تولید بتن کم کربن با تقویت‌کننده‌های شبکه پلیمری که استحکام بالایی دارد

بیش از یک قرن است که از میلگردهای فولادی برای تقویت بتن استفاده می‌شود، اما یک رویکرد جدید با شبکه پلیمری توانسته این ماده ساختمانی را مقاوم‌تر و با محیط‌ زیست سازگارتر کند.

دانشمندان از فناوری پرینت سه بعدی برای تولید ساختار شبکه پلیمری استفاده کردند که می‌تواند به عنوان ستون فقرات بتن کم کربن عمل کند و مقاومت و دوام آن را نیز افزایش دهد. این پژوهش در دانشگاه «کالیفرنیا، برکلی» انجام شده و تلاش‌های قبلی برای تقویت بتن با استفاده از فیبرهای پلیمری را ادامه داده است.

فیبرهای پلیمری در مقایسه میلگردهای فولادی سبک‌تر و ارزان‌تر هستند و همچنین در برابر خوردگی از خود مقاومت نشان می‌دهند. رویکردهای کنونی شامل ترکیب این فیبرها درون بتن پیش از پر کردن می‌شوند که توزیع نامساوی آن‌ها را در پی دارند و نتیجه آن، مقاومت بالا و پایین بخش‌های مختلف بتن است.

مهندسان در پژوهش جدید خود برای رفع این مشکل از یک شبکه پلیمری تولید شده با پرینتر سه بعدی استفاده کردند که ساختاری سبک و محکم محسوب می‌شود. محققان با موفقیت توانستند از پلیمرهای «آکریلونیتریل بوتادین استایرن» (ABS) برای ساخت این شبکه استفاده کنند و فاصله میان آن‌ها با بتن با عملکرد فوق‌العاده بالا پر شد که از نظر فشرده‌سازی در مقایسه با بتن معمولی ۴ برابر محکم‌تر است.

محققان از نسخه‌های مختلف این شبکه پلیمری استفاده کردند که ۱۹.۲ تا ۳۳.۷ درصد حجم کلی بتن را تشکیل دادند. این تغییرات بهبودهای جزئی در عملکرد بتن ایجاد کردند و در حقیقت خواص مکانیکی کلی این ماده تقریبا یکسان باقی ماند.

نمونه‌های آزمایش شده امتیاز بالایی در زمینه تراکم کرنش بدست آوردند و قادر به جذب انرژی بالایی بودند. در این میان نمونه‌هایی که دارای ساختار شبکه نازکتری بودند نیز مقاومت بالایی از خود نشان دادند. یکی از اهداف اصلی این پروژه، استفاده از مواد جایگزین با غلطت بالا در صنعت ساخت و ساز برای کاهش تولید کربن است.

این تیم به دنبال انجام آزمایش‌های خود با اشکال مختلف شبکه است تا ببیند که هندسه‌های مختلف می‌توانند کاربردهای متفاوتی داشته باشند یا خیر.