تقویت سازه‌های ساختمانی با الیاف کاربردی در سیمان توسط امیرکبیری‌ها

به گزارش روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، وحید قربانی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح  بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیت های پایه سیمانی تقویت شده با آن در مورد این تحقیق گفت: ایران از نظر زمین شناسی به دلیل قرار گیری در کمربند لرزه خیز آلپ-هیمالیا فعال است و طبق برآوردها حدود هشت درصد از زمین  لرزه‌ های دنیا و حدود ۱۷ درصد از زلزله های بزرگ در فلات ایران رخ می دهد.  

وی افزود: بنابراین، ساخت سازه‌ های مقاوم در برابر زلزله در ایران و همچنین تمامی دنیا امری مهم و ضروری  به شمار می رود.

این محقق با بیان این که در کنار مقاوم سازی سازه‌ ها، سبک‌ سازی آن‌ها نیز مقوله ای است بسیار بااهمیت است، خاطرنشان کرد: بتن و فلز دو عنصر اصلی ساخت و ساز هستند و استفاده از آن‌ها اجتناب ناپذیر است؛ حال آن که مواد پایه سیمانی به طور ذاتی ترد و شکننده هستند و در هنگام قرارگیری در مقابل بارها به شدت شکسته می ‌شوند، بنابراین لازم است از این نظر تقویت شوند.

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

وی ادامه داد: یکی از ویژگی‌ های طرحی که اجرا شد بررسی همزمان تحلیلی و تجربی سازه ساخته شده بود؛ به عبارتی آزمون ‌های پایه سیمانی تقویت شده با پارچه دوجداره ساخته و مورد آزمون‌ های مکانیکی تجربی قرار گرفت.

وی یادآور شد: در ادامه این پژوهش به طور موازی از روش‌ های تحلیلی پایه‌ ای مانند روش مکانیک شکست برای بررسی سازه استفاده کردیم که نتایج تجربی و تئوری بسیار به هم نزدیک بودند و قابلیت اطمینان بالایی داشتند.

مجری این طرح افزود” همچنین در هنگام اجرای بخش ‌های تجربی، علاوه بر تولید آزمون ها در قالب آزمایشگاهی، به اجرای طرح در پروژه‌های صنعتی بزرگ نیز فکر کردیم و توانستیم آن را در مساحت کوچکی اجرایی کنیم.
قربانی ادامه داد: در قالب کوچک هم نتایج موفقیت آمیز بود و مشخص شد که طرح قابلیت تجاری سازی را دارد. به دلیل اینکه از مواد معمولی در این سازه استفاده کردیم بنابراین در تجازی سازی محصول مشکلی به وجود نمی آید.

وی تاکید کرد: با توجه به این که این کار برای اولین بار صورت می‌ گرفت، استاندارد و آیین‌ نامه‌ ای برای ساخت و انجام آزمون ‌ها، چه در بخش پارچه و چه در بخش کامپوزیت وجود نداشت و مطالعات بسیاری انجام شد تا نمونه‌ های ساخته شده از نظر علمی و صنعتی قابل پذیرش باشند کار را بسیار مشکل می‌کرد.  

این پژوهشگر با بیان این که 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 سازه ‌های منحنی نیز قابلیت بالایی برای استفاده دارد.  

قربانی اظهارداشت: به طور کلی  این سازه ها، از بعد علمی می‌ تواند 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 این که 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 بتن ‌های توانمند نیز استفاده کنیم.  

وی تصریح کرد: سازه تولید شده قابلیت استفاده در بخش‌های مختلفی مانند نمای ساختمان‌ ها، کفپوش ‌ها، دیوارهای غیرباربر و همچنین عایق صدا، ساخت سازه‌های منحنی مستحکم و… دارد.

این محقق به ویژگی های این طرح اشاره کرد و 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 بتن‌ های پیش ساخته و همچنین بتن ریزی‌ های انبوه از ویژگی های این طرح محسوب می شود.

قربانی ادامه داد: در کشورهای پیشرو مانند آلمان، آمریکا، فرانسه، ایتالیا و… پژوهش‌ های بسیاری در این زمینه صورت گرفته است. تنها نمونه مشابه این طرح در کشور آلمان اجرا شده که در سال ۲۰۱۷ صورت گرفته است که در آن از مواد با کارآیی بالا (الیاف شیشه و الیاف آرامید (کولار)) استفاده شده است.

وی 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 گرانقیمت نیز بود.

مجری طرح بررسی تحلیلی و تجربی رفتار کششی پارچه های دوجداره و خمش کامپوزیت های پایه سیمانی تقویت شده با آن به مزیت های رقابتی این طرح پرداخت و گفت: افزایش همزمان مقاومت و ظرفیت کرنشی، ارزان بودن مواد مورد استفاده، قابلیت اجرا در بتن ‌های پیش ساخته که با قالب تولید می ‌شوند و همچنین بتن‌ ریزی‌ های حجیم، اجرای ساده و هزینه پایین از مزیت های رقابتی طرح به شمار می روند.

اساتید راهنمای این طرح پروفسور علی اصغر اصغریان جدی، دکتر هادی دبیریان  و استاد مشاور آن پروفسور علی‌اکبر رمضانیان پور اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بودند.