تبلیغات
پروژه نانو و ارتباط آن با عمران - کاربرد نانو در صنعت بتن
سه شنبه 7 آبان 1387

کاربرد نانو در صنعت بتن

   نوشته شده توسط: بنیامین    نوع مطلب :عمران ،

كاربرد مواد نانو در صنعت بتن
   

مقدمه

كاربرد مواد نانو در صنعت بتنمواد نانو به عنوان موادی كه حداقل یكی از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زیر 100nm باشد تعریف شده اند ، یك نانومتر یك هزارم میكرون یا حدود 100000 برابر كوچكتر از موی انسان است . به طور كلی ،در یك تقسیم بندی عمومی ، محصولات نانو مواد را می توان به صورت های زیر بیان كرد:   ·

فیلمهای نانو لایه ( Nano Layer Thin Films ) برای كاربردهای عمدتاً الكترونیكی    · نانو پوششهای حفاظتی (Nano Coating ) برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی    · نانو ذرات به عنوان پیش سازنده (Precursor) یا اصلاح ساز (Modifier) پدیده های شیمیایی و فیزیكی    · نانو لوله ها (Nanotubes) منظور از یك ماده نانو ساختار یا واضح تر یك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدی است كه در آن انتظام اتمی ، اندازه كریستالهای تشكیل دهنده و تركیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد .   

خواص فیزیكی و شیمیایی مواد نانو (در شكل و فرمهای متعددی كه وجود دارند از جمله ذرات ، الیاف ، گلوله و . . . ) در مقایسه با مواد میكروسكوپی تفاوت اساسی دارند . تغییرات اصولی كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكی اندازه بلكه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد .

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

در مطالب بعدی كه خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد كه با توجه به نوظهور بودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد كنند

2. مواد نانو كمپوزیت

مواد نانو كمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اندكه از تكنولوژی سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .

هرچند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شركت تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است ، ولی رشته نانو كمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .

در این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است كه افق جدیدی را در صنعت سرامیك نوید می دهد . زیرا كاربرد این مواد پدیده ای است كه از نظر مكانیكی ، الكتریكی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف كاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره كرد:· تكنولوژی نانو فلز آرتوناید كه اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیك بوجود آورده است . · ذرات نانویی غیر فلز مانند:نانو سیلیكا ، نانو زیركونیا و مواد دیگر اصلاح كننده سرامیك ها می باشد .

3. بتن با عملكرد بالا ([1]HPC)

یكی از چالشهایی كه در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) می باشد . این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزیت و چند فازی مركب و پیچیده می باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد كه چسبندگی ، پیوستگی و یكپارچگی را بوجود می آورد .
بنابراین ، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و كاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد . روش معمولی برای توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانیكی بهتر ، بتن با عملكرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد ، از جمله می توان به خاصیت الكترو مغناطیسی ، و قابلیت به كار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و ... را نام برد .

4. نانو سیلیس آمورف

در صنعت بتن ، سیلیس یكی از معروفترین موادی است كه نقش مهمی در چسبندگی و پر كنندگی بتن با عملكرد بالا (HPC) ایفا می كند .

محصول معمولی همان سلیكیافیوم یا میكرو سیلیكا می باشد كه دارای قطری در حدود 1/0 تا 1 میلی متر می باشد و دارای اكسید سیلیس حدود 90% می باشد . می توان گفت كه میكرو سیلیكا محصولی است كه در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملكرد كامپوزیت مواد سیمانی به كار برده می شود .

محصول نانو سیلیس متشكل از ذراتی هستند كه دارای شكل گلوله ای بوده و با قطر كمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشك پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند ، كه مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ، این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراكم([2]SCC) به كار گرفته شده است . نانو سیلیس معلق كاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

خاصیت ضد سایش

ضد لغزش

ضد حریق

ضد انعكاس سطوح  

آزمایشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica ) با هیدرواكسید كلسیم در مقایسه با میكرو سیلیكا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار كم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میكرو سیلیكا را در سنین اولیه دارا می باشد .

تمام كارهای انجام یافته بر روی كاربرد مواد نانو سیلیس كلوئیدی (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ریولوژی ، كار پذیری و مكانیكی خمیر سیمان بوده است . آنچه كه در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانومتر می باشد .

5. نانو لوله ها(NANOTUBES)

همان گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الیاف برای مسلح كردن و اصلاح عملكرد مكانیكی بتن بكار برده می شوند . امروزه از الیاف فلزی ، شیشه ای ، پلی پروپلین ، كربن و  . . . در بتن برای مسلح كردن استفاده می شود و لیكن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربنی (Carbon Nanotubes  ) انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح كردن بوسیله نانو لوله ها استفاده كرد .

نانو لوله كربنی توسط LIJIMA در سال 1991 كشف شده است و كارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیك كوانتوم انجام یافته است بطوری كه تحقیقات نوین بر روی تكنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می كند . كربن 60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند كه آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبك می كند بطوریكه می توانند خمیدگی و كشش را بدون شكستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف كربن خواهند شد كه در كامپوزیت ها به كار برده می شوند .

نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مركز تحقیقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ایران ) ، دارای مقاومت كششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الكتریكی از خود نشان می دهند ، بطوریكه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الكتریكی آنها در حدود 1000 برابر فلز مس می باشد

نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند كه انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده اند . یك نسل جدید از نانو كامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های كربنی در نقش الیاف مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابراین نانو لوله های كربنی از اجزای كلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختمانی با عملكرد بالای چند منظوره , بازی می كنند .

6. نتیجه گیری

  منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جدید ساختمانی و بیان مزایای استفاده از این نوع مواد در صنعت ساختمان می باشد ، البته به دلیل نو بودن این نوع مصالح زمینه های فراوانی برای كارهای نظری و عملی در دانشگاههای كشور وجود دارد كه امید است كه با معرفی مصالح با ساختار نانو راه برای گامهای بلندتر در این زمینه باز شود


بهنام
پنجشنبه 18 اسفند 1390 11:36 ق.ظ
ممنون از مطلبی که گذاشتین.
سارا
پنجشنبه 22 دی 1390 05:50 ب.ظ
سلام دوست عزیز
سابق بر این از وبلاگتون برای پایان نامه ام استفاده کرده بودم و حالا برای یه سمینار تخصصی اومدم که یه گشتی تو اینترنت بزنم که باز هم به وبلاگ عالی شما برخوردم
ممنونم از اینکه زحمت کشیدی و این مطالبو گذاشتی
طبق معمول عالی بود
وب سایت تبلیغاتی
سه شنبه 6 مهر 1389 10:07 ق.ظ
سلام به وب سایت ما هم سر بزنید

www.tablighatagahi.com
کمیته فرهنگی انجمن
چهارشنبه 15 آبان 1387 09:20 ق.ظ
سلام جناب آقای امیری

اول تبریک بابت وبلاگتون
و اما بعد...
خوشحالم شما هم با من هم عقیده اید اما نظر دبیر انجمن این بود که این مطلب رو در وبلاگ کمیته فرهنگی بگذاریم.
و لطفا فراموش نشه که شما عضو هسته مرکزی کمیته فرهنگی هستید و ما برای اداره گروهی وبلاگ کمیته فرهنگی منتظر طرح و نظر و مقالات شما هستیم...
منتظریم
موفق باشید و سربلند.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر