فناوری نانوتکنولوژی در بتن   

بتن از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. این ماده مصنوعی بیشترین تولید سالیانه را دارد. همچنان میتوان مصالح  سیمانی و بتنی را از پرمصرفترین مصالح ساختمانی دانست. ویژگی برجسته بتن به علت ارزان بودن و مصرف کم انرژی دارای ویژگیهای خاص خود میباشد. بیش از۹۰درصد پوسته اصلی زمین اکسید سیمان است و می توان گفت منبعی غنی از مواد اولیه در دسترس است. متخصصان پیوسته در حال انجام آزمایش بر روی کیفیت روزافزون این مصالح هستند. درصورتی که مشخصه و ویژگیهای ذاتی این مصالح مانند مقاومت با دیگر مصالح کم به نظر میرسد.

برای شناخت بتن و خاصیتهای آن باید به بررسی و تجزیه وتحلیل ITZ پرداخت. بنابراین این ناحیه در نقش ضعیفترین ناحیه اتصال دربتن عمل میکند و بیشترین میکروترکها در این ناحیه بروز میکند. میتوان گفت همه ویژگیهای بتن و دیگر مصالح پایه سیمانی، ناشی از فرایند هیدراسیون آن است. درک بهتر رفتار و ساختار بتن در مقیاس نانو به ما کمک خواهد کرد تا ویژگی مطلوب بتن بهبود یابد. افزایش دوام، کاهش شکنندگی (تردی)، افزایش مقاومت کششی خاصیتهایی هستند که میتوان با افزودنیهای خاص آنها را برای بتن بدست آورد. افزودن مواد نانو به سیمان ویژگیهای عملکردی آن را افزایش میدهد. مثالً نانو سیلیسها میتواند به نحو مطلوبی بر مقاومت فشاری بتن تأثیر بگذارد. دوغابی که از نانو سیلیس آمورف )بیشکل( سبب افزایش مقاومت بتن نمای خود متراکم دربرابر جدایی سنگدانه ها میشود؛ علاوه بر این میتوان افزون مقادیر ناچیزی از نانو لوله های کربنی می تواندسبب افزایش مقاومت فشاری و خمشی بتن شود. ترک خوردگی یکی از مهمترین عواملی است که باعث نگرانی مهندسان در سازه بتنی میباشد. بااستفاده از

پلیمرهای معالج بتن اثر ترک خوردگی را میتوان کمتر کرد؛ که شامل کپسولهای ریز متشکل از عامل درمانی بتن و ماده محرک شیمیایی است. در صورت ایجاد ترک این ماده آزاد شده و با ماده محرک تماس پیدا میکند. بعد از انجام این تماس پلیمریزاسیون آغاز شده و دو طرف ترک به هم میچسبند. این روش مستلزم تزریق اپوکسی که هزینه زیادی دارد میشود. قرارگیری حسگرهای میکرو و نانو الکترومکانیکی متخصصان را قادر کرده تا بتوانند ویژگیها و عکس العملهای بتن را در مراحل مختلف آمیختن، ریختن، گیرش وبارگذاری بررسی کننداین حسگرها درک ما را از فرایند هیدراسیون بتن و نابود شدن احتمالی و ترکها ارتقاء میدهد و عالوه براین از هیدروژلهای فعال محیطی در بتن استفاده میشودکه امکان حسگری و واکنش دهی نسبت به محرکهای محیطی نظیر رطوبت و دما را فراهم میکند.

مقدمه

نانو، پیشوندی به معنای یک بیلیونم یا000،000،1000/1  می باشند. در متون فناوری نانو، معمولا برای مشخص کردن یک واحد اندازه گیری برابر با 10 به توان منفی 9 متر استفاده میشود. مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد  آن )طول،عرض، ضخامت ( زیر 100نانومترباشد؛ تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000 برابر کوچکتر از موی انسان است. خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو )در شکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله  ذرات، الیاف،گلوله و . . . ( در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از  نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها درسطح مقیاس نانو میباشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد باال می باشد، که آنها را  می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواصی جدید  و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

نقش نانو در بهبود کیفیت بتن

یکی از عواملی که روشهای سنتی ساختار خمیر سیمان را منسوخ میکند فقدان نظم بلوری در این ماده است.

