کامپوزیت سیمانی مهندسی

کامپوزیت سیمانی مهندسی یا همان (ECC)، کامپوزیتی بر پایه سیمان بوده و به آسانی با قالب می توان آن را به هر شکل دلخواه در آورد. و به وسیله الیاف تصادفی مخصوص کوتاه، معمولاً الیاف پلیمری، مسلح می شود. برخلاف بتن معمولی، کامپوزیت سیمانی مهندسی دارای ظرفیت کرنشی 3 تا 7 درصد است. بنابراین ECC بیشتر شبیه یک آهن شکل پذیر رفتار می کند تا یک شیشه ترد و شکننده (مانند OPCC)، که باعث به وجود آمدن کاربردهای فراوانی برای آن می شود.

کامپوزیت سیمانی مهندسی بر خلاف بتن های الیافی رایج، ماده ای است که به صورت میکرو مکانیکی طراحی می شود. یعنی اینکه بر هم کنش میان الیاف ECC و ماتریس به وسیلهٔ یک مدل میکرو مکانیکی توصیف می شود. ECC از لحاظ ظاهری شبیه به بتن بر پایه سیمان معمولی پرتلند است، جز اینکه شامل مصالح درشت دانه نمی شود و همچنین تحت کرنش می تواند تغییر شکل دهد (خم شود).

بتن های انعطاف پذیر ECC نوعی بتن الیافی فوق توانمند هستند که دارای مشخصه های مطلوبی نظیر مقاومت کششی، دوام بالا در برابر عوامل محیطی و مقاومت الکتریکی بالا و نیز برخی ویژگی های دیگر هستند. برای ساخت این بتن ها از الیاف پلی وینیل الکل (PVA) به مقدار حجمی 2٪ استفاده می شود که این الیاف به دلیل دارا بودن مشخصه های مناسب نظیر مقاومت کششی و مدول الاستیسیته بالا موجب بهبود عملکرد خمشی بتن می شود.

اگر چه هنوز مطالعات دراز مدت زیادی برای تایید عملکرد کامپوزیت سیمانی مورد نیاز است، مقایسه های انجام شده نشان می دهد که کامپوزیت سیمانی نسبت به بتن عادی 37 درصد ارزان تر است، 40 درصد انرژی کمتری مصرف می کند و باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن تا 39 درصد می شود.از نظر ظاهری نیز این ماده همانند بتن معمولی است ولی در کرنش های زیاد، به علت وجود شبکه ای از الیاف با پوشش ویژه، انعطاف پذیری حاصله، از تردی و شکست آن جلوگیری می کند.

ECC علاوه بر تقویت بتن با الیافی که به عنوان لیگامان عمل کرده، استحکام بتن را فراهم می کنند. الیاف مورد استفاده، پلمیری از جنس پلی وینیل کلراید هستند. این الیاف دارای پوشش سطحی با ضخامت نانومتری برای تنظیم اتصال فصل مشترک بین الیاف و زمینه سیمانی است که به طور ویژه برای ECC طراحی شده است.