بتن انعطاف پذیر یا بتن ECC

بتن انعطاف پذیر یا بتن ECC

بتن انعطاف پذیر نوعی‌ بتن مسلح است كه از بتن عادی ۴۰ درصد سبك‌‌تر و در برابر ترك خوردن ۵۰۰ بار مقاوم‌تر است. عملكرد این بتن جدید‌‌ به دلیل وجود الیاف نازكی است كه ۲ درصد حجم ملات بتن را تشكیل می‌دهد.‌ بتن انعطاف پذیر از موادی ساخته شده‌ كه برای ایجاد حداكثر انعطاف‌پذیری طراحی شده‌ است.

بتن انعطاف پذیر كه ‌كامپوزیت سیمانی مهندسی‌ نامیده شده‌، به دلیل عمر طولانی‌تر در دراز مدت از بتن معمولی ارزان‌تر است. این در حالی است كه بتن معمولی دارای مشكلات بسیاری از جمله نداشتن دوام و پایداری، شكست در اثر بارگذاری شدید و هزینه‌های تعمیر در اثر شكست است. بتن نشكن یا انعطاف‌پذیر به جز شن درشت از همان مواد تشكیل‌دهنده بتن معمولی ساخته شده است‌.

بتن انعطاف پذیر كاملاً شبیه بتن عادی است اما تحت كرنش‌های بسیار بزرگ، بتن كامپوزیت سیمانی، تغییر شكل می‌دهد. این قابلیت از آن جا ناشی می‌شود كه در این نوع بتن‌، شبكه الیاف داخی سیمان، قابلیت لغزیدن داشته و در نتیجه انعطاف ‌ناپذیری بتن كه باعث تردی و شكنندگی 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 كرنش‌های زیاد، به علت وجود شبكه‌ای از الیاف با پوشش ویژه، انعطاف پذیری حاصله، از تردی و شكست آن جلوگیری می‌كند.

‌ECC ‌علاوه بر تقویت بتن با الیافی كه به عنوان لیگامان عمل كرده، استحكام بتن را فراهم می‌كنند.‌ الیاف مورد استفاده، پلمیری از جنس پلی وینیل كلراید هستند. این الیاف دارای پوشش سطحی با ضخامت نانومتری برای تنظیم اتصال فصل مشترك بین الیاف و زمینه سیمانی است كه به طور ویژه برای ECC طراحی شده است.