محققان موفق به تقویت سازه‌های ساختمانی با الیاف کاربردی در سیمان شدند

به گزارش می متالز، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق شدند با بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیت‌های پایه سیمانی، به تقویت سازه های مقاوم در برابر زلزله و استفاده آنها در صنایع مختلف بپردازند. 

وحید قربانی دانش آموخته  دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح « بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیتهای پایه سیمانی تقویت شده با آن» گفت: ایران از نظر زمین  شناسی به دلیل قرار گیری در کمربند لرزه  خیز آلپ-هیمالیا فعال است و طبق برآوردها حدود ۸ درصد از زمین  لرزه‏‌های دنیا و حدود ۱۷ درصد از زلزله  های بزرگ دنیا در فلات ایران رخ می دهد.  
وی افزود: بنابراین، ساخت سازه‌‏های مقاوم در برابر زلزله در ایران و همچنین تمامی دنیا امری مهم و ضروری  به شمار می رود. 

قربانی با بیان اینکه در کنار مقاوم سازی سازه‌‏ها، سبک‌سازی آن‏ها نیز مقوله ای است که بسیار حائز اهمیت است، بیان کرد: بتن و فلز دو عنصر اصلی ساخت و ساز هستند و استفاده از آن‏ها اجتناب ناپذیر است؛ حال آنکه مواد پایه سیمانی به طور ذاتی ترد و شکننده هستند و در هنگام قرارگیری در مقابل بارها به شدت شکسته می‌‏شوند، بنابراین لازم است از این نظر تقویت شوند. 

وی با تاکید بر اینکه در صدد برآمدیم تا از ظرفیت بالای منسوجات برای حل مشکل ساخت و ساز استفاده کنیم، بیان کرد: ابتدا منسوج دوجداره که حالت فضایی سه ‏بعدی دارد با روش‏‌های تحلیلی و ریاضی مورد بررسی قرار گرفت و سپس از آن‏ها در تقویت و همچنین بالا بردن ظرفیت کرنشی مواد پایه سیمانی استفاده کردیم. 

قربانی با بیان اینکه یکی از ویژگی‏‌های طرحی که اجرا شد بررسی همزمان تحلیلی و تجربی سازه ساخته شده بود؛ به عبارتی آزمونه‏‌های پایه سیمانی تقویت شده با پارچه دوجداره ساخته و مورد آزمون‌‏های مکانیکی تجربی قرار گرفت، بیان کرد: به طور موازی از روش‏‌های تحلیلی پایه‏ای مانند روش مکانیک شکست برای بررسی سازه استفاده کردیم که نتایج تجربی و تئوری بسیار به هم نزدیک بودند و قابلیت اطمینان بالایی داشتند. 

به گفته این محقق، همچنین در هنگام اجرای بخش‏‌های تجربی، علاوه بر تولید آزمونه‏‌ها در قالب آزمایشگاهی، به اجرای طرح در پروژه‌‏های صنعتی بزرگ نیز فکر کردیم و توانستیم آنرا در مساحت کوچکی اجرایی کنیم. 

وی ادامه داد: در قالب کوچک هم نتایج موفقیت آمیز بود و مشخص شد که طرح قابلیت تجاری سازی را دارد.  

قربانی ادامه داد: به دلیل اینکه از مواد معمولی در این سازه استفاده کردیم بنابراین در تجاری سازی محصول مشکلی به وجود نمی آید. 

مجری طرح « بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیت‌های پایه سیمانی تقویت شده با آن» تاکید کرد: با توجه به اینکه این کار برای اولین بار صورت می‏‌گرفت، استاندارد و آیین‌‏نامه‌‏ای برای ساخت و انجام آزمون‏‌ها، چه در بخش پارچه و چه در بخش کامپوزیت وجود نداشت و مطالعات بسیاری انجام شد تا نمونه‏‌های ساخته شده از نظر علمی و صنعتی قابل پذیرش باشند کار را بسیار مشکل می‏ کرد.  

وی با بیان اینکه نتیجه طرح انجام شده در صنایع ساخت و ساز و عمران به طور مستقیم قابل استفاده است، بیان کرد: همچنین  استفاده از این سازه در زمینه معماری و ساخت سازه‌‏های منحنی نیز قابلیت بالایی برای استفاده دارد.  

قربانی تاکید داشت: به طور کلی  این سازه ها، از بعد علمی می‌‏تواند هر جایی که نیاز به تولید کامپوزیت پایه سیمانی است به کار گرفته شود. همچنین پارچه تولید شده در صنعت خودرو، هوا-فضا قابل استفاده است. 

وی با تاکید بر اینکه این طرح دو قسمت داشت، یکی تولید و تحلیل پارچه که به مهندسی نساجی و دیگری تولید و تحلیل کامپوزیت پایه سیمانی اختصاص داشت، گفت: بنا داریم از این سازه ها در تولید بتن‏‌های توانمند نیز استفاده کنیم.  

قربانی تصریح کرد: سازه تولید شده قابلیت استفاده در بخش‌‏های مختلفی مانند نمای ساختمان‏‌ها، کفپوش‌‏ها، دیوارهای غیرباربر و همچنین عایق صدا، ساخت سازه‌‏های منحنی مستحکم و... دارد. 

مجری طرح  "بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیت‌های پایه سیمانی تقویت شده با آن"با اشاره به ویژگی های طرح گفت:  افزایش مقاومت ماتریس پایه سیمانی، افزایش ظرفیت کرنشی ماتریس پایه سیمانی، تغییر حالت شکست ترد در ماتریس پایه سیمانی و جلوگیری از گسیخته شدن و تکه تکه شدن آن، ارزان و قابل دسترس بودن مواد مورد استفاده برای تولیدپارچه مورد استفاده، قابلیت اجرای آن در بتن‏‌های پیش ساخته و همچنین بتن ریزی‏‌های انبوه از ویژگی‌های این طرح محسوب می شود. 
وی ادامه داد: در کشورهای پیشرو مانند آلمان، آمریکا، فرانسه، ایتالیا و... پژوهش‌‏های بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. تنها نمونه مشابه این طرح در کشور آلمان اجرا شده که در سال 2017 صورت گرفته است که در آن از مواد با کارآیی بالا (الیاف شیشه و الیاف آرامید (کولار)) استفاده شده است.

قربانی افزود: اما در این طرح از مواد ارزان  بدون آسیب به محیط زیست استفاده شد؛ همین امر بازده نمونه داخلی را ۳۰ درصد بیشتر از نمونه خارجی کرد که متشکل از مواد گران قیمت نیز بود. 

قربانی با اشاره به مزیت های رقابتی طرح گفت: افزایش همزمان مقاومت و ظرفیت کرنشی، ارزان بودن مواد مورد استفاده، قابلیت اجرا در بتن‏های پیش ساخته که با قالب تولید می‏شوند و همچنین بتن‏ریزی‏های حجیم، اجرای ساده و هزینه پایین از مزیت های رقابتی طرح به شمار می روند. همچنین باید به این نکته اشاره کنم که  اساتید راهنمای این طرح علی اصغر اصغریان جدی،  هادی دبیریان  و استاد مشاور آن پروفسور علی ‏اکبر رمضانیان‌پور اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بودند.