بتن یکی از اصلی‌ترین مصالح مورد استفاده‌ی بشر در ساخت و سازهای عصر حاضر است. بخش عمده‌ای از ساختمان‌سازی امروزی، با کمک بتن و اسکلت بتنی انجام می‌شود. بتن که از ترکیب سیمان، آب و سنگدانه یا ذرات ریز تشکیل می‌شود، ملات لازم برای اجرای سازه‌های محکم و مقاوم را به وجود می‌آورد. با این حال، بتن هنوز هم نقطه ضعف‌هایی دارد که بشر را برای برطرف کردن آن‌ها به فکر راه چاره می‌اندازد.

مهم‌ترین نقطه ضعف بتن، مقاومت کششی پایین آن است که با وجود استفاده از میلگرد تا حدی جبران می‌شود؛ اما گاهی به همین خاطر با ترک‌هایی که در ساختمان بتنی یا عضو بتنی سازه می‌بینیم، مواجه می‌شویم. این علت اصلی به‌کارگیری بتن خود ترمیم شونده است. آذر ایستا بنا مجری طرح‌های اسکلت بتنی برای پروژه‌های عمرانی است که با سابقه و تجربه خود، به اجرای انواع سازه‌ها یا مشاوره تخصصی در مورد آن‌ها می‌پردازد.

چرا ترمیم بتن اهمیت دارد؟

ترکیبی از مصالح ساختمانی که بتن را می‌سازد، از نظر مقاومت کششی، ضعیف است. همین باعث می‌شود بعد از خشک شدن و گیرش بتن یا بعد از گذشت مدت زمانی از اجرای سازه بتنی، ترک‌هایی در سطح عضو بتنی ایجاد شود. وجود این ترک‌ها، محتمل است، اما بی ضرر نیست. در واقع این ترک‌های به وجود آمده می‌توانند دوام بتن را کاهش دهند. چرا که با ایجاد ترک و درز، آب و هوا یا جریان مایعات و گازهای مختلف می‌توانند به بتن نفوذ کرده و هم با بتن و هم میلگردهای درون آن در تماس باشند. به همین دلیل است که بشر به فکر استفاده از بتن خود ترمیم شونده افتاد.

تماس برخی گازها و مایعات با قسمت‌های داخلی سازه، اساسا مضر است. دلیل آن واکنش‌هایی است که می‌تواند در اجزای سازنده اسکلت بتنی ساختمان رخ بدهد. گاهی ترک‌های ریز و سطحی به وجود آمده، در نتیجه‌ی وقوع این واکنش‌ها انبساط پیدا کرده و بزرگتر و عمیق‌تر می‌شوند. بنابراین سطح تماس میلگرد و بتن با محیط بیرون بیشتر شده و امکان واکنش پذیری آن‌ها بیشتر می‌شود.

وقتی نه تنها قسمت‌های داخلی سازه بتنی، بلکه حتی میلگردها یا شبکه آرماتوربندی با محیط بیرون در تماس باشد، امکان زنگ زدگی یا ایجاد مشکلاتی جدی در خواص میلگردها وجود دارد. میلگردهای فولادی تقویت کننده‌ی مقاومت کششی و استحکام کلی اسکلت ساختمان هستند و آسیب دیدنشان، این ویژگی را کاهش می‌دهد. به همین دلیل است که باید فورا و در زمانی کوتاه، محدود کردن عرض ترک‌های به وجود آمده و ترمیم ترک‌ها در دستور کار قرار بگیرد.

بتن خود ترمیم شونده چیست؟

نوعی بتن با خصوصیات ویژه است که از آن برای پیشگیری از ترک خوردن عضو بتنی استفاده می‌شود. با استفاده از این ماده، بتن تازه ساخته شده و عملیات بتن‌ریزی انجام می‌شود. با توجه به مشخصات و انعطاف‌پذیری آن، ماده بتنی بعد از خشک شدن هم پایداری بیشتری خواهد داشت. در نتیجه عمر مفید سازه بتنی بیشتر بوده و اعضای بتنی آن دوام خود را برای مدت زمان بیشتری حفظ می‌کنند.

این نوع بتن، خاصیت خود ترمیمی ذاتی دارد. به صورتی که می‌تواند از بروز زودهنگام ترک‌ها جلوگیری کرده یا ترک‌های کوچک به وجود آمده را بهبود ببخشد. گاهی ترمیم خود به خودی بتن زمانی اتفاق می‌افتد که آب به آن برسد.

بتن خود ترمیم شونده نمونه‌ای از پرکاربردترین و مقاوم‌ترین مواد ساختمانی است که از آن در ساخت و ساز استفاده می‌شود. این مصالح، مقاومت و دوام ساختمان بتنی را افزایش داده و فرم‌دهی آن را در حالت مطلوب نگه می‌دارد.

ترمیم بتن چگونه اتفاق می‌افتد؟

همان طور که قبل‌تر گفتیم، برای اینکه سطح عضو بتنی سازه ترک نخورده و رطوبت و هوا با آرماتوربندی درون آن در تماس نباشد، باید بتن مورد ترمیم و نگهداری قرار بگیرد. پیشرفت علم و افزایش تجربه بشر، کمک کرد که در صنعت ساخت و ساز، بتن خود ترمیم شونده تولید شود. این بتن امکان ترمیم خودبخود را فراهم کرده و از بروز ترک‌های متعدد در قسمت‌های مختلف اسکلت بتنی پیشگیری می‌کند.

در حقیقت اگر از این بتن در ساختمان سازی استفاده شود، به محض به وجود آمدن هرگونه ترک خوردگی در سطح عضو بتنی، ترمیم و بازسازی ترک و رفع آن انجام می‌شود. بنابراین از بزرگ شدن یا گسترش ترک خوردگی‌ها جلوگیری می‌شود تا دوام سازه را بالا ببرد.

