Introduksiyon

Ang nanotechnology ay lumipat sa labas ng laboratoryo sa praktikal na mga aplikasyon sa ibayo ng maraming industriya, at ang pagtatayo ay hindi naiiba. Kabilang sa mga pagbabagong-anyo ay ang paggamit ng mga nanotechnology additives upang mapahusay ang paggawa ng kongkreto. Ang mga komputasyong ito, karaniwang mas maliit sa 100 nanometer, interaksiyon sa sementong materialized sa isang atomic scale, paggawa ng kongkreto na mas matibay, mas matibay, at mas matatag kaysa sa mga konsiyonal na mix. Habang ang mga panahon ng imprastraktura at pangangailangan para sa mga materyales na hindi nagbabago, pag-unawa sa papel ng mga nano-addibid na-adritibo ay nagiging mahalaga para sa mga inhinyero, trahektor, at mga kriter.

Ang sektor ng konstruksiyon ang dahilan ng malaking bahagi ng emisyon ng karbon, pangunahin na dahil sa paggawa ng semento. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kahusayan at haba ng mga kongkretong istraktura, ang nanotechnology ay nagbibigay ng isang landas upang mabawasan ang paggamit ng materyal at pagpapanatili ng dalas, sa gayon ay ibinababa ang environment footprint. Ang artikulong ito ay sumusuri sa agham sa likod ng mga nano-additive, ang kanilang mga benepisyo sa pagganap, mga kasalukuyang hamon, at mga direksiyon ng pananaliksik sa hinaharap.

Ano ba ang mga Addictive ng Nano-Technology?

Ang mga nano-technology additives ay mga materyales na pinoproseso sa molekular o atomikong antas upang samantalahin ang mga kakaibang katangian na lumalabas sa nanoscale.Sa kongkreto, ang mga ito ay karaniwang idinaragdag bilang pinong mga pulbos o coloidal suspensions sa panahon ng paghahalo. Ang mataas na ibabaw-area-to-volume ratio ng mga partikulo na ito ay nagdudulot ng malakas na reaktivitibidad ng kemikal at pisikal na interaksiyon sa mga produktong sementong hydr.

Kabilang sa mga karaniwang nano-additive ang:

  • Nano-silica (Sico2):[ Ang pinaka-malawak na pinag-aralang additive. Nagsisilbi itong isang pozzolan, na tumutugon sa pamamagitan ng calcium hydroxide upang bumuo ng karagdagang calcium-silicate-hydrate (C-S-H) gel, na gumagampan ng mikrohestikal na istrtripikasyon.
  • Nano-titania (Tio2): Kilala sa mga katangiang photocatytic.Ito ay maaaring mag-iba ng mga organikong dumi at magbawas ng mga nitrogen oxide, na nagbibigay ng kongkretong kakayahan na mag-linis ng sarili at air-purving.
  • Ang Nano-alumina (Al2O3): [[Pahusayin] ang maagang-edad na lakas at di-nahihilang resistansiya sa pamamagitan ng pagtataguyod ng pagbuo ng matatag na mga yugto ng hydration.
  • Carbon nanotubes (CNTs) at graphene oxide: Enhance tensile lakas at crack resistance sa pamamagitan ng mga epektong frigate sa nanoscale.

Ang mga additive na ito ay isinasama sa dosis na karaniwang mula 0.5% hanggang 5% sa timbang ng semento. kahit ang maliit na halaga ay maaaring makagawa ng mga kalkulasyon sa mga katangiang mekanikal at tibay. Ang mga pangunahing mekanismo ay kinabibilangan ng pagpuno ng mga nanopores na kung hindi ay nagtatakda ng lakas, mga mas mabilis na reaksiyong hydration, at pagpapalakas ng interfacial transition zone sa pagitan ng mga agregate at paste.

Mga Mekanika ng Paggawa ng Kahusayan

Pag - aalis ng Mikrostruktura

Ang ordinaryong kongkreto ay naglalaman ng micro- at nano-sized na mga puwang na nagpapahina sa matrix. Ang mga partikulo ng nano-silica ay mga 10–50 nm sa diyametro. Sinapupunan nito ang mga espasyo sa pagitan ng mas malalaking mga butil ng semento at C-S-H sheets, binabawasan ang kabuuang porosidad.Ang destinct na ito ay gumagawa ritong mas mahirap para sa tubig, mga chloride, at agresibong mga kemikal na makapasok, direktang pagpapabuti ng tibay.