دانشمندان توانسته اند شفافیتی بیشتر از ساختار اتمی آب سیمان را به تصویر بکشند. روشن ترین مسیری که در استفاده از نانو مواد در کیفیت بتن وجود دارد در مراحل تولید بتن یعنی ایجاد روشهای آسان در فرایند ساخت و هم چنین ویژگی نهایی بتن سخت شده است. استفاده ز افزودنی در بتن دارای اشکالاتی میباشد اما فناوری نانو مزیت های بیشتری را به بتن اضافه میکند و میتوان بتن را هم چنین در سطح بهترین و بالاترین و باکیفیت ترین مصالح در نظر گرفت. افزودن نانو ذرات سیلیس به مصالح پایه سیمانی از تضعیف واکنش اصلی در آن می کاهد و هم چنین از حجم حفره هایی که پس از سخت شدن میتوانند در محلی تجمع کنند را کم میکند و به این ترتیب بر دوام بتن می افزاید. خاکستربادی از مصالحی است که میتواند در ارتقاء بخشیدن به مقاومت و پایداری زیست محیطی بتن را کمک کند.

البته یکی از مهم ترین ضعفی که بر استفاده از خاکستربادی است کاهش سرعت بتن در جذب مقاومت اولیه و زیاد شدن مدت زمان مراقبت از آن در مقایسه با بتن معمولی است. همچنین استفاده از نانو ذرات هماتیت علاوه بر افزایش مقاومت بتن با تغییر مقاومت الکتریکی توده بتن کارکرد را مناسب تر و پایش سطح تنش وارد شده به بتن را هموارتر میکند. نانو ذرات سیلیکا سبب رشد فرایند هیدراسیون بتن شده و مقاومت سه روزه را افزایش میدهد.

یکی دیگر از نانو ذرات که سبب ارتقای ویژگی بتن میشود دی اکسید تتانیوم است که این ماده به دلیل ویژگیهای استریل کننده و واکنش پذیری کاتالیتیک قوی در سیمان رنگ و شیشه های پنجره نیز استفاده میشود و به دلیل رنگ سفید آن به شکل بارزی نسبت به رنگ بتن مورد توجه قرار میگیرد به طور کلی نانو ذرات به عنوان مراکز  کریستال سازی عمل کرده که این ابعاد ریز نانو ذرات باعث میشود تا بتوان راحت تر حفره ها و فضاهای خالی را پرکند و به عنوان پرکننده تأثیر بیشتری بر خلل و فرج و چسبندگی بهتر بین خمیر سیمان و سنگدانه بر جای بگذارد  و مقاومت فشاری آن را ارتقاء میدهد و از آثار مطلوب استفاده از ذرات نانو بنیان افزایش کندروانی خمیر بتن پیش  از زمان گیرش است که موجب میشود حالت تعلیق سنگدانه بهترشده و کارایی بتن هم افزایش یابد

. فناوری نانو و بتن های ویژه:

 بتن الیافی

 بتن خودمتراکم

 نانوبتن هوشمند گرمازا

چالشهای نانو تکنولوژی در صنعت بتن

نانو تکنولوژی مانند تمامی تکنولوژیهای نو نیاز به یک توجیه اقتصادی دارد، در حال حاضر هزینه های بالای نانو ذرات مانع از توسعه روزافزون این محصولات و استفاده آنها در صنعت میگردد، برای همین بهره برداری از نانو تکنولوژی در صنعت بتن در مقیاس تجاری همچنان به چند محصول قابل عرضه در بازار محدودگردیده است.

