11 روند جدید در فناوری بتن

ساخت و ساز یکی از صنایع است که وارد قطار تحول فناوری شده است. تولید کنندگان بتن آماده در تلاش برای افزایش کارایی به فناوری‌های جدید متوسل شده‌اند. روندهای جدیدی در فناوری بتن وجود دارند که بسیاری هنوز در مورد آنها نمی‌دانند. پیمانکاران بتن و شرکت‌های ساختمانی باید با آغوش باز از روندهای جدید در فناوری بتن استقبال کنند. روندهای جدید در فناوری بتن باعث کاهش هزینه‌های ساخت و ساز و بهبود کارایی در داخل و خارج از محل کار می‌شوند. ما در این بررسی به 11 روند جدید در فناوری بتن اشاره می‌کنیم.

1- نرم افزار مدیریت پروژه

نرم افزارهای خاصی در مدیریت پروژه به طور خاص برای پیمانکاران بتن ساخته شده‌اند. برای پروژه‌های ساختمانی تجاری، تولید کنندگان بتن خدماتی را ارائه می‌دهند که از آماده سازی سایت تا تکمیل، تحویل به موقع و کیفیت بتن را شامل می‌شود. فرآیندهای سنتی در بتن آماده می‌تواند منجر به تاخیرهای قابل توجهی در پروژه شوند که این مهم  هزینه و زمان بیشتری را به همراه خواهد داشت. با مدیریت پروژه در حوزه تولید بتن، می‌توان کار و تولید را در زمان حال ردیابی کرد. دیگر لازم نیست منتظر رسیدگی به گزارش‌‌های حقوق و دستمزد یا حسابداری باشید.

2- مدل سازی اطلاعات ساختمان

مدل سازی اطلاعات ساختمان (BIM) یک فناوری رو به توسعه است. نرم افزار طراحی مدل سازی سه بعدی به متخصصان این امکان را می‌دهد تا طراحی و روند ساخت پروژه خود را ببینند. استفاده از مدل سازی اطلاعات ساختمان می‌تواند به برقراری ارتباط بهتر بین تولید کننده و پروژه کمک کند. پیمانکاران بتن سعی کرده‌اند به سمت سه بعدی شدن حرکت کنند و از فضای سه بعدی برای کارهای میدانی شکل بگیرند. کل فرآیند ساختمان کارآمدتر می‌شود زیرا ارتباط با کارگران افزایش می‌یابد و آ‌ن ها می‌توانند قالب‌های ساخته شده را ببینند. به طور کلی BIM ،مزایایی برای بهبود زنجیره تامین و کاهش ضایعات، تاخیرها و اشتباهات دارد. دیگر مزایای اضافی آن به شرح زیر هستند:

• شناسایی زودتر خطاها
• بهبود ارتباطات، همکاری و بهره وری در سراسر محصول
• شفافیت بیشتر اطلاعات
• فرآیند طراحی قابل اطمینان‌تر

3- هوش مصنوعی  (IoT)

ردیاب‌های جی‌ پی ‌اس و حسگرهای اینترنت اشیا، روی تجهیزات ساخت بتن امکان نگهداری بهتر را فراهم می‌کنند و می‌توانند چرخه‌های تولید را بهبود ببخشند. تجهیزات هوشمند یکی از فناوری‌های جدیدتر ساخت و ساز بتنی هستند زیرا می‌توانند از دانش بشری از طریق فرآیندهای رایانه ای استفاده کنند. افزودن سنسورها به تجهیزات به کارگران میدانی، اطلاعات دقیق و به موقع‌تری در مورد دارایی‌هایشان می‌دهد.

ما می‌توانیم عمل آوری و چرخه عمر کلی بتن را درک کنیم. فرآیندهای عمل آوری و سخت شدن برای تشکیل نهایی سیمان بسیار مهم هستند. کاربردهای اینترنت اشیا می‌توانند به طور خودکار دما و رطوبت را تنظیم کنند تا از کفایت خواص بتن در واکنش‌های شیمیایی اطمینان حاصل نمایند. اگرچه این فناوری جدید گران است اما سرمایه گذاری ضروری است زیرا باعث رفع مشکلات می‌شود. داده‌های هوش مصنوعی و اینترنت اشیا به پیمانکاران بتن برای نظارت بر بتن، دسترسی سریع به داده‌ها برای تصمیم‌ گیری به موقع، قدرت می‌دهند.

