رکوردشکنی جوانان تبریزی در مسابقات جهانی/ محققان دانشگاه تبریز با اختراع بتن سبک سازه‌ای پرمقاومت نورگذر برتر شدند

گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محقق دانشگاه تبریز در راستای حمایت از کالای ایرانی برای نخستین بار در دنیا موفق به اختراع ساخت و تولید «بتن سبک سازه‌ای پر مقاومت نورگذر «ELASTICON» با استفاده از تکنولوژی نانو شد. این اختراع درPCT ثبت جهانی شده است.

احسان دادخواه خیابانی، مجری این طرح و دانشجوی دکتری زلزله دانشگاه تبریز اخیر با طرح ساخت «بتن سبک سازه‌ای پر مقاومت نورگذر ELASTICON» در چهل و ششمین نمایشگاه بین المللی و تخصصی اختراعات ۲۰۱۸ ژنو در بخش عمران و معماری آن موفق به کسب مدال طلای این مسابقات شده است.

این اختراع حاصل تلاش نزدیک به ۳ سال احسان دادخواه خیابانی، حسن نمازی ربطی استاد شیمی دانشگاه تبریز و محمد خیراللهی دهخوارقانی دانشجوی دکتری سازه دانشگاه صنعتی سهند است.

اختراع ساخت و تولید «بتن سبک سازه‌ای پر مقاومت نورگذر با استفاده از تکنولوژی نانو بهانه‌ای شد تا با احسان دادخواه خیابانی، مجری این طرح و دانشجوی دکتری زلزله دانشگاه تبریز گفتگویی داشته باشیم.

 

دانشجو: لطفا مشخصات فنی این طرح بگویید و اینکه این پروژه چه مزیتی در مقایسه با سایر بتن‌ها تولیده شده دارد؟
بتنی که امروزه در ساخت و ساز‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد، عموما از سیمان، آب و سنگدانه (شن و ماسه) تشکیل شده است. همانگونه که مشخص است، بتن دارای رنگ خاکستری بوده وچگالی زیاد آن باعث عدم عبور نور از آن می‌شود که این امر باعث عدم تفکیک اشخاص، رنگ‌ها و اشکال از پشت بتن می‌شود.

در ساخت بتن‌های سبک سازه‌ای مهمترین عامل سبک بودن وزن آن است و میزان مقاومت آن مهم نیست؛ از این رو در آیین نامه‌ها حداکثر وزن مخصوص مجاز را قید می‌کنند. از آنجایی که سنگدانه‌های سبک معمولا متخلخل اند و مقاومت بتن را به میزان زیادی کاهش می‌دهند؛ به منظور کسب اطمینان از کیفیت سازه‌ای بتن در دفترچه مشخصات حداقل مقاومت مورد نیاز در سن ۲۸ روزه ارائه می‌شود.

با این وجود به طور کلی می‌توان گفت، بتن سازه‌ای سبک بتنی است که مقاومت فشاری ۲۸ روزه آن بیش از ۱۷ مگاپاسکال بوده و وزن مخصوص خشک شده در هوای آزاد از ۱۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب بیشتر نباشد، بر این اساس افزایش مقاومت بتن سبک سازه‌ای از جمله موارد چالش برانگیز است.

با این مقدمه می‌توان بر این نکته توجه کرد که بتن با خصوصیت گذردهی نور باعث تعامل بهتر ساخت و ساز با حفظ محیط زیست شده و با ایجاد محیطی که ساعت طولانی تری با نورطبیعی روشن است، سبب کاهش قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی و حفظ محیط زیست خواهد شد. از طرف دیگر این ویژگی باعث کاهش هزینه‌های عمل آوری و نگهداری بتن خواهد شد.

دانشجو: هدف شما از اختراع، ساخت و تولید این بتن چه بوده است؟
هدف از ساخت این بتن، بهبود رفتار بتن سبک سازه‌ای بوده؛ به طوری که جزو بتن‌های پرمقاومت بوده و قابلیت گذردهی نور را نیز دارد.