مشکل دیگر در زمینه استفاده از نانو موادها توزیع یکنواخت آنها در ماتریس بتن است. معموالً این مواد در حین افزوده شدن به بتن به صورت کلوخه انباشته میشوند و در مخلوط به خوبی توزیع نمیشوند، البته برای این حل مشکل میتوان از دستگاههای مخلوط کن قوی استفاده کرد. اشکال دیگر در این زمینه جذب آب بسیار بالای ذرات نانو است. این ذرات به علت سطح ویژه بسیار بزرگی که دارند مقدار زیادی آب جذب میکنند و ممکن است بر کارایی بتن تأثیرگذار باشد.

درنهایت چالش هایی هستند که باید قبل از گسترش استفاده از نانو فناوری در صنعت بتن حل شوند مانند: توزیع یکنواخت نانو مواد، سازگاری نانو مواد با سیمان، فرآوری، تولید، ایمنی، مسائل مربوط به حمل و نقل، تولید انبوه و هزینه ها، به علاوه معرفی کردن این مصالح جدید به جامعه از طریق زیرساختهای اجتماعی مستلزم افزایش و درک تأثیر آنها روی محیط زیست و سالمت انسانها میباشد، با این حال چیزی که واضح است این است که، اکنون، بعد از ۵۰ سال از مقاله مشهور ریچارد فاینمن نانو فناوری در حال تغییر دیدگاه دانشمندان و مهندسین در مورد یکی از قدیمیترین ماده های ساخت بشر، بتن، است.

کاربرد نانو فناوری در بتن

افزودنی ها موجود برای بتن همیشه تمامی مشخصات بتن را بهبود نمی بخشد. نانو فناوری نشان داده است که قابلیت بهبود عملکرد بتن را به صورت همه جانبه دارد. در این جا با تعدادی از کاربرد های نانو فناوری در بتن آشنا می شویم.

ذرات نانو با توجه به ابعادشان می توانند نقش پر کننده حفرات را بازی کنند. همچنین می توانند با تشکیل نانو کریستال ها مشخصات بتن را ارتقا بخشند. میکرو سیلیس از جمله افزودنی های پرمصرف امروزی است

با این حال مشاهده شده که استفاده از نانو سیلیس تاثیر بهتری روی رفتار بتن دارد. در ادامه بتن خود تمیز شونده، خود پایش، نانو مسلح کننده های بتن و نانو پوشش های بتنی معرفی می شوند.

نانو ذرات سیمان:

یکی از فواید کریستال های نانو مقیاس که با استفاده از نانو ذرات تشکیل شده است، پر شدن فضا ها و حفرات خالی ماتریس سیمان است. اضافه کردن نانو ذرات که منجر به تشکیل نانو کریستال ها می شود، باعث افزایش مقاومت فشاری، کششی و برشی می شود. سیمان در صنعت به صورت پودر تولید و مصرف می شود. ابعاد ذرات سیمان معمولی عموما در حد میلی و میکرو هستند. اخیرا نانو ذرات سیمان برای بهبود عملکرد سیمان پیشنهاد شده است.

دو روش برای ساخت نانو ذرات سیمان پیشنهاد شده است:

1 )خرد کردن ذرات سیمان معمولی به وسیله آسیاب های پر قدرت (کل به جزء)

2 )ترکیبات شیمیایی (جزء به کل) چسب های سیمانی که با استفاده از نانو ذرات سیمان به وجود می آیند، زمان عمل آوری کمتر و مقاومت فشاری اولیه باالتری نسبت به سیمان های معمولی دارند.

نانورس

استفاده از ذرات نانو رس باعث بهبود رفتار مکانیکی مثل مقاومت در مقابل نفوذ کلرید ها، ایجاد بتن خود متراکم، کاهش نفوذ پذیری و کاهش افت در بتن می شود. رس و مشخصات رس که در ترکیب با سیمان تاثیر گذار می باشد در مقیاس نانو وجود دارد.

