Giới thiệu

Công nghệ nano đã tiến xa hơn phòng thí nghiệm thành những ứng dụng thực tiễn thông qua nhiều ngành công nghiệp, và xây dựng không phải là ngoại lệ, trong số những phát triển có tính biến đổi nhất là sử dụng công nghệ nano để tăng hiệu suất cụ thể. những hạt được thiết kế này thường nhỏ hơn 100 nano mét, tương tác với ma trận xi măng ở mức độ nguyên tử, sản xuất bê tông mạnh hơn, bền vững hơn và bền vững hơn so với sự kết hợp thông thường. khi thời gian cơ sở hạ tầng toàn cầu và nhu cầu tăng trưởng các vật liệu bền vững, hiểu vai trò của các nano-aveves trở thành thiết yếu cho các kỹ sư, nhà thầu, và quang phổ biến.

Khu vực xây dựng đã giải quyết một phần đáng kể của khí thải carbon, phần lớn là do sản xuất xi măng. bằng cách cải thiện hiệu quả và tuổi thọ của các cấu trúc bê tông, công nghệ nano cung cấp một con đường để giảm bớt tiêu thụ và bảo trì tần số tiêu thụ vật chất, do đó giảm bớt lượng ảnh hưởng môi trường. bài báo này kiểm tra khoa học đằng sau các công trình nano, lợi ích hiệu quả của chúng, các thử thách hiện tại, và các hướng dẫn nghiên cứu tương lai.

Nno-Tianology Additiive là gì?

Các chất bổ sung công nghệ Nano là vật liệu được xử lý ở mức độ phân tử hoặc nguyên tử để khai thác các tính chất độc đáo xuất hiện ở mức nano. trong bê tông, chúng thường được thêm vào như là bột tốt hoặc thuốc giảm đau hình dạng trung gian trong quá trình trộn. tỷ lệ bề mặt để tăng tốc độ của các hạt này cho phép sự phản ứng hóa học mạnh và tương tác vật lý với các sản phẩm có khả năng kết hợp xi măng.

Các nano phụ thông thường bao gồm:

  • Nano-silica (SiO2): ) Chất bổ sung được nghiên cứu rộng rãi nhất. Nó hoạt động như một pozzolan, phản ứng với can-xi hydroxi-xi-xi-plicate-hydrate (C-S-H), tạo nên cấu trúc vi mô.
  • Nano-tatania (TO2): được biết đến với tính chất quang phân tích. Nó có thể phá hủy các chất ô nhiễm hữu cơ và giảm nồng độ nitơ, tạo ra khả năng tự làm sạch bê tông và ô nhiễm không khí.
  • Nano-alamina (Al2O3): ) cải thiện sức mạnh và sự chống đỡ trước tuổi già bằng cách thúc đẩy sự hình thành các giai đoạn nước ổn định.
  • Carbon nano ống (CNNS) và i-pho-xít: ) tăng cường sức mạnh và kháng cự bằng các hiệu ứng sợi xoắn ở mức nano.

Những phụ thêm này được kết hợp với nhau với liều lượng thường từ 0.5% đến 5% với trọng lượng xi măng. Ngay cả một lượng nhỏ cũng có thể tạo ra những cải thiện cân đo lường giữa các tính chất cơ học và tính bền. Các cơ chế then chốt bao gồm các mô nano chứa đầy các chất bổ sung để giảm sức mạnh, phản ứng nước gia tăng, và tăng cường vùng chuyển đổi liên tục giữa các hợp chất và dán.

Công nghệ cơ khí tăng cường

Comment

bê tông bình thường chứa khoảng trống cỡ vi mô và nano làm yếu ma trận. các hạt Nano-silica, có đường kính xấp xỉ 10–50 nm. chúng lấp đầy khoảng trống giữa các hạt xi măng lớn hơn và các tấm C-S-H, giảm toàn bộ độ mờ. Sự mật độ này làm cho việc lọc nước, chlorides, và hóa chất hung hăng để thâm nhập trực tiếp, tăng khả năng chịu đựng.

Sự tuần hoàn và nước tăng cường

Các hạt Nanoparticles dùng làm nơi trưng bày các sản phẩm nước. Cacium sitiate hyline (C-S-H) phát triển ưu tiên trên các hạt có bề mặt cao, dẫn đến một bộ đồng phục và dán đặc hơn. Nó tăng tốc phát triển nhanh, có lợi cho các hoạt động xây dựng nhanh và trước khi định vị.

