نانو بتن | فناوری نوین در خدمت صنعت ساختمانسازی
استفاده از نانو بتن؛ راهکاری بهینه برای بهبود خواص مصالح ساختمانی
بتن موتور صنعت ساختمان است. این ماده پرکاربردترین مصالح ساختمانی به شمار میرود که در شکل دادن به تمدن ما نیز نقش مهمی بازی کرده است. در طی سالیان متمادی، دانشمندان سعی کردهاند از طریق روشهای مختلف کیفیت و کارایی بتن و سیمان را افزایش دهند. فناوری نانو یکی از جدیدترین روشهای صنعت بتن است که با استفاده از آن میتوان به ویژگیهایی مانند افزایش مقاومت کششی و فشاری و نیز دوام و همینطور کاهش شکنندگی در بتن دست یافت. در این مطلب قصد داریم به معرفی نانو بتن بپردازیم.
منظور از مواد نانو چیست؟
مواد نانو به موادی گفته میشود که طول یا عرض یا ضخامت آنها کمتر از 100 نانومتر باشد. لازم به توضیح است که یک نانومتر برابر با یک هزارم میکرون است. میتوان گفت که یک نانومتر، حدود 100 هزار بار کوچکتر از سر موی انسان است. برای درک بهتر اندازه این ذرات، بنابراین نانو ذرات، مواد بسیار ریزی هستند. به طور کلی محصولات نانو را میتوان به دستههایی تقسیم کرد که در جدول زیر آورده شدهاند:
| انواع مواد نانو | کاربرد |
| فیلمهای نانو لایه | صنعت الکترونیک |
| نانو پوششهای حفاظتی | افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی |
| نانو ذرات پیشسازنده یا اصلاحساز | پدیدههای شیمیایی و فیزیکی |
| نانو لولهها | ساخت ابزارهای نانو الکتریکی، باطری های یونی لیتیم، غشاها، سیستم ذخیره انرژی الکتروشیمیایی، حسگر شیمیایی و بیوشیمیایی و ابزارهای الکترونیک نوری |
نانو بتن چیست؟
هدف از بررسی مواد نانو در صنعت ساختمان، تولید محصولاتی با عملکرد بهتر و چندمنظوره است. با استفاده از مواد نانو میتوان انواع خاصی از بتنها و محصولات ساختمانی تولید کرد. در واقع نانو بتن میتواند دارای خواص جدید و متفاوتی نسبت به بتنهای معمولی باشد.
یکی از شناختهشدهترین کاربردهای نانو در صنعت ساختمان، ساخت مایع کفزا در دستگاه فوم بتن است. این ماده امروزه در صنعت ساختمانسازی تا حد زیادی مورد توجه قرار گرفته و تا جایگزین مطلوبی برای بتن معمولی در پروژههای ساختمانی شده است.
انواع نانو بتن
فناوری نانو خیلی دیرهنگام در صنعت ساختمان مورد توجه و استفاده قرار گرفت. اما با توجه به گستردگی استفاده از بتن و سیمان در صنعت ساختمان و اهمیت یافتن راهکارهای جدید برای بهبود ویژگیهای بتن، اولین کاربردهای ساختمانی نانو در صنعت بتن پدیدار شد. به طور کلی میتوان سه کاربرد اصلی برای مواد نانو در صنعت بتن در نظر گرفت. در ادامه به شرح هر یک از این مواد نانو بتن میپردازیم.
فوم بتن، پرمصرفترین نانو بتن
اولین کاربرد مواد نانو در صنعت بتن، استفاده از آن به عنوان مایع کفزا در دستگاه فوم بتن است. منظور از فوم بتن، همان بتن سبک است که در آن ترکیب آن از نوعی ماده شیمایی به نام فوم کفزا استفاده میشود. با توجه به کمک گرفتن از فناوری نانو ذرات برای تولید ماده کفزا، به این ماده فوم نانو نیز گفته میشود.
افزودن فوم نانو به بتن سبک مزایای زیادی به همراه دارد که از میان آنها میتوان به عدم افت حجم محصول، تسریع در خشک شدن بتن و کاهش هزینههای ساخت بتن اشاره کرد. از سوی دیگر، با محفوظ کردن هوا داخل بتن، میزان مقاومت بتن در برابر حرارت افزایش پیدا میکند.
