ساخت بتن بادوام تر با مهندسی نانو

توسط محققان دانشگاه ایالتی واشنگتن یک نانو مواد مهندسی شده ساخته شده است، که در برابر رطوبت و نمک از بتن مقاوم تر است .

در مطالعات آزمایشگاهی ، سیلر جدید 75 درصد در دفع آب و 44 درصد در کاهش آسیب های نمکی در نسبت به سیلرهای تجاری بهبود یافته است. « سیلر(مهروموم کردن) چشمه‌های سطح مصالح مختلف، به منظور جلوگیری از نفوذ آب یا مایعات دیگر وگاهی اوقات برای جلوگیری از فرار رطوبت از میان سطوح به کار می‌روند.» این سیلر جدید می تواند روشی جدید برای مقابله با چالش پل ها و روسازی های قدیمی باشد.

مقایسه نمونه بتن پوشش داده شده با سیلر اصلاح شده نانو (سمت چپ) در مقابل بتن تصفیه نشده (راست).

به گفته محققان دانشگاه ایالتی ،بسیاری از زیرساخت‌های حیاتی کشور، مانند سیستم بزرگراهی ایالات متحده، از دهه 1950 تا 1970 ساخته شده و اکنون به پایان عمری که برای آن طراحی شده است، می‌رسد. از اواخر دهه 1990، انجمن مهندسین عمران آمریکا هر چهار سال یکبار گزارشی از زیرساخت‌های ایالات متحده ارائه می‌کند که نشان می‌دهد به طور مداوم نمرات ضعیف را نشان می‌دهد. حدود 8 درصد از تقریباً 600000 پل در ایالات متحده از نظر ساختاری ناقص هستند و از هر 5 مایل روسازی بزرگراه، یک پل در شرایط نامناسبی قرار دارد. این مشکل در آب و هوای سرد با چرخه های متعدد انجماد و ذوب و افزایش استفاده از نمک های یخ زدا در دهه های اخیر تشدید می شود که می تواند بتن را تخریب کند.
شی گفت: "بتن، شاید مانند سنگ جامد به نظر برسد، ولی وقتی زیر میکروسکوپ به آن نگاه می‌کنید اساساً یک اسفنج است. این یک ماده کامپوزیتی بسیار متخلخل و غیر همگن«به مخلوطی که ترکیب یکنواختی ندارد مخلوط ناهمگن گفته می شود. یک مخلوط ناهمگن ظاهر و ترکیب یکنواختی ندارد.» است."
درزگیرهای موضعی به عنوان ابزاری برای محافظت از بتن پدیدار شده اند و بسیاری از ادارات حمل و نقل ایالتی از آنها برای محافظت از عرشه پل ها استفاده می کنند، که به نظر می رسد بدترین آسیب را از نمک می بینند. شی گفت که درزگیرهای موجود در بازار به صورت سطحی محافظت را ارائه می دهند، و رطوبت اغلب می تواند به داخل بتن راه یابد.
محققان در مطالعه خود دو نانومواد« موادی که حداقل یکی از ابعاد آن‌ها در مقیاس ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد »، اکسید گرافن« منظور تولید ورق‌های منوموکولاریک، به روش گرافن به شکل گرافیتی به نام گرافین اکسید شناخته می‌شود.» و نانورس مونت موریلونیت « کانی‌های رسی جزو قدیمی ترین موادی هستند که پس ار گذشت دهه ها هنوز جایگاه خود را در صنعت سرامیک ها و دیرگدازها حفظ کرده اند. رس‌ طبیعی دسته ای از ترکیبات خاکی‌ محسوب می شود که ساختاری لایه‌ لایه دارد. در این بین مونت موریلونیت فراوان ترین گروه از کانی های اسمکتیت است که به میزان زیادی در بنتونیت یافت می شود.»را به یک سیلر تجاری مبتنی بر سیلیکون اضافه کردند. نانومواد ریزساختار بتن را متراکم کرده و نفوذ آب مایع را دشوارتر می کند. آنها همچنین مانعی در برابر نفوذ بخار آب و سایر گازهایی که تمایل دارند به داخل بتن راه پیدا کنند، تشکیل دادند. این نانومواد همچنین از بتن در برابر حملات فیزیکی و شیمیایی نمک‌های یخ‌کن محافظت می‌کرد. درزگیر نفوذی به گونه ای طراحی شده است که چندین کاربرد داشته باشد، و بتواند به عنوان کمکی برای ساخت بتن تازه نیز مورد استفاده قرار گیرد.
محققان تجزیه و تحلیل اولیه بازار را با سهامداران صنعت انجام داده اند و در حال مطالعه راه هایی برای بهینه سازی بیشتر این نانو مواد مهندسی شده هستند. آنها در حال بررسی این موضوع هستند که چگونه مهر و موم های مبتنی بر نانومواد ممکن است به محافظت از بتن در برابر آسیب میکروبی یا ساییدگی، سایش و پارگی روزانه که در مناطق پرتردد به مواد آسیب می رساند، کمک کند.

های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید