رویکردی مهندسی و نوین به بهینه سازی افزودنی های بتن با بهره گیری از منابع معدنی بومی و نوآوری های زیستی

بتن به عنوان ماده اصلی زیرساخت های مدرن، به دلیل مقاومت، دوام و هزینه بهینه، در ساختمان ها، پل ها، جاده ها و سدها کاربرد گسترده دارد. با این حال، تولید سیمان پرتلند معمولی حدود ۷–۹٪ از انتشار جهانی CO₂ را موجب می شود و استخراج مواد اولیه و فرآیندهای تولید انرژی بر، آسیب های زیست محیطی قابل توجه ای به همراه دارند. برای کاهش اثرات محیط زیستی و افزایش عملکرد، تحقیقات اخیر بر سه محور اصلی متمرکز شده است: استفاده از نانومواد، سیستم های زیستی و بازتولید ضایعات صنعتی و کشاورزی.نانومواد مانند نانو سیلیکا، نانو کربنات کلسیم و نانولوله های کربنی، بهبود خواص مکانیکی، دوام و عملکرد چندمنظوره بتن، از جمله خودحسگری و خودتمیزشوندگی را فراهم می کنند. تکنیک های زیستی مانند بتن خودترمیم باکتریایی مبتنی بر رسوب کلسیت القاشده توسط میکروب ها، با ترمیم ترک ها و کاهش انتشار CO₂، راهکاری پایدار برای افزایش عمر مفید سازه ها ارائه می دهند. علاوه بر این، جایگزینی بخشی از سیمان با مواد پوزولانی و ضایعات صنعتی مانند خاکستر بادی، دوده سیلیس، خاکستر روغن و گرد و غبار کوره قوس الکتریکی، ضمن کاهش مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای، بهره وری منابع را بهبود می بخشد. با وجود پیشرفت های قابل توجه، چالش هایی نظیر پراکندگی نانومواد، هزینه های بالای تولید، مقیاس پذیری، دوام در شرایط محیطی شدید و محدودیت های قانونی و بهداشتی هنوز مانع استفاده گسترده از این فناوری ها هستند. پژوهش های آینده باید بر بهینه سازی استفاده از نانومواد، توسعه حامل های زیستی مقرون به صرفه، طراحی افزودنی ها و مواد جایگزین نوآورانه و ایجاد چارچوب های قانونی و استانداردسازی صنعتی متمرکز شود.به طور کلی، همگرایی فناوری های نانویی، زیستی و مدیریت پایدار ضایعات، مسیر نوینی برای تولید بتن با عملکرد بالا، دوستدار محیط زیست و مقاوم در برابر عوامل محیطی فراهم می کند و چشم انداز روشنی برای نوآوری های آینده در ساخت وساز مدرن ارائه می دهد.