کاربرد نانوتکنولوژی در بتن

تلاش‌های تحقیقاتی فزاینده در زمینه نانوتکنولوژی تعدادی از رشته‌ها از جمله جنبه‌های ساخت و ساز پایدار در مهندسی عمران و محیط زیست را در بر می‌گیرد. دستاوردهای فوق‌العاده‌ای در مورد پذیرش فناوری نانو در ساخت و سازهای پایدار گزارش شده است، اما چیزهای بیشتری از آنچه به دست آمده است برای کشف وجود دارد.

برخی از پیشرفت ها در پذیرش نانوتکنولوژی در ساخت و ساز پایدار، شامل افزایش خواص رئولوژیکی، مقاومت و دوام بتن است. که ثابت شده است به ویژگی های نانوسکوپی اجزای تشکیل دهنده آن بستگی دارد.

نانو بتن

فناوری نانو امکان پیشرفت های بزرگ در ساخت و ساز، به ویژه در بتن (یک ماده کامپوزیتی چند فازی و نانوساختار) را ارائه می دهد. که ناهمگن ترین مصالح ساختمانی است. خواص بتن توسط ویژگی های مختلف اجزای تشکیل دهنده آن کنترل می شود.

که به آن مزیت بزرگی برای بهره مندی از مزایای فناوری نانو برای اصلاح مواد اتمی و مولکولی اجزای مختلف آن به منظور توسعه بتن تقویت شده می دهد. گزارش‌های پژوهشی در مورد پذیرش فناوری نانو در بتن و سازه‌های ساختمانی، بر روی نانوساختار، اصلاح ساختار اتمی بتن و مواد مبتنی بر سیمان و مکانیسم شکست آنها متمرکز شده‌اند .

نانوتکنولوژی خاصیت حجیم بتن را بهبود می‌بخشد، به دستیابی به محصولات نهایی نازک‌تر، زمان گیرش سریع‌تر و کاهش سطح حملات محیطی کمک می‌کند. برخی از پیشرفت های جدید در فناوری نانو، توانایی آن در استفاده از مواد حاشیه ای و بازیافتی است.

اعتقاد بر این است که فناوری نانو قادر خواهد بود سیستم‌هایی را برای پوشش یا اصلاح سیستم‌های مشکل‌دار به‌گونه‌ای ارائه کند که قابل استفاده شوند.  اگر بتوان فرآیندهایی را توسعه داد که خواص نامطلوب سنگدانه های حاشیه ای را اصلاح کند، بسیاری از منابعی که در حال حاضر برای برخی از مصارف بتن مجاز نیستند، می توانند قابل قبول باشند و ساخت بتن اقتصادی تر شوند .

همچنین ثابت شده است که نانوتکنولوژی در جلوگیری از ترک و کاهش انقباض در بتن مفید است. این احتمال وجود دارد که فناوری نانو بتواند ابزارهایی را برای اصلاح انقباض سیستم های سیمانی هیدراته، کاهش یا حتی حذف تعداد اتصالات مورد نیاز، به حداقل رساندن پیچش با کاهش تغییر حجم بتن از تغییرات دما، به حداقل رساندن تاب برداشتن با کاهش تغییر حجم ناشی از از دست دادن رطوبت نانوتکنولوژی می‌تواند عمر روسازی‌ها یا سازه‌های بتنی را تا حد زیادی افزایش دهد، اگر بتوان روشی را توسعه داد که بتن را به نقطه نفوذناپذیر تبدیل کند.

استفاده از ابزارها و نانومواد مبتنی بر فناوری نانو برای نظارت و اصلاح نفوذپذیری یک سیستم بتنی معین، فوراً به سازه‌های بتنی طولانی‌تر منجر می‌شود .گزارش‌های علمی نشان داده‌اند که نانوتکنولوژی می‌تواند با بهبود پیوند خمیری سنگدانه‌ها و خواص دوام بتن (سخت شده) به افزایش مقاومت فشاری کمک کند .

کاربرد نانوتکنولوژی که گاهی به عنوان اصلاح نانو بتن از آن یاد می شود با علم نانو سر و کار دارد. که اندازه‌گیری و مشخصه‌سازی ساختار نانو و ریزمقیاس مواد مبتنی بر سیمان است تا درک بهتری از چگونگی تأثیر این ساختار بر خواص و عملکرد در مقیاس کلان از طریق استفاده از تکنیک‌های پیشرفته توصیف و مدل‌سازی سطح اتمی یا مولکولی دارد. در واقع، مهندسی نانو

مزایای استفاده از فناوری نانو در بتن و SCM از جمله مزایای دیگر است:

1.نسل جدیدی از مواد بتن با کارایی بالا را با توجه به خواص مکانیکی و دوام آنها برای ساخت و ساز پایدار توسعه دهید.

2.کاهش هزینه ساخت و مصرف انرژی، بهبود خواص حجیم بتن و ساخت و ساز ناب.

3.مواد بتن جدید را از طریق پردازش نوآورانه سیمان و خمیر سیمان مبتنی بر فناوری نانو تکامل دهید.

4.ارتقای مدل(های) چند مقیاسی اساسی برای بتن از طریق خصوصیات و مدل سازی پیشرفته بتن در مقیاس های نانو، میکرو، مزو و کلان.

5.استفاده از ضایعات یا مواد بازیافتی و سایر مواد سیمانی تکمیلی برای تأیید محیط زیست پایدار، توسعه و تأثیرات اجتماعی-اقتصادی، همانطور که در کشورهایی که اهمیت فناوری نانو را در اولویت قرار می دهند مشهود است.