مدت زمان تقریبی مطالعه: 6 دقیقه
گرافن در بتن، به‌عنوان یک ماده نوظهور با ساختار دوبعدی کربنی، طی سال‌های اخیر توجه گسترده‌ای را در صنعت ساختمان و مصالح ساختمانی به خود جلب کرده است. استفاده از گرافن در ترکیب بتن می‌تواند خواص مکانیکی و دوام آن را به شکل چشمگیری بهبود بخشد. حتی افزودن مقادیر اندک گرافن به مخلوط سیمان، مقاومت فشاری و خمشی بتن را افزایش داده، ترک‌خوردگی را کاهش می‌دهد و موجب چسبندگی بهتر ذرات سیمان می‌شود.
این ویژگی‌ها، بتن گرافنی را به گزینه‌ای مناسب برای سازه‌های پیشرفته و پروژه‌های عمرانی با طول عمر بالا تبدیل کرده است. هدف اصلی این فناوری، افزایش استحکام، بهبود کارایی و ارتقای پایداری زیست‌محیطی بتن است. مطالعات نشان داده‌اند که افزودن تنها ۰٫۱ درصد گرافن می‌تواند به بهبود قابل توجه خواص بتن منجر شود.
مزایای استفاده از گرافن در بتن
افزایش استحکام مکانیکی
پژوهش‌ها حاکی از آن است که افزودن گرافن می‌تواند مقاومت فشاری بتن را تا ۳۰ تا ۵۰ درصد افزایش دهد. گرافن با پر کردن منافذ ریز، ساختار بتن را متراکم‌تر کرده و سطح وسیع آن باعث چسبندگی بهتر ذرات سیمان می‌شود. افزون بر این، گرافن با ایجاد شبکه‌ای نازک و مقاوم درون بتن، مقاومت کششی آن را افزایش داده و مانع از گسترش ترک‌های ریز می‌شود. نتیجه آن، تولید بتنی با مقاومت بیشتر در برابر ترک‌خوردگی و تغییر شکل است.
دوام و طول عمر بیشتر
بتن تقویت‌شده با گرافن در برابر عوامل تخریبی پایدارتر بوده و عمر مفید سازه‌ها را افزایش می‌دهد.
مقاومت در برابر آب و عوامل شیمیایی
گرافن با کاهش تخلخل بتن، نفوذپذیری آن را کاهش داده و از آسیب ناشی از رطوبت و حملات شیمیایی جلوگیری می‌کند. این ویژگی بتن گرافنی را برای سازه‌های دریایی و محیط‌های مرطوب به گزینه‌ای ایده‌آل تبدیل می‌کند.
پایداری زیست‌محیطی
گرافن با افزایش مقاومت و تراکم بتن، نیاز به مصرف سیمان را کاهش می‌دهد. از آنجا که صنعت سیمان مسئول حدود ۸ درصد انتشار جهانی CO₂ است، کاهش مصرف آن به‌طور مستقیم موجب کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای می‌شود. همچنین بتن گرافنی با طول عمر بیشتر، نیاز به تعمیر و بازسازی کمتری دارد و همین امر مصرف مواد اولیه و اثرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهد.
آینده گرافن در صنعت بتن
با توجه به مزایای گسترده، صنعت ساخت‌وساز به تدریج به پتانسیل تحول‌آفرین بتن گرافنی پی برده است. تحقیقات آینده در این حوزه بر توسعه بتن‌های هوشمند با قابلیت خودترمیمی و خودحسگری و نیز گسترش ساخت‌وساز پایدار متمرکز خواهد بود.
جمع‌بندی
مزیت کلیدی بتن گرافنی آن است که حتی مقدار بسیار کمی گرافن می‌تواند خواص بتن را بهبود دهد و همین موضوع استفاده از آن را به‌لحاظ اقتصادی مقرون‌به‌صرفه می‌سازد. گرافن می‌تواند به صورت افزودنی مایع یا پودری مشابه سایر افزودنی‌های متداول سیمان و بتن مورد استفاده قرار گیرد. در نهایت، بتن گرافنی گام مهمی در تحول مصالح ساختمانی به شمار می‌رود؛ مصالحی که استحکام، دوام و پایداری را همزمان در اختیار قرار می‌دهند و می‌توانند پایه‌گذار زیرساخت‌های مدرن آینده باشند.
منابع
