کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت سیمان

کاربرد نانو تکنولوژی در صنعت سیمان

مصالح سیمانی و کاربرد آنها در صنعت ساخت و ساز بسیار پر اهمیت است و تنوع کاربرد این نوع مصالح حاکی از ساختار پیچیده آنها می باشد. سیمان یک ماده ی ترکیبی با ساختار درونی چند بعدی ست که در طول قرن ها تکامل پیدا کرده است. ماتریکس خمیر سیمان یک ماده ی متخلخل است که از سالسیوم هیدروکسید, آلومینات و سیمان غیر هیدراته ای که در یک محصول هیدراتاسیون نانوساختار غیر شفاف گنجانده شده , تشکیل یافته است. این محصول, ژل کلسیوم سیلیکات هیدراته نام دارد که یک محصول هیدراتاسیون برجسته از خمیر سیمان می باشد. این محصول نه تنها به دلیل ترکیب خیلی فراوان آن برجسته شناخته شده است بلکه ویژگی های مکانیکی بسیار خوبی نیز دارد.

نانوذرات نسبت به حجم خود سطح بسیار وسیعی دارند. این بدین معناست که بیش از ۵۰ درصد از اتم های نانو ذرات با قطر ۴ نانومتر, در سطح آن قرار دارند که بسیار واکنش پذیر می باشند. رفتار چنین موادی با واکنش های شیمیایی در سطح تحت تاثیر قرار می گیرد. وقتی این سطح خیس شود, مقدار آب پراکنده در سیستم های آبی موجود در ترکیب را کاهش می دهد. بنابراین استفاده از نانو ذرات در ملات و بتن, رفتار آنها را نه تنها در شرایط معمولی بلکه در شرایط سخت تر همچون توسعه ی میکروساختاری, مکانیکی و فیزیکی نیز تغییر می دهد.

در سالهای اخیر, استفاده از نانو ذرات در حوضه ی کاربرد به منظور ساخت موادی جدید با ویژگی های مطلوب,  مورد توجه ویژه ای قرار گرفته است. وقتی مواد بسیار ریز در خمیر سیمان, ملات و بتن گنجانده شوند, موادی با ویژگی های متفاوت از مواد قراردادی بدست می آید. عملکرد این مواد ساخته شده از سیمان به ذرات جامد در سایز نانو بستگی دارد. ویژگی هایی مانند استحکام, مقاومت, انقباض و پیوند فولادی با افزودن نانو ذرات تقویت میشوند.

عملکرد نانوذرات نانوسیلیکا مانند یک پر کننده ی نانو میباشد که فضاهای خالی بین ژل کلسیوم سیلیکات هیدراته را پر میکند. بنابراین واکنش پوزولانیک با هیدروکسید کلسیم, مقدار کلسیوم سیلیکات هیدراته را افزایش میدهد که نتیجه ی این امر تراکم ماتریکس است که باعث استحکام و مقاومت ماده میشود. افزودن نانو سیلیکا به بتن سیمانی قدرت فشاری آن را نسبت به سایر بتن های معمولی بالاتر میبرد. همچنین نانو سیلیکا سرعت و ضریب جذب آب را پایین می آورد و مانع از نفوذ پذیری آب در سیمان می شود.