فناوری نانو تکنولوژی در بتن

مواد نانو به عنوان موادی كه حداقل یكی از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زیر 100nm باشد تعریف شده اند ، یك نانومتر یك هزارم میكرون یا حدود 100000 برابر كوچكتر از موی انسان است . خواص فیزیكی و شیمیایی مواد نانو (در شكل و فرمهای متعددی كه وجود دارند از جمله ذرات ، الیاف ، گلوله و . . . ) در مقایسه با مواد میكروسكوپی تفاوت اساسی دارند . تغییرات اصولی كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكی اندازه بلكه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد .

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملكرد بالا می باشد ، كه آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملكرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چند منظوره ، ظهور خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای كه مصالح بتوانند كاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند .

-2 مواد نانو كمپوزیت:

مواد نانو كمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اندكه از تكنولوژی سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .

هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شركت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است ، ولی رشته نانو كمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .

در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است كه افق جدیدی را در صنعت سرامیك نوید می دهد . زیرا كاربرد این مواد پدیده ای است كه از نظر مكانیكی ، الكتریكی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف كاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره كرد:• تكنولوژی نانو فلز آرتوناید كه اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیك بوجود آورده است . • ذرات نانویی غیر فلز مانند:نانو سیلیكا ، نانو زیركونیا و مواد دیگر اصلاح كننده سرامیك ها می باشد .

-3 بتن با عملكرد بالا (HPC)

یكی از چالشهایی كه در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) می باشد . این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزیت و چند فازی مركب و پیچیده می باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد كه چسبندگی ، پیوستگی و یكپارچگی را بوجود می آورد .

بنابراین ، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و كاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد . روش معمولی برای توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانیكی بهتر ، بتن با عملكرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد ، از جمله می توان به خاصیت الكترو مغناطیسی ، و قابلیت به كار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و … را نام برد .

-4 نانو سیلیس آمورف:

در صنعت بتن ، سیلیس یكی از معروفترین موادی است كه نقش مهمی در چسبندگی و پر كنندگی بتن با عملكرد بالا (HPC) ایفا می كند .

محصول معمولی همان سلیكیافیوم یا میكرو سیلیكا می باشد كه دارای قطری در حدود 1/0 تا 1 میلی متر می باشد و دارای اكسید سیلیس حدود 90% می باشد . می توان گفت كه میكرو سیلیكا محصولی است كه در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملكرد كامپوزیت مواد سیمانی به كار برده می شود .

محصول نانو سیلیس متشكل از ذراتی هستند كه دارای شكل گلوله ای بوده و با قطر كمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشك پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند ، كه مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ، این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراكم([2]SCC) به كار گرفته شده است . نانو سیلیس معلق كاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

خاصیت ضد سایش

ضد لغزش

ضد حریق

ضد انعكاس سطوح

آزمایشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica ) با هیدرواكسید كلسیم در مقایسه با میكرو سیلیكا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار كم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میكرو سیلیكا را در سنین اولیه دارا می باشد . تمام كارهای انجام یافته بر روی كاربرد مواد نانو سیلیس كلوئیدی (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ریولوژی ، كار پذیری و مكانیكی خمیر سیمان بوده است . آنچه كه در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانومتر می باشد .

منبع :  www.research-paper.ir