نانو بتن

صفحه 1:
موضوع : نانو بتن گرد آورنده : استاد : واحد درسی : فناوری نوین ساختمانهای بتنی 

صفحه 2:
فناوری نانو وي و وين هلحملا" ‎gill‏ تكنولوقى يك رشته جديد نيست . بلكه رويكردى جديد در تمام رشتهها است. در سالهاى اخير تحقيقات زيادى در خصوص افزودن نانو ذرات به سيمان انجام كرفته است. ‏فناورى نلنو كاربردهاى وسيعى در حوزههاى مختلف از جمله صنايع غذلیی . دارویی . پزشکی . بیوتکنولویی . الکترونیک و کامپیوتر و ارتباطات و حمل و نقل و انرٌی و محیط زیست و هوا فضا و ... دارد. مقیاس ساخت باعث تغییرلتی اساسی در نحوه طراحی سیستم‌ها خواهد داشت . زيرا در مقیاس نانو . نیروهای بین‌مولکولی و نیروهای دیگر مرتبط وارد محاسبات می‌شوند. کنترل مواد در مقیاس نلنو به معنای ساختن ساختارهای بنیلنی در مقیاسی است که در آّن اندازه‌ها خواص اساسی معین می‌شود (نلنو آخریین مقلیس تولید) و بنابراین کنترل خواص مواد حاوی ذرات نلنو بهتر امکان‌پذیر می‌باشد. کاربرد فناوری نلنو در تحول سایر فناوری‌ها. تأئیر بسزایی بر سلامت و آسایش مردم دارد. امروزه کشورهای مختلفبا بهره گیری از فناوری نلنو و تلفیق آن‌با سایر تخصص هابه دستاوردهایی رسیده‌اند که از آن جمله می‌توان‌به هزینه‌های تولید و نگهداری کمتر. مصرف انرژی پایین و طول عمر بیشتر اشاره کرد. ‎ ‎ ‎ 

صفحه 3:


صفحه 4:
نلنو ذرات افزودنی به سیمان هم می‌تولند از نوع ترکیبات تشکیل دهنده خود سیمان (اکسید سیلیس . اکسید آهن و آلومینا) باشند و هم از ترکیباتی دیگر (برای مثال کربونلنو تیوب) که در جهت ایجاد خواصی مشخص و معین در سیمان . کاربرد دارند.به عنوان مثال . برای حصول به سیمانی با خواص مناسب جهت استفاده در چاه‌های نفت افزودن نانو ذرات مناسب می‌باشد. در حال حاضر متخصصین پژوهشگاه صنعت نفت‌به دانش فنی مورد نیاز برای ساخت نلنو افزودنی مناسبی برای کنترل خواص سیمان کاری جداره چاههای نفتی دست بافته‌اند. هدف اصلی استفاده از نانو افزودنی‌ها در سیمان جداره چاههای نفتی مقابله‌با وجود مشکلاتی از لحاظ پایین بودن فشار مخزن و ضرورت ایجاد فشار لازم توسط سیمان استفاده شده می‌باشد. همچنین استفاده از کربن نانوت سیمان پتانسیل فوق‌العاده قوی (سیمان سخت. ماده تقويت كننده ايدمآل مىباشد و هم قطر كن شبيه اندازه کلسیم - سیلیکات - هیدرات است از دیگر کاربردهای کربن نا ۰ ساختمان استفاده از آن به عنوان اجزاء ساختاری و عامل انتقال حرارت می‌باشدبه نحوی که یکی از کاربردهای ّن . استفاده از آن برای گرم کردن ساختمان‌ها می‌باشد. 

