همچنین تحت کرنش می‌تواند تغییر شکل دهد (خم شود)^‌.

بتن‌های انعطاف پذیر ECC نوعی بتن الیافی فوق توانمند هستند که دارای مشخصه‌های مطلوبی نظیر مقاومت کششی، دوام بالا در برابر عوامل محیطی و مقاومت الکتریکی بالا و نیز برخی ویژگی های دیگر هستند. برای ساخت این بتن‌ها از الیاف پلی وینیل الکل (PVA) به مقدار حجمی ۲٪ استفاده می‌شود که این الیاف به دلیل دارا بودن مشخصه‌های مناسب نظیر مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بالا موجب بهبود عملکرد‌ خمشی بتن می‌شود.‌

اگر چه هنوز مطالعات دراز مدت زیادی برای تایید عملکرد کامپوزیت سیمانی مورد نیاز است، مقایسه‌های انجام شده ‌نشان می‌دهد که کامپوزیت سیمانی نسبت به بتن عادی ۳۷ درصد ارزان‌تر است، ۴۰ درصد انرژی کمتری مصرف می‌کند و باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن تا ۳۹ درصد می‌شود.

از نظر ظاهری نیز این ماده همانند بتن معمولی است ولی در کرنش‌های زیاد، به علت وجود شبکه‌ای از الیاف با پوشش ویژه، انعطاف پذیری حاصله، از تردی و شکست آن جلوگیری می‌کند.

‌ECC ‌علاوه بر تقویت بتن با الیافی که به عنوان لیگامان عمل کرده، استحکام بتن را فراهم می‌کنند.‌ الیاف مورد استفاده، پلمیری از جنس پلی وینیل کلراید هستند. این الیاف دارای پوشش سطحی با ضخامت نانومتری برای تنظیم اتصال فصل مشترک بین الیاف و زمینه سیمانی است که به طور ویژه برای ECC طراحی شده است.