هدیه ویژه 20000 تومانی بیست میشم جایزه تابستانی سایت برای همه کاربران مشاهده جشنواره

0911-148-2708 p.a_uk@yahoo.com تایم کاری : (24 ساعته) تهران ، میدان انقلاب

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

 

 

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی –  بررسی پیشرفت های اخیر در بتن و آسفالت خود ترمیم شونده

 

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

 

چکیده

زیرساخت ها از مصالح مختلفی ساخته می شوند. این مقاله به بررسی سازه های موجود در مهندسی عمران به خصوص بتن و آسفالت می پردازد . انتظار عموم از  چنین زیرساخت هایی ، خدمت پذیری و کارایی بالا ، دوام زیاد و اثرات منفی اکولوژیکی بسیار محدود می باشد. استفاده از مصالح خود ترمیم شونده باعث ایجاد راه حل هایی برای حل این مسئله شده است. همچنین مروری کلی بر توسعه و پیشرفت های جدید حاصل شده در مورد اثر خود ترمیمی ترک ها در مصالح سیمانی و بتن آسفالتی انجام می شود.

اولین طرح مورد بحث در مورد بتن باکتریایی می باشد که طی آن باکتری ها در بتن مخلوط می شوند و باعث ایجاد رسوب کلسیت در ترک می شود که باعث آب بندی شدن و افزایش دوام سازه های بتنی می شود. در حالت بعد ، مصالح سیمانی مسلح فیبری هیبریدی که می توانند به صورت مکانیکی ترک ها را در حین وقوع ترمیم نمایند ، مورد بررسی قرار می گیرند. آخرین ترکیب ارائه شده در این مقاله در مورد لکه گیری در بتن آسفالتی متخلخل و نحوه ترمیم خرابی توسط ایجاد غلاف های بسیار کوچک محصور شده یا رشته الیاف های فولادی می باشد. نتایج حاصل شده از تمام پروژه های نشان می دهند که پدیده خود ترمیم شوندگی یک معجزه نیست ، اما می توان مصالح را با استفاده از این پدیده طراحی نمود.

  1. مقدمه

به طور کلی ، انتظار عموم از زیر ساخت ها ، خدمت پذیری طولانی نه تنها به مدت 50 سال بلکه برای همیشه می باشد. با این وجود ، بسیاری از زیر ساخت های احداث شده از قبیل ساختمان ها ، سازه های بتنی و امکانات حمل و نقل که نیمه دوم قرن اخیر ساخته شده اند ، به دلیل خرابی و اضمحلال مصالح ، در انتهای دوره عملکردی و کاربردی خود قرار دارند. در طرف مقابل ، رشد بسیار زیاد جمعیت شهری باعث افزایش تقاضای عمومی  همراه با خدمت دهی به نیازهای خود در یک سطح سرویس بالا شده است . ون بروگل (2007 ) نموداری را که نشان دهنده کارایی سازه ها با گذشت زمان می باشد ، نشان می دهد. خرابی تدریجی تا زمان فرا رسیدن اولین موعد تعمیر و ترمیم ادامه می یابد. هر چندکه هنوز نگرانی در مورد دوام زیرساخت های تحت تعمیر وجود دارد .

اغلب تعمیر و ترمیم دوم ، ده تا پانزده سال پس از تعمیر اول مورد نیاز می باشد. صرف هزینه های بیشتر در ابتدا به منظور رسیدن به کیفیت بالاتر صورت می گیرد. دوره نگهداری آزاد ( بدون محافظت های خاص ) طولانی تر شده و اولین تعمیر اصلی می تواند سال ها به تعویق بیفتد . بسیاری از دانشمندان و مهندسین در جستجوی مولفه های اصلی و مهم جهت طراحی سازه ها با دوام بالاتر و دوره نگهداری آزاد بیشتر و البته هزینه کمتر می باشند .  جامعه هزینه های هنگفتی را به دلیل کیفیت پایین و دوام نامناسب بتن و راه ها و اثرات اکولوژی آن ، هزینه کرده است . در اروپا ، 50% بودجه سالانه عمرانی ، صرف بازسازی و بهسازی سازه های موجود می شود. در آمریکا ، متوسط هزینه نگهداری و تعمیر پل حدود 5.2 میلیارد دلار می باشد. علاوه براین ، هزینه های ناشی از تراکم ترافیک بیش از ده برابر هزینه های مستقیم و هزینه تعمیر می باشد. همچنین بر اساس اطلاعات DEFRA ، بیش از 50% از انتشار  C در ارتباط با احداث ساختمان و به طور کلی صنعت ساختمان می باشد.