صفحه 5:
در حال حاضر در کشور چین . بیشترین تحقیقات در جهت بررسی خواص نلنو سیمانها انجام شده است و لذا بسیاری از مقالات معتبر در خصوص بررسی خواص نلنو سیمانها مربوط به دانشگاه‌های لین کشور است. به طور کلی مهمترین عامل در کنترل خواص نانو سیمانها . علاوه بر خواص نانو ذرات میاسب نلئو ذرات و سیمان مي‌باشد. نلاو سیدنیات ‎fe‏ ‏بالا و خواص ساختاری بهبود یافته . کاربردهای زیادی دارند برای مثال ۰ از لین نوع سیمانها . برای ساخت آسمان خراشها . ساختمان‌های ریاست جمهوری و نظامی (ضد گلوله) و در مناطقی که خورندگی زیاد است . استفاده ی 9 بطور کلی . استفاده از افزودنی‌ها در تولید سیمان . علاوه بر تأثیرلنی که بر خواص سیمان دارد .به دلیل مصرف کمتر سیمان . کاهش مصرف انرژ کاهش گازهای گلخانه‌ای را نیز به همراه دارد. 

صفحه 6:
بهبود خواص سیمان و بتن بتن از جمله مواد و مصالح ساختمانی است که فناوری امید بخش نلنو, قدری دیرتربه قلمرو ن نفوذ کرده | افزودن مواد نلنو مقیاسبه سیمان. می‌تولند ویژگی‌های عملکردی ّن را ارتقا دهد. روشن ترین مسیری که در استفاده از نلتو مواد در بهبود بتن وجود دار؛ در مراحل ساخت خود بتن یعنی ایجاد سهولت در فرایند ساخت و همچنین ویژگی‌های نهایی بتن سخت شده است. فناوری نانو اين مزیت را دارد که با اصلاح ضعف‌ها. مشکلاتی در زمینه دیگر ویژگی‌های بتن ایجاد نمی‌کند. تحقیقات انجام گرفته نشان می‌دهد که بهره‌گیری از ذرات در مقیاس نلنو باعث بهبود خواص مکانیکی و افزلیش کیفیت بتن می‌شود.به عنوان مثال «نلنو سیلیس سبب بهبود تراکم زاس شوت ‎lee‏ بن را اللي مو سعد وس اا ۳ تمیز شوندگی و ضد عفونی کنندگی بتن می‌شود و رنگ سفید و درخشندگی به بتن می‌دهد». «انو آلومینیوم نيز محصولی است که مقاومت فشاری بتن راتا حدودی افزلیش می‌دهد وبا مقاومت بیشتر سازه در برابر بارهای وارده. بايدارى بنارا افزليش مىدهد. ثلنو تيتانيوم از نفوذ پذیری یون کلر در بتن و تخریب و خوردگی آرماتور جلوگیری کرده و عمر ساختمان را فزلیش می‌دهد» از سوی دیگر استفاده از روکش‌های مبتنی بر فناوری نو مى تولنسبه حفاظت بيشتر از بتن در برابر شرلیط محیطی خورنده همچون دریا کمک شایلنی نماید. علاوه بر اين موارد می‌توانبه بتن‌با عملکردبالای چند منظوره. ویژگی‌های دیگری را اضلفه نمود كه از لين ميان مى توان به خاصيت الكترومغناطيسى. قابليت به كاركيرى در سازههاى اتمى و افزليش موثر بودن كن در حفظ انرژی ساختمان اشاره كرد. 

صفحه 7:
نانوسیمانهای حاوی نانو سیلیس : مهمترین ترکیب پوزولانها . سیلیکا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است که در نتیجه واکنش آنها با هیدروکسید کلسیم . سیلیکات کلسیم هیدراته شده . تولید می‌شود. سرعت واکنش و واکنشپذیری پوزولان‌ها . سیلیکا آمورف و یا سیلیس شیشه‌ای است که در نتیجه واکنش آنهابا هیدروکسید کلسیم . سیلیکات کلسیم هیدرلته شده. تولید می‌شود. بنابرلین بدیهی است كه نانو سیلیس‌ها بدلیل سطح مقطع بیشتر از اهمیت خاصی برخوردار باشند. تحقیقات انجام شده نشان داده است که مقاهمت فشاری ۷ روزه و ۲۸ روزه سیمانهای حاوی نلنو سیلیس بیشتر از سیمانهای حاوی میکرو سیلیس می‌باشد. علاوه بر اين ۰ آزما 5620۳9 (560۱) ۵36۲۵5۵86 و باقيمانده مقدار ر(63)011 و سرعت تغييرات حرارتى electron نشان دهنده افزایش واکنش پذ یری سیمانهای حاوی نانوسیلیس می‌باشد. 

