کامپوزیت سیمانی چیست و چرا باید استفاده شود؟
کامپوزیت سیمانی چیست؟
امروزه سازه های بتنی یک عضو اصلی برای ساخت وساز هستند و اکثر سازه‌ها با رعایت اصول اجرایی و عمرانی از بتن در حجم بالایی استفاده می کنند. سازه های بسیاری در دنیا اجرا شده که البته تعداد زیادی از آنها سازه‌های قدیمی هستند که در نتیجه روش ساخت آنها نیز قدیمی بوده و استقامت بتن ها نسبت به نمونه های جدید همچون بتن های الیافی کمتراست. گرچه بتن در حالت کلی از سازه های آهنی مستحکم تر و ایمن‌تر است اما بتن نیز عمر مشخصی دارد و پس از چندین سال دچار فرسایش و ترک های داخلی خواهد شد.
این ترک ها در بتن های معمولی حتی اگر بسیار ریز هم باشند، در تعداد زیاد ایجاد می شوند و مسبب ایجاد آسیب های بزرگتر میشوند. هدف بشر مخصوصا در بخش عمران و صنعت همواره این بوده که روش های ساده تر و همچنین ایمن تری برای تولید محصولات پیدا نموده و ابداع کند تا بتوان بهره وری هر محصول را بالا برد.
در زمینه بتن شاهد تحولات بسیاری در چندین سال اخیر بودیم. بتن های نیوجرسی، بتن الیافی، بتن نسوز، شاتکریت و ... انواع مختلفی هستند که قبلا وجود نداشتند اما امروزه ساخت و ساز را راحت‌تر و سریع‌تر کرده‌اند. در عصر حاضر بتن های الیافی یکی از گزینه هایی هستند که در ساخت و سازهای جدید مورد توجه هستند.
در ساختار این بتن ها از الیاف مختلف بسیار ریز حتی شیشه استفاده شده است که این کار باعث افزایش مقاومت کششی بتن شده و هنگام ایجاد ترک های داخلی، این بافت ها مانع از گسترش آسیب میشوند که درنتیجه یک نمونه بسیارعالی جهت افزایش استحکام و عمر مفید بتن است. البته لازم به ذکر است که این افزودنی های داخل بتن خود دارای چندین نوع مختلف از نظر شکل هندسی و استحکام هستند که بسته به نوع کاربری به ملات اصلی افزوده میشوند.
کامپوزیت سیمانی چرا باید استفاده شود؟
سازه های قدیمی در اثر عواملی که باعث ایجاد ترک و آسیب در آنها می شود به مرور، استحکام خود را از دست میدهند. آیا تخریب سازه و اجرای آن از ابتدا یک گزینه مناسب است؟ مطمئنا خیر! پس در این حالت راه چاره چیست؟ در این حالت باید دست به دامان نسل جدیدی از سازه های سیمانی در قالبی مستحکم تر و کاربری ساده تر به نام کامپوزیت های سیمانی شد. کامپوزیت های سیمانی پوشش هایی هستند که در ابعاد و ضخامت های مختلف تقریبا به روش بتن های الیافی ساخته می شوند.
در حقیقت متریال های مقاوم سازی شده‌ای هستند که برای افزایش استحکام و به نوعی ترمیم سازه های بتنی قدیمی میتوان از آنها کمک گرفت. نوع پیشرفته کامپوزیت های سیمانی، کامپوزیت سیمانی مهندسی شده است که پس از سال‌ها تحقیق و بررسی در راستای رفع یكی از بزرگترین نقص‌های بتن یعنی ترد بودن و شكل پذیری كم آن ابداع گردید.
در این بخش باید با یک واژه به نام ECC آشنا شوید ECC. در حقیقت ماده خاصی است که پایه آن سیمان می باشد و با الیافی که در بخش بالا اشاره شد تقویت می شود تا خاصیت استحکام و شکل پذیری را فراهم کند. الیافی که در ECC یا همان بلوک سیمانی مهندسی شده استفاده می شود هم از نظر جنس، از نظر شکل هندسی و همچنین اندازه، تاثیر مستقیم در رفتار كرنش و نحوه ترک خوردگی آن دارد. به همین دلیل باید توجه کرد که چه نوع الیافی جهت تقویت و بهبود شکل پذیری مورد استفاده قرار می گیرد.
پلیاتیلن (PE) اولین محصولی بود که به عنوان الیاف در ساخت کامپوزیت ها مورد استفاده قرار گرفت اما هزینه بالای این محصول استفاده از آن را مشکل کرده بود به همین دلیل الیاف پلیوینیل الكل جای آن را گرفت که در حال حاضر از جمله الیاف پرکاربرد برای تولید کامپوزیت های سیمانی است.
ویژگی های اصلی کامپوزیت های سیمانی
از جمله ویژگی های مهمی که میتوان برای این نوع از کامپوزیت ها بیان کرد:
- استفاده از حجم کم الیاف جهت تقویت (در حدود 2%)
- سهولت پردازش حتی برابر با سیمان معمولی
- داشتن قابلیت کششی و ارتجاعی بهتر نسبت به سایر نمونه های الیافی تقویت شده
- کاهش چشمگیر خطرات و نیز آسیب های وارد بر بتن
انواع مختلف کامپوزیت های سیمانی
ECC تنها در یک مدل و به یک روش ساخته نمی شوند از جمله نوع های اصلی این کامپوزیت ها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- ECC سبک، فرآیند سبک سازی در این نوع کامپوزیت از طریق ایجاد حفره های هوا، حباب های شیشه و کره های پلیمری می‌تواند انجام شود. این نوع از کامپوزیت دارای شکل پذیری بسیار بهتری است.
- ECC خود متراکم (منظور از خود متراکم، مدل پرشدن بتن در قالب ها بدون ایجاد لرزش جهت پرکردن فضاهای خالی است)
- ECC تقویت شده
- ECC اکسترود شده
اگر از دید پیشرفته و مهندسی شده به این موضوع نگاه کنیم حرف برای گفتن بسیار است اما بد نیست تا چند نمونه از کاربرد های این کامپوزیت هارا نیز بدانید. در نزدیکی هیروشیما سدی به نام میتاکا که دارای تقریبا 60 سال سن بتنی بود دچار آسیب های جدی حتی در حد نشست آب شد و درسال 2003 توسط این نوع کامپوزیت ها مورد ترمیم قرار گرفت. این ترمیم در سطحی به اندازه 600 متر با ضخامت 2 سانتی متر انجام شد.
در موردی مشابه دیواری که وظیفه نگهداری خاک در شهری در کشور ژاپن را برعهده داشت توسط این کامپوزیت‌ها مورد ترمیم قرار گرفت. سیمان پرتلند به دلیل شدت ترک خوردگی در ساختار اصلی خود، که مسبب ترک خوردگی انعکاسی است، نمی تواند در این مورد استفاده شود. هدف ECC این بود که این خطر را به حداقل برساند. در کشور ما نیز در بخش های مهندسی ترمیم از این نوع بتن برای مستحکم سازی سازه ها استفاده می‌شود.
خلاصه: کامپوزیت های سیمانی برای چه مواردی در صنعت عمران استفاده می شوند؟ بررسی انواع پیشرفته کامپوزیت های سیمانی، کاربرد و نمونه های واقعی استفاده از آن، شما می توانید تمامی محصولات ساختمانی نظیر: بتن مسلح به الیاف شیشه، بتن اکسپوز، بتن آماده استاندارد و... را از طریق وب سایت رسمی ایران فریمکو خریداری نمایید.