كاربرد مواد نانو در صنعت بتن
مقدمه:
مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm
باشد تعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر
كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي عمومي ، محصولات
نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد: · فيلمهاي نانو لايه (
Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي · نانو
پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ،
حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي · نانو ذرات به عنوان پيش سازنده
(Precursor) يا اصلاح ساز (Modifier) پديده هاي شيميايي و فيزيكي · نانو
لوله ها (Nanotubes) منظور از يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه
نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه در آن انتظام اتمي ،
اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيميايي در سراسر بدنه در مقياس چند
نانو متري گسترده شده باشد .
خواص
فيزيكي و شيميايي مواد نانو (در شكل و فرمهاي متعددي كه وجود دارند از
جمله ذرات ، الياف ، گلوله و . . . ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي تفاوت
اساسي دارند . تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي اندازه
بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد .
هدف
نهايي از بررسي مواد در مقياس نانو ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني
با عملكرد بالا مي باشد ، كه آنها را مي توان به عنوان مصالحي با عملكرد
بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چند منظوره ، ظهور خواصي
جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح
بتوانند كاربردهاي گوناگوني را ارائه نمايند .
در
مطالب بعدي كه خواهد آمد مواد نانو ساختاري معرفي خواهند شد كه با توجه به
نوظهور بودن چنين موادي مي توانند تحولي شگرف در صنعت ساختمان سازي و
صنايع وابسته به آن ايجاد كنند .
2. مواد نانو كمپوزيت:
مواد نانو كمپوزيت بر پايه پليمر (ماتريس پليمري ) اولين بار در سالهاي 70 معرفي شده اندكه از تكنولوژي سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كاني درون ماتريس پليمر استفاده شده است .
هرچند
تحقيقات انجام شده در دو دهه گذشته براي توسعه تجاري اين مواد توسط شركت
تويوتا در ژاپن در اواخر سالهاي 80 صورت گرفته است ، ولي رشته نانو كمپوزيت
پليمر هنوز در مرحله جنيني و در آغاز راه مي باشد .
در
اين شرايط نانو آلومينا ، بهترين ساختار نانوئي است كه افق جديدي را در
صنعت سراميك نويد مي دهد . زيرا كاربرد اين مواد پديده اي است كه از نظر
مكانيكي ، الكتريكي و خواص حرارتي به طور مناسب داراي تعادل بوده و در رشته
هاي مختلف كاربرد دارد . از جمله مي توان به چند نمونه اشاره كرد:·
تكنولوژي نانو فلز آرتونايد كه اخيراً به طور تجاري ، الياف نانويي آلومينا
، انقلابي در رشته سراميك بوجود آورده است . · ذرات نانويي غير فلز
مانند:نانو سيليكا ، نانو زيركونيا و مواد ديگر اصلاح كننده سراميك ها مي
باشد .
3. بتن با عملكرد بالا ([1]HPC) :
يكي از چالشهايي كه در رشته مصالح ساختماني بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC
) مي باشد . اين نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزيت بوده و از نظر دوام
جزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده مي باشد . خواص ، رفتار و
عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ،
پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد .
بنابراين
، مطالعات بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد
و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد . روش معمولي براي توسعه بتن با
عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و
بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه
بر عملكرد با دوام و خواص مكانيكي بهتر ، بتن با عملكرد بالاي چند منظوره (MHPC)
خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد ، از جمله مي توان به خاصيت الكترو
مغناطيسي ، و قابليت به كار گيري در سازه هاي اتمي (محافظت از تشعشعات ) و
افزايش موثر بودن آن در حفظ انرژي ساختمانها و ... را نام برد .
4. نانو سيليس آمورف:
در صنعت بتن ، سيليس يكي از معروفترين موادي است كه نقش مهمي در چسبندگي و پر كنندگي بتن با عملكرد بالا (HPC) ايفا مي كند .
محصول
معمولي همان سليكيافيوم يا ميكرو سيليكا مي باشد كه داراي قطري در حدود
1/0 تا 1 ميلي متر مي باشد و داراي اكسيد سيليس حدود 90% مي باشد . مي توان
گفت كه ميكرو سيليكا محصولي است كه در محدوده بالاي اشل اندازه نانو متر
جهت افزايش عملكرد كامپوزيت مواد سيماني به كار برده مي شود .
محصول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه داراي شكل گلوله اي بوده و با قطر كمتر از 100nm
يا بصورت ذرات خشك پودر يا بصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند
، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو سيليس مي باشد ، اين نوع محلول در
آزمايشات مشخص در بتن خود تراكم([2]SCC) به كار گرفته شده است . نانو سيليس معلق كاربردهاي چند منظوره از خود نشان مي دهد مانند:
- خاصيت ضد سايش
- ضد لغزش
- ضد حريق
- ضد انعكاس سطوح
آزمايشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سيليس (Colloidal Silica
) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع تر انجام
گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تاثير پوزالاني مقدار بسيار بالاي
ميكرو سيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد .
