نانو سیمان و نانو بتون

فناوری نانو

مقدمه :

نانو تكنولوژی یك رشته جدید نیست ، بلكه رویكردی جدید در تمام رشته‌ها است. در سالهای اخیر تحقیقات زیادی در خصوص افزودن نانو ذرات به سیمان انجام گرفته است.

فناوری نانو كاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف از جمله صنایع غذایی ، دارویی ، پزشكی ، بیوتكنولوژی ، الكترونیك و كامپیوتر و ارتباطات و حمل و نقل و انرژی و محیط زیست و هوا فضا و ... دارد. تغییر مقیاس ساخت باعث تغییراتی اساسی در نحوه طراحی سیستم‌ها خواهد داشت ، زیرا در مقیاس نانو ، نیروهای بین‌مولكولی و نیروهای دیگر مرتبط وارد محاسبات می‌شوند. كنترل مواد در مقیاس نانو به معنای ساختن ساختارهای بنیانی در مقیاسی است كه در آن اندازه‌ها خواص اساسی معین می‌شود (نانو آخرین مقایس تولید) و بنابراین كنترل خواص مواد حاوی ذرات نانو بهتر امكان‌پذیر می‌باشد.

نانو ذرات افزودنی به سیمان هم می‌تواند از نوع تركیبات تشكیل دهنده خود سیمان (اكسید سیلیس ، اكسید آهن و آلومینا)  باشند و هم از تركیباتی دیگر (برای مثال كربونانو تیوب) كه در جهت ایجاد خواصی مشخص و معین در سیمان ، كاربرد دارند. به عنوان مثال ، برای حصول به سیمانی با خواص مناسب جهت استفاده در چاه‌های نفت افزودن نانو ذرات مناسب می‌باشد. در حال حاضر متخصصین پژوهشگاه صنعت نفت به دانش فنی مورد نیاز برای ساخت نانو افزودنی مناسبی برای كنترل خواص سیمان كاری جداره چاههای نفتی دست یافته‌اند. هدف اصلی استفاده از نانو افزودنی‌ها در سیمان جداره چاههای نفتی مقابله با وجود مشكلاتی از لحاظ پایین بودن فشار مخزن و ضرورت ایجاد فشار لازم توسط سیمان استفاده شده می‌باشد.

همچنین استفاده از كربن نانوتیوب به عنوان نانو افزودنی در سیمان پتانسیل فوق‌العاده قوی (سیمان سخت) ایجاد می‌كند چون هم یك ماده تقویت كننده ایده‌آل می‌باشد و  هم قطر آن شبیه اندازه كلسیم ـ سیلیكات ـ هیدرات است از دیگر كاربردهای كربن نانوتیوب در صنعت ساختمان استفاده از آن به عنوان اجزاء ساختاری و عامل انتقال حرارت می‌باشد به نحوی كه یكی از كاربردهای آن ، استفاده از آن برای گرم كردن ساختمان‌ها می‌باشد.

در حال حاضر در كشور چین ، بیشترین تحقیقات در جهت بررسی خواص نانو سیمانها انجام شده است و لذا بسیاری از مقالات معتبر در خصوص بررسی خواص نانو سیمانها مربوط به دانشگاه‌های این كشور است. به طور كلی مهمترین عامل در كنترل خواص نانو سیمانها ، علاوه بر خواص نانو ذرات ، اختلاط مناسب نانو ذرات و سیمان می‌باشد. نانو سیمانها به دلیل مقاومت بالا و خواص ساختاری بهبود یافته ، كاربردهای زیادی دارند برای مثال ، از این نوع سیمانها ، برای ساخت آسمان خراشها ، ساختمان‌های ریاست جمهوری و نظامی (ضد گلوله) و در مناطقی كه خورندگی زیاد است ، استفاده می‌شود.

بطور كلی ، استفاده از افزودنی‌ها در  تولید سیمان ، علاوه بر تأثیراتی كه بر خواص سیمان دارد ، به دلیل مصرف كمتر سیمان ، كاهش مصرف انرژی و كاهش گازهای گلخانه‌ای را نیز به همراه دارد.

نانوسیمانهای حاوی نانو سیلیس :

مهمترین تركیب پوزولانها ، سیلیكا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است كه در نتیجه واكنش آنها با هیدروكسید كلسیم ، سیلیكات كلسیم هیدراته شده ، تولید می‌شود.

سرعت واكنش و واكنش‌پذیری پوزولان‌ها ، سیلیكا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است كه در نتیجه واكنش آنها با هیدروكسید كلسیم ، سیلیكات كلسیم هیدراته شده، ‌تولید می‌شود. بنابراین بدیهی است كه نانو سیلیس‌ها بدلیل سطح مقطع بیشتر از اهمیت خاصی برخوردار باشند.

تحقیقات انجام شده نشان داده است كه مقاومت