نانوسیلیکااستحکام بتن را افزایش می دهد

ساختارهای بتن بواسطه واکنش‌پذيری سيليکای قليايی (ASR)، يک واکنش شيميايی که سبب شکاف‌هايی در اين ماده می شود، بصورت ناگهانی ترک برداشته و فرسوده می شوند. اکنون جون بلکوويتز در موسسه فناوری استيون با مطالعه واکنش‌های شيميايی داخل بتن در مقياس نانو، طرحی برای حل اين مشکل ارائه کرده است. اين محقق از ابزارهای تعيين مشخصات نانوساختارها استفاده کرد و نشان داد که استفاده بهينه از نانوسيليکا، مخلوط بتنی جديدی ايجاد خواهد کرد که منجر به ساختمان‌ها، جاده‌ها، پياده‌روها، راه‌پله‌ها و سدهای مستحکم‌تری خواهد شد. ‌
بتن مخلوطی از پودر سيمان بسيار ريز، مصالح دانه‌ای سنگی آب است. يک واکنش بين سيمان و آب، هيدرات سيليکات کلسيم يا ژل ASR می دهد که بخوبی به بتن استحکام می بخشد. اين ژل ASR تشکيل شده در فصل ‌مشترک سيمان قليایی و سيليکای غيربلوری در مصالح دانه‌ای ديده شده است. هنگامی که بتن سفت می‌شود، ژل ASR منبسط می شود که سبب تنش‌های اضافی شده و استحکام بتن را کاهش داده و آن را فرسوده می‌کند. همچنانکه به فصل‌ مشترک فشار وارد می‌شود، بتن طی دوره زمانی از چند روز تا چند سال شروع به ترک برداشتن و خرد شدن از داخل می‌کند.
بلکوويتز می‌گويد: "ما اکنون با استفاده از ابزارهای تعيين مشخصات نانوساختار قادر به درک بسياری از رازهای بتن هستيم. براي مثال، سه نوع آب در بتن هيدراته وجود دارد، و اين سه نوع آب مختلف سه نوع حرکت مولکولی مختلف دارند که به معنی سه نيروی مختلف است". او اشاره می‌کند که هرچه بيشتر درباره بتن بدانيد، آن را پيچيده‌تر می بينيد. او اميد دارد که تحقيقش منجر به کشف روش‌های جديد افزايش خواص مکانيکی بتن شود.
بلکوويتز توضيح می‌دهد: "من اين فناوری ‌نانوی جديد را نه فقط برای ممانعت از انبساط ASR استفاده کرده‌ام، بلکه از نانوسيليکا نيز برای افزايش استحکام ماتريس سيمان هيدراته‌ی بتن جهت مقاومت در برابر طبيعت قابل انبساط ژل ASR، استفاده کرده‌ام. همچنين من سعی کرده‌ام خواص آب اضافی داخل بتن را تغيير دهم، بطوری که نتواند جهت تشکيل ژل ASR با مواد قليايی قابل حل موجود در سيليکا واکنش دهد".
کنترل واکنش‌های داخل بتن، موقعی که خشک و سفت می‌شود، مشکل است. بلکوويتز می گويد: "اين يک مشکل هميشگی در صنعت بتن است. در گذشته ما واقعا راهی براي درک رشد دانه‌هاي ماتريس بتنی نداشتيم. اکنون با استفاده از ابزارهای تعيين مشخصات نانو ساختار قادر به بدست آوردن فهم بهتری از ماتريس سيمان هيدراته‌ای که بتن را مي‌سازد، هستيم".
منبع:www.stevens.edu , ماهنامه فناوری نانو
ارسال توسط کاربر محترم سایت :hadi_g