استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن

استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن موجب افزایش کیفیت و مقاومت بتن شده‌است و کارایی‌های این مصالح را افزایش داده است.

تغییرات ساختاری در مقیاس نانومتر در ماده به‌ منظور دستیابی به خواص منحصربه‌ فرد و کارایی خاص‌تر از مهم‌ترین زمینه‌های تحقیق کنونی می‌باشد. توانایی‌های کاربردی تکنولوژی نانو در مصالح ساختمانی سیمان بسیار چشمگیر است.

در زمان کنونی کارایی‌های فناوری نانو در سیمان در حوزه‌های گوناگون اعم از جاده‌های بتنی درحال بررسی می‌باشد. فناوری نانو از پتانسیل بسیار خوبی برخوردار است که موجب تولید نسل جدیدی از بتن شده‌است که این بتن بسیار بادوام و مستحکم می‌باشد.

روسازی بتن

استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن با استقبال خوبی ازسوی مهندسان و متخصصان تولید سیمان و بتن روبرو شده‌است. فناوری نانو از ظرفیت و توانمندی های بسیار خوبی به منظور کنترل خواص مواد بتنی بر سیمان برخوردار است. دانش نانو ذرات در مقیاس کوچک و با تحقیق و بهره‌گیری از مواد و تجهیزات که در مقیاس نانومتر است، مورد بررسی قرار می‌گیرد.

یک نانومتر به اندازه‌ای کوچک است که نمی‌توان چیزی را در آن بدون میکروسکوپ ملاحظه نمود. با استفاده از این تکنولوژی، موادی تولید می‌شوند که مقاوم‌تر، پاک‌تر، ایمن‌تر و دقیق‌تر هستند و در حوزه‌های گوناگون مانند پزشکی، کشاورزی، ارتباطات و صنعت بکار می‌روند.

آشنایی بیشتر با نانو بتن

استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن نیازمند تخصص بالایی می‌باشد. نانو بتن در نقش یک بتن تولیدی با ذرات سیمان در آن در حوزه‌های گوناگون از چند نانومتر تا ماکزیمم صد میکرومتر شناخته می‌شود. مواد نانو موادی با دست‌ کم یک بعد در اندازه نانومتر می‌باشند. لذا به‌منظور دستیابی به سیمان نانو پورتلند باید میزان ذرات کاهش پیدا کند.

در صورتی‌ که ذرات نانوی سیمان را با نانو لوله‌ها و نانو ذرات سیلیکا بتوان وارد واکنش کرد، کامپوزیت های بر مبنای سیمان قوی سخت و منعطف با حداکثر خواص تولید می‌شوند که برای کارایی‌های مختلف به‌ ویژه حوزه الکترونیک مناسب هستند.

چنانچه سیمان با ذرات اندازه نانو گیری پرداخت شود فرصت‌های بی‌شماری در حوزه کامپوزیت های مبتنی بر سیمان به وجود می‌آید. استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن می‌تواند منجر به یک تحول بزرگ در حوزه ساخت‌وساز شود.

خصوصیت نانو با بتن به‌منظور تولید مصالح و محصولات خاص اثر گذار است و موجب تولید این مصالح و متریال در اشکال پیچیده می‌شود. نانو بلورهای دارای نانو لوله کربنی قادرند به‌منظور تقویت و ایجاد مدارات الکتریکی مورداستفاده قرار بگیرند.

بررسی‌ها نشان می‌دهد که طول عمر بتن با بهره‌گیری از یک افزودنی نانو سایز که سبب کند شدن جابجایی تداخلی یون در بتن می‌شود، چندین برابر می‌شود. فناوری نانو می‌تواند در تولید انواع بتن ازجمله بتن پیش تنیده به‌ کار رود. البته تحقیقات زیادی باید در این زمینه صورت بگیرد و تمامی جوانب کار سنجیده شود.

اضافه کردن نانو به سیمان و بتن قطعاً در عملکرد بهتر این مصالح تأثیرگذار است. زمانی‌که مواد افزودنی با بتن و شن و ماسه سبک ترکیب می‌شوند، مصالحی با خواص منحصربه‌فرد حاصل می‌شود که بارزترین خواص این ترکیب براساس نوع افزودنی‌ هایی که به این ترکیب اضافه می‌شود تعیین می‌شود که یکی از این افزودنی‌ها می‌تواند مواد نانو باشد.