4-  بتن با کارایی بالا (UHPC)

بتن با کارایی بالا یک فناوری جدید است که از الیاف به اندازه 80 درصد بتن تشکیل شده است. این الیاف از نظر استحکام از پلی استر گرفته تا فولاد ضد زنگ و در نهایت دوام و استحکام را به محصول نهایی می‌دهند. علاوه بر این، بتن با کارایی بالا طول عمر بیشتری نسبت به بتن سنتی دارد. ایالات متحده یکی از بازیگران اصلی بازار بتن با کارایی بالا است. همچنین، بازار جهانی این نوع بتن از رشد 369 میلیون دلاری در سال 2019 به 550 میلیون دلار در سال 2024 رسیده است.

در مقایسه با بتن سنتی، بتن با کارایی بالا مزایای زیر را به همراه دارد:

• عمر استفاده طولانی‌تر
• دوام بهبود یافته
• انعطاف پذیری بهبود یافته
• کاهش تعمیر و نگهداری
• ارائه تکنیک‌های ساخت و ساز ساده
• سرعت بالای ساخت و ساز

5- بتن خود ترمیم شونده

پس از ساخت، بتن ترک خورده و خم می‌شود. بتن خود ترمیم شونده، حاوی باکتری‌های تولید کننده سنگ آهک است که در تماس با هوا و آب، ترک را ترمیم می‌کند. این باکتری‌های خود ترمیم شونده همراه با بتن می‌توانند ملات سازه‌های موجود را ترمیم کند. چرخه‌های خشک و مرطوب تکراری با عرض 0.05 تا 0.1 میلی‌متر، ترک‌ها را کاملاً آب بندی می‌کنند. محصول خود ترمیم شونده به عنوان یک مویرگ عمل می‌کند و ذرات آب از شکاف‌ها عبور می‌کنند. سپس این ذرات آب، سیمان را خیس کرده و آن را هیدراته می‌کنند و باعث انبساط آنها و در نتیجه پر شدن ترک می‌شوند. با این حال، اگر ترک‌ها بیشتر از 0.1 میلی‌متر باشند، کارهای بازسازی مورد نیاز خواهند بود.

بتن خود ترمیم شونده به دو روش تهیه می‌شود:

1- با درخواست مستقیم

پس از مخلوط کردن بتن، کلسیم و اسپورهای باکتریایی را به مخلوط اضافه کنید. فرآیند آب بندی ترک‌ها زمانی اتفاق میفتد که آب با این باکتری‌ها تماس پیدا کند، سپس روی لاکتات کلسیم جوانه زده و تولید سنگ آهک باعث ایجاد بتن خود ترمیم شونده می‌شود.

2- با کپسوله کردن در بتن سبک

باکتری‌ها و لاکتات کلسیم در گلوله‌‌های رسی هستند و با آماده سازی بتن مخلوط می‌شوند. تنها حدود 6 درصد از گلوله‌های خاک رس در واقع برای ساخت بتن خود ترمیم شونده گنجانده شده‌اند. هنگامی که یک ترک در ساختار ایجاد می‌شود، گلوله‌های رسی شکسته شده، باکتری‌ها جوانه زده و از لاکتات کلسیم تغذیه می‌کنند و سنگ آهک تولید می‌نمایند.

6- بتن گرافیکی

بتن گرافیکی به معماران انعطاف پذیری بیشتری ارائه می‌دهد تا تصاویر متمایز، جذاب و نمادین را به سطوح بتنی پیش ساخته ارائه دهند. فناوری بتن گرافیکی چاپی، یک ایده بصری بر روی یک غشاء خاص و انتقال آن به سطح بتنی پیش ساخته است. این غشاء به هر شکل و فرم یکبار مصرف و قالب گیری در می‌آید. این روند جدید در فناوری بتن، به سطوح طرح‌دار بتن اعمال می‌شود.

با بتن گرافیکی می‌توانید رنگدانه‌های رنگ‌های مختلف را سفارشی کرده و به آن اضافه کنید تا الگوها و طرح‌ها را بهتر کنید. بتن گرافیکی می‌تواند بر روی محصولات بتنی پیش ساخته استفاده شود. به طور معمول، بتن گرافیکی برای حصارهای صوتی، سنگفرش‌ها، نماها و کاربردهای داخلی استفاده خواهد شد. بتن گرافیکی در مقایسه با سایر سطوح بتنی پیش ساخته مقرون به صرفه است. پس از اتمام، این بتن آماده استفاده است بنابراین نیازی به پوشش اضافی یا عملیات سطحی ندارد. به طور کلی، بتن گرافیکی می‌تواند زمان و هزینه‌‌های ساخت را کاهش دهد.

7- بتن نورزا

این نوع بتن می‌تواند نور را جذب و به سطوح بازتابش کند. در طول روز، سیمان انرژی خورشیدی را جذب می‌کند و پس از آن می‌تواند تقریباً 12 ساعت نور را مصرف نماید. اکنون به این فکر می‌کنید که این سیمان چگونه انرژی خورشیدی را جذب می‌کند؟ سیمان مکمل کریستالیزاسیون را ندارد و در عوض دارای قوام ژلی است. این مهم اجازه می‌دهد تا نور از داخل عبور کند. این نوع سیمان به برق نیازی ندارد، بنابراین معمولاً در جاده‌ها، پل‌ها، مسیرهای دوچرخه سواری و موارد دیگر استفاده می‌شود.

این مهم یک جایگزین سازگار با محیط زیست است زیرا گاز آزاد شده در فرآیند تولید بخار ایجاد می‌شود. طول عمر بتن مولد نور حدود 100 سال است. بسیاری از محصولات بتنی مولد نور، نور آبی یا سبزی از خود ساطع می‌کنند تا بتوانند جاده‌ها و پل‌ها را روشن سازند. در طول تولید، برای اطمینان از محیط‌های امن‌تر برای رانندگان، دوچرخه سواران و عابران پیاده، می‌توانید سطح روشنایی را تنظیم کنید.

8- سیمان شفاف

بتن و سیمان شفاف به معماری ساختمان کمک زیادی می‌کنند. این فناوری پیشرفته شامل فیبر نوری است که بین لایه‌های عایق قرار گرفته است. این الیاف اجازه می‌دهند تا نور از بیرون به داخل و بالعکس منتقل شود. سیمان شفاف برای نیازهای ساختاری و طراحی پروژه قابل تنظیم است. با این کار می‌توان قطر و چگالی الیاف را تعیین کرد و این میزان شفافیت بتن را مشخص می‌کند. به جای بتن معمولی، سیمان شفاف توسط طراحان و معماران برای افزودن جنبه‌های طراحی به سازه‌هایی مانند پله‌ها و دیوارهای جداکننده انتخاب می‌شود.

9- هواپیماهای بدون سرنشین

پهپادها یکی از گرایش‌های جدید در فناوری بتن هستند و استفاده از آن در سایت‌های ساختمانی رو به افزایش است و می‌توان انتظار داشت که استفاده به صورت تصاعدی افزایش یابد. در وهله اول، هواپیماهای بدون سرنشین، مکان‌هایی را از دید هوایی بررسی و بازرسی می‌کنند. پهپادها بازرسی را در کسری از زمانی که به طور سنتی طول می‌کشد، به پایان می‌رسانند. اگرچه برخی از شرکت‌های ساختمانی تمایلی به استفاده از هواپیماهای بدون سرنشین نداشتند اما نتایج به نفع آنها بوده است.

برای متخصصان بتن، پهپادها مفید هستند،زیرا می‌توانند به بهینه سازی طرح‌ها از طریق دیجیتالی کمک کنند. هواپیماهای بدون سرنشین تضمین می‌کنند که پروژه‌ها با قابلیت دید بیشتر برای شناسایی مشکلات احتمالی در مسیر باقی می‌مانند. در سال 2019، شرکت معماری اسپانیایی  MuDD از هواپیماهای بدون سرنشین برای پاشیدن ماده‌ای سیمان مانند روی پارچه استفاده کرد تا ساختارهای سبک وزنی بسازد.

