نانوسیلیكا استحكام بتن را افزایش می‌دهد
ساختارهای بتن بواسطه واكنش‌پذیری سیلیكای قلیایی (ASR) – یك واكنش شیمیایی كه سبب شكاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترك برداشته و فرسوده می‌شوند .          [ نانوتكنولوژی ]

ساختارهای بتن بواسطه واكنش‌پذیری سیلیكای قلیایی (ASR) – یك واكنش شیمیایی كه سبب شكاف‌هایی در این ماده می‌شود – بصورت ناگهانی ترك برداشته و فرسوده می‌شوند. اكنون جون بلكوویتز در موسسه فناوری استیون با مطالعه واكنش‌های شیمیایی داخل بتن در مقیاس نانو، طرح‌های برای حل این مشكل ارائه كرده است. این محقق از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختارها استفاده كرد و نشان داد كه استفاده بهینه از نانوسیلیكا، مخلوط بتنی جدیدی ایجاد خواهد كرد كه منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پیاده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحكم‌تری خواهد شد. ‌

بتن مخلوطی از پودر سیمان بسیار ریز، مصالح دانه‌ای سنگی و آب است. یك واكنش بین سیمان و آب، هیدرات سیلیكات كلسیم یا ژل ASR می‌دهد كه بخوبی به بتن استحكام می‌بخشد. این ژل ASR تشكیل شده در فصل‌مشترك سیمان قلیایی و سیلیكای غیربلوری در مصالح دانه‌ای دیده شده است. هنگامی كه بتن سفت می‌شود، ژل ASR منبسط می‌شود كه سبب تنش‌های اضافی شده و استحكام بتن را كاهش داده و آن را فرسوده می‌كند. همچنانكه به فصل‌مشترك فشار وارد می‌شود، بتن طی دوره زمانی از چند روز تا چند سال شروع به ترك برداشتن و خرد شدن از داخل می‌كند.

بلكوویتز می‌گوید: "ما اكنون با استفاده از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختار قادر به درك بسیاری از رازهای بتن هستیم. برای مثال، سه نوع آب در بتن هیدراته وجود دارد، و این سه نوع آب مختلف سه نوع حركت مولكولی مختلف دارند كه به معنی سه نیرو مختلف است". او اشاره می‌كند كه هرچه بیشتر درباره بتن بدانید، آن را پیچیده‌تر می‌بینید. او امید دارد كه تحقیقش منجر به كشف روش‌های جدید افزایش خواص مكانیكی بتن شود.

بلكوویتز توضیح می‌دهد: "من این فناوری‌نانوی جدید را نه فقط برای ممانعت از انبساط ASR استفاده كرده‌ام، بلكه از نانوسیلیكا نیز برای افزایش استحكام ماتریس سیمان هیدراته‌ی بتن جهت مقاومت در برابر طبیعت قابل انبساط ژل ASR، استفاده كرده‌ام. همچنین من سعی كرده‌ام خواص آب اضافی داخل بتن را تغییر دهم، بطوری كه نتواند جهت تشكیل ژل ASR با مواد قلیایی قابل حل موجود در سیلیكا واكنش دهد".

كنترل واكنش‌های داخل بتن، موقعی كه خشك و سفت می‌شود، مشكل است. بلكوویتز می گوید: "این یك مشكل همیشگی در صنعت بتن است. در گذشته ما واقعا راهی برای درك رشد دانه‌های ماتریس بتنی نداشتیم. اكنون با استفاده از ابزارهای تعیین مشخصات نانوساختار قادر به بدست آوردن فهم بهتری از ماتریس سیمان هیدراته‌ای كه بتن را می‌سازد، هستیم".

منبع: ستاد توسعه فناوری نانو

نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 21 مهر 1390    | توسط: سیدمحمدامین شاهمرادی    |    | نظرات()