Nuklear at Pinangakuan ng Hydration

Ang mga nanoparticle ay nagsisilbing mga nucleation site para sa mga produktong hydration. ang Calcium clusterte hydrate (C-S-H) ay mas pinipili ang mga high-surface-area particles, na humahantong sa mas pare-pareho at mas makapal na paste. Ito ay nagpabilis sa maagang-age na pag-unlad ng lakas, na kapaki-pakinabang sa mabilis na paggawa at mga operasyon bago ang pag-ikot.

Pag - uulit ng Rheology

Ang mataas na lugar sa ibabaw ng nano-additives ay maaaring magpataas ng pangangailangan sa tubig, ngunit kapag wastong nakalat ng mga superplastisistiszer, pinabubuti nito ang pagiging gumagana at binabawasan ang pagbubukod.Ang Thixotropikong pag-uugali ay madalas na napapansin, na nangangahulugang ang kongkreto ay madaling dumadaloy sa ilalim ng shear ngunit matigas sa resiriko para sa pagbomba at masalimuot na pormasyon.

Sarili-Pag-aalaga at Matalinong Pagkakatuwaan

Ang ilang mga nano-additive, tulad ng nano-titania, ay may mga katangiang photocatytic na sumisira ng mga organikong dumi sa ilalim ng liwanag na UV, pinananatiling malinis ang mga kongkretong ibabaw.Ang iba, tulad ng mga encapsulated na mga ahenteng nagpapagaling sa nanoscale, ay maaaring kumilos na may halumigmig upang kusang tatakan ang mga lamat.Ang mga kakayahang ito ay nagpapahaba ng buhay na pangserbisyo at nagbabawas ng mga gastos sa pagpapanatili.

Mga Pakinabang ng Nano-Technology Additives

Higit na Lakas

Maraming pag-aaral ang nag-ulat ng kompyuter na mga pakinabang na 20–40% kapag ang nano-silica ay ginagamit sa mga optimikong dosis. ang mga mas manipis at quartual na lakas ay bumubuti rin, kadalasan ng 10–25%, dahil sa mas mahusay na pagbubuklod sa agggregate-passe interface.Ito ay nagpapangyari sa mas manipis na mga sekwensiya, mas mahabang mga span, at mas mataas na kapasidad ng karga nang hindi tumataas na nilalaman ng semento.

Naantalang Haba

Ang nabawasang porosidad ay direktang nakapagpapabuti sa resistansiya ng mga siklong yelo-thaw, sulfate attack, at chloride ingress. para sa mga istrakturang pandagat o mga kubyerta ng tulay na nakalantad sa mga nag-iiba-iba na asin, ang nano-modified na kongkreto ay maaaring madoble ang buhay na serbisyo kumpara sa mga konbensiyonal na mikrotibo ay nakapagpapababa rin ng absorbaga ng pagsipsip ng tubig at permebilidad, na nagpoprotekta sa bakal mula sa pagkaagnas.

Mas Mahusay na Katatagan

Dahil sa ang mga nano-additive ay nagpapahintulot ng mas mababang mga linker nilalaman ng semento habang pinananatili o pinabubuti ang pagsasagawa, ang carbon footprint sa bawat metro kubiko ng kongkreto ay nababawasan. Karagdagan pa, ang mga istraktura na tumatagal na hindi na nangangailangan ng mas kaunting pagkukumpuni at pagpapalit, na nag-aanalisa ng mga mapagkukunan at nakapaloob na enerhiya. ang ilang mga nano-materyal tulad ng nano-titania ay tumuturing din sa mga dumi, na nakatutulong sa mas malinis na hangin sa lungsod.

Mas Mahusay na Gawa at Mas Mahuhusay na Katangian

Ang mga nakalat na coloidal nano-silica ay maaaring mapahusay ang pagiging dumadaloy at mabawasan ang pagdurugo at ang resultang ibabaw ay mas makinis at hindi gaanong madaling mag-subble. Sa arkitektural na kongkreto, ang mga nano-additive ay nakapagdurulot ng mas matalim na detalye at mas mataas na gloss.

Mga Hamon at Pag - aasikaso

Mataas na Halaga

Ang halaga ng paggawa ng mataas na-purity nano-particles ay nananatiling mataas kumpara sa mga kombensyong admixture. Bagamat ang mga maliliit na dosis lamang ang kinakailangan, ang unit na presyo ay maaaring maging 10–50 beses na mas mataas kaysa sa micro-silica o fly ash. Ito ay nagtatakda ng malawakang pag-aampon sa mga mataas-produksyon o espesyal na aplikasyon. Ang onableng pananaliksik ay naglalayong gumawa ng mga nano-additive mula sa mga unsige ng industriya upang mabawasan ang mga gastos.

Mga Panganib sa Kalusugan at Kaligtasan

Ang paglanghap ng mga nano-particle sa himpapawid sa panahon ng paggawa o paghahalo ay nagreresulta sa hindi kilalang mga panganib sa kalusugan. ang kanilang maliit na sukat ay nagpapahintulot sa mga ito na makapasok sa malalim na tisyu ng baga.Ang wastong pangangasiwa ay nangangailangan ng pagkontrol ng alikabok, bentilasyon, at personal na pananggalang na mga kasangkapan. regulatoryo frames para sa mga nanosomikal na limitasyon sa paglalantad ay evolving pa rin, lumilikha ng mga alalahanin sa pagkakautang para sa mga kontratista.

Paghihiwalay at Pag - aalsa

Ang nano-particles ay may hilig na mag-eglomerate dahil sa mataas na enerhiya sa ibabaw, na bumubuo ng mga kumpol na maaaring lumikha ng mahinang mga batik.Ang epektibong pag-iimpluwensya ay kadalasang nangangailangan ng ultratikong paggamot o espesyalisadong kemikal na surfactants.Ang inkonsistent influential division ay humahantong sa iba't ibang pagganap at maaari pa ngang bawasan ang lakas kung ang mga agglomerate ay gumaganap bilang mga konsentrator ng stress.

Mga Di Paalam sa Mahabang-Term

Habang ang mga maikling-term na pagsusuri sa laboratoryo ay maaasahan, ang datos sa 50- hanggang 100-year na pagganap ng nano-modified na kongkreto ay limitado pa rin. ang mga tanong ay nananatili tungkol sa potensiyal na pag-alis ng nano-particles sa paglipas ng panahon at ang kanilang epekto sa kapaligiran. ang mga accelerated testing methods ay ginagawa upang pag-transkribahin ang puwang na ito.

Mga Tagubilin at Pananaliksik sa Hinaharap

Konkreto ng Pag-aalaga sa Sarili

Ang mga mananaliksik ay ang mga embedging microcapsule o vascular network na naglalaman ng mga ahenteng panggamot na pinapatakbo ng pag-claim. sa nano-scale, ang mga integrated ay maaaring idagdag upang mapabilis ang pagbuo ng calcium carbonate o polymeric finders.Ang teknolohiyang ito ay maaaring gumawa sa imprastraktura na mas madalang.

Nauuso at Nalupinsala

Ang pag - aalis ng carbon nanotube o nano calcitosan sa kongkreto ay lumilikha ng electrical conductive network na nagbabago ng resistensiya kapag nai - stress.

Mga Sistema ng Hybrid at Multibong Pag - aaral ng Komponente

Pinagsasama ang iba't ibang nano additives ⁇ halimbawa, nano ⁇ silisica para sa lakas at nano ⁇ titania para sa pagkontrol ng polusyon ang mga gumagawa ng kongkreto na nakatutugon sa maramihang mga batayan sa pagsasagawa. optimisasyon ng sinerhiya sa pagitan ng mga partikulo at ang kanilang interaksiyon sa mga tradisyonal na pozzolan ay isang aktibong area ng imbestigasyon.

Pamantayan at Kodigo

Upang maging pangkaraniwan, kailangan ang pamantayang mga pamamaraan sa pagsubok at mga detalye sa pagsasagawa. Mga organisasyon na gaya ng National Institute of Standards and Technology (NIS) at ang American Concrete Institute[ ay gumagawa ng mga panuntunan para sa mga nanodeterminadong kongkreto. Karagdagan pa, inilalaan ng European Commissioniers [[T:4][T][T][T][T] Ang kontekstong na may kinalaman sa nanobercen[5] ay nagbibigay ng mga kondisyon.

Pagsasaayos

Sa pamamagitan ng paggamit ng mga bagay sa nanoscale, ang mga inhinyero ay maaaring lumikha ng kongkreto na mas matibay, mas matibay, at mas matibay, at mas sensitibo sa kapaligiran kaysa dati. Mga kapakinabangang gaya ng mas malakas na lakas, mas matibay na kakayahan, at mas mahusay na magagamit na adres na ginagamit ng mga industriya na nangangailangan ng mga hamon, mula sa imprastraktura hanggang sa pagbawas ng karbon. Gayunman, ang mga hadlang na nauugnay sa gastos, kaligtasan sa kalusugan, at mahabang surporisasyon ay dapat na mapagtagumpayan bago maging rutin ang lubusang pag - aampon.

Para sa higit pang pagbasa, sumangguni sa komprehensibong review na inilathala sa [Noholics at sa mga panuntunan mula sa Ang American Society of Civil Engineers sa mga lumalabas na materyales.Ang pagsasama-sama ng nanotechnology sa kongkreto ay hindi lamang isang inkremental na pagpapabuti na huhubog ang isang pagbabagong mahuhubog sa hinaharap ng konstruksiyon.