بتن یکی از مصالح ساختمانی است که در سطح جهانی شناخته شده است، اما تحقیقات برای بهبود انعطاف پذیری آن همیشه توجه محققان را به خود جلب کرده است. افزایش هزینه تعمیرات ناشی از عوامل جوی، آسیب به سطح زمین و غیره مواردی هستند که از دیرباز نگرانی هایی را با خود به همراه داشته اند. از همین روی محققان طبق تحقیقاتی که در طی سال ها انجام داده اند به فناوری ای دست پیدا کرده اند که تا حد زیادی این نوع نگرانی ها را برطرف می کند. این فناوری نوع جدیدی از بتن به نام بوم بتنی یا بتن پارچه ای است.
در یک تعریف کلی می توان گفت: بتن پارچه ای یک ماده سرامیکی است که می تواند در بخش ساخت و ساز جایگاه فوق العاده ای را برای خود به عنوان ماده مقاوم در برابر آتش و همچنین ضد آب بودن، کسب کند.
در این مقاله به بررسی روند تولید و همچنین استفاده از بتن پارچه ای ( بوم بتنی ) در بخش ساخت و ساز خواهیم پرداخت.
بتن پارچه ای (Concrete Cloth) چیست؟
همان طور که می دانید بتن در سطح جهانی به عنوان یک نوع از مصالح ساختمانی شناخته می شود که دارای تنوع خواص مکانیکی مانند ظرفیت بارگیری خوب، مقاومت فشاری قابل تنظیم، نفوذ ناپذیری خوب و دوام بهتر و بیشتر است. علاوه بر این، این بتن می تواند به شکل مورد نیاز قالب گیری شود که همین ویژگی باعث شده است تا صنعت ساختمان متحول گردد.
مسئله اصلی که همیشه نگران کننده بوده است توانایی بتن به منظور مقاومت در برابر تنش های کششی است. بتن در حالی که سخت می شود، انعطاف پذیری خود را از دست می دهد. بنابراین برای حفظ انعطاف پذیری بتن، فلسفه طراحی اتخاذ شده در بتن معمولی باید تغییر کند.
برای غلبه بر مسئله انعطاف پذیری، پروفسور ویکتور لی در دانشگاه میشیگان یک ماده جدید متشکل از نوع خاصی از مواد ایجاد کرد که بتن را انعطاف پذیر می کرد و آن را به عنوان کامپوزیت سیمانی مهندسی (ECC) نامگذاری کرد.
در ابتدا فناوری پارچه های بتنی برای استفاده در پناهگاه های اضطراری بود و برای کارهای دیگر تجاری نشده بود. در نهایت محققان بر اساس تحقیقات تکمیلی بعدی بر روی پارچه های بتنی محصول فوق العاده ای را به حوزه ساخت و ساز معرفی کردند.
مفهوم بتن پارچه ای برای اولین بار توسط برون و کرافورد در سال 2005 مطرح شد. بعدها تحقیقات بیشتری انجام گرفت و شرکت مهندسی بریتانیا مواد انقلابی جدیدی به نام پارچه بتنی یا بوم بتنی (cc) را معرفی کرد. این محصول عصر جدید در زمینه ساخت و ساز است.
بتن پارچه ای در مقایسه با بتن معمولی دارای انعطاف پذیری بوده و سنگدانه های درشت از مخلوط آن حذف شده اند.
بتن های پارچه ای کاربرد وسیعی مانند ساخت حفاظ شیب دار، معدن، روکش روی خطوط لوله های زیرزمینی، کشاورزی، استفاده های نظامی و موارد دیگر دارد. اما فراموش نکنیم که بتن های پارچه ای در اصل برای کاربردهای فوری و ساخت پناهگاه اختراع شدند.
مواد تشکیل دهنده بتن های پارچه ای ( بوم بتنی ) چیست؟
بتن پارچه ای معمولی متشکل از یک ماتریس سه بعدی الیافی است که حاوی مخلوط بتن خشک با روکش PVC در یک سمت پارچه است تا آن را ضد آب کند. و اما الیاف آب دوست در سمت دیگر قرار دارد تا با کشیدن آب به داخل سیمان از هیدراتاسیون پشتیبانی کند. مواد بوم بتنی را می توان با اسپری کردن یا غوطه ور کردن در آب به صورت هیدراته نگه داشت.