صفحه 8:
استفاده از نانوسیلیس در سیمان .نه تنهابه علت پرکنندگی منلفذ باعث بهبود ساختار می‌شود . بلکه واکنشهای پوزولانی را فعالتر می‌نماید. نتایج حاصل از آنالیز کمی در طول ۷ روز نشان داده که مقدار ,(3)014» برای سیمانهای حاوی ۱۰ نلنو سیلیس 1۶/۴/ و برای سیمانهای حاوی 1۱۰ دوده سیلیس ذ بعلت افزلیش واکنشهای پوزولانی و ایجاد سیلیکات کلسیم هیدرلته شده وپر شدن منافذ سیمان افزلیش می‌بابد. آنالیز 26180 میزان واکنش با نلنو سیلیس و دوده سیلیس نشان داده شده است . نتلیج حاصل نشان می‌دهدبا افزليش. نلنو ودوده سيليس : پیک مربوط به 62۷ در طول زمان کاهش می‌یابد. پررسی 2۷۹10 سیمانهای حاوی نلئو سیلیس و دوده سیلیس و مقایسه آن با سیمان معمولی نشان داده است که افزودن ۸۳ نلنو سیلیسبه ملات سیمان باعث کاهش اندازه کریستالهای !> می‌شود . کریستالهای 6 جمع‌تر شده و اصطلاحاً چین خورده و در نتیجه سطح مشترک مواد واکنش دهنده نسبت به سیمانهای حاوی دوده سیلیس . اس ری امد افزودن نانوسیلیس و دوده سیلیس بر روی زمان گیرش سیمان مْثر می‌باشد و زمان كيرش اوليه کاهش می‌یابد. با افزلیش نانو سیلیس به سیمان . ملات سیمان متراکم‌تر شده و نفوذپذیری نسبت به سیمان معمولی بتدریج کاهش می‌یابد. گیرش اولیه نمونه‌های حاوی نانوسیلیس . نسبت به نمونه‌های حاوی دوده سیلیس سریعتر بوده و تفاوت بین زمان گیرش اولیه و گیرش نهلیی نمونه‌های حاوی نلنو سیلیس نسبت‌به نمونه‌های حاوی دوده سیلیس‌به دلیل کاهش نفوذپذبری (متراکم بودن ساختار نانو سیمانها) بیشتر می‌باشد. 

صفحه 9:
نانو سیمانهای حاوی ,200-۵۱,0 نتلیج حاصل از تحقیقات حاصل از افزودن 98۳60-80۵ به سیمان نشان داده است. مقاوست فشاری و مدول الاستیسیته سیمانهای حاوی ۵۱0-۵0 نسبت به سیمانهای معمولی افزایش می‌یابد. اده از نلنو آلومینا در سیمان ,با همگن‌سازی مناسب وبه مقدار مناسب (۵/) . باعث افزلیش مدول الاست می‌شود. برای مثال . مدول الاستیسیته سیمانی حاوی ۵ نانو الومینا در طول ‎TA‏ )59 « ۱۴۳ افزلیش می‌بلبد. در صورتی که در سیمانهای حاوی میکرو این مقدار معادل 1۱۵ می‌باشد. ات مدول الاستیسیته سیمانهای حاوی نلنو آلومینا . بستگی به دانسیته و تعداد منافذ و تخلخل موجود در ملات سیمان دارد. ثلبت شد است که ترکیب ملات سیمان . شامل خمیر سیمان . سنگ دلنه و 112 ‎transition zone‏ 1۳۴6۵۲۲۵21 می‌باشد. 1۲2 شامل منافذ موجود در مخلوط سیمان است. نیروی واندروالسی ‎coat‏ سیمان و سنگ دلنه . بستگی به مقاومت و دانسیته و تعداد منافذ 172 دارد ملات سیمان‌های حاوی نلنو آلومینا 1.۳۰ نسبت به سیمان پرتلند معمولی کنترلی (شاهد) فرج کمتری دارند. نلنو آلومینا باعث افزلیش مقاومت فشاری سیمان می‌شود. برای مثال نتایج نشان داده مقاومت فشاری ۷ روزه سیمانهای حاوی نلنو آلومینا 1۳۰ نسبت‌به سیمان پرتلند کنترلی (شاهد) بیشتر است. 

