مقدمه:

برای درک بتن خود ترمیم شونده،‌ بهتر است در ابتدا با خاصیت خود ترمیم شوندگی آشنا شویم. سپس در ادامه به بررسی بتن خود ترمیم شونده پرداخته و

خود ترمیم شوندگی:

خود ترمیم شوندگی یکی از با ارزش ترین خصوصیات ارگانیسم های زنده است.  قابلیت خود ترمیم شوندگی منجر به استفاده اقتصادی از مصالح میشود.  در ساختمان و تکنولوژی ترمیم جزئیات شکسته شده یک رویه معمول است ولی برخلاف طبیعت، تشخیص و ترمیم اجزاء شکسته شده در آن معمولاً خود سازماندهی شده انجام نمی شود . ترمیم شوندگی خود سازماندهی شده و ترمیم اجزا مخصوصاً هنگامی که یک شکست موضعی منجر به فروپاشی کل سیستم می‌شود اهمیت زیادی پیدا می کند، مانند سازه های پنوماتیک.

در مصالح،‌ ماده‌ای که بر اساس خود ترمیم شوندگی ساخته می‌شود به عنوان درزبند، منجر به تغییر مصالح خواهد شد. ” توماس اسپک ” با استفاده از خاصیت خود ترمیم شوندگی گیاهان کوهی موفق به ساختن موادی برای ترمیم سازه های پنوماتیک شده است.  داخل غشای تحت فشار سازه پنوماتیک با لایه ای از فوم خود منبسط  شونده‌ای  پوشیده شده است که در مواقع شکاف خوردگی،‌فوم در فضا گسترش پیدا کرده و بازشدگی را می پوشاند.

علاوه بر سازه های پنوماتیک، محققان، مصالح خود ترمیم شونده دیگری مانند بتن خود ترمیم شونده وهیدروژل های خود ترمیم شونده را نیز ابداع کرده‌اند  که در آینده‌ای نزدیک منجر به تحول عظیم در صنعت ساخت و ساز خواهد شد .

بتن خود ترمیم شونده:

یکی از جدیدترین روش هایی که برای حل مشکل ترک خوردگی در بتن کشف شده، ساخت بتن هوشمند به صورت خود ترمیم شونده است.  این نگرش جالب در اوایل دهه ۱۹۹۰ در دانشگاه ” ایلینویز” پایه تحقیقات ” کارولین درای”   کشف شد.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که بخشی از ویژگی های مکانیکی از دست رفته بتن در نتیجه ترک، با استفاده از این روش بازیابی می شود.

 ایده کلی این روش مبتنی بر توزیع ذرات یا لوله و یا ورقه‌هایی به شکل کپسول است که پر از موادی است که ه به محض قرار گرفتن در معرض یک کاتالیزور، سخت می شوند.  با استفاده از این کپسول ها، از گسترش ترک در بتن جلوگیری شده و ترک‌های ریز به وجود آمده به سرعت ترمیم می شوند.

با بروز ترک در بتن، این کپسول ها شکسته شده و یا بدنه آنها خراش برداشته و ماده پرکننده آن ها بیرون می ریزد.  این مواد پر کننده که نقش پرکننده فضای ترک خورده را ایفا می کنند به کمک کاتالیزور سخت می شوند.  در واقع برهمکنش بین مواد پر کننده کپسول های ترمیم کننده و کاتالیزور سبب ترمیم ترک می شود.

هیدروژل خود ترمیم شونده:

این هیدروژل  که توسط محققان در دانشگاه کالیفرنیا ساخته شده قادر است پس از وارد شدن آسیب به سرعت خود را ترمیم کرده و به حالت اولیه بازگردد.

هیدروژل ها موادی نیمه جامد و کشسان هستند که از زنجیره‌هایی  از مولکول ها پلیمری ساخته شده‌اند. ویژگی آبدوست بودن این ژل ها آنها را به نسخه‌ای مناسب برای نسوج طبیعی تبدیل می کند، زیرا با توجه به محتوای بالای آبی این مواد، می تواند انعطاف پذیری و دیگر ویژگی های بافتی عناصر زیستی را شبیه سازی کنند.

از این رو این ژلها همواره  در مصارف پزشکی از قبیل ساخت چارچوب هایی برای مهندسی نسوج و یا انتقال دارو استفاده می شوند. با این همه،  تاکنون تلاش های زیادی برای خود ترمیم شده شدن این ژلها پس از بریده شدن و یا شکافته شدن انجام نگرفته بود . محققان دریافتند کلید ایجاد قابلیت خود ترمیمی در هیدروژلها یافتن زنجیره های قطع شده و اتصال دوباره آنها خواهد بود. سپس محققان تلاش کردند به واسطه مکانیزمی به نام مولکول های” زنجیره جانبی معلق” قابلیت خود ترمیمی را درژلها به وجود آورند .

این مولکول ها مانند زایده هایی که از ساختار اصلی زنجیره پلیمری آویزان شده اند،  قطعات یدکی را به وجود می آورند که  زنجیره‌های قطع شده می توانند به آنها متصل شوند.  شبیه سازی های رایانه‌ای نشان داد که طول این مولکول ها نقش حیاتی را در ایجاد خودترمیمی ژل ها به عهده دارد.

به علاوه قدرت خود ترمیمی این هیدروژلها را می توان به واسطه تغییر سطح اسیدیته یا PH محیط دچار تغییر کرد. به این شکل در محیطی که PH آن پایین است شدت اتصالات هیدروژل ها بسیار قوی می شود، در حالی که PH  بالاتر موجب تضعیف پیوند ها می شود. چنین ویژگی هایی استفاده از این ژل ها را برای استفاده در محیط های اسیدی ایده آل خواهد ساخت .

محققان قصد دارند در قدم بعدی هیدروژل هایی متنوع را به وجود آورند که در محیط های مختلف با PH متفاوت دچار شکافتگی  و اتصال می‌شوند تا به این شکل کاربرد آنها برای استفاده در محیط های مختلف صرفاً اسیدی نیستند به وجود بیاید. این ماده می تواند به تولید نسل جدیدی از پلاستیک‌های خود ترمیم شونده و مواد ترکیبی منجر شود که می‌تواند به وسیله به واسطه ترمیم آسیب‌های وارد شده طول عمر طولانی داشته باشند.