اختراع احسان دادخواه‌خیابانی، محقق دانشگاه تبریز تحت عنوان «بتن سبک سازه‌ای پرمقاومت نورگذر( ELASTICON)» از سوی سازمان جهانی مالکیت فکری ثبت جهانی شد.

دادخواه‌خیابانی، مجری این طرح در این خصوص در گفت‌وگو با خبرنگار فارس در تبریز اظهار داشت: ساخت و تولید «بتن سبک سازه‌ای پرمقاومت نور گذر با استفاده از تکنولوژی نانو است که اخیرا ثبت جهانی آن به صورت PCT با ایندکس ثبت جهانی اختراع PCT Manufacture process of  High strength structural lightweight transparent concrete در WIPO شده است.

به گفته وی، این طرح همچنین در چهل و ششمین نمایشگاه بین‌المللی و تخصصی اختراعات 2018 ژنو در بخش عمران و معماری، موفق به کسب مدال طلای این دوره مسابقات شده بود.

با این وجود به دلیل اهمیت این موضوع در سال «حمایت از کالای ایرانی» و اینکه این بتن در مقایسه با سایر بتن‌ها چه مزیت و برتری دارد، با احسان دادخواه خیابانی، مجری این طرح به گفت‌وگو پرداخته‌ایم که از منظرتان می‌گذرد.
 


فارس: در ابتدا از مشخصات فنی این طرح بگویید و اینکه این پروژه چه مزیتی در مقایسه با سایر بتن‌های تولید 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 و چگالی 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 آیین‌نامه‌ها حداکثر وزن مخصوص مجاز را قید می‌کنند.

از آنجایی که سنگدانه‌های سبک معمولا متخلخل‌اند و مقاومت بتن را به میزان زیادی کاهش می‌دهند. از این رو 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 طولانی‌تری  با نور طبیعی روشن است و سبب کاهش قابل ملاحظه‌ای در مصرف انرژی و حفظ محیط زیست خواهد شد. از طرف دیگر این ویژگی باعث کاهش هزینه‌های عمل‌آوری و نگهداری بتن خواهد شد.


فارس: در حقیقت شما با اختراع، ساخت و تولید این بتن به دنبال چه اهدافی بودید؟

هدف از ساخت این بتن، بهبود رفتار بتن سبک سازه‌ای بوده به طوریکه جزو بتن‌های پرمقاومت بوده و قابلیت گذردهی نور را نیز داراست.

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

کاهش وزن مخصوص بتن با مصالح موجود به‌گونه‌ای که در رده بتن‌های سبک سازه‌ای باشد. افزایش مقاومت بتن با مصالح موجود به منظور دستیابی به بتن رده C40 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.


فارس: به برخی از ویژگی‌ها و مزیت‌های این پروژه در مقایسه با سایر بتن‌های تولیدی موجود در بازار مصرف اشاره داشتید، 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 عمل‌آوری و نگهداری بتن با توجه به خاصیت گذردهی نور، بهبود رفتار سازه‌ها با استفاده از بتن سازه‌ای سبک پرمقاومت و مقاوم‌سازی 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 و قلیایی مقاومت بسیار بالا را می‌توان از آثار مثبت آن اعلام کرد.

وزن مخصوص این بتن 1680  kg/m^3  بوده و مقاومت فشاری 28 روزه آن 80 MPa، مقاومت خمشی 12/1 MPa، عرض سایش 2/11 میلی‌متر و جذب آب آن صفر است.
 


فارس: حال با توجه به ویژگی‌ها و قابلیت‌های که این بتن در مقایسه با سایر بتن ها دارد که به بخشی از آنها نیز اشاره کردید، به نظر می‌رسد این بتن جدید کاربردهای وسیعی در عرصه صنعت ساخت و ساز داشته باشد؟

بله، همان طوریکه گفته شد، از این بتن می‌توان در ساختمان‌های با کاربری خاص مثل موزه‌ها که نور مستقیم آفتاب برای وسایل نگهداری شده  مضر است 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 بهره‌گیری از تکنولوژی نانو در این بتن، در پیاده‌روها 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 بهره‌گیری از تکنولوژی نانو در این بتن، در محیط‌های اسیدی و بازی مقاوم است.

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


فارس: 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 برمی‌گردد، 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 به‌خاطر اندازه کوچکشان با بتن مخلوط شده و ترکیبی از یک متریال دانه‌بندی 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 همچنین سطوح بیرونی کامل همگن است، به دست می‌آید.

در حقیقت لیتراکن برای تولید قطعات پیش ساخته مورد استفاده قرار می‌گیرد و کاربرد غیرسازه‌ای دارد، به این 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 خاصیت‌گذردهی نور قابلیت استفاده در المان‌های سازه‌ای را علاوه بر المان‌های غیر سازه‌ای دارا باشد.

به همین دلیل با تشکیل گروه سه نفره(احسان دادخواه خیابانی دانشجوی دکترای زلزله دانشگاه تبریز به همراهی حسن نمازی ربطی استاد تمام دانشکده شیمی دانشگاه تبریز و محمد خیرالهی دهخوارقانی دانشجوی دکترای سازه دانشگاه صنعتی سهند تبریز) نزدیک به سه سال تلاش و کوشش توانستیم به هدف خود برسیم.
 



فارس: هزینه تولید هر مترمکعب این بتن چقدر است و در آینده برای بهبود آن چه اقداماتی در دستور کارتان قرار دارد؟

هزینه هر مترمکعب این بتن در مقیاس آزمایشگاهی با مشخصات ذکر شده در حدود 7 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 همچنین هزینه تمام شده آن‌ را کاهش دهیم.

فارس: در ابتدا اشاره کردید که این طرح در چهل و ششمین نمایشگاه بین‌المللی و تخصصی اختراعات 2018 ژنو در بخش عمران و معماری، نیز موفق به کسب مدال طلای این دوره مسابقات شده بود، از دستاوردهای آن نمایشگاه بگویید که چقدر برای شما سودمند بوده است؟

چهل و ششمین نمایشگاه بین‌المللی و تخصصی اختراعات 2018  ژنو، اواسط آوریل زیر نظر و حمایت دولت فدرال سوئیس و شهرداری ژنو، حمایت فکری سازمان ملل متحد، فدراسیون جهانی مخترعان،  سازمان‌های علمی و تحقیقاتی و مراکز مرتبط و وزارتخانه‌های علوم، تحقیقات و فناوری بیش از 40 کشور از جمله فرانسه، آلمان، رومانی، روسیه، ایران، کرواسی، مجارستان، مالزی، پرتغال، هلند، اسپانیا، کره جنوبی، تایوان و... با شرکت 700 مخترع با 1000 اختراع برگزار شد.

انتخاب و اعطای مدال و جوایز در بخش مسابقات این عرصه بین‌المللی به مخترعان با بررسی دقیق اختراعات توسط بیش از 70 نفر از هیات داوران بین‌المللی 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 1000 اختراع توانست مدال طلای این عرصه بین‌المللی را کسب کند همچنین جایزه ویژه بهترین اختراع بین‌المللی کشور تایلند را به دست آورد.