Link Name (((***خط تولید سنگ مصنوعی سمنت پلاست***))) خط تولید سنگ مصنوعی سمنت پلاست - کاربرد نانو فناوری در بتن
 
خط تولید سنگ مصنوعی سمنت پلاست
خط تولید سمنت پلاست (سنگ مصنوعی) 09353984349
سنگ مصنوعی سمنت پلاست


مشاوره رایگان در خصوص راه اندازی خط تولید سنگ مصنوعی سمنت پلاست 4349 398 0935 (محمد احدی)

مدیر وبلاگ : محمد احدی
مطالب اخیر
نویسندگان
کاربرد نانو فناوری در بتن
یکی از جنبه های اصلی نانو تکنولوژی ماهیت میان رشته ای آن است. تعامل این علم با علم بتن می تواند نقطه عطفی در صنعت ساخت و ساز ایجاد کند. هدف نهایی از بررسی بتن در مقیاس نانو، یافتن نسلی جدید از مصالح ساختمانی با عملکرد های بالا و با خواصی جدید و متفاوت نسبت به خواص مصالح معمولی است. اولین گام برای ورود به این عرصه، شناخت بتن است: تاریخچه، کاربرد ها، محاسن و معایب بتن، روش های سنتی اصلاح بتن، مزایا و معایب این روش ها و در نهایت شناخت نقاط ضعف و قوت بتن، سپس وارد دنیای نانو می شویم، بتن از دیدگاه نانو مشاهده می شود، ترکیبات، ساختارها و فرایند ها بازبینی می شوند سپس امکاناتی که این علم تا به امروز فراهم آورده بررسی می گردند و آینده نانو بتن ها ترسیم می شوند.
معرفی:
بتن در مفهوم وسیع، به هر ماده یا ترکیبی که از یک ماده چسبنده با خاصیت سیمانی شدن تشکیل شده باشد گفته می ‌شود. این ماده چسبنده عموما حاصل فعل و انفعال سیمان های هیدرولیکی و آب می‌ باشد. بتن از پر کاربرد ترین مصالح ساختمانی است. ویژگی اصلی بتن ارزان بودن و در دسترس بودن مواد اولیه آن است. کاربرد بتن را می توان در تمامی کارهای عمرانی از قبیل ساختمان، مخازن و نیروگاه ها، سازه های دریایی مثل اسکله ها، جاده ها و راهها، مسیر های انتقال آب و سدها و ... مشاهده کرد. تاکنون مطالعات زیادی در زمینه بهبود کیفیت بتن انجام شده است که اکثر آنها تغییر در ترکیب بتن (که به آن طرح اختلاط بتن گفته می شود) را بررسی کرده اند، با این حال استفاده از افزودنی ها و همچنین جایگزین کردن مصالح متداول مورد استفاده در بتن با مصالح جدید همیشه مورد توجه بوده است. یکسری از مواد جدید که توانسته اند خواص مکانیکی و فیزیکی بتن را ارتقا دهند، نانو مواد ها هستند. نانو مواد ها با توجه به خصوصیات شان در سطوح بسیار ریز میتوانند دنیای بتن را کاملا متحول کنند.
در این گردآوری سعی برآن شده که دید کلی از بتن نمایانده شود، تاریخچه ای در مورد این صنعت آورده شده، سپس مواد تشکیل دهنده بتن و از جمله افزودنی های متداول معرفی می شوند. برای ورود به عرصه نانو لازم است ساختار نانویی این ماده بررسی شود. همچنین در بخش نانو تکنولوژی در بتن، دو مسیر در تحقیقات نانو در بتن معرفی می شوند سپس آینده متصور شده برای نانو بتن ها ترسیم می شود و در نهایت چالش هایی که علم نانو در صنعت بتن مواجه است معرفی می شوند.


filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1- صنعت بتن

تاریخچه:
کلمه "بتن" از ترجمه کلمه "concrete" و از ریشه لاتین "concertus" به معنای "متراکم و فشرده " آمده است. رومی ها نوعی خاکستر آتشفشانی با نام پوزالان را با آهک مخلوط و ملاتی با مقاومت بالا تولید می کردند. بررسی های امروزی نشان داده است که مقاومت فشاری بتن های باستانی در مقایسه با بتن های امروزی تفاوت زیادی ندارند ولی مقاومت کششی آن ها بسیار کمتر است. بعد از روم باستان به نظر میرسد که راز ساخت بتن برای 13 قرن مسکوت ماند تا در اوایل قرن 16 میلادی دوباره مورد استفاده قرار گرفت. ترکیب دیگری شبیه بتن با نام ساروج از ابتکارات معماران ایرانی در دوران بسیار کهن است که جهت ساختن حوض، پل، آب انبار، برکه گرمابه و بنای خانه و سد کاربرد داشته ‌است. قدمت سازه های ساروجی تا 700 سال تخمین زده شده است. [1]
استفاده از نانو تکنولوژی در صنعت بتن به چند سال اخیر برمیگردد. از حدود 80 سال پیش تاکنون استفاده از سیلیکا در ابعاد میکرون به صورت گسترده ای در بتن های پایه سیمانی مورد استفاده قرار گرفته است. ثابت شده است که استفاده از ذرات ریزتر از میکرو سیلیس باعث افزایش مقاومت فشاری بتن گردیده است، با این حال کمبود دانش و درک ضعیف از اثر ذرات فوق ریز و نانو ذرات در تکنولوژی بتن، تحقیقات فراوانی را در این زمینه می طلبد.


filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2- معبد پانتئون رم به عنوان یکی از بزرگترین گنبدهای جهان جزو شگفتی‌های دنیای معماری، نمونه ای از سازه بتنی رومیان باستان.ضخامت گنبد 5/1 متر و ارتفاع آن 2/43 متر است.

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3- پل تاریخی سی وسه پل، در قسمت پی این پل از ساروج استفاده شده است.

مواد تشکیل دهنده متداول بتن
بتن در کاربرد متداول ساختمانی به ماده ای تشکیل شده از شن (سنگ دانه های درشت دانه از 0.5تا 2.5 سانتیمتر است)، ماسه (سنگ دانه های کوچک تر از 5/2سانتیمتر است)، سیمان که در بتن نقش اتصال سنگ دانه ها را دارد و در ارتباط مستقیم با مقاومت بتن است و آب در بتن نقش روان کردن بتن برای کارایی بهتر و انجام عملیات هیدراتاسیون را داراست. در اثر واکنش شیمیایی سیمان و آب روند سخت شدن ادامه یافته و در نتیجه دانه ها (ماسه و شن) را بصورت تودﮤ سنگ مانندی به یکدیگر می چسباند. در عین حال بعضی مواد به عنوان مواد افزودنی در مرحله مخلوط کردن به بتن اضافه می‌شوند. این افزودنی ها به منظور افزایش مقاومت، کارایی، دوام و تغییر خاصیت های ظاهری بتن به آن اضافه می شود. مواد افزودنی به دو گروه مواد افزودنی‌های شیمیایی و مواد افزودنی‌های معدنی تقسیم می‌شوند. انواع معمول مواد افزودنی بتن به شرح زیر است:
- شتاب دهنده سرعت هیدراتاسیون بتن (سخت شدن)
- کاهش دهنده سرعت گیرش بتن.
- افزودنی های حباب زا باعث ایجاد حباب های با هندسه کروی و بسیار ریز درون بتن می شوند.اﻓﺰودﻧﯽ های ﺣﺒﺎب زا ﻋﻤﺪا ﺑﺮاﯼ اﻳﺠﺎد و ﺗﺜﺒﻴﺖ ﺣﺒﺎب های ﻣﻴﮑﺮوﺳﮑﻮﭘﯽ هوا در ﺑﺘﻦ اﺳﺘﻔﺎدﻩ ﻣﯽ ﺷﻮد.
- روان ساز بتن که به منظور کاهش دهنده مقدارآب بتن استفاده میگردد.
- مواد افزودنی که شامل رنگدانه ها که می تواند برای تغییر رنگ بتن و زیبایی استفاده گردد.
هرکدام از این روش ها می توانند یکی از ویژگی های بتن را ارتقا بخشند با این حال معمولا در ویژگی های دیگر بتن اثر منفی می گذارند و کیفیت بتن را به طور یکنواخت افزایش نمی دهند اما فناوری نانو این مزیت مهم را دارد که با اصلاح ضعف ها، مشکلاتی در زمینه دیگر ویژگی های بتن ایجاد نمی کند. [2]
ساختار بتن:
بتن ماده ای با ساختار نانو، چند فازی و با اجزا مختلف است. این ساختار شامل فازهای نامنظم کریستالی از ابعاد میکرومتر تا نانومتر می باشد.[3] فاز غیر بلوری و نانوساختار کلسیم-سیلیکات-هیدرات (C-H-S) باعث ایجاد چسبی می شود که اجزا بتن را به هم می چسباند.[4]


filereader.php?p1=main_a87ff679a2f3e71d9
شکل 4- ساختار نانو مقیاس از کریستال C-H-S [3]

بتن در مقیاس نانو شامل ملکول ها، سطوح (دانه ها و فیبرها) و پیوندهای شیمیایی است. مشخصاتی که این مقیاس را توصیف می کنند شامل: ساختارهای ملکولی، گروه های عمل گر سطحی(surface functional groups) ، طول پیوندها، مقاومت (انرژی) و دانسیته می باشد. ساختار غیر بلوری و فاز های کریستالی و محدوده های میان فازی، در این مقیاس به وجود می آیند. مشخصات و فرایندها در مقیاس نانو، تعامل بین ذرات و فازها در مقیاس میکرو و اثرات بارهای اعمالی و کلا محیط پیرامون در مقیاس ماکرو، را تعریف می کند. به عبارت دیگر تمامی مشخصات مهندسی در یک توده بتن به فرایندهایی مربوط است که در نانو مقیاس اتفاق می افتد. [3]

نانو تکنولوژی در بتن:
علم نانو و مهندسی نانو که گاهی با عبارت بهسازی نانویی در بتن بیان می شوند ، عناوینی هستند که برای توصیف دو مسیر در تحقیقات نانو تکنولوژی در بتن استفاده می شوند.[5,6,7,8]
علم نانو مربوط است به اندازه گیری و توصیف ساختار مواد پایه سیمانی در مقیاس نانو و میکرو برای درک بهتر رفتار در مقیاس بزرگ (ماکرو) و عملکرد آن از طریق استفاده از تکنیک های پیشرفته توصیف و مدل سازی مربوط به سطح اتمی یا ملکولی.
نانو مهندسی شامل تکنیک های دستکاری ساختار در مقیاس نانومتری به منظور ایجاد نسل جدید و مناسب کامپوزیت های سیمانی با رفتار مکانیکی ایده ال است و حتی میتوان بتن با خواص جدیدی مثل مقاومت الکتریکی پایین، هوشمند بودن، خود تمیز کننده، خود ترمیم کننده، شکل پذیری بالاو ....به وجود آورد.
فعالیت های تحقیقاتی اخیر در زمینه نانو تکنولوژی در بتن شامل: بررسی ذاتی هیدراسیون در سیمان، تاثیر اضافه کردن نانو سیلیکا به بتن، اضافه کردن نانو ذرات به سیمان، بتن و پوشش های سیمانی و مشاهده تاثیرات آن ها بر رفتار و مشخصات ایجاد شده است.[9]


filereader.php?p1=main_e4da3b7fbbce2345d
شکل 5- مقیاس اجزا مختلف بتن و یک کاربرد آن[9]

آینده بتن:
در دنیای امروز بتن بعد از آب پر استفاده ترین ماده در جهان محسوب می شود. با استفاده از ویژگی های منحصر به فرد این ماده مثل: عمل آوری در دمای معمولی، خزش کم، قابلیت شکل گیری در قالب های پیچیده، مقاومت حرارتی تا دمای 600 درجه سلسیوس، همساز بودن با انواع رشته ها و فیبرهای موجود، قابلیت استفاده با نانو مواد های موجود مثل نانو سیلیکا و مشخصات غیر سمی بتن، می توان به صورت موثر برای ساختن ماده ای جدید با قابلیت های فوق العاده به کار رود. به عنوان مثال می توان با نانو سیمان های فرآوری شده، پوسته هایی با ضخامت چند میکرون و با شکل های مختلف همچون استوانه ایجاد کرد و در اجزا الکترونیکی و سنسورهای حرارت بالا به کار برد. همچنین می توان از نانو لوله های کربنی هم برای افزایش مقاومت بتن و هم برای شکل دهی مدار های الکترونیکی استفاده کرد. یکی از کاربردهای مهم این مواد جدید برای پوشش بتن است، پوشش های پایه سیمانی موجود می بایست ضخیم بوده و برای بهبود چسبندگی آن ها نیاز به افزودن مواد پلیمری است. نانو سیمان ها یک الگوی جدید در این حیطه ارائه خواهند داد. می توان با مواد و تکنیک های جدید، پوشش های نانو متری با مشخصه های خاص مثل مقاومت در برابر سایش، مقاومت در برابر حرارت و پوشش ها با خاصیت الکتریکی تولید کرد، همچنین می توان پوشش هایی ساخت که حرارت کمتری تولید کنند و در نتیجه اصطکاک کاهش یابد. پوشش ها می توانند خود تمیز شونده و خود ترمیم کننده باشند. سطوح بودن ترک دیگر یک آرزوی دور از دسترس نیست. با تکنولوژی نانو، تصور ما از بتن متحول خواهد شد.[9]

filereader.php?p1=main_1679091c5a880faf6
شکل 6- پوشش خود تمییز شونده، ساخته شده با نانو ذرات [9]

filereader.php?p1=main_8f14e45fceea167a5
شکل 7- برج MM در یوکوهامای ژاپن با سطح خود تمیز شونده

