تاثیر نانو تکنولوژی بر کیفیت سیمان

نانو تکنولوژی بر کیفیت سیمان تاثیر زیادی می گذارد. فناوری نانو و استفاده از مواد نانو می تواند سبب بهبود کیفیت سیمان بشود. در حالت کلی سیمان را به عنوان ماده ای چسبنده برای چسباندن مصالح در نظر می گیرند. کاربرد انواع سیمان در صنعت ساختمان به قدری زیاد است که شاید نتوان بدون این ماده، بسیاری از فرایندها را انجام داد.

حفره های بسیار ریزی که در سیمان وجود دارند و اندازه ان ها از چند نانومتر تا چند میلی متر می باشد، نقش اساسی در کیفیت این محصول ایفا می کنند. بسیاری از مشخصات مواد پایه سیمانی، به وسیله زیر ساختارهای نانو، تعیین می شود.

موادی که مبتنی بر سیمان هستند، دارای خواص مکانیکی ضعیفی می باشند و نسبت به مواد شیمیایی و آب نفوذ پذیرند که این موضوع موجب کاهش استحکام و ماندگاری این محصول می شود.

همچنین صنعت سیمان موجب افزایش دی اکسید کربن در سطح کره زمین می شود و سالانه 5 یا 6 درصد از کربن دی اکسید جهان مربوط به این صنعت می باشد.

با ورود فناوری نانو به صنعت سیمان، تغییرات شگرفی در این محصول ایجاد شد و کیفیت ان ها بسیار بالا رفت. فناوری نانو باعث کاهش انتشار دی اکسید کربن شد، مقاومت سیمان را در برابر ترک خوردگی افزایش داد، زمان عمل آوری آن را طولانی تر کرد، باعث استحکام کششی کمتر آن شد و قابلیت چکش خواری آن را بیشتر کرد.

با ترکیب نانو موادی مانند نانو ذرات SiO2 ،ZnO2 ،Al2O3 ،TiO2، نانو لوله های کربنی، نانو رس ها و نانو فیبرهای کربنی با مواد سیمانی، بهبود قابل توجهی در خواص فیزیکی و مکانیکی سیمان ایجاد می شود. در ادامه این مطلب از ساختمانچی به بررسی تاثیر نانو ذرات در بالابردن کیفیت سیمان می پردازیم.

نقش ذرات نانو در بالابردن کیفیت سیمان

ابعاد و اندازه های سیمان معمولی تقریبا در حدود میلی متر و میکرومتر می باشد. یکی از فواید کریستال های نانو، پر کردن حفره ها و فضاهای خالی سیمان می باشد.

با افزودن ذرات کوچک جامد در اندازه های متفاوت به سیمان، تخلخل و نفوذ پذیری آن را کاهش و مقاومت تراکمی آن را افزایش می دهند.

ذرات نانویی که به خوبی در ساختار سیمان پخش شده باشند، سبب افزایش ویسکوزیته آن می شوند. همچنین دانه های سیمان و سنگ دانه ها در مایع معلق می مانند و ته نشین نمی شوند. این کار باعث کار پذیری بیشتر خمیر سیمان می شود.

مزایا استفاده از مواد نانو در سیمان

• نانو ذرات حفره های بین سیمان را پر می کنند و باعث بی حرکت شدن آب آزاد درون خمیر سیمان می شوند.
• با حضور نانو ذرات، شکل گیری کریستال های کوچک مانند Ca(OH)2 و C-H-S امکان پذیر خواهد شد.
• باعث افزایش مقاومت خمشی و کششی مصالح بر پایه سیمان می شوند.
• نانو ذرات به طور یکنواخت توزیع می شوند و به سرعت هیدراسیون‌شدن آن می افزایند.
• نانو ذرات باعث چسبندگی بیشتر و بهتر سیمان به مصالح دیگر می شوند.

انواع نانو مواد مورد استفاده در سیمان

نانو لوله های کربنی

در حالت کلی، مواد پایه سیمانی ویژگی های شکننده ای دارند. برای نابودی این کاستی ها، به سیمان، نانو لوله های کربنی اضافه می کنند تا موجب مسلح‌شدن مصالح سیمانی در مقیاس نانو بشوند.

