» کاربرد مواد نانو در صنعت بتن

تاریخ : تیر ۱۱, ۱۳۸۷ | نویسنده : جواد عباسی | دسته : دسته‌بندی نشده | تعداد بازدید : 1108

مقدمه:

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول ،
عرض ، ضخامت ) زیر ۱۰۰nm باشد تعریف شده اند ، یک نانومتر یک هزارم میکرون
یا حدود ۱۰۰۰۰۰ برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی ،در یک تقسیم
بندی عمومی ، محصولات نانو مواد را می توان به صورت های زیر بیان کرد:�

�• فیلمهای نانو لایه ( nano layer thin films ) برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی

• 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 فیزیکی� �

• نانو لوله ها (nanotubes) منظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر …

+ برای مشاهده کامل مقاله بر روی ادامه مطلب کلیک نمایید .

توجه : برای مشاهده کامل تمامی مقالات سایت باید عضو شوید (کمتر از ۱ دقیقه ) ، + ثبت نام +
مقدمه:

مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول ،
عرض ، ضخامت ) زیر ۱۰۰nm باشد تعریف شده اند ، یک نانومتر یک هزارم میکرون
یا حدود ۱۰۰۰۰۰ برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی ،در یک تقسیم
بندی عمومی ، محصولات نانو مواد را می توان به صورت های زیر بیان کرد:�

�• فیلمهای نانو لایه ( nano layer thin films ) برای کاربردهای عمدتاً الکترونیکی

• 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 فیزیکی� �


نانو لوله ها (nanotubes) منظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک
بدنه نانو ساختار ( nanostructured solid ) جامدی است که در آن انتظام
اتمی ، اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در
مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد .� �
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 در سطح مقیاس نانو می باشد .

هدف نهایی از بررسی مواد
در مقیاس نانو ، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا 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 .

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

�۲٫ مواد نانو کمپوزیت:
مواد
نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری ) اولین بار در سالهای ۷۰
معرفی شده اندکه از تکنولوژی سول- ژل(sol-gel) جهت انتشار (disperse) دادن
ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است .

هرچند
تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت
تویوتا در ژاپن در اواخر سالهای ۸۰ صورت گرفته است ، ولی رشته نانو
کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد .

در
این شرایط نانو آلومینا ، بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در
صنعت سرامیک نوید می دهد . زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر
مکانیکی ، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در
رشته های مختلف کاربرد دارد . از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:•
تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیراً به طور تجاری ، الیاف نانویی
آلومینا ، انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است . • ذرات نانویی غیر
فلز مانند:نانو سیلیکا ، نانو زیرکونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها
می باشد .

۳٫ بتن با عملکرد بالا ([۱]hpc) :
یکی از
چالشهایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است ، بتن با عملکرد
بالا(hpc ) می باشد . این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از
نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد . خواص ،
رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که
چسبندگی ، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد .

بنابراین ،
مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و
کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می باشد . روش معمولی برای توسعه بتن با
عملکرد 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 عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر ، بتن با عملکرد بالای چند منظوره
(mhpc) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد ، از جمله می توان به خاصیت
الکترو مغناطیسی ، و قابلیت به کار گیری در سازه های اتمی (محافظت از
تشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمانها و … را نام برد
.

۴٫ نانو سیلیس آمورف:
در صنعت بتن ، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (hpc) ایفا می کند .
محصول
معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود
۱/۰ تا ۱ میلی متر می باشد و دارای اکسید سیلیس حدود ۹۰% می باشد . می
توان گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو
متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود .
محصول
نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده و با قطر
کمتر از ۱۰۰nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا بصورت معلق در مایع محلول قابل
انتشار می باشند ، که مایع آن معمول ترین نوع محلول نانو سیلیس می باشد ،
این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم([۲]scc) به کار گرفته
شده است . نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

خاصیت ضد سایش
ضد لغزش
ضد حریق
ضد انعکاس سطوح� �

آزمایشات
نشان داده اند که واکنش مواد نانو سیلیس (colloidal silica ) با
هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و
مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکرو
سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد .

تمام کارهای انجام یافته
بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (colloidal nano silica ) در بخش
اصلاح خواص ریولوژی ، کار پذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است . آنچه که
در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده ۵ تا
۱۰۰ نانومتر می باشد .

۵٫ نانو لوله ها:(nanotubes)
همان
گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الیاف برای مسلح کردن و اصلاح
عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند . امروزه از الیاف فلزی ، شیشه ای ،
پلی پروپلین ، کربن و� . . . در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن
تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی (carbon nanotubes� )
انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانو لوله
ها استفاده کرد .
نانو لوله کربنی توسط lijima در سال ۱۹۹۱ کشف شده
است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته
است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی
نقش اساسی و اصلی بازی می کند . کربن ۶۰ و نانو لوله های نوین دارای
ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می
توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف
کربن خواهند شد که در کامپوزیت ها به کار برده می شوند .

نانو
لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن( وابسته به
موسسه aci شاخه ایران ) ، دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی
شناخته شده می باشند و نیز نانو لوله ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و
الکتریکی از خود نشان می دهند ، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو
برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها در حدود ۱۰۰۰ برابر فلز مس می باشد
.�

نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلابی جدید
در زمینه مصالح و مواد پیشرفته را بوجود آورده اند . یک نسل جدید از نانو
کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش
الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابراین نانو
لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به
عنوان مصالح ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره , بازی می کنند .

۶٫ 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 کارهای نظری و عملی در دانشگاههای
کشور وجود دارد که امید است که با معرفی مصالح با ساختار نانو راه برای
گامهای بلندتر در این زمینه باز شود .

� � irannano:منبع��

  • » حجم فایل : مگابایت
  • » نوع فایل :
  • » دسته فایل : دسته‌بندی نشده
  • » رمز عبور : www.engplus.ir
  • » فایل مورد نظر در " " قسمت آماده دانلود از لینک زیر می باشد.

بدون نظر

نظر بگذارید

سوال امنیتی را جواب دهید *