هواپیماهای بدون سرنشین، تجهیزات ساخت و ساز گران قیمت را حذف کردند و روند را تسریع بخشیدند. فقط پنج روز طول کشید تا نمونه‌های اولیه را بسازند. به طور سنتی، این مهم ممکن است هفته‌ها طول بکشد. نمونه اولیه شامل یک پهپاد کوادکوپتر بود که شاتکریت را روی پارچه پخش می‌کرد. برای استفاده مؤثر از شاتکریت، معمولاً به اپراتور انسانی و جرثقیل نیاز دارید اما با این روش، یک پهپاد را برای انجام کار کفایت خواهد کرد.

10- چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی فقط به پلاستیک و فلز محدود نمی‌شود. با پیشرفت‌های اخیر، چاپ سه بعدی بتن، امکان ساخت سریع خانه‌ها و جوامع مقرون به صرفه را فراهم می‌کند. برای پیمانکاران و معماران بتن، چاپ سه بعدی بتن جذاب است زیرا آنها می‌توانند ساختمان‌های کم هزینه‌تر را با زمان کمتری تولید کنند و تجزیه و تحلیل ابعاد بالاتر را در مقایسه با تکنیک‌های ساخت و ساز سنتی انجام دهند.

مزایای چاپ سه بعدی بتن عبارتند از:

• کم هزینه بودن
• سرعت ساخت بالا
• کاهش ضایعات

از آنجایی که این مهم یکی از گرایش‌های جدیدتر در فناوری بتن است، معمولاً در پروژه‌های بزرگ مقیاس استفاده نمی‌شود. بدین دلیل که این نوع فناوری با ساختمان‌های متوسط، سازه‌ها با قیمت پایین و بازه زمانی سریع‌‌تر سازگاری بهتری دارد. چاپ سه بعدی بتن، سازگارتر با محیط زیست است، به این معنی که ضایعات مواد در طول فرآیند ساخت و ساز در مقایسه با ساخت‌های سنتی بسیار کم هستند.

به جای اینکه معمار یا طراح نقشه‌های خود را به قالب تبدیل کند، چاپ بتن سه بعدی با توانایی چاپگر برای خواندن کدهای طرح سه بعدی و شروع فوری چاپ، باعث صرفه جویی در انرژی، زمان و هزینه می‌شود. شرکت‌های بیشتری برای کاهش هزینه‌ها، تولید ساختارهای پیچیده و کاهش زمان تولید، چاپ سه بعدی بتن را اتخاذ می‌کنند.

11- ساخت و ساز خارج از محل

ساخت و ساز خارج از محل، طراحی، ساخت و مونتاژ قطعات در مکانی متفاوت از محل نصب واقعی است. بتن پیش ساخته، رایج‌ترین نوع تکنیک بتن خارج از محل است. از آنجایی که تعداد نیروی کار ماهر کم است اما ساخت و ساز خارج از محل ایده آل خواهد بود زیرا کارآمد است، ایمنی را بهبود می‌بخشد، هزینه‌ها را کاهش می‌دهد و سرعت کار را افزایش می‌دهد. با استفاده از این سیستم، اجزای پل مانند عرشه و تیرها را خارج از محل و در مکان دیگری می‌سازید و سپس در محل نهایی نصب می‌کنید.

کلام آخر

روندهای جدید در صنعت بتن را در بالا شرح دادیم و هم اکنون می‌دانید که این صنعت به کدام مسیر حرکت می‌کند. اما موضوع مهم این است که این روندها در کشور ما تا چه اندازه کاربردی هستند و می‌توانند مشکلات موجود در این حوزه را کاهش دهند. فارغ از این موضوع، زیرساخت این روندها موجود هستند یا باید به مرحله اجرا برسند؟ پاسخ هر چه که باشد، فناوری خیلی زود خود را به دورترین نقاط جهان می‌رساند.

منابع:

https://esub.com/concrete-technology/