ویژگی بتن ترمیم شونده به صورتی است که بلافاصله بعد از ایجاد ترک‌های ریز، ماده سیمانی ساختار داخلی عضو بتنی، با آب و CO2 هوا واکنش می‌دهند. در اثر این واکنش، یک لایه کربنات کلسیم تولید خواهد شد که اجازه نمی‌دهد شکاف به وجود آمده بیشتر و عمیق‌تر شود.

انجام خود به خودی چنین واکنشی زمان‌بر است و چیزی حدود 3 هفته وقت نیاز دارد. بازسازی بتن خود ترمیم شونده، ناشی از فعالیت نوعی باکتری درون آن است که از مصالح تغذیه کرده و ترمیم را تسهیل می‌کند. باکتری مورد نظر بطور بدون فعالیت در بتن وجود دارد. ولی وقتی شکافی در سطح بتن رخ می‌دهد، در تماس با آب فعالیت خود را شروع کرده و عامل واکنش‌های شیمیایی می‌شود. نتیجه‌ی این واکنش‌ها، ساخته شدن کربنات کلسیم و ترمیم خودکار ترک خوردگی بتن است.

بنابراین فعالیت باکتری عامل اساسی رفتار خود ترمیم شوندگی بتن است. این اتفاق نیازمند وجود رطوبت نیز هست. البته این باکتری در طبیعت وجود دارد و به طور هدفمند نیز از آن در ساخت بتن ترمیم شونده استفاده می‌شود.

فواید استفاده از بتن خود ترمیم شونده

استفاده از بتنی با خاصیت ترمیم شونده خودکار، مزیت‌های متعددی دارد که باعث شده امروزه جزو مصالح ساختمانی پرکاربرد باشد. در این مورد به فواید زیر اشاره می‌کنیم:

• 1- قابلیت شکل پذیری خوب که به فرم دهی بهتر اعضای بتنی کمک می‌کند.
• 2- در برابر هوای سرد یا گرم، مقاومت بسیار خوبی دارد.
• 3- دوام زیادی در برابر شرایط گوناگون جوی دارد.
• 4- رطوبت و مواد شیمیایی مختلف امکان نفوذ بسیار پایینی به آن دارند.
• 5- این بتن، دوام و مقاومت سازه بتنی را افزایش می‌دهد.
• 6- خواص مکانیکی از جمله مقاومت فشاری و خمشی بتن را بیشتر می‌کند.
• 7- استفاده از بتن خود ترمیم شونده در اجرای اسکلت بتنی، مخارج تعمیر و نگهداری سازه بتنی را کاهش می‌دهد.
• 8- این نوع بتن از گسترش ترک‌ها و ایجاد آسیب‌های جدی به سازه به ویژه قسمت‌های تشکیل شده از میلگرد، جلوگیری می‌کند. چراکه به خاطر نفوذ ناپذیری و ترمیم ترک‌ها، از زنگ زدن میلگردهای فولادی پیشگیری می‌کند.
• 9- به‌کارگیری این مدل بتن به پایین آوردن وزن سازه هم منجر می‌شود.

کاربرد بتن ترمیم شونده

بطور کلی مقاومت فشاری و خمشی این نوع بتن، بیشتر از بتن معمولی است. به همین علت، بتن خود ترمیم شونده در بسیاری از موارد جایگزین بتن معمولی در ساختمان سازی می‌شود. معمولا از بتن ترمیم شونده در نواحی با احتمال وقوع باد و باران شدید، سیل، برف و تگرگ یا ساخت سازه‌هایی با احتمال بروز آتشسوزی بیشتر استفاده می‌شود.

همچنین در بعضی مناطق که هوا خیلی خشک است و بخاطر خشکی امکان ترک خوردن سطح بتن وجود دارد، این نوع بتن متداول‌تر است. از بتن ترمیم شونده در خیلی از موارد دیگر نیز استفاده می‌شود. مثال‌هایی از کاربرد آن را علاوه‌بر احداث ساختمان‌ها، در ساخت پل‌ها، برج‌ها، جاده‌ها و بسیاری از سازه‌های دیگر نیز می‌توانید پیدا کنید.

ساختار بتن خود ترمیم شونده

بتن ترمیم شونده حاوی اجزایی است که عملکرد خود ترمیم شوندگی آن را ممکن می‌کند. در این ساختار، از ماده‌ای به نام لاکتات کلسیم و کپسول‌های کوچک حاوی باکتری استفاده می‌شود. با این بتن، مخلوط بتن تازه ساخته شده و در عملیات بتن‌ریزی به‌کار می‌رود.

بعد از این‌که باکتری‌ها با بتن ترکیب شدند، وارد فرایند رشد و تقسیم خود می‌شوند. در اثر تکثیر و رشد این باکتری‌ها، ماده سنگ آهک یا همان کلسیم کربنات ساخته می‌شود که به ترمیم بتن منجر خواهد شد.

اختلاط باکتری‌ها با بتن خود ترمیم شونده باعث تشکیل یک لایه محافظ روی بتن شده و از زنگ زدن و خورده شدن میلگردهای فولادی در ساختار اسکلت بتنی جلوگیری می‌کنند. در تهیه این نوع بتن، از نوع خاصی باکتری استفاده می‌شود که طول عمر بالایی (نزدیک به 200 سال) دارند. به‌علاوه، این باکتری‌ها در مقابل قارچ و اسپور قارچ‌ها مقاوم هستند که باعث می‌شود در طول زمان و در شرایط جوی مختلف نیز عملکرد خود را حفظ کنند.