ابعاد ذرات رس در طبیعت در حد میکرو و ریز تر از میکرو است. ساختار رس شامل ذرات کریستالی فیلوسیلیکات آلومینیوم با ضخامت تقریبی در حد یک نانو متر است.

تاثیر رس بر روی سیمان موضوع جدیدی نیست و در اکثر کاربرد ها از رس کلسینه)clay Calcined )شده استفاده  می شود. با این حال در بازبینی های اخیر تمرکز بر روی امکانات مهندسی نانو در رس قرار گرفته است. اکثر این تحقیقات بر روی رس طبیعی )کلسینه نشده انجام می شود. به دلیل آب دوست بودن)Hydrophilic )ذرات رس، کنترل مقدار آب مورد نیاز در کامپوزیت های رس-سیمان با  اهمیت است.

نانوسیلیس

میکروسیلیس یکی از موادی است که در دهه های اخیر استفاده از آن در بتن به طور جدی مورد توجه مهندسین ساختمان قرار گرفته است. به دلیل خصوصیات بارز پوزولانی میکروسیلیس، استفاده از ان جهت بهبود خواص مکانیکی و افزایش دوام بتن در کشور های پیشرفته رو به افزایش است. استفاده از ان در بتن دارای فواید بسیار زیادی از جمله: کاهش ترکهای ناشی از هیدراتاسیون سیمان، دوام بهتر در مقابل آسیب های سولفات ها و آب های اسیدی و دست یافتن به مقاومت های نهایی بالا با استفاده از انواع سوپر روان کننده های بتن می باشد. از دیگر مزایای مصرف میکروسیلیس کاهش تحرک یون های کلر و در نتیجه کاهش عمق نفوذ کلر در بتن بویژه در نواحی ساحلی جنوب ایران می باشد. از موارد مصرف آن می توان در بتن ریزی های مربوط به ساخت اسکله های دریائی،شمع ها، ستون ها و قطعات پیش ساخته،فونداسیون ماشین آلات و کلیه سازه های بتنی که در معرض حمالت شیمیایی بویژه یون کلر و سولفات ها قرار دارند نام برد

در سال های اخیر مطالعات بر روی نانو ذرات سیلیس متمرکز شده، با این هدف که بتوان با استفاده از این ماده، مشخصات بتن را بیش از پیش افزایش داد.

 افزودن نانو سیلیس به بتن موجب افزایش مقاومت فشاری، کششی و خمشی، کاهش زمان گیرش و کاهش نفوذ پذیری آب درون بتن و همچنین مقاومت باالتر در برابر حمله های شیمیایی می شود. آزمایشاتی که بر روی نانو سیلیس انجام شده، نشان داده اند که این ذرات نه تنها برای محیط زیست مشکل ساز نیستند بلکه نتایج بهتری در مقایسه با میکرو سیلیس ارائه می کنند. تحقیقات نشان داده است که اضافه کردن نانو سیلیس بیشتر از میکرو سیلیس باعث افزایش مقاومت در بتن می شود. نانو سیلیس مخلوط شده با بتن در دراز مدت باعث حفظ سالمت کارگران، بتن و محیط زیست می شود. نانو سیلیس همچنین می تواند باعث کاهش مصرف سیمان، بهبود کیفیت بتن و افزایش کارایی آن شود.

اضافه کردن 10 درصد نانو سیلیس باعث افزایش 26 درصدی مقاومت فشاری بتن گردید در حالی که همین مقدار میکروسیلیس افزایش 15 درصدی مقاومت فشاری بتن در را در بر داشت. حتی اضافه کردن مقدار اندک 25/0 درصدی نانو سیلیس باعث 10 درصد افزایش مقاومت  فشاری و 25 درصد افزایش مقاومت خمشی می گردد.