صفحه 10:
نانو سيمانهاى حاوى ر0رع113110-1 سیمانهای حاوی 3866-۴60 كمتر از ‎٠١‏ از لحاظ مقاومتى مناسبتر مى باشند. وقتی مقدار 31۱0-۴60 مصرفی در سیمان . افزلیش می‌یلبد . نلنو آهن.به خوبى در مخلوط سیمان پراکنده نمی‌شود و از تجمع آنها مناطق ضعیفی در مخلوط سیمان تشکیل می‌شود وبه همین دلیل مقاهمت فشاری‌با افزلیش 381۱0-۴60 بیش از مقدار بهینه . باعث کاهش مقاومت فشاری می‌شود. نانو سیمانهای حاوی نانو اکسید روی اگر اکسید روی‌با بخشی از ‎CaO‏ جایگزین شود باعث پایداری فاز 5و2 می‌شود و اضافه کردن 2۵ مول نلنو اكسيد منتج به بالاترین مقاومت فشاری یعنی مقاومتی در حدود ۱۶۶ مگاپاسکال خواهد شد. نانو سیمانهای حاوی نانو اکسید روی اگر اکسید رویبا بخشی از 300 جایگزین شود باعث پایداری فاز 5و می‌شود و اضافه کردن ۵ مول نلنو اكسيد منتج به بالاترین مقاومت فشاری یعنی مقاومتی در حدود ۱۶۶ مگاپاسکال خواهد شد. 

صفحه 11:
یکی از چالشهلیی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است . تولید بتنهای با عملکرد بالا. مقاومت زیاد و دوام در برابر شرلیط نامناسب جوی می‌باشد. | ین نوع بتن‌های مقاوم ۰ از مخلوط سیمانهای مقاوم بهمراه سایر افزودنیها ساخته می‌شوند. استفاده از خاکستر بادی . الیاف . میکرو سیلیس . پلیمرهابه عنوان افزودنی باعث بهود خواص بتن . افزلیش مقاومت . دوام بیشتر و سایش کمتر و مقاومت در برابر خوردگی می‌شود. موادنلنو ساختار نیزا توجه به رفتارهای بارزی که از خود نشان داده‌ند ۰ مورد توجه بخش صنعت و دانشگاه در دهدهاى اخير قرار كرفتهاند. در لين ميان صنعت با توجه به نیازهای خود چه از نظر استحکام . مقاومت و دوام و نیز کارلیی بالا . از استفاده 

صفحه 12:
خواص . رفتار و عملکرد بتن بستگی به نلنو ساختار ماده زمین بتن و سیمانی دارد که چسبندگی ۰ پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می‌آورد. بنابرلین « مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نلنو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. با استفاده از نلنو ذرات در بتن می‌توان خواص دیگری از جمله خاصیت الکترومغناطیسی و قابلیت به کارگیری در سازه‌های آتمی (محافظت از تشعشعات) و حفظ انرژی ساختمانها و ... را کنترل نمود. با توجه‌به مقاومت بالا در برابر خوردگی و سایش در مناطقی که نیاز به استفاده از بتونهای با کارلیی بالا می‌باشد . برای مثال باندهاءفرودگاه. پلها.ساختمانهای بلند (آسمان خراشها) و پارکینگها کاربردزیادی دارند.همچنین با توجه به اينکه می‌تولند از نلنو ذرلتی در بتون استفاده نمود که جلوی تشعشعات رادیواکتیو را بگیرد. از لین نوع بتن‌ها در ساخت بلوکهای نگهداری ضایعات هسته‌ای نیز استفاده می‌شود. 