 

مطلب مرتبط :  دانلود مقاله پیرامون نقشه کشی معماری

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

طبق گفته ون بروگل (2007 ) ، افزایش طول عمر زیرساخت ها ، بدون شک باعث کاهش اثر فعالیت های انسانی بر دوام و ثبات زیست کره می شود. به عنوان مثال ، دوره عمر بهبود یافته خدمت پذیری یک ابر سازه باعث کاهش تقاضا جهت احداث زیرساخت های جدید و به تبع آن کاهش استفاده از مواد خام می شود. برهمین اساس ، باعث کاهش مصرف انرژی و کاهش انتشار گاز C می گردد. با توجه به مصالح ، تلاش برای افزایش عمر دوره خدمت پذیری زیرساخت را می توان با استفاده از مصالح مرغوب شامل مواد خود ترمیم شونده ، بهبود بخشید. طبیعت درس های بسیاری را در مورد مواد بیولوژیکی با توجه به قابلیت های خود ترمیمی موجود در آنها به منظور رسیدن به عملکرد قبلی ارائه می کند. طبق الگوی مدیریت خرابی مشاهده شده در طبیعت که توسط ون در زواگ (2007 ) ارائه شده است ، بسیاری از دانشمندان از مواد خود ترمیم شونده که مدل کوچکی از خصوصیات یک سیستم بیولوژیکی می باشند ، استفاده کرده اند .

بسیاری از روش ها و تکنیک ها ، براساس خصوصیات ذاتی متفاوت مصالح گوناگون توسعه یافته اند . با این وجود ، ویژگی مشترک این مواد ، قابلیت خود ترمیم شوندگی در برابر خرابی های موجود و بدین ترتیب بازسازی پیوسته عملکرد آنها می باشد. این موضوع باعث افزایش دوره عمر مصالح می شود . برای یک زیرساخت ، حالت ایده آل ، عدم پرداخت هیچ گونه هزینه جهت نگهداری و تعمیر می باشد ، زیرا مصالح قادر به ترمیم خود می باشند که در شکل 2 نیز نشان داده شده اند (ون بروگل 2007 ) .

 

 

مطلب مرتبط :  دانلود 1 رایگان تحقیق پیرامون سنگ گچ

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

درگذشته ، تحقیقاتی با موضوع خود ترمیمی بتن انجام شده است . نویل (2002 ) خلاصه مفیدی از تحقیقات خود درباره این موضوع را ارائه کرده است . او از روش اجرایی ترمیم خود به خودی در کاهش انتقال آب در ترک ها از قبیل لوله های آبی بتنی استفاده کرده است. همچنین نویل از تحقیق خود این طور نتیجه گرفته است که هیچ سازگاری در تحقیقات مختلف در مورد آنچه که در ترک ها هنگام وقوع خود ترمیمی رخ می دهد ، وجود ندارد و بدین ترتیب انجام تحقیقات بیشتر مورد نیاز می باشد. تحقیقات اولیه در مورد اثر خود ترمیم شوندگی بتن بر روی سازه های حائل آبی و یا مخازن که نشت آب از طریق ترک ها معضل اصلی این سازه ها به شمار می رود ، انجام شده است (ادواردسن 1999 ، رین هارت و جوس 2003 )  .

 

در تحقیق ترهید (2005 )  و گرانر (2006 ) ، توجه اصلی در مورد بازیابی خصوصیات مکانیکی ترک ها در روزهای اولیه ساخت بتن از طریق پیشرفت هیدراسیون ذرات سیمانی می باشد. ترهید (2005 ) مرور مناسبی بر دلایل مختلف خود ترمیمی خود به خودی (شکل 3 ) ارائه می کند که طی آن یک ماده دارای ماهیت خود ترمیمی می باشد . از طرف دیگر ، مصالح می توانند به گونه ای طراحی شوند که دارای یک ظرفیت خود ترمیم شوندگی باشند (اشلانگن و جوزف 2008 ) . سپس ما آنها را به مصالح مستقل طبقه بندی می کنیم که مجددا می توانند به حالت محرک و مقاوم تبدیل شوند. یک ماده دارای حالت مقاوم توانایی واکنش در برابر تحریکات خارجی را بدون نیاز به دخالت انسان دارا می باشد ، در حالی که در حالت محرک ماده یا سازه به منظور کامل کردن فرآیند ترمیمی نیاز به دخالت دارند .