برای رسیدن به این هدف کلی، بتنی تولید شده که نه تنها برای قطعات پیش ساخته قابل استفاده است؛ بلکه به عنوان بتن سازه‌ای نیز می‌توان استفاده کرد بدین ترتیب که مصالح و سنگدانه‌ها طبق طرح اختلاط با هم آمیخته شده و بعد از بتن ریزی و گیرش و عمل آوری بتن سبک سازه‌ای پرمقاومت نور گذر بدست خواهد آمد.

کاهش وزن مخصوص بتن با مصالح موجود به گونه‌ای که در رده بتن‌های سبک سازه‌ای باشد. افزایش مقاومت بتن با مصالح موجود به منظور دستیابی به بتن رده C۴۰ و بالاتر، دستیابی به بتن سبک با قابلیت استفاده در اعضای سازه‌ای و کاهش مصرف انرژی الکتریسیته و حفظ منابع انرژی برای نسل‌های بعدی از جمله دیگر اهداف این پروژه بوده است.

 

دانشجو: با توجه اشاره ای که نسبت به ویژگی‌ها و مزیت‌های این پروژه در مقایسه با سایر بتن‌های تولیدی موجود در بازار داشته‌اید، از دیگر قابلیت‌های این ثبت اختراع بگویید
حفظ محیط زیست با افزایش طول مدت استفاده از نور طبیعی در اماکن، کاهش مصرف انرژی با توجه به خاصیت گذردهی نور، استفاده از مصالح دور ریز در راستای بازیافت و حفظ محیط زیست، کاهش هزینه‌های عمل آوری و نگهداری بتن با توجه به خاصیت گذردهی نور، بهبود رفتار سازه‌ها با استفاده از بتن سازه‌ای سبک پرمقاومت و مقاوم سازی سازه‌های تاریخی با حفظ ارزش آثار تاریخی از جمله دیگر قابلیت‌های این بتن است.

از سوی بهبود تمامی رفتار‌های بتن‌های معمولی اعم از مقاومت فشاری، خمش، سایش، جذب آب، یخبندان، مقاومت در محیط اسیدی، قلیایی و مقاومت حرارتی بسیار بالا را می‌توان از آثار مثبت آن اعلام کرد.

دانشجو: آیا این بتن جدید می‌تواند کاربرد‌های وسیعی در عرصه صنعت ساخت و ساز داشته باشد؟
بله، همان طوری که گفته شد، از این بتن می‌توان در ساختمان‌های با کاربری خاص مثل موزه‌ها که نور مستقیم آفتاب برای وسایل نگهداری شده مضر می‌باشد در جهت تامین نور و روشنایی استفاده کرد.

همچنین در سازه‌ها به دلیل عبور نور می‌توان مدت زمان بیشتری را بدون روشن کردن لامپ در محیط مورد نظر به فعالیت ادامه داد.

نکته قابل تامل دیگر اینکه با توجه به بهره گری از تکنولوژی نانو در این بتن، در پیاده رو‌ها با تعبیه سلول خورشیدی در زیر این بتن می‌توان روشنایی معابر عمومی را از نور خورشید تامین کرد و به دلیل صفر بودن جذب آب امکان از بین رفتن بتن در فصل زمستان وجود ندارد. همچنین با توجه بهره گری از تکنولوژی نانو در این بتن، در محیط‌های اسیدی و بازی مقاوم است.

با این وجود، با نورپردازی و مشخص کردن علائم راهنمایی و رانندگی یا تبلیغات می‌توان در اماکن عمومی از ویژگی گذردهی نور استفاده کرد؛ و همچنین با استفاده از این بتن در مقاوم سازی آثار تاریخی می‌توان ارزش تاریخی این آثار را حفظ کرد.