فوم نانو سیلیکا و بهبود عملکرد بتن

استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن با گذشت زمان حتماً رواج پیدا می‌کند. نانو سیلیس از متداول‌ترین افزودنی‌های نانو به بتن می‌باشد بر اساس بررسی‌ها نانو سیلیکا اثر گذارتر از میکرو سیلیکا می‌باشد و مؤثرتر از میکرو سیلیکا در افزایش نفوذپذیری و دوام بتن اثر می‌گذارد. نانو سیلیکا از افزودنی‌ های اثرگذار برای پلیمرها وبتن می‌باشد. اثرات مثبت آن در بتن‌های توانمند و بتن‌های خود متراکم نیز ثابت شده‌ است.

اضافه کردن نانو سیلیس به مواد بتنی و در سیمان موجب کنترل تخریب واکنش اساسی میان کلسیم سیلیکات و هیدرات موجود در آب و نفوذ آب به بلوک می‌شود و سبب افزایش طول عمر آن می شود. بررسی‌ها بیانگر این است که نانو سیلیکا تنها یک پرکننده برای بتن نیست بلکه این ماده می‌تواند تغییرات زیادی در کارایی و خواص بتن ایجاد کند.

موارد استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن

یکی از کارایی‌های مهم فناوری نانو، تولید نانو پودرهای شبه سیمانی در نقش پوششی می‌باشد. در زمان کنونی معلوم شده‌ است که رنگ زیبای برخی از شیشه ها به‌دلیل بهره‌گیری از نانو ذرات می‌باشد. این مسئله بیانگر این است که بهره‌گیری از فناوری نانو برای پوشش سطوح مثل اسپری کردن و تشکیل ظاهر زیبا برای محصولات از گذشته متداول بوده است.

پودرهای نانو از اثرات چشمگیری برخوردار هستند. این مصالح سبب ایجاد تغییرات اثرگذاری در سطح انرژی و مورفولوژی سطح می‌گردند. تغییرات در خواص سبب بهبود خواص کاتالیزوری، تقویت توانایی سنجش طول موج قابل تنظیم، طراحی رنگدانه‌ها و ایجاد سایر تغییرات مثبت می‌شود.

یکی از کاربردهای بسیار مهم استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن ، توسعه پوشش خود تمیز شونده می‌باشد. اکسید تیتانیوم عمدتاً بدین منظور مورداستفاده قرار می‌گیرد. این ماده در نقش ذرات نانو به‌منظور پیشگیری از نور UV به ‌کار گرفته می‌شود. این ماده را می‌توان به رنگ‌ها سیمان‌ها و درب و پنجره‌ها افزود.

چرا که ترکیبات موجود توسط واکنش‌های کاتالیزوری بسیار قوی آلاینده‌های آلی، ترکیبات آلی فرار و غشاء باکتری را تفکیک کرده و موجب کاهش آلودگی‌های هوا در مقابل سطوح بیرونی می‌شود. همچنین این کار موجب هیدروفیل می‌شود و خواص خود تمیز شونده را به سطحی که بر روی آن آغشته شده‌است، می‌بخشد.

مزایای استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن چیست؟

• بهبود خواص سیمان و بتن به‌ ویژه خواص مکانیکی
• افزایش دوام سیمان و بتن
• توسعه بتن هوشمند توسط ادغام مواد خود حسگر و مبتنی بر فناوری نانو و فناوری‌ های زیر ساخت سایبری
• امکان مهار یا ایجاد اصلاحات مواد در مقیاس اتمی
• توسعه مواد بتن جدید به واسطه پرداخت‌های مبتکرانه سیمان و خمیر سیمان بر مبنای فناوری نانو
• ارائه مدل‌های چند مقیاسی اساسی برای بتن به واسطه خواص و مدلسازی پیشرفته بتن در مقیاس بسیار کوچک

موارد فوق نشان می‌دهد که استفاده از فناوری نانو در سیمان و بتن به پیشرفت در این حوزه کمک زیادی می‌کند و می‌تواند سازه‌های بادوام‌تر و مستحکم‌تری را احداث کند. یک مسئله مهم که باید مورد بررسی قرار بگیرد و راهکارهای لازم برای حذف چالش آن ارائه شود، هزینه استفاده از این فناوری در تولید این مصالح می‌باشد.