چالش های نانو تکنولوژی در صنعت بتن:
نانو تکنولوژی مانند تمامی تکنولوژی های نو نیاز به یک توجیه اقتصادی دارد، در حال حاضر هزینه های بالای نانو ذرات مانع از توسعه روزافزون این محصولات و استفاده آن ها در صنعت می گردد، برای همین بهره برداری از نانو تکنولوژی در صنعت بتن در مقیاس تجاری همچنان به چند محصول قابل عرضه در بازار محدود گردیده است.
مشکل دیگر در زمینه استفاده از نانو مواد ها توزیع یکنواخت آن ها در ماتریس بتن است. معمولا این مواد در حین افزوده شدن به بتن به صورت کلوخه انباشته می شوند و در مخلوط به خوبی توزیع نمی شوند، البته برای این حل مشکل می توان از دستگاه های 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 می کنند و ممکن است بر کارایی بتن تاثیر گذار باشد.[2]
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 زیرساخت های اجتماعی مستلزم افزایش و درک تاثیر آن ها روی محیط زیست و سلامت انسان ها می باشد، با این حال چیزی که واضح است این است که، اکنون، بعد از 50 سال از مقاله مشهور فینمن(Feynman.R) ، نانو فناوری در حال تغییر دیدگاه دانشمندان و مهندسین در مورد یکی از قدیمی ترین ماده های ساخت بشر، بتن، است.[3]

نتایج:
بتن در مقیاس بزرگ یعنی ماده ای که بشر امروز در تمامی زیر ساخت های مهم و حیاتی خود به کار برده است، بتن در مقیاس نانو یعنی ماده ای با فاز های نامنظم کریستالی، فاز های غیر کریستالی و نانو ساختارهای کلسیم-سیلیکات-هیدرات (C-H-S). استفاده از نانو فناوری در بتن نوید دهنده ایجاد یک کامپوزیت پایه سیمانی جدید، تقویت شده و پیشرفته با مشخصات منحصر به فرد مکانیکی، حرارتی و الکتریکی در آینده نزدیک است. غالب تحقیقات انجام شده تاکنون بر روی درک بهتر از هیدراسیون ذرات سیمان، نانو ذرات سیلیکا و سنسورها انجام شده اند. با این حال برای استفاده از علم نانو در صنعت بتن می بایست چالش های زیادی برطرف شود.

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 [1].
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) و 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 بالاتری نسبت به سیمان های معمولی دارند [2].

نانو رس ها:
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 لایه های 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(Calcined clay) 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 [3].

نانو سیلیس:
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 حملات 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 بالاتر در برابر حمله های شیمیایی می شود. آزمایشاتی که بر روی نانو سیلیس انجام شده، نشان داده اند که این ذرات نتنها برای محیط زیست مشکل ساز نیستند بلکه نتایج بهتری در مقایسه با میکرو سیلیس ارائه می کنند [4]. تحقیقات نشان داده است که اضافه کردن نانو سیلیس بیشتر از میکرو سیلیس باعث افزایش مقاومت در بتن می شود [5]. نانو سیلیس مخلوط شده با بتن در دراز مدت باعث حفظ سلامت کارگران، بتن و محیط زیست می شود. نانو سیلیس همچنین می تواند باعث کاهش مصرف سیمان، بهبود کیفیت بتن و افزایش کارایی آن شود [4,6,7].
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 [6]. حتی اضافه کردن مقدار اندک 25/0 درصدی نانو سیلیس باعث 10 درصد افزایش مقاومت فشاری و 25 درصد افزایش مقاومت خمشی می گردد [8].

