سنتز و ارزیابی هیدروژل های نانوکامپوزیتی هوشمند برای ترمیم خودکار ترک های بتن در شرایط چرخه های یخبندان-ذوب

ترک های بتن به عنوان معضلی جدی، با تسهیل نفوذ عوامل مخرب، دوام و عمر خدمت دهی سازه ها به ویژه در مناطق سردسیر تحت چرخه های یخبندان-ذوب را به شدت کاهش می دهد. از این رو، توسعه راهکارهای نوین و هوشمند برای ترمیم خودکار این ترک ها یک ضرورت انکارناپذیر در مهندسی عمران پایدار است. هدف اصلی این پژوهش، سنتز و ارزیابی یک هیدروژل نانوکامپوزیتی هوشمند بر پایه کیتوسان تقویت شده با نانورس و بررسی کارایی آن در ترمیم خودکار ترک های بتن و بهبود دوام آن در شرایط چرخه های یخ ذوب است. هیدروژل نانوکامپوزیتی با روش اتصال عرضی شیمیایی سنتز و با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی مادون قرمز (FTIR) مشخصه یابی شد. نمونه های بتنی حاوی هیدروژل ساخته شده و تحت چرخه های القای ترک و ترمیم قرار گرفتند. عملکرد ترمیم کنندگی با میکروسکوپ نوری و آزمون نفوذپذیری آب، و مقاومت در برابر یخ ذوب مطابق با استاندارد ASTM C۶۶۶ ارزیابی گردید. نتایج نشان داد هیدروژل سنتز شده قادر به ترمیم ۹۵ درصد ترک های با عرض اولیه ۰/۳ میلی متر در مدت ۷ روز است. همچنین، نفوذپذیری نمونه های ترمیم شده تا ۸۵ درصد کاهش یافت. نمونه های حاوی هیدروژل پس از ۳۰۰ چرخه یخ ذوب، کاهش مدول الاستیسیته کمتری (کمتر از ۲۰ درصد) در مقایسه با نمونه های شاهد (بیش از ۶۰ درصد) نشان دادند و تا ۸۸ درصد از مقاومت فشاری اولیه خود را بازیابی کردند. هیدروژل نانوکامپوزیتی سنتز شده به عنوان یک سامانه هوشمند، گزینه ای بسیار موثر و پایدار برای ترمیم خودکار ترک ها و افزایش چشمگیر دوام بتن در شرایط یخ ذوب شناخته شد. این فناوری با کاهش نیاز به تعمیرات مکرر، از منظر تحلیل چرخه عمر می تواند منجر به صرفه جویی اقتصادی و کاهش اثرات زیست محیطی شود.

Keywords:

بتن خودترمیم شونده , هیدروژل نانوکامپوزیتی , چرخه های یخ ذوب , ترمیم خودکار , دوام بتن