23 ژانویه 2024 -توسط FAPESP-روش ابتکاری نه تنها به حفظ ایمنی ساختمان کمک می کند، بلکه مزایای بالقوه ای را نیز از نظر دو جنبه مهم دیگر اقتصادهای امروزی ارائه می دهد: هزینه ها و کاهش کربن. اعتبار: دانیلو مصطفی
بتن یک ماده ضروری در صنعت ساخت و ساز است، جایی که برای پایه‌ها و سازه‌های مسکونی و ساختمان‌های اداری، جاده‌ها، سدها و پل‌ها و بسیاری از پروژه‌های زیربنایی دیگر نقش اساسی دارد. با این حال، عمر مفید بتن محدود است و برای تضمین ایمنی این سازه ها باید نظارت شود.
محققان موسسه فیزیک دانشگاه سائوپائولو (IF-USP) در برزیل، با همکاری همکاران دانشگاه لوون، برای تسهیل تجزیه و تحلیل سریع، کم هزینه و در محل که نیاز به بردن نمونه ها به آزمایشگاه را بی نیاز می کند در بلژیک، یک ماده درخشان ساخته اند که وجود ترکیباتی را نشان می دهد که نشان دهنده زوال بتن در مواجهه با نور ماوراء بنفش است.
نتایج در مقاله ای که در Chemical Communications منتشر شده و در جلد اول مجله منتشر شده گزارش شده است.
سازه های بتنی به طور متوسط حدود 50 سال عمر می کنند. جذب مداوم آب، املاح و گازها از اتمسفر باعث اسیدی شدن می شود و منجر به خوردگی میلگردهای تقویت کننده فولادی (میلگردها) در دال ها، ستون ها و سایر عناصر سازه ای می شود و ظرفیت تحمل وزن آنها را به شدت کاهش می دهد.
طول عمر بتن را می توان از طریق اقدامات پیشگیرانه مانند افزودن لایه های محافظ که مانع نفوذ دی اکسید کربن (CO2) به سطوح در معرض سازه می شود، افزایش داد. اگر قرار است این مداخله به موقع باشد، توانایی تأیید و توصیف درجه وخامت حیاتی است.
چالش اصلی پیش روی مهندسانی که وضعیت بتن را در ساختمان‌ها و سازه‌ها بررسی می‌کنند این است که حفاری برای برداشتن نمونه‌ها و تجزیه و تحلیل آنها در آزمایشگاه، کار ی فشرده و پرهزینه است و همچنین پیچیده بودن در مکان‌هایی که دسترسی به آنها سخت است. همچنین می‌تواند خطرناک باشد، زیرا حفاری می‌تواند باعث تغییراتی در سازه شود و اگر بتن از قبل تخریب شده باشد، به‌ویژه اگر روش به درستی انجام نشود، باعث تضعیف بیشتر آن می‌شود.
در این مطالعه، محققان آزمایشگاه نانومواد و کاربردهای IF-USP (LNA) یک کاتالیزور مبتنی بر هیدروکسید دو لایه ای (LDH)، که به عنوان رس آنیونی نیز شناخته می شود، برای اندازه گیری درجه زوال در بتن توسعه دادند. آنها یوروپیوم سه ظرفیتی (Eu3+) را برای تولید لومینسانس نارنجی تا قرمز اضافه کردند.
آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد که وقتی این ماده در معرض نور ماوراء بنفش (UV) قرار می‌گیرد، درخشندگی آن با توجه به میزان کربنات جذب شده تغییر رنگ می‌دهد. از این اثر می توان برای تشخیص زوال در بتن استفاده کرد: هر چه انتقال به قرمز بیشتر باشد، میزان کربنات بیشتر و بتن تخریب شده تر می شود.
آلیسون فریرا مورایس، نویسنده اول مقاله، گفت:
“پیشرفت اصلی این است که این ماده می تواند در زمان واقعی تعیین کند که چگونه بتن موجود در سازه در حال زوال است و چه زمانی سازه نیاز به تعمیر و نگهداری دارد، بدون نیاز به حفاری یا انتظار برای تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی. این به تصمیم گیری چابک تر کمک می کند. تعمیر و نگهداری پیشگیرانه را تسهیل می کند و به جلوگیری از حوادثی که می تواند به قیمت جان انسان ها تمام شود و آسیب های اقتصادی قابل توجهی وارد کند، کمک می کند.
به گفته دانشمندان، گام بعدی مستلزم ایجاد حسگری است که مواد را تشخیص می دهد و آن را در شرایط واقعی آزمایش می کند تا عوامل خاصی مانند شرایط جوی و پایداری داخل بتن را تأیید کند.
ایمنی، هزینه و ردپای کربن
علاوه بر سهم آن در ایمنی ساختمان، روش جدید مزایای بالقوه ای را از نظر دو جنبه بسیار مهم دیگر اقتصادهای امروزی ارائه می دهد: هزینه ها و کاهش کربن.
دانیلو مصطفی، نویسنده مقاله و استاد IF-USP گفت:
هر چه ساختمان‌ها عمر طولانی‌تری داشته باشند، نیاز به سرمایه‌گذاری در سازه‌های جدید کمتر می‌شود و صنعت ساخت‌وساز بیشتر به تلاش برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک می‌کند، که 8 درصد آن از صنعت در سطح جهانی ناشی می‌شود، که به دلیل تولید بتن و خود ساخت و ساز است.
محققان دانشگاه کیل آلمان نیز در این مطالعه شرکت کردند.