دانشجو: چگونه به این ایده رسیدید که با استفاده از تکنولوژی نانو می‌توان به ساخت و تولید بتن با این قابلیت دست یافت؟
ایده ساخت و تولید این بتن به لیتراکن LITRACON ساخت بتن شفاف بر می‌گردد؛ چرا که بتن عبور دهنده نور، امروزه به عنوان یک متریال ساختمانی جدید با قابلیت استفاده بالا مطرح است. این متریال ترکیبی از فیبر‌های نوری و ذرات بتن است و می‌تواند به عنوان بلوک‌ها و یا پانل‌های پیش ساخته ساختمانی مورد استفاده قرار گیرد. فیبر‌ها بخاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک متریال دانه بندی شده را تشکیل می‌دهند. به این ترتیب نتیجه کار صرفا ترکیب دو متریال شیشه و بتن نیست، بلکه یک متریال جدید سوم که از لحاظ ساختار درونی و همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می‌آید.

در حقیقت لیتراکن برای تولید قطعات پیش ساخته مورد استغاده قرار می‌گیرد و کاربرد غیرسازه‌ای دارد؛ بدین صورت که در لایه‌های بسیار زیاد فیبر نوری استفاده می‌شود و در بین آن‌ها دوغاب سیمان ریخته می‌شود.

به همین منظور ما دنبال گونه‌ای از بتن‌های نور گذر بودیم که علاوه بر دارا بودن خاصیت گذر دهی نور قابلیت استفاده در المان‌های سازه‌ای را علاوه بر المان‌های غیر سازه‌ای دارا باشد. به همین دلیل با تشکیل گروه سه نفره که تشکیل دادیم به همراهی حسن نمازی ربطی، استاد تمام دانشکده شیمی دانشگاه تبریز و محمدخیرالهی دهخوارقانی، دانشجوی دکتری سازه دانشگاه صنعتی سهند تبریز) طی ۲ سال تلاش و کوشش توانستیم به هدف خود برسیم.

 

 

دانشجو: هزینه تولید هر مترمکعب این بتن چقدر است و در آینده برای بهبود آن چه اقدماتی در دستور کارتان قرار دارد؟
هزینه هر مترمکعب این بتن در مقیاس آزمایشگاهی با مشخصات ذکر شده در حدود ۷ میلیون ریال است. با در نظر داشتن جنبه‌های اجرایی این نوع بتن، در ادامه در تلاشیم علاوه بر بهبود میزان گذردهی نور طبیعی میزان شفافیت این بتن را افزایش داده و همچنین هزینه تمام شده آنرا کاهش دهیم.

چهل و ششمین نمایشگاه بین المللی و تخصصی اختراعات ۲۰۱۸ ژنو، اواسط آوریل زیر نظر و حمایت دولت فدرال سوئیس و شهرداری ژنو، حمایت فکری سازمان ملل متحد، فدراسیون جهانی مخترعین، سازمان‌های علمی و تحقیقاتی و مراکز مرتبط و وزارتخانه‌های علوم، تحقیقات و فناوری بیش از ۴۰ کشور از جمله فرانسه، آلمان، رومانی، روسیه، ایران، کرواسی، مجارستان، مالزی، پرتغال، هلند، اسپانیا، کره جنوبی، تایوان و... با شرکت ۷۰۰ مخترع با ۱۰۰۰ اختراع برگزار شد.

انتخاب و اعطای مدال و جوایز در بخش مسابقات این عرصه بین المللی به مخترعین با بررسی دقیق اختراعات توسط بیش از ۷۰ نفر از هیات داوران بین المللی با تخصص‌های ویژه صورت می‌پذیرد.

با این وصف، اختراع بنده در بخش عمران و معماری تحت عنوان «بتن سبک سازه‌ای پر مقاومت نورگذر (ELASTICON) در بین ۱۰۰۰ اختراع توانست مدال طلای این عرصه بین المللی را کسب کند و همچنین جایزه ویژه بهترین اختراع بین اللمللی کشور تایلند را به دست آورد.