نانوفناوری در بتن

نویسنده : کلینیک بتن ایران
تاریخ ثبت : 1397/06/20

نانوفناوری در بتن

نانوتکنولوژي به معنـاي درك، کنتـرل وبازسـازي سـاختار مـواد در ابعـاد نـانو بـه منظور ایجاد مواد جدید با خصوصیات و کاربردهاي کاملاً جدید است. فناوری نانو با توجه به ویژگی های رفتاری بارز در چند دهه اخیر،در صنعت بسیار پر استفاده است. صنعت بتن نیز با توجه به تاثیرات نانو ذرات در دوام و استحکام بتن، از مصرف کننده های این فناوری به شمار می رود. یکی از راه های بهبود خواص و مشخصات بتن استفاده از افزودنی های بتن است.تمامی افزودنی های بتن توان بهبود همه مشخصات بتن را ندارند.گاهی افزودنی های بتن باعث افزایش انقباض های زمان خشک شدن بتن می شود.کاهش مقاومت بتن در برابر حملات سولفاتی از دیگر اثرات منفی برخی افزودنی است.نانو ذرات افزودنی می توانند عملکرد بتن را بر خلاف افزودنی های شیمیایی، به صورت همه جانبه بهبود بخشند.

کاربرد نانوفناوری در بتن

از کاربرد های نانو ذرات که مهندسان را ترغیب به استفاده نانو ذرات می کند، می توان به بهینه سازی مواد و مصالح ، کاهش مصرف مواد اولیه و انرژی، بهبود ویژگی های مکانیکی و فیزیکی بتن،افزایش دوام و عمر بتن، به وجود آمدن خواص جدید که موجب افزایش بازدهی انرژی در سازه های بتنی می شود.افزایش مقاومت بتن امکان استفاده از بتن با ضخامت کمتر را فراهم می کند.کاهش وزن سازه یکی از موثرترین دلایل در به کارگیری نانو ذرات است. نانو ذرات در ساخت سازه های پر اهمیت و ترمیم آثار باستانی استفاده می شود.

انواع نانو ذرات مورد استفاده در صنعت بتن

بتن مسلح به نانو ذرات می توانند بتنی با خصوصیات خود ترمیمی،خود تمیز شوندگی، مسلح به نانو الیاف ها ، شکل پذیری بالاو نانو پوشش را به وجود آورد.

نانو ذرات افزودنی بتن انواع مختلفی دارند:

  • نانو ذرات سیمان
  • نانو سیلیس ها SiO2
  • نانو ذرات رس
  • دی اکسید تیتانیا TiO2
  • نانو ذرات اکسید آهن
  • نانو الیاف ها
  • نانو ذرات اسید آلومینیوم
  • نانو پوشش ها

و بتن های خود ترمیم شونده


تاثیرات استفاده از نانوذرات در بتن

روش های قدیمی و سنتی ترکیب خمیر سیمان به دلیل عدم نظم بلوری در ساختار خمیر چندان کارایی ندارند.محققان نانوفناوری با استفاده از نانوذرات سیلیس در مصلح پایه سیمانی مقاومت بتن را افزایش داده اند.نانو ذرات به دلیل ابعاد کوچک توانایی پر کردن حفره ها و فضای بین مصالح را دارد.که باعث می شوند بتن پس از سخت شدن حفره های کمتری داشته باشد که موجب افزایش دوام بتن می شود.همچنین می توانند با ایجاد نانوکریستال ها خصوصیات بتن را بهبود بخشند.

معایب نانو ذرات

نانو ذرات به دلیل برخورداری از سطح ویژه بالا به خوبی در سیمان مخلوط نمی شوند و به صورت توده ای به یکدیگر می چسبند.می توان با استفاده از دستگاه های مخلوط کن قوی این مشکل را برطرف کرد. ازدیگر معایب این فناوری هزینه نسبتاَ بالای آن است. استفاده از این فناوری در کشورهای پیشرفته رو به افزایش است ولی با توجه به هزینه بالا در همه جا، مورد استفاده قرار نمی گیرد. یکی دیگر از معایب این نانو ذرات احتمال جذب بالای آب آن هاست که می تواند پس از خشک شدن بتن مشکلاتی ایجاد کند.

