نانو تکنولوژی برای سیمان در حجم زیاد

نانونیسم (NANOCEM) یک تحقیق جدید شبکه اروپاست که بر روی مراحل توسعه اصول فنی نانو (مقیاس یک بیلیونی) در مواد سیمانی متمرکز شده است.

اجزا اولیه فعال بتن، بست‌های سیمان پورتلند هستند که در بیشتر ساختمان‌های مدرن استفاده می‌شوند.آب و مصالح دانه‌ای ریز و درشت (مانند شن و سنگ) از دیگر مواد تشکیل دهنده بتن هستند.

بست‌ها از جوش سیمان پورتلند همراه با کمی از سولفات کلسیم ساخته شده‌اند و معمولا همراه با پودرهای ریز معدنی مثل سنگ آهک، پوزولان(معمولا خاکسترهای آتش‌فشانی)، خاکستر بادی(معمولا از زغال سوخته گیاهان پرقدرت) و سرباره دانه‌ای کوره بلند، هستند.

چنین گردهمایی به عنوان مواد سیمانی تکمیلی تلقی می‌شوند به دلیل اینکه از آن‌ها برای جایگزین شدن به منظور بیشتر چسب سیمان‌های گران قیمت استفاده می‌شوند. مواد افزودنی شیمیایی مانند افزودنی‌ها کاهنده آب، فوق روان کننده ها(خمیر کننده‌ها)، کندگیرکننده ها، تندگیرکننده‌های بتن و عوامل هوازا می‌توانند به بتن در مقدار کم اضافه شوند تا خصلت‌های بتن را برای موارد استفاده خاص تغییر دهند.

کاربرد مواد نانو در صنعت بتن

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، پیدا کردن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می‌باشد، که از آن ها بعنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره استفاده نمود. منظور از عملکرد چند منظوره پیدایش خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می‌باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای متفاوتی را ارائه کنند.

بتن با عملکرد بالا (HPC[1])

بتن با عملکرد بالا (HPC)، یکی از چالش‌هایی که امروزه در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است. این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزء مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می‌باشد. خواص، رفتار و چگونگی عملکرد بتن بسته به عواملی چون : نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می‌آورد، دارد.

بنابراین، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه بخشیدن به مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها دارای اهمیت می‌باشد. برای توسعه بتن با عملکرد بالا معمولا از پارامترهای مختلفی استفاده می‌کنند از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف. در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر، بتن با عملکرد بالای چند منظوره(MHPC) خواص اضافه دیگری از جمله خاصیت الکترومغناطیسی، و قابلیت به کارگیری در سازه‌های اتمی(محافظت از تشعشعات) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان‌ها و … را مد نظر داشت.

نانو سیلیس آمورف

در صنعت بتن، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که تاثیر مهمی در میزان چسبندگی و پرکنندگی بتن با عملکرد بالا(HPC) دارد.

محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می‌باشد که قطر آن در حدود0.1 تا 1 میلی‌متر می‌باشد و دارای اکسید سیلیس حدود %90 می‌باشد. می‌توان گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانومتر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار‌برده می‌شود.

محصول نانو سیلیس از ذراتی تشکیل شده‌اند که دارای شکل گلوله ای بوده و با قطر کمتر از nm100 یا بصورت ذرات خشک پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می‌باشند، که مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می‌باشد، از این محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم(SCC[2]) استفاده شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای چند از جمله : خاصیت ضد سایش، ضد لغزش، ضد حریق و ضد انعکاس سطوح را دارند.