روشهای نوین مقاوم‌سازی بتن در برابر زلزله
در تاریخ تمدن بشری، دوره‌هایی داریم که با عنوان عصر سنگ، مفرغ، آهن و غیره شناخته میشوند. اما اگر بخواهیم دنیای امروز را در یک کلمه خلاصه کنیم، باید آن را “عصر بتن” بنامیم.
واقعیت این است که بتن خیلی بیشتر از آنچه تصور می‌کنید با زندگی روزمره ما عجین شده است. اکثر سازه‌های شهری و ساختمان‌های بزرگ و کوچک یا تماماً بتنی هستند یا حداقل در فونداسیون آن‌ها از این مصالح استفاده شده است.
سازه‌های بتنی از مقاومت و طول عمر بسیار خوبی برخوردارند اما متأسفانه مقاومت کششی پایینی دارند. به همین دلیل نه‌تنها در برابر عواملی همچون زلزله آسیبپذیر هستند، بلکه در طولانی‌مدت نیز فرسوده میشوند. با این وجود، استفاده از روش‌ها و تکنولوژی‌های مدرن سبب مقاوم‌سازی این مصالح شده تا پایداری و طول عمر آن‌ها افزایش یابد.
روشهای نوین مقاوم‌سازی بتن در برابر زلزله
با افزایش زمین‌لرزه‌ها در سال‌های اخیر و رشد سازه‌های بتنی، نیاز به مقاوم‌سازی بتن در برابر نیروهای لرزشی افزایش پیدا کرده است.
امروزه روشهای نوینی برای مقاوم‌سازی بتن در برابر زلزله به وجود آمده‌اند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
اجرای دیوارهای برشی
استفاده از دیوارهای برشی یکی از قدیمی‌ترین راهکارها برای مقاوم‌سازی بتن در برابر زلزله به شمار می‌رود. این نوع دیوار از طریق ایجاد کرنش‌های ترکیبی، بار حاصل از ارتعاش زمین را مستقیماً به فونداسیون سازه منتقل می‌کند تا بدنه در اثر فشار دچار فروپاشی نشود.
آرماتورهای پیش‌تنیده و پس‌تنیده
استفاده از آرماتورهای پیش یا پس‌تنیده یکی از بهترین روشهای مقاوم‌سازی بتن در برابر زلزله محسوب میشود.
در تکنیک استفاده از آرماتورهای پیش‌تنیده، کشش میلگردها قبل از بتن‌ریزی انجام میشود اما در روش پس‌تنیده، این اتفاق بعد از ریختن بتن صورت می‌گیرد.
روکش فیبر کربن
استفاده از روکش یا ژاکت فیبر کربن، درست مانند ژاکت‌های فولادی می‌تواند به افزایش مقاومت بتن‌های آسیب‌دیده کمک زیادی بکند.
مقاومت روکش فیبر کربن تا ۱۰ برابر بیشتر از ژاکت فولادی است و بیشتر در پروژه‌های مقاوم‌سازی پل‌ها و سازه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از این روکش‌ها به‌خوبی می‌توانید بتن‌های آسیب‌دیده و ترک‌خورده سازه خود را ترمیم نمایید.
استفاده از بتن‌های خودترمیم‌شونده
این نوع خاص از بتن با استفاده از باکتری‌ها یا مواد شیمیایی ویژه می‌تواند به خودی خود ترک‌ها را ترمیم کند. آسیب‌های ساختاری ناشی از زلزله می‌توانند باعث کاهش مقاومت بتن شوند اما انواع خودترمیم‌شونده این مصالح، چنین مشکلاتی را به حداقل می‌رسانند.
فیبرهای پلیمری
استفاده از فیبرهای پلیمری در بتن درست مانند روکش‌های فیبر کربن، می‌تواند مقاومت مصالح را در برابر لرزش‌های ناشی از زلزله افزایش دهد.
روشهای نوین افزایش مقاومت بتن
موارد فوق راهکارهایی برای افزایش مقاومت کششی بتن در برابر فشار ناشی از ارتعاشات زلزله بودند، اما لرزش‌های سطح زمین تنها عامل مخرب این مصالح نیست.
روشهای نوین دیگری برای مقاوم‌سازی بتن به‌صورت کلی وجود دارند که در زیر به آن‌ها اشاره می‌کنیم:
آرماتور آجدار
آرماتورهای ساخته شده از میلگردهای فولادی آجدار از قدیم یکی از بهترین روشهای مقاوم‌سازی بتن بوده‌اند. این نوع بتن‌های تقویت شده تحمل فشار وزن بسیار خوبی داشته و پایداری طولانی‌مدتی دارند.
میلگردهای ساده کم‌کربن
گرچه به‌اندازه انواع آجدار خوب نیستند، اما میلگردهای ساده کم‌کربن نیز می‌توانند برای مقاوم‌سازی بتن در پروژه‌های ساختمانی کوچک مفید باشند. در این روش دو سر میلگرد با استفاده از قلاب ثابت میشود و مجری اطمینان حاصل می‌کند که گیرایی خوبی بین میلگرد و مصالح ایجاد شده است.
میلگردهای حرارتی
استفاده از میلگردهای حرارتی به‌صورت مشبک در بافت بتن مانع از ترک‌خوردگی آن در اثر عوامل محیطی و فشارهای بیرونی میشود.
این میله‌های فولادی در واقع میلگردهای نازکی هستند که می‌توانند حرارت اطراف خود را به‌خوبی جذب کرده و مانع از انبساط و انقباض بافت بتن در اثر تغییر دما شوند.
