نانوفناوری در بتن

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

نانوفناوری در بتن

نانوتکنولوژی به معنـای درك، کنتـرل وبازسـازی سـاختار مـواد در ابعـاد نـانو بـه منظور ایجاد مواد جدید با خصوصیات و کاربردهای 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
بتن مسلح به الیاف شیشه ای اصلاح شده با پلیمر (P-GFRC)
بتن مسلح به الیاف شیشه ای اصلاح شده با پلیمر (P-GFRC)

در سال 1979 نوع دیگری از بتن های مسلح به الیاف شیشه ای معرفی شد. این محصول از الیاف E-glass مدفون شده در ماتریس سیمانی، ماسه و پلیمر تشکیل یافته بود. این سیستم GFRC توسط معادن ایالت داچ (DSM) توسعه پیدا کرد و توسط فورتون یکی از شعب سین رس که خود بخشی از گروه DSM بود، به بازار عرضه شد. علت افزودن پلیمر به سیستم ماتریس- الیاف شیشه ای آن بود که پایداری دراز مدت، بهبود بخشیده شود. ایده ای که در پشت استفاده از پلیمر برای دستیابی به پایداری مقاومت GFRC در دراز مدت وجود داشت در زیر شرح داده شده است.

ادامه مطلب
روش های کیورینگ بتن برای سازه های مختلف
روش های کیورینگ بتن برای سازه های مختلف
اضافه کردن آب به سیمان پرتلند باعث تشکیل چسبی می‌شود که همراه با واکنشی شیمیایی به نام هیدراسیون سنگدانه‌های را به یکدیگر می‌چسباند. این واکنش در نهایت منجر به تشکیل یک سنگ مصنوعی به نام بتن می‌گردد.
ادامه مطلب
ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی
ضد آب کردن بتن با فناوری کریستالی
 بتن بهترین نمونه برای توصیف یک ماده نفوذ پذیر و متخلخل است.تخلخل مقدار منافذ و سوراخهای داخل بتن می باشد که با درصدی از مجموع حجم ماده نشان داده می شود. نفوذپذیری نیز بیانی از چگونگی ارتباط میان منافذ می باشد. این خاصیت ها به کمک یکدیگر اجازه تشکیل مسیری برای انتقال آب به درون ماده را همراه با ایجاد شکافی که هنگام انقباض بوجود می آید , می دهد.
ادامه مطلب
میکروسیلیس یا Silica Fume
میکروسیلیس یا Silica Fume

یک محصول فرعی حاصل از کوره های قوس الکتریکى در جریان تولید آلیاژ هاى فروسیلیس می باشد. این ماده با داشتن بیش از 90 درصد سیلیس با حالت غیر کریستالى و به شکل ذرات بی نهایت ریز با قطر متوسط 1/0 میکرون شدیدا پوزولانى است و براى استفاده به عنوان یک ماده سیمانى در بتن بسیار مناسب است.

ادامه مطلب