نانوذرات اکسید آهن:

مشاهده شده است که استفاده از نانو ذرات اکسید آهن در مالت سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی و همچنین عامل ایجاد قابلیت خود-پایش هوشمند بودن-capabilities sensing-Self ) بتن می گردد. توده ملات سیمان که با نانو ذرات اکسید آهن مخلوط گردیده است، تحت اثر بارگذاری های مختلف، مقاومت الکتریکی متفاوتی نشان می دهد. وجود این قابلیت فوق العاده گرانبهاست و به خصوص برای سازه هایی که از حس گر های مدفون داخل سازه بهره مند نیستند قابل استفاده است. با توجه به این خاصیت منحصر به فرد همچنین می توان عملکرد حس گر های سنجش تنش را بهینه سازی کرد

دی اکسید تیتانیوم:

خود تمیز شوندگی فوتو کاتالیتیک، یکی از مهم ترین موارد استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت ساختمان است.

آلودگی های طبیعی و صنعتی مثل NOx ،مونوکسید کربن، VOCها، کلروفنول ها و آلدهید های ناشی از اتومبیل ها و پساب های صنعتی، در اثر فوتوکاتالیزر و به کمک کاتالیزر بسیار فعال نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم تجزیه می شوند. برای فعال شدن اثر خود تمیز شوندگی در اکسید تیتانیوم، نور طبیعی روز، رطوبت هوا و اکسیژن مورد نیاز است. نحوه فعالیت فوتو کاتالیکتیک های بر پایه دی اکسید تیتانیوم را به صورت جامع می توان در مقاله مطالعه نمود.

هم اکنون محصولات خود تمیز کننده و ضد آلاینده بتنی توسط شرکت های مختلف برای استفاده در نمای ساختمان ها و کف پوش های جاده ها تولید می شود و در اروپا و ژاپن بسیار استفاده شده اند که برای مثال می توان از کلیسای جوبلی در رم ایتالیا نام برد.

 محققان همچنین نشان داده اند که استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم علاوه بر خاصیت خود تمیز کنندگی، باعث افزایش سرعت هیدارسیون و کاهش زمان گیرش و همچنین باعث افزایش مقاومت خمشی و فشاری بتن نیز می شوند. یکی از معایب این روش کاهش کارایی تجزیه کنندگی آن با گذشت زمان است در نمای کلیسای جوبلی، رم، ایتالیا  از بتن با ترکیب نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم استفاده شده است.

نانو ذرات اکسید آلومینیوم:

اضافه کردن نانو ذرات اکسید آلومینیوم به مخلوط بتن باعث افزایش قابل ملاحظه در مدول الاستیسیته بتن می گردد. مشاهده شده است که با افزودن 5 درصد نانو اکسید آلومینیوم، مدول الاستیسیته بتن تا 143 درصد افزایش پیدا کرده است ولی تاثیر قابل مالحظه ای روی مقاومت بتن نداشته است. تاکنون ویژگی خاص دیگری از این ماده در بتن گزارش نشده است.

نانو الیاف ها:

نانو لوله های کربنی )CNTs )و نانو رشته های کربنی CNFs )به عنوان گزینه های اصلی نانو تکنولوژی برای مسلح کردن مصالح پایه سیمانی معرفی می شوند. مدول االستیسیته و مقاومت بسیار باالی این نانو مواد ها ) درحدود ترا پاسکال TPa )در کنار مقاومت کششی عالی )در حدود گیگا پاسکال GPa )و مشخصات منحصر به فرد الکتریکی و شیمیایی، پتانسیل باالی نانو لوله ها/رشته های کربنی را در ایجاد نسل جدید مصالح پایه سیمانی نشان می دهد. استفاده از این نانو مواد ها باعث بهبود مشخصات مکانیکی، مقاومت در برابر پخش ترک ها، محافظت در برابر امواج الکترومغناطیس و ایجاد قابلیت خود-پایش در مصالح پایه سیمانی می گردد. نسبت طول به عرض این نانو مواد ها بسیار زیاد است )1000 و بیش تر( و می توان آن ها را به مانند یک زنجیر طوالنی فرض نمود. نانو لوله های کربنی تک جدارهSWCNTs ) و چند جداره ) MWCNTs )و نانو رشته های کربنی از گرافین های زنجیر وار با ساختارهای بسیار منظم و با مساحت بسیار زیاد تشکیل شده اند.