این نانو بتن را میتوان به سادگی با استفاده از دستگاه فوم بتن در محل کارگاه ساختمانی ایجاد کرد. همچنین میتوان این ماده را به راحتی به طبقات مختلف ساختمان انتقال داد. برای این کار، میتوان از انواع دستگاه فوم بتن استفاده کرد. فوم بتن یکی از نمونههای کاربرد نانو در صنعت بتن است. گفتنی است این ماده در بسیاری از کشورهای جهان مورد استفاده قرار میگیرد.
بتن با عملکرد بالا (HPC)؛ یکی از انواع نانو بتن
یکی از دستاوردهای نوین در مصالح ساختمانی، بتن با عملکرد بالا یا اصطلاحا HPC است. این نوع بتن مقاوم از نوع مواد کامپوزیتی به شمار میرود. همچنین بتن با عملکرد بالا از نظر دوام، جزو مصالح کامپوزیت و چندفازی مرکب و پیچیده است. خواص، رفتار و عملکرد این بتن، به نانو ساختار ذرات زمینه بتن و سیمان بستگی دارد. این ساختار میتواند چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی مطلوب را به همراه داشته باشد.
برای ساخت بتن با عملکرد بالا، از روشهای معمول برای اختلاط در بتن معمولی و الیاف مختلف برای مسلح کردن بتن استفاده میشود. کاربرد فناوری نانو در صنعت بتن باعث شده است بتن با عملکرد بالای چندمنظوره نیز ایجاد شود. استفاده از این نوع نانو بتن که MHPC نام دارد، میتواند هزینههای انرژی در ساختمانها را تا حد زیادی کاهش دهد. علاوه بر این، میتوان از این نانو بتن در سازههای اتمی نیز برای محافظت در برابر تشعشعات استفاده کرد.
نانو سیلیس آمورف؛ یک نانو بتن چندمنظوره
سیلیس یکی از مواد بسیار پرکاربرد در صنعت بتن است. برای تولید بتن با عملکرد بالا، از سیلیس استفاده میکنند؛ چرا که خواص چسبندگی و پرکنندگی مطلوبی دارد. در محصولات معمولی، از میکروسیلیکا یا سیلیکافیوم استفاده میشود. اندازه این ماده از 1.10 تا 1 میلیمتر است.
یکی از کاربردهای نانو ذرات در صنعت بتن، استفاده از نانو سیلیس آمورف است. این مواد با داشتن قطری کمتر از 100 نانومتر، معمولا برای ساخت بتن به صورت مایع به کار میروند. با کمک نانو سیلیس آمورف میتوان خواص زیر را به بتن افزود:
- ضد ساییدگی
- ضد لغزندگی
- ضد احتراق
- ضد انعکاس سطوح
از مزایای استفاده از نانو سیلیس آمورف در بتن میتوان به این نکته اشاره کرد که میزان استفاده آن نسبت به میکروسیلیکا بسیار کمتر است. به همین خاطر، استفاده از این ماده و نانو بتن حاصل، علاوه بر کاهش هزینهها باعث سبکتر شدن بتن نیز میشود. گفتنی است در کنار مایع کفزای دستگاه فوم بتن، از انواع نانو سیلیس آمورف نیز برای تولید انواع بتن از جمله بتن با عملکرد بالا استفاده میشود.
نانو بتن؛ متریالی ایدهآل برای ساختمانهای نوین
نانو بتن شکلی نوین از بتن و حاوی نانو ذرات است. استفاده از نانو بتن تا حد قابل توجهی میتواند باعث بهبود خواص بتن از جمله مقاومت فشاری آن بشود. به همین دلیل، برای ساخت سازههای نوین از آن به طور فزایندهای استفاده میشود.
سوالات متداول
نانو بتن چیست؟
منظور از نانو بتن، استفاده از نانو ذرات در بتن برای بهبود خواص آن است.
مزایای استفاده از نانو بتن چیست؟
استفاده از نانو بتن میتواند باعث سبکتر شدن سازه، استحکام بیشتر آن و پایین آمدن هزینهها بشود.
کاربردهای مواد نانو در صنعت ساختمان چه مواردی هستند؟
از میان کاربردهای مواد نانو در صنعت ساختمان، میتوان به فوم بتن، تولید بتن با عملکرد بالا (HPC) و نانو سیلیس آمورف اشاره کرد.