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

 

در 5 سال اخیر استفاده از توانایی خود ترمیمی مصالح در مورد اکثر مصالح بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است (ون در زواگ 2007 ، گاش 2008 ) . برای مصالح سیمانی می توان از روش دیگری نیز بهره برد. در اولین نوع از روش ها از درزگیرهای کپسولی (محفظه ای ) یا مواد چسبنده استفاده می شود (درای 2000 ) . می توان مواد چسبنده را در فیبرهای کوتاه نگهداری کرد (نیشیواکی 2006 ، جوزف 2008 ، جوزف و همکاران 2008 ) . روش دیگر استفاده از یک عنصر انبساطی در بتن می باشد که باعث پرشدن خلل و فرج های بتن و همچنین ترک ها به وسیله رسوبات کربنی می شود  (هوسادا 2007 ، سیسومفون 2009 ) . استفاده از باکتری جهت برانگیختن مکانیزم خود ترمیم شوندگی به عنوان جایگزین اما محتمل در گروه های مختلف مورد مطالعه قرار می گیرد (بنگ 2001 ، یانکرز و اشلانگن 2007 ، دی مونیک 2008 ، ویکتور و یانکرز 2011 ) .

 

مطلب مرتبط :  دانلود 6 تا از بهترین کتابهای PDF آموزش سریع اتوکد

در این مقاله برخی از پیشرفت های اخیر در مورد سه پروژه موجود در دانشگاه دلفت مورد بحث قرار می گیرد. در ابتدا بتن باکتریایی که در آب بندی ترک ها و افزایش دوام بتن نقش مهمی را ایفا می کند ، مورد بحث قرار می گیرد. سپس اثر ترمیمی ناشی از خرابی در مصالح تقویت شده فیبری با افزودن عناصر مختلف به مخلوط مورد بررسی قرار می گیرد. سومین پروژه در مورد بتن آسفالتی می باشد که در مورد آن دو روش هوشمند مورد مطالعه قرار می گیرد. در یک مورد ذرات متخلخل شامل احیا کننده به منظور شروع فرآیند ترمیم شوندگی خودبه خودی مقاوم مورد استفاده قرار می گیرند.  در مورد دیگر رشته های براده فولاد با قیر که دارای واکنش گرمازایی با استفاده از یک دستگاه اندوکسیون می باشد ، مخلوط می شوند. این گرمازایی داخلی می تواند باعث تعمیر و ترمیم خرابی در مصالح گردد. این روش به صورت یک روش ترمیم شوندگی خود به خودی محرک خواهد بود ، به این دلیل که جهت شروع فرآیند ، تحریک (بارگذاری ) خارجی مورد نیاز است.

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

تولید شده در این حالت به دلیل میزان محدود C ، ناچیز می باشد. از آنجایی که کانی پرتلندیت (کلسیم هیدروکسید ) به صورت یک ماده معدنی محلول می باشد ، در حقیقت بیشتر ترکیبات ایجاد شده آنها در ترک ، در توده آب اصلی حل و پراکنده می شوند. هر چه قدر که میزان C بیشتر باشد ، پورتلندیت حل شده به صورت رسوب به شکل کلسیم کربنات خواهد بود ، اما اندکی دور تر از ترک ایجاد می شود که در شکل 5A نشان داده شده است. فرآیند خود ترمیم شوندگی در بتن باکتریایی به دلیل تبدیل متابولیک کلسیم توسط باکتری های موجود ، بسیار مفید می باشد :

این فرآیند صرفا کلسیم کربنات را به طور تولید نمی کند ، بلکه به صورت غیرمستقیم باعث ایجاد C با پرتلندیت در سطح ترک می شود. در حالت آخر ، پرتلدیت در سطح ترک حل و یا از سطح آن پراکنده نمی شود ، اما به جای آن به صورت مستقیم در یک نقطه با C تولید شده باعث ایجاد کلسیم کربنات اضافی می شود. این فرآیند باعث ایجاد آب بندی ترک همانند شکل 5B می گردد. نتیجه این عمل این است که دو ماده ترمیم کننده بیوشیمیایی متشکل از سلول های باکتریایی و پیش ماده بیو سیمانی ارگانیک که هر دو در فضای متخلخل ذرات رسی غیر فعال می شوند ، نشان دهنده یک جایگزین مناسب نسبت به مواد ترمیم کننده سیمانی و شیمیایی می باشد

 

بررسی پایداری و دوام مکانیزم های خود ترمیمی | 20 میشم

 

منبع : ترجمه

مطلب مفیدی برای شما بود ؟ پس به اشتراک بگذارید برای دوستانتان
درباره این مطلب نظر دهید !
قالب فروش فایل

مطالب زیرا حتما بخوانید ...

قالب فروش فایل

محصولات زیرا حتما ببینید ...

0