نانو رشته های کربنی برخالف نانو لوله ها بسیار راحت تر در مخلوط سیمان توزیع می شوند، همچنین فرآوری آن ها راحت تر است، به طور هم زمان هم مشخصات مکانیکی و هم مشخصات الکتریکی را بهبود می بخشد، به کار گیری آن ها راحت تر و هزینه نهایی آن ها برخالف نانو لوله ها بسیار پایین تر )تا 100 برابر ارزان تر( و برای تولید انبوه بتن مفید است. در تحقیقاتی که تاکنون انجام شده، استفاده از نانو لوله ها/رشته های کربنی در کامپوزیت های پلیمری به صورت گسترده ای مطالعه شده اند ولی درباره استفاده آن ها در بتن و سیمان، مطالعات محدودی انجام شده است. بیش تر تحقیقات انجام شده، بر روی مقایسه تاثیر CNTs و CNFs بر مالت سیمان متمرکز شده است.

یکی از اشکاالت اصلی این افزودنی ها، عدم توزیع یکنواخت آن ها در مخلوط سیمان است و یک دلیل عمده این مسئله، آب گریزی بسیار باالی آن ها و دلیل دیگر آن جاذبه درونی باالی این نانو مواد است. یکی دیگر از مشکالت این نانو لوله ها/رشته ها عدم چسبندگی مناسب بین CNFs/CNTs با خمیر سیمان است.

 برای ایجاد یک مخلوط همگن و هم زمان چسبندگی عالی بین CNFs/CNTs و مالت سیمان تحقیقاتی انجام شده است یکی از روش های مطرح شده، اضافه کردن CNFs/CNTs به صمغ عربی ) یک صمغ با قابلیت حل شدن در آب که به عنوان عامل پراکنده ساز استفاده شده است( و بعد، اضافه کردن آن به سیمان است. در یک تحقیق نشان داده شد که اضافه کردن SWCNTs و یا MWCNTs به بتن با استفاده از پیش پراکنش با صمغ عربی، می تواند سختی ومدول االستیسته سیمان را افزایش دهد در حالی که اضافه کردن آن ها بدون استفاده از صمغ عربی باعث تضعیف مشخصات مکانیکی سیمان می شود. یک روش دیگر برای توزیع یکنواخت نانو لوله های کربنی در خمیر سیمان، استفاده از انرژی فرا صوت و همچنین استفاده از سورفاکتنت ها ) موادی که اثر کشش سطحی را کاهش می دهند( است، در این حالت مشاهده شد که مقدار اندکی 048.0 CNTsو 08/0 درصد وزنی تا 50 %باعث افزایش مدول االستیسیته سیمان می شود.در زمینه مسلح کردن بتن با نانو الیاف بحث بسیار گسترده ای وجود دارد که از حوصله این مبحث خارج است، روش های اضافه کردن این مواد به بتن، مزایا و معایب هر روش، نتایج بدست آمده از تغییر در مقاومت و کارایی بتن، صرفه اقتصادی، نحوه پراکنش نانو مواد در بتن، اتفاقاتی که در مقیاس نانو در پیوندهای بین نانو مواد و ذرات سیمان می افتد و بسیاری مباحث دیگر همچنان در حال بررسی هستند.