در ادامه به بررسی بیشتر مواد خام بتن های پارچه ای می پردازیم.
مخلوط بتن خشک
عموما برای تهیه مخلوط بتن خشک که در بتن پارچه ای استفاده می شود از پودر سیمان خشک استفاده می کنند. این پودر سیمان هم باید مقاومت مکانیکی بالا و هم زمان گیرش کوتاهی داشته باشد. برای این منظور سیمان آلومینات کلسیم (CAC)، سیمان سولفوآلومینات کلسیم (CSA) یا ترکیبی از هر دو بر اساس کاربرد عملی بتن CC در نظر گرفته می شود.
سیمان سولفوآلومینات کلسیم به دلیل استحکام مکانیکی بهتر، مقاومت در برابر خوردگی، تخلخل کم، مقاومت بیشتر در برابر هوازدگی، pH پایین، پایداری ابعادی بهتر و خاصیت چسبندگی مناسب، یک چسب بسیار مناسب برای بتن های پارچه ای محسوب می شود.
ماتریس فیبر (الیاف)
یک ماتریس فیبر سه بعدی، در اصل یک ماتریس تقویت کننده را در داخل پارچه بتنی تشکیل می دهد. خاصیت تقویت کننده الیاف به جذب انرژی ضربه ای و به حفظ یکپارچگی بتن در برابر ضربات خارجی کمک می کند.
از ویژگی های ماتریس الیاف می توان به موارد زیر اشاره کرد:
بتن را تقویت می کند، از انتشار ترک جلوگیری می کند و بتن را از ایجاد حالت چروکیدگی پلاستیکی ایمن نگه می دارد.
غشاء PVC
در یک سمت پارچه برای ضد آب شدن بتن CC ، غشای PVC نفوذ ناپذیر در برابر هرگونه رطوبت یا آب از محیط اطراف به کار می‌رود.
همچنین غشاء الیاف آب دوست (نخ پلی اتیلن و پلی پروپیلن) به سطح مقابل غشای PVC متصل می گردد که به روند هیدراتاسیون کمک می کند و برای کشیدن آب به داخل سنگدانه ها استفاده می شود.
برای تهیه بتن پارچه ای چه فرایندی باید طی شود؟
بتن های پارچه ای (CC) در مقایسه با کامپوزیت های سیمانی تقویت شده با پارچه سه بعدی معمولی فرایند تهیه کاملا متفاوتی دارند. برای تهیه بتن پارچه ای قبل از قرار دادن پودر سیمان روی سطح، پارچه بتنی را که یک پارچه انعطاف پذیر سه بعدی است آغشته به پودر سیمان می کنند.
آب را می توان بعدا بر روی سطح بالایی پارچه برای رفع نیاز به هیدراتاسیون اسپری کرد.
با سخت شدن بتن یک لایه کامپوزیت نازک، انعطاف پذیر و با دوام، مقاوم در برابر آب و آتش، شکل می گیرد و ساختار یا عنصر را به هر شکلی که باشد می پوشاند.
بنابراین سطح را می توان با پارچه های بتنی به سرعت و بدون زحمت با میخکوب کردن، منگنه کردن و یا با چسب با کیفیت خوب برای اتصال موثر، پوشاند.
از بتن پارچه ای به عنوان یک عنصر ساختاری برای پوشش سرپناه های پیش ساخته، مسیر وسایل نقلیه یا عابران پیاده و کاربردهای نامحدود دیگر استفاده می شود. این پارچه پس از بسته شدن بتن را می پوشاند، از انتشار ترک جلوگیری می کند و باعث جلوگیری از چروک خوردگی پلاستیکی می شود.
از طرفی ممکن است فرایند آماده سازی بتن پارچه ای به دلیل محافظت از پودر سیمان در برابر آب، روند هیدراتاسیون موثر را مختل نموده و بر خواص مکانیکی پارچه سخت شده تأثیر بگذارد.
منابع:
https://theconstructor.org/concrete/concrete-cloth-properties-applications-process/17070/