نانو ذرات سیلیکا

نانو ذرات سیلیکا به عنوان جایگزین میکرو سیلیکا در صنعت سیمان بکار می روند. این مواد به دلیل ذرات بسیار ریز و واکنش پذیری بالایی که دارند، در مخلوط با بتن، در مقادیر زیادی مورد استفاده قرار می گیرند.

این مواد هوا را آلوده نمی کنند و از ورود دی اکسید کربن به سطح زمین نیز، جلوگیری می کنند. مخلوط این ماده با سیمان سبب کاهش تخلخل و نفوذ پذیری می شود و ویژگی های مکانیکی آن را بهبود می بخشد.

این نانو ذرات ویژگی های فشاری و خمشی سیمان را 20 تا 40 درصد افزایش می دهند. همچنین نانو ذرات سیلیکا عاملی برای تغییر در ویسکوزیته خمیر سیمان نیز محسوب می شوند.

نانو ذرات اکسید آهن

این نانو ذرات نیز مانند نانو ذرات سیلیس باعث افزایش ویژگی های مطلوب سیمان می شوند. مقاومت فشاری و خمشی ملات های حاوی نانو ذرات اکسید اهن، نسبت به ملات های معمولی بیشتر می باشد.

نانو ذرات اکسید روی

افزودن 4 تا 5 درصد از این محصول به سیمان، باعث کاهش میزان تخلخل و نفوذ پذیری سیمان می شوند. تاثیر این نانو ذرات مقاومت در برابر پیرشدگی سیمان را افزایش می دهند.

نانو ذرات کربنات کلسیم

این نانو ذرات باعث افزایش هیدراسیون و کاهش نفوذ یون کلرید می شوند. با افزودن نانو ذرات کربنات کلسیم به سیمان، مقاومت فشاری و خمشی این محصول افزایش پیدا می کند و انقباض های ناشی از خشکی آن کاهش می یابد.

استحکام فشاری سیمان هایی که دارای این نانو ذرات هستند، حداقل 25 درصد بیش از سیمان های بدون این مواد می باشد. در بین انواع مختلف ذرات نانو، نانو ذرات کربنات کلسیم بهترین گزینه و دارای بیشترین مقاومت می باشد.

نانو ذرات آلومینا

این مواد باعث می شوند که سیمان در برابر شوک های حرارتی مقاومت خود را حفظ کند و تغییرات سریع دمایی را تحمل کند. همچنین باعث استحکام فشاری و مدول الاستیسیته ماتریس سیمان می شود.

نانو ذرات تیتانیا

نانو ذرات تیتانیا به دلیل پایداری شیمیایی، به خوبی شناخته شده هستند. همچنین در برابر خوردگی، شعله آتش و سایش مقاوم هستند.

این نانو ذرات به عنوان ترکیبات اصلی در ملات، برای تجزیه فوتوکالیستی اکسیدهای نیتروژن و آلاینده های دیگر بکار می روند. این نانو ذرات دارای خاصیت خود تمیزشوندگی می باشند و باعث کاهش آلودگی و تصفیه شدن هوا می شوند.

کلام آخر

ما در این نوشته از ساختمانچی به بررسی سیمان هایی که کیفیت آن ها با افزودن مواد نانو بهبود و ارتقاء پیدا کرده است، پرداختیم. همانطور که گفتیم سیمان های معمولی عیب هایی دارند.

افزودن مواد نانو به این سیمان ها باعث افزایش کارکرد و بهبود ویژگی های آن ها شده است. این مواد کیفیت سیمان را افزایش داده، المان های آلوده‌کننده محیط زیست در آن را از بین برده و این محصول را به کالایی با ارزش و کاربردی تبدیل کرده است.

امیدواریم این مطلب از ساختمانچی پاسخگوی سوالات شما در این زمینه بوده و شما کاربران گرامی را در فهم هرچه بهتر در این موضوع راهنمایی کرده باشد. نظرات و انتقادات خود را در مورد این مطلب، با اهالی ساختمانچی در میان بگذارید.