صفحه 13:
بکارگیری فناوری نانو در بتن به دو طریق انجام می‌گیرد. ۱- استفاده از نانو سیمان ۲- استفاده از نانو افزودنیها (کرین ناتیوپ . نانو تیتانیوم اکسید . نانو الیاف . نانو سیلیس) با توجه به تأثیرافزلیش نلنو ذرات در سیمان و بهبود خواص سیمان . مشخص است که استفاده از نلئو سیمان‌ها در بتن نیز باعث بهبود خواص بتن می‌شود در ادلمه.جه بررسی تأثیر انواع نانو افزودنیها و نانو سنگ دانه‌ها پرداخته خواهد شد. 

صفحه 14:
بتن در مقیاس نانو : بتن از جمله مواد خلل و فرج دار است و لین منلفذ در مقیاس نلنو صورت می‌گیرد. واکنش شیمیلیی که بین سیمان - آب ایجاد می‌شود در مقیاس نلنو است. لین منافذ نانو . خصوصیات محصول هیدرلته سیلیکا - کلسیم را کنترل می‌کند به همین دلیل بتن از بعضی جهات یک ماده نلنو است. حملات شیمیلیی از طریق منلفذ بتن‌به فولاد درون آن نفوذ می‌کند و آن را اکسید می‌کند که باعث خورندگی ۰ ترک و در نهلیت شکست بتن می‌شود و به همین دلیل میکرو ساختار بتن شایسته توجه بیشتری است. مخلوطى بتنى كه حاوى نلنو ساختار فومد سيليكا ‎(Fomed Silca)‏ هستند (محصول فرعى توليد شيشه صنعتی) .به عنوان یک ماده افزودنی بسیار مهم که باعث مقاومت و دوام ساختار بتنی که در معرض خورندگی نمک قرار گرفته . شناخته شده است. بطور کلی با افزودن فومد سیلیکا که نقش افزودنی در دارد و واکنش آن در مقیاس نلنو است. بتن با دوام و مقاوم ساخته می‌شود اما اگر به مقدار زیاد افزوده شده بتن را ترد و شکننده می‌کند. پس لازم است مقداری که باید اضافه کنیم را محاسبه کنیم. 

صفحه 15:
سیمان فعال نانو ساختار در طول تحقیقات از آنالیز شیمیایی رزنانس ‎Nuclear) sino‏ ‎aslo J» (Resonance Reaction Anaysis-NRRA‏ هیدراتاسیون سیمان در مقیاس نلنو استفاده می‌شود. واکنش بین سیمان و آب در مقباس بسیار ریز صورت می‌گیرد. بوسیله این تحقیق اطلاعات بهتری از اتفاقی که در سطح ذرات سیمان می‌افتد و هیدرلنه می‌شهند بدست می‌آید. یک پرتو از اتمهای نیترون به سیمانی که به آن آب اضافه شده است . تابانیده می‌شود و نتلیج بصورت یک گراف کشیده می‌شود کهبه آن برش عمودی هیدروین در عمق می‌گویند و سرعت نفوذ آب و آرایش لایه‌های سطحی مختلف را که در طول واکنش حاصل می‌شود را نشان 

صفحه 16:
با مشاهده تصاویر واکنش سیمان و آب لایه سطحیبه ضخامت ۲۰ نانومتر مانندییک سد نیمه تراوا عمل می‌کند که اجازه می‌دهد آب وارد ذرات سیمان شودبا یونهای کلسیم واکنش دهد. یونهای سیلیکا که بزرگتر هستند در پشت لین لایه بلقی می‌مانند..با ادامه یافتن واکنش لایه ژل سیلیکات در زیر لاه سطحی تشکیل می‌شود که علمل تورم سیمان است وبا تورم سطح ناگهان لایه سطحی می‌شکافد. لین شکست سیلیکاتهایی را که محبوس شده بودند را آزاد می‌کند و با یونهای کلسیم واکنش می‌دهند و تولید ژل هیدرلته سیلیکات کلسیم می‌کند و باعث سفت شدن بتن می‌شود. تکامل تدریجی برش عمودی هیدرون زمان شکستن لاله سطحی را نشان می‌دهد. لین اطلاعات میتواند برای مطالعه فرایند سفت شدن بتنبه صورت تابعی از دما . حرارت . شیمی . سیمان و ... مورد مطالعه قرار بگیرد. به عنوان مثال با استفاده از 818184 شكست سيمان هيدراته در دمای 860۴ مدت ۵/۱ ساعت پس از افزلیش لب تعیین می‌شود. واکنش یل آلکللی - سیلیکا ( ۵5 862610 :۵۱۷۵15۱ بین قلیاییهای (آلکالی) سیمان و فرم فعال سیلیکا در هنگام اختلاط مصالح واکنش صورت می‌گیرد. که به برهم کنش آلکللی - سیلیکا معروف است. لین برهم کنش تولید آلکللی - سیلیکا می‌کند. اگر رطوبت کافی باشد ول منبسط می‌شود و باعث ترک خوردن بتن می‌شود. 518 بتن را تضعیف می‌کند و ن را بعضی نقاط نسبت به نیروهای خارجی آسیب‌پذیر می‌کند. انبساط ژل ‎ASR‏ ‎Best Se pS Sal di aes aa‏ است که‌با استفاده از پراش نوترونی اجه عنوان تابعی از شیمی یل . دما و رطوبت نسبی مورد مطالعه قوار می‌گیرد و قابل مشاهده است. 