نانو پوشش ها:

محافظت و یا تقویت ساختمان های موجود و یا جدید به وسیله اصالح پلیمری سطح و یا پوشش دهی با سطوح نفوذ ناپذیر و آب گریز امکان پذیر است. جلوگیری از نفوذ آب و آلودگی به بتن باعث افزایش کارایی سازه ای بتن می شود. این عمل از نفوذ مواد مضر برای بتن و فوالد به درون بتن جلوگیری می کند. همچنین باعث افزایش مقاومت در برابر یخ زدگی می شود. با این حال همچنان می بایست دوام دراز مدت این مصالح و سازگار بودن آن ها با پوشش

زیرین و تاثیر آن ها روی بقیه مشخصات مکانیکی بررسی شود. بر اساس فرمول بندی این مواد، این اصالح ها مکانیزم های متفاوتی دارند.

 الف( پوشش دهی و عایق بندی روی سطح بتن که باعث ایجاد یک سد غیر قابل نفوذ می شود. )پلی اورتان، اکریلیک و رزین های اپوکسی- resins epoxy and acrylic, Polyurethane.)

ب( مواد آب-گریزی که روی سطح حفرات بتن کشیده می شوند و مانع از نفوذ آب می شوند. )سیلان، سیلوکسان،  .)Silane, siloxane and fluorinated polymers -فلئوریناته های پل

ج( پر کننده حفرات که درون بتن نفوذ می کند و حفرات را می بندد. )سیلیکات مایع و سیلیکو فلورایدهای مایع -)Liquid silicates and liquid silicofluorides

بتن های خود ترمیم شونده:

یکی از نگرانی های مهندسین در مورد بتن، ترک خوردن آن است. ترک ها باعث نفوذ مواد مضر، کاهش عمر بتن و کاهش عملکرد سازه ای آن می گردد. اخیرا تحقیقاتی انجام شده که در آن ریز کپسول های حاوی پر کننده های ترک در مخلوط بتن قرار داده می شود. زمانی که در بتن ترک ایجاد می شود این کپسول ها شکسته شده و مواد داخل آن فضای ترک را پر می کند

نتایج :

 بتن از جمله مواد و مصالح ساختمانی است که فناوری امید بخش نانو، قدری دیرتر به قلمرو آن نفوذ کرده است.

افزودن مواد نانو مقیاس به سیمان، میتواند ویژگیهای عملکردی آن را ارتقا دهد. روشنترین مسیری که در استفاده از نانو مواد در بهبود بتن وجود دارد؛ در مراحل ساخت خود بتن یعنی ایجاد سهولت در فرایند ساخت و همچنین ویژگیهای نهایی بتن سخت شدهاست. فناوری نانو این مزیت را دارد که با اصلاح ضعفها، مشکلاتی در زمینه دیگرویژگیهای بتن ایجاد نمیکند. تحقیقات انجام گرفته نشان میدهد که بهرهگیری از ذرات در مقیاس نانو باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش کیفیت بتن میشود. به عنوان مثال »نانو سیلیس سبب بهبود تراکم ذرات میشود، استحکام بتن را افزایش میدهد و ....

استفاده از دی اکسید تیتانیوم سبب ایجاد خاصیت خود تمیز شوندگی و ضد عفونی کنندگی بتن میشود و رنگ سفید و درخشندگی به بتن میدهد.

نانو آلومینیوم نیز محصولی است که مقاومت فشاری بتن را تا حدودی افزایش میدهد و با مقاومت بیشتر سازه در برابر بارهای وارده، پایداری بنا را  افزایش میدهد. نانو تیتانیوم از نفوذپذیری یون کلر در بتن و تخریب و خوردگی آرماتور جلوگیری کرده و عمر ساختمان را افزایش میدهد«. از سوی دیگر استفاده از روکشهای مبتنی بر فناوری نانو میتواند به حفاظت بیشتر از بتن در برابر شرایط محیطی خورنده همچون دریا کمک شایانی نماید. عالوه بر این موارد میتوان به بتن با عملکرد باالی چند منظوره، ویژگیهای دیگری را اضافه نمود که از این میان میتوان به خاصیت الکترومغناطیسی، قابلیت بهکارگیری در سازههای اتمی و افزایش مؤثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان اشاره کرد.