نانو ذرات اکسید آهن:
مشاهده شده است که استفاده از نانو ذرات اکسید آهن در ملات سیمان باعث افزایش مقاومت فشاری و خمشی و همچنین عامل ایجاد قابلیت خود-پایش (هوشمند بودن)(Self-sensing capabilities ) بتن می گردد [6]. 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[9]. 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 [10] 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 [11] و همچنین باعث افزایش مقاومت خمشی و فشاری بتن نیز می شوند [12,13]. یکی از معایب این روش کاهش کارایی تجزیه کنندگی آن با گذشت زمان است [14].


filereader.php?p1=main_c4ca4238a0b923820
شکل 1- کلیسای جوبلی، رم، ایتالیا.
در نمای این سازه 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 ملاحظه ای روی مقاومت بتن نداشته است[15]. 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 الاستیسیته و مقاومت بسیار بالای این نانو مواد ها ( در حدود ترا پاسکال TPa) در کنار مقاومت کششی عالی (در حدود گیگا پاسکال GPa) و مشخصات منحصر به فرد الکتریکی و شیمیایی، پتانسیل بالای 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 طولانی فرض نمود. نانو لوله های کربنی تک جداره (SWCNTs) 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.

filereader.php?p1=main_c81e728d9d4c2f636
شکل 2- نمای شماتیک گرافین

filereader.php?p1=main_eccbc87e4b5ce2fe2
شکل 3- نمای شماتیک نانو لوله های کربنی تک جداره و چند جداره

نانو رشته های کربنی برخلاف 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 برخلاف نانو لوله ها بسیار پایین تر (تا 100 برابر ارزان تر) و برای تولید انبوه بتن مفید است [3]. 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 ملات سیمان متمرکز شده است. یکی از اشکالات اصلی این افزودنی ها، عدم توزیع یکنواخت آن ها در مخلوط سیمان است و یک دلیل عمده این مسئله، آب گریزی بسیار بالای آن ها و دلیل دیگر آن جاذبه درونی بالای این نانو مواد است. یکی دیگر از مشکلات این نانو لوله ها/رشته ها عدم چسبندگی مناسب بین CNTs/CNFs با خمیر سیمان است[16]. برای ایجاد یک مخلوط همگن و هم زمان چسبندگی عالی بین CNTs/CNFs و ملات سیمان تحقیقاتی انجام شده است. یکی از روش های مطرح شده، اضافه کردن CNTs/CNFs 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 و مدول الاستیسته سیمان را افزایش دهد در حالی که اضافه کردن آن ها بدون استفاده از صمغ عربی باعث تضعیف مشخصات مکانیکی سیمان می شود [16]. 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 CNTs (048/0 و 08/0 درصد وزنی) تا 50% باعث افزایش مدول الاستیسیته سیمان می شود [17].
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 اصلاح 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 فولاد 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 اصلاح 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 )(Polyurethane, acrylic and epoxy resins). ب) مواد آب-گریزی که روی سطح حفرات بتن کشیده می شوند و مانع از نفوذ آب می شوند. (سیلان، سیلوگسان، پلیمر های فلئوریناته )(Silane, siloxane and fluorinated polymers). 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. برای آشنایی کامل در مورد این مواد می توانید [1] را مطالعه کنید.


filereader.php?p1=main_aab3238922bcc25a6
filereader.php?p1=main_1ff1de774005f8da1
شکل 4- نمونه هایی از فرایند های خود ترمیم شوندگی [1]

برچسب ها: سمنت پلاست,سنگ مصنوعی, سنگ مصنوعی سمنت پلاست, سنگ مصنوعی ساختمان, ماشین آلات سنگ, رزین سنگ, رزین سنگ مصنوعی, رزین سنگ مصنوعی ساختمان سمنت پلاست, قالب سنگ, قالب موزائیک, قالب پله, قالب سمنت پلاست, سنگ طبیعی, سنگ نما, سنگ نما ساختمان, سنگ نما بیرون, دیوار پوش, سنگ دکور, دکوراتیو, سنگ آنتیک دکوراتیو, سنگ بادبر, سنگ مصنوعی بادبر, مشاوره سرمایه گذاری, خط تولید, ماشین سازی, خط تولید سنگ مصنوعی, اتوماسیون, اتوماسیون سنگ مصنوعی, گرانیت, مرمریت, مرمر, گرانیت مصنوعی, تولید سنگ نانو, کاشی, Cement plast , Stone ,





صفحات جانبی
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی
 
 
بالای صفحه
 
ساخت وبلاگ در میهن بلاگ

شبکه اجتماعی فارسی کلوب | اخبار کامپیوتر، فناوری اطلاعات و سلامتی مجله علم و فن | ساخت وبلاگ صوتی صدالاگ | سوال و جواب و پاسخ | رسانه فروردین، تبلیغات اینترنتی، رپرتاژ، بنر، سئو