دستیابی به دانش فنی تولید کامپوزیت سیمانی ضد زلزله و انفجار

به گزارش ایسنا، حمیدرضا پاکروان، دانش‌آموخته دکتری رشته مهندسی نساجی از دانشگاه صنعتی امیرکبیر و پژوهشگر دوره پسا دکتری این دانشگاه اخیرا موفق به تولید کامپوزیت سیمانی منعطف مقاوم در برابر زلزله و انفجار شده است. تحقیقات تخصصی وی در زمینه تقویت محصولات پایه سیمانی با استفاده از الیاف و منسوجات است و نتایج آن در چندین مقاله علمی شامل مجلات معتبر خارجی و داخلی منتشر شده است.

وی هدف از اجرای این طرح تحقیقاتی را ساخت و توسعه کامپوزیت سیمانی شکل‌پذیر تقویت شده با الیاف پلیمری و بهبود خصوصیات شکل‌پذیری آن عنوان و اظهار کرد: در این پروژه همگام با محققان دنیا بر روی بهبود خصوصیات شکل پذیری یک نوع کامپوزیت سیمانی توانمند و شکل‌پذیر حاوی الیاف پلیمری  (کامپوزیت سیمانی مهندسی شده ECC) مطالعه شده است.

پاکروان با بیان اینکه این کامپوزیت سیمانی با نام کامپوزیت سیمانی مهندسی شده ECC در دنیا شناخته شده است، توضیح داد: بیشترین نوع الیاف پلیمری که به صورت تجاری برای ساخت این نوع کامپوزیت سیمانی استفاده می‌شود، الیاف پلی وینیل الکل(PVA) بوده که دانش تولید آن منحصر به چند کشور محدود در دنیا است.

مجری طرح یادآور شد: در این تحقیقات استفاده از ترکیب الیاف پلی وینیل الکل و الیاف پلیمری تولید داخل جهت بهبود خصوصیات شکل پذیری کامپوزیت سیمانی مهندسی شده و همچنین کاهش مصرف الیاف پلی وینیل الکل مورد توجه قرار گرفته است.

وی درباره جزییات این فرایند اظهار کرد: در این تحقیق، الیاف پلی وینیل الکل و الیاف پلی پروپیلن (PP) را با ویژگی‌ها و خصوصیات مناسب به صورت مخلوط و به عنوان تقویت کننده در کامپوزیت سیمانی مورد استفاده قرار دادیم که نتایج به دست آمده، نشانگر بهبود شکل‌پذیری کامپوزیت‌های سیمانی تولید شده نسبت به نمونه‌های مشابه خارجی حاوی یک جزء الیاف پلی وینیل الکل است.

این پژوهشگر با تاکید بر این که قیمت محصول کامپوزیت سیمانی جدید به دلیل جایگزینی نسبتی از الیاف پلی وینیل الکل با الیاف پلی پروپیلن که از قیمت پایین‌تری برخوردار هستند، کاهش یافته است، گفت: کامپوزیت سیمانی با قابلیت شکل‌پذیری و جذب انرژی بیشتر در برابر بارهای خارجی نسبت به نمونه‌های پیشین، تولید شده است که ضمن کاهش وزن سبک، از مقاومت بالایی برخوردار است.

مجری طرح در تشریح مزایا و کاربردهای محصول نهایی این طرح گفت: این محصول کامپوزیتی به دلیل وجود الیاف با ویژگی‌های مناسب و همچنین مواد ترکیبی تشکیل دهنده، دارای مقاومت بسیار زیاد و قابلیت شکل پذیری مناسب در برابر بارهای خمشی و کششی است که با توجه به خصوصیات مکانیکی و جذب انرژی بالا در برابر بارهای خارجی، کاربردهای ضربه‌ای، انفجاری و ارتعاشی ویژه‌ای دارد.

وی قابلیت استفاده به صورت لایه‌های نازک جهت مقاوم سازی سازه‌ها را از دیگر مزیت‌های این محصول کامپوزیتی برشمرد و تاکید کرد: این محصول کامپوزیتی می‌تواند برای مقاوم سازی سازه‌ها در برابر زلزله مورد استفاده قرار گیرد.

پاکروان ضمن مقایسه نمونه داخلی تولید شده در این طرح با نمونه‌های خارجی به ذکر تفاوت‌های آنها پرداخت و افزود: پیش از این ساخت نمونه‌های کامپوزیت سیمانی مهندسی شده ECC توسط محققان محدود در دنیا مورد توجه قرار گرفته و در کشور آمریکا نیز به ثبت جهانی رسیده است؛ اما در کامپوزیت‌های سیمانی آنها تنها از یک جزء الیاف شامل الیاف پلی وینیل الکل استفاده شده، درحالیکه ما در پروژه خود از ترکیب الیاف پلی وینیل الکل و الیاف پلی پروپیلن همراه با بهبود خصوصیات جذب انرژی و شکل‌پذیری محصول کامپوزیتی استفاده کرده‌ایم.

وی یادآور شد: همچنین در مطالعاتی که انجام دادیم، پتانسیل الیاف پلیمری تولید داخل (الیاف پلی پروپیلن) جهت کاربرد در تقویت محصولات سیمانی شناسایی شد که می‌توانند عملکرد مناسبی به صورت مخلوط در ساخت بتن‌های تقویت شده داشته باشند.

پاکروان در بیان جنبه‌های ابتکاری طرح تحقیقاتی خود گفت: در این طرح برای اولین بار استفاده از مخلوط الیاف پلیمری با توجه به ویژگی‌های مورد نیاز در ساخت کامپوزیت سیمانی مورد توجه قرار گرفت و این مخلوط الیاف توانست به مقدار قابل توجهی خصوصیات شکل‌پذیری کامپوزیت سیمانی را افزایش دهد. همچنین در این طرح، از مخلوط الیاف استفاده شده که این امر تا دو برابر افزایش شکل‌پذیری کامپوزیت را در پی داشته است.

این طرح با همکاری مسعود لطیفی از محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر و دکتر مسعود جمشیدی از دانشگاه علم و صنعت ایران انجام گرفته است و فاز تکمیلی آن نیز همچنان در دوره پسادکتری پاکروان ادامه دارد تا ویژگی‌ها و قابلیت‌های بیشتری از این نوع کامپوزیت سیمانی تولید شده، مورد بررسی و استفاده قرار گیرد.