بتن‌های تقویتشده با میلگردهای حرارتی همچنین مقاومت بسیار خوبی در برابر ارتعاش زلزله و آتش‌سوزی دارند و اغلب در ساخت سقف‌ها از آن‌ها استفاده میشود.
آرماتور بازالت
آرماتورهای بازالت در واقع نوعی میلگرد ساخته شده از الیاف سنگ هستند که می‌توانند به‌عنوان جایگزین میله‌های فولادی، برای مقاوم‌سازی بهتر بتن، در بطن مصالح مورد استفاده قرار بگیرند.
استفاده از آرماتورهای بازالت یکی از جدیدترین روشهای افزایش مقاومت بتن به شمار می‌رود که وزن کمتری نسبت به مقاوم‌سازهای فولادی دارد و اثرگذاری آن در بهبود پایداری مکانیکی مصالح بسیار بیشتر است.
الیاف FRP
یکی دیگر از روشهای نوین مقاوم‌سازی بتن، آرماتوربندی آن با استفاده از میله‌های کامپوزیتی FRP است که هم قدرت نگهدارندگی بیشتری دارند و هم هزینه اجرای آن‌ها پایین‌تر است.
از جمله مزیت‌های FRP نسبت به آرماتورهای فولادی این است که به مرور زمان دچار خوردگی نمی‌شوند و طول عمر مفید بتن را چندبرابر می‌کنند. علاوه بر این از وزن کمتری برخوردار بوده و از مقاومت کششی بسیار خوبی نیز بهره می‌برند.
ژاکت‌های بتنی و فولادی
استفاده از ژاکت یا روکش یک لایه مقاوم دور بتن ایجاد می‌کند که باعث پایداری بهتر آن میشود. گرچه این روش چندان نوین به شمار نمی‌رود اما همچنان استفاده از روکش‌های فولادی یا بتنی برای تقویت مصالح کاربرد زیادی دارد.
هم ژاکت بتنی و هم روکش فولادی اثرگذاری مطلوبی در جلوگیری از افت کیفیت بتن، ممانعت از ترک‌خوردگی و پیشگیری از آسیب‌های جدی سازه دارند.
بتن‌های HPC
بتن‌های HPC در واقع نوعی از بتن جدید با مقاومت بالا هستند که تحمل فشار و نیروی کششی بسیار زیادی نسبت به نمونه‌های قدیمی‌تر دارند. مواد و متریال به‌کاررفته در تولید این مصالح بسیار مرغوب هستند و همین موضوع باعث شده تا ویژگی‌های مکانیکی این محصول افزایش چشمگیری پیدا کند.
استفاده از بتن‌های الیافی با عملکرد بالا
بتن‌های الیافی با عملکرد بالا که با نام HPFRC نیز شناخته میشوند یکی از مصالح فوق‌العاده برای ساختمانسازی در مناطق زلزله‌خیز هستند. این مصالح در اثر افزودن فیبرهای گوناگونی همچون فولادی، پلیمری و شیشه‌ای مقاومت بسیار زیادی پیدا کرده‌اند و در برابر ترک‌خوردگی و شکست ناشی از ارتعاش مستحکم هستند.
نقش افزودنی‌های بتن در افزایش مقاومت لرزه‌ای
افزودنی‌های بتن، مواد شیمیایی یا معدنی هستند که به ترکیب مصالح اضافه میشوند و خواص مختلف، از جمله مقاومت آن را بهبود می‌بخشند. نقش این افزودنی‌ها در افزایش مقاومت لرزه‌ای سازه‌های بتنی بسیار حائز اهمیت است.
در زیر به رایج‌ترین افزودنی‌های بتن در افزایش مقاومت لرزه‌ای اشاره می‌کنیم:
⦁ افزودنی‌های فوق‌روان‌کننده
⦁ مواد پوزولانی
⦁ افزودنی‌های تسریع‌کننده
تکنولوژی‌های پیشرفته در قالب‌بندی بتن و تأثیر آن بر مقاومت
قالب‌بندی بتن یکی از مراحل مهم در ساخت سازه‌های بتنی به شمار می‌رود. استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته در این مرحله می‌تواند تأثیر قابل‌توجهی بر مقاومت نهایی سازه داشته باشد.
در زیر به جدیدترین قالب‌بندی‌های بتن اشاره می‌کنیم:
⦁ قالب‌های مدولار
⦁ قالب‌های پیش‌تنیده
⦁ قالب‌های لغزنده
به کارگیری میلگردهای مقاوم در برابر زلزله
میلگردهای مقاوم در برابر زلزله از مقاومت و انعطافپذیری بالایی برخوردار هستند و باعث پایداری بیشتر بتن در برابر ارتعاشهای زمین میشوند.
استفاده از این نوع میلگرد مخصوص باعث کاهش شکستگی ناگهانی، توزیع یکنواخت فشار و محافظت از مصالح در برابر خوردگی میشود.
سخن آخر
امروزه روشهای نوینی برای مقاوم سازی بتن در برابر زلزله به وجود آمده که باعث شدهاند کارآمدی این مصالح در ساختمانسازی بسیار بیشتر از قبل شود.
توجه داشته باشید که بتن گرچه یک مصالح قدرتمند و مستحکم است اما بدون تقویت کردن آن با استفاده از روشهای بالا، در طولانی مدت و تحت فشارهای کششی، آسیبپذیر خواهد بود. بنابراین برای جلوگیری از خسارت در آینده یا اجبار به تعمیرات گسترده، بهتر است در مرحله تولید، از متریالهای مرغوب و تقویتشده استفاده نمایید.