صفحه 17:
:Fly ash ‏برهم کنش بین خاکستر (3510 ۴1۷) و ژل نانو ساختار سیمان‎ ‏پرتلند . بر قدرت و دوام بتن اثر می‌گذارد-با استفاده از پراش‎ ‏نوترینی . کیفیت و چگونگی تغبیرات رابه عنوان تابعی از‎ زمان و ترکیب 3580 /9[ می‌توان مطالعه کرد. بسیار مهم است که یک مدل درست از واکنش سیمانبا آب جه عنوان تابعی از دماء نسبت ب‌به سیمان و اندازه ذرات سیمان داشته باشیم. لما بدست آوردن لین اطلاعات اساسی با استفاده از روشهای آنالیز مرسوم مشکل است زیرا واکنشها در منلفذ نلنو ل سیمان اتفاق می‌افتد. روش پراش نوترونی برای اندازه‌گیری جنبش و حرکت و واکنشهای آب در اين اندازه بسیار مناسب است. همچنین محققین توسط این روش تأثیر فاکتورهای مختلف را بر روی سرعت پیشرفت ترکها در سیمان مطالعه می‌کنند. 

صفحه 18:
نتیجه گیری : نانوتکنولویی عرصه جدیدی است که در آینده تاثیرات زیادی بر دیگر تکنولوژیها و نیز کیفیت زندگی بشر خواهد گذاشت. در ایران نیز حرکت‌به سوی لین تکنولوژی شروع شده است. کربن انوتیوبها یکی از مهمترین موادی هستند که جهت کاربردهای نانوتکنولوژی مورد بحث و بررسی هستند. خواص ويقِه آنها طيف گسترده‌ای را در بر می‌گیرد از استحکام فوق‌العاده زیادشان تا رفتار غیرمعمول الکترونیکی . هدایت حرارت بالا. قابلیت ذخیره و نگهداری ذرات نانیئی داخل تیوبها پتانسیل کاربردهای فراوان کربن نانوتیوبها و خواص وبِقِه آنها باعث سعی و تلاش بسیار زیادی در زمینه‌های مختلف علمی و مهندسی شده است. کاربردهای 60۷۲ در صنعت ساختمان . طیف وسیعی از کامپوزیت مواد تا ترکیبات و اجزاء با استحکام بالای ساختاری و تکنولوژی انتقال حرارت را در بر می‌گیرد. 

صفحه 19:
مراجع : ‎-١‏ كتاب نانوتكنولوقى . آبينه تكنولوقى آفرينش . دفتر همكاريهاى فن آوری ریاست جمهوری ‏کمیته مطالعات سیاست نانوتکنولوژی ‎2- Engines. F creation / X. Eric Drexler. An chor book seditions. USA ‎3- Dai, H., "Nanotube Growth and cterization" in carbon ‎Nanotubes ‎www.Smalltimes.com ‎4- ‎www.Nano tech news.com ‎ ‎5 ‏1۳ ‏ات ‎a ‏از‎ ‏از‎ ‎ri ‎