تمام كارهاي انجام يافته بر روي كاربرد مواد نانو سيليس كلوئيدي (Colloidal Nano Silica
) در بخش اصلاح خواص ريولوژي ، كار پذيري و مكانيكي خمير سيمان بوده است .
آنچه كه در اينجا مطرح است نتايج اوليه محصولات نانو سيليس با قطري در
محدوده 5 تا 100 نانومتر مي باشد .
5. نانو لوله ها:(NANOTUBES)
همان
گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الياف براي مسلح كردن و اصلاح
عملكرد مكانيكي بتن بكار برده مي شوند . امروزه از الياف فلزي ، شيشه اي ،
پلي پروپلين ، كربن و . . . در بتن براي مسلح كردن استفاده مي شود و ليكن
تحقيقات روي بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربني (Carbon Nanotubes ) انتشار نيافته است تا بتوان از نتايج آن براي مسلح كردن بوسيله نانو لوله ها استفاده كرد .
نانو لوله كربني توسط LIJIMA
در سال 1991 كشف شده است و كارهاي بسياري بر روي ساختار نانو در بخش فيزيك
كوانتوم انجام يافته است بطوري كه تحقيقات نوين بر روي تكنولوژي و مهندسي
نانو در سطح جهاني نقش اساسي و اصلي بازي مي كند . كربن 60 و نانو لوله هاي
نوين داراي ساختاري هستند كه آنها را از فولاد قوي تر و بسيار سبك مي كند
بطوريكه مي توانند خميدگي و كشش را بدون شكستن تحمل نمايند و در آينده
جايگزين الياف كربن خواهند شد كه در كامپوزيت ها به كار برده مي شوند .
نانو لوله ها با توجه به تحقيقات انجام شده در مركز تحقيقات بتن( وابسته
به موسسه ACI شاخه ايران ) ، داراي مقاومت كششي بيش از هر نوع الياف بتني
شناخته شده مي باشند و نيز نانو لوله ها خواص ويژه قابل ملاحظه حرارتي و
الكتريكي از خود نشان مي دهند ، بطوريكه هادي بودن حرارت آنها بيش از دو
برابر الماس و هادي بودن الكتريكي آنها در حدود 1000 برابر فلز مس مي باشد
.
نانو لوله ها طبقه جديدي از محصولات مي باشند كه انقلابي جديد در
زمينه مصالح و مواد پيشرفته را بوجود آورده اند . يك نسل جديد از نانو
كامپوزيت هاي چند منظوره مي توانند به عنوان نانو لوله هاي كربني در نقش
الياف مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گيرند . بنابراين نانو
لوله هاي كربني از اجزاي كليدي بدست آوردن هدف اصلي ذكر شده در فوق به
عنوان مصالح ساختماني با عملكرد بالاي چند منظوره , بازي مي كنند .
6. نتيجه گيري:
منظور
از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جديد ساختماني و بيان مزاياي استفاده
از اين نوع مواد در صنعت ساختمان مي باشد ، البته به دليل نو بودن اين نوع
مصالح زمينه هاي فراواني براي كارهاي نظري و عملي در دانشگاههاي كشور وجود
دارد كه اميد است كه با معرفي مصالح با ساختار نانو راه براي گامهاي بلندتر
در اين زمينه باز شود .
مطالب مشابه :
نمونه.سوال.مبانی.مهندسی.برق.با.پاسخ.تشریحی.و.تستی
به وبلاگ مهندسی صنایع دانشگاه پیام نور خرم آباد خوش آمدید. برای تماس >>> [email protected]
آزمایش قندها
انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد - آزمایش قندها - - انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد
نمونه سوال اندیشه اسلامی 2 با پاسخنامه تستی
مهندسی صنایع دانشگاه پیام نور خرم آباد. Khoramabad PNU Industrial Engineering . آخرين
(سلول بنیادی)stem cell
انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد - (سلول بنیادی)stem cell - - انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد
آزمایش آمینواسیدها
انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد - آزمایش آمینواسیدها - - انجمن زیست شناسی پیام نور خرم آباد
كاربرد مواد نانو در صنعت بتن
انجمن علمی برق پیام نور خرم آباد. انجمن علمی مدیریت صنعتی پیام
آشنايي با قلعه فلک الافلاک - خرم آباد
زیست دانشگاه پیام نور کوهدشت - آشنايي با قلعه فلک الافلاک - خرم آباد - در خصوص دروس تخصصی رشته
اصطلاحات نگهداری و افزودنیهای مواد غذایی
انجمن صنایع غذایی پیام نور خرم آباد - اصطلاحات نگهداری و افزودنیهای مواد غذایی - مطالب و
برچسب :
پیام نور خرم آباد