مزایای نانو ذرات

  • کاهش ترک های ناشی از هیدراتاسیون
  • افزایش استحکام و دوام  و طول عمر بتن
  • افزایش مقاومت شیمیایی در برابر حمله سولفاتی
  • مقاومت در برابر باران های اسیدی
  • کاهش تحرک و عمق نفوذ یون کلر
  • افزایش چسبندگی ذرات
  • کاهش حفره ها و افزایش یکپارچگی بتن


سایر مقالات
اسپیسر میلگرد یا فضا ساز میلگرد چیست ؟
اسپیسر میلگرد یا فضا ساز میلگرد چیست ؟

فضاساز میلگرد یا اسپیسر میلگرد (rebar spacer) عنصری در بتن تقویت شده به وسیله فولاد (میلگرد) می‌باشد که بین سطح بیرونی بتن و میلگرد فضایی ایجاد می‌کند. هدف از این کار جلوگیری از رسیدن عوامل خورنده به میلگرد می‌باشد. بدین ترتیب عمر میلگرد و در نتیجه بتن افزایش قابل توجهی می‌یابد. هم چنین رسیدن رطوبت و هوا به میلگرد باعث می‌شود تا میلگرد دچار اکسیداسیون یا زنگ‌زدگی شود. زنگ زدن میلگرد باعث می‌شود تا نسبت به حالت اولیه‌اش افزایش حجم پیدا کند و اگر در نزدیکی آن بتن وجود داشته باشد، به بتن نیز تنش وارد می‌کند و باعث ترک خوردن و آسیب دیدگی بتن می‌گردد. بنا بر این اسپیسر با به وجود آوردن یک فضای خالی بین بتن و میلگرد، فضا را برای افزایش حجم میلگرد در صورت زنگ زدگی باز می‌کند.

ادامه مطلب
مقابله با خوردگی فولاد در بتن
مقابله با خوردگی فولاد در بتن
مساله خوردگی فولاد در بتن از معضلات عمده کشور های مختلف جهان است. این مساله حتی در کشور های پیشرفته همچون آمریکا، کانادا، ژاپن و بعضی کشور های اروپایی هزینه های زیادی را برای تعمیر آن ها به دنبال داشته است. به عنوان مثال درگزارش های بررسی پل ها در آمریکا حدود 140،000 پل مساله داشته اند. این مساله در کشور های در حال توسعه و در کشور های حاشیه خلیج فارس بسیار شدیدتر بوده و سازه های بتنی زیادی در زمانی نه چندان طولانی دچار خوردگی و خرابی گشته اند. 
ادامه مطلب
دلایل مقاوم سازی سازه های بتنی
دلایل مقاوم سازی سازه های بتنی
روش سنتی در مقاوم ‌سازی سازه های بتنی، استفاده از ژاکت های بتنی یا پوشش‌هایی از نوع بتن‌آرمه، می‌باشد. استفاده از این روش سبب افزایش سختی و شکل ‌پذیری و در مجموع تقویت سازه های بتنی می‌باشد، از ضعف های این روش افزایش ابعاد مقاطع و بار مرده سازه بتنی می‌باشد. استاده از این روش همچنین نیازمند تخلیه ساختمان و تخریبهای زیاد سازه بتنی است و باعث افزایش نامطلوب سختی اعضای بتنی می‌گردد.
ادامه مطلب
ویبراتور، بهینه سازی مقاومت و دانسیته و دوام بتن
ویبراتور، بهینه سازی مقاومت و دانسیته و دوام بتن
فرکانس ویبراتور، کلیدی است که ما را قادر می نماید بتن تازه را به بتنی یکپارچه تبدیل نمائیم. در صورتیکه فرکانس ویبراتور خیلی کم باشد، ویبراتور به درستی نمی تواند بتن را یکدست و یکپارچه نماید و چنانچه فرکانس ویبراتور خیلی زیاد باشد، به علت ازدیاد هوای داخل بتن، مقاومت ان در برابر خرابیهای ناشی از سیکلهای انجماد و ذوب شدن قابل ملاحظه ای پیدا می کند. اپراتورها و کارگران نیز تحت تاثیر فرکانس ویبراتور قرار می گیرند، چرا که کاهش فرکانس، مدت زمانی که اپراتور بایستی ویبراتور را در بتن تازه به منظور دست یابی به بتنی یکپارچه و یکدست قرار دهد، افزایش پیدا می یابد. به دلایل فوق الذکر، تصمیم بر آن شد که یک بازنگری دقیق در ارزیابی فرکانس ویبراتور در عملکرد قالبهای خود ویبره، ویبراتورهای دستی و ویبراتورهای نصب شده بر روی قالبهای رونده مخصوص ساخت پیاده روها و کف خیابانهای بتنی (Slip Form Pavers) صورت پذیرد.
ادامه مطلب