Sự biến đổi của ngành ung thư

Vùng bề mặt cao của các công ty nano có thể tăng nhu cầu nước, nhưng khi phân tán đúng cách với các siêu máy tạo chất, chúng cải thiện khả năng làm việc và giảm sự phân tách. hành vi nhiệt đới thường được quan sát, nghĩa là các dòng bê tông di chuyển dễ dàng dưới lưỡi kéo nhưng cứng lại - chủ quan để bơm và tạo hình dạng phức tạp.

Hàm tự chữa lành và thông minh

Một số vi-rút, như nano-tita, có các tính chất quang hợp phân tích phân giải bằng tia điện tử, làm sạch bề mặt bê tông, những thứ khác, như các chất chữa bệnh có kích thước nano, có thể phản ứng với độ ẩm để tự động đóng dấu vết.

Lợi ích của việc bổ sung công nghệ Nano

Sức mạnh ngày càng lớn

Nhiều nghiên cứu đã báo cáo rằng có lợi thế nén hơn 20–40% khi nano-silica được sử dụng với liều tối ưu. độ bền và độ dẻo cũng cải thiện, thường thì 10–25%, do sự kết nối tốt hơn tại giao diện lắp ráp. Điều này cho phép các phần cấu trúc mỏng hơn, dài hơn, và khả năng nạp cao hơn mà không tăng nội dung xi măng.

Tính bền tăng dần

Giảm thiểu sự băng giá trực tiếp cải thiện khả năng kháng cự với các chu kỳ đông lạnh, tấn công làm lạnh và gây mê trong quá trình dung dịch lục địa, để ngăn chặn các cấu trúc dưới nước hoặc các cầu bị hư hỏng, bê tông nano-moid hóa có thể tăng gấp đôi cuộc sống dịch vụ so với các hợp chất thông thường. cấu trúc dày hơn cũng làm giảm sự hấp thụ nước và khả năng phục hồi, bảo vệ việc tăng cường thép từ các nếp cuộn băng.

Tính bền vững được cải thiện

Bởi vì các công ty nano cho phép các chất liệu kết dính xi măng thấp hơn trong khi duy trì hay cải thiện hiệu suất, dấu chân carbon trên một mét khối bê tông được giảm đi. thêm vào đó, các cấu trúc bền vững hơn cần ít sửa chữa và thay thế, tiết kiệm năng lượng và năng lượng tiêu tốn. một số vật liệu nano như nano-titania cũng thu được chất ô nhiễm, góp phần vào không khí đô thị sạch hơn.

Làm việc tốt hơn và chất lượng bề mặt

Phân tán một cách thích hợp giữa colloidal nano-siloca có thể cải thiện khả năng lưu thông và giảm chảy máu. bề mặt kết quả là mịn hơn và ít có khả năng tổ ong hơn. Trong bê tông kiến trúc, các công cụ nano phụ cho phép chi tiết sắc nét hơn và việc hoàn thành bóng loáng hơn.

Những thử thách và sự quan tâm

Chi phí cao

Chi phí sản xuất các mô hình nano có giá trị cao vẫn tăng cao so với các thiết bị tương thích thông thường. Mặc dù chỉ cần một liều nhỏ, giá có thể cao hơn 10–50 lần so với các luồng vi-silic hay tro bay. Giới hạn này đưa vào các ứng dụng hiệu quả cao hoặc chuyên môn. Tiếp tục nghiên cứu để sản xuất các dòng chất thải nano để giảm chi phí.

Nguy cơ sức khỏe và an toàn

Hít vào các khí nano trong quá trình sản xuất hoặc pha trộn những nguy cơ sức khỏe không rõ ràng kích thước nhỏ của chúng cho phép chúng thâm nhập sâu vào mô phổi đúng nhu cầu điều khiển bằng bụi, thông gió và thiết bị bảo vệ cá nhân cơ cấu điều chỉnh cho các giới hạn phơi nhiễm na-nô vẫn đang phát triển, tạo ra những mối quan tâm về trách nhiệm đối với các nhà thầu.

Sự chia rẽ và sự phấn khích

Các khối u ở phần não có xu hướng bị thiếu hụt năng lượng bề mặt, tạo ra các cụm có thể tạo ra các điểm yếu. sự phân tán hiệu quả thường đòi hỏi phải điều trị quá mức hoặc các chất kích thích hóa học chuyên biệt. sự phân tán xung lực dẫn đến hiệu suất biến đổi và thậm chí có thể giảm sức mạnh nếu động mạch vận động lực gây stress.

Không rõ khả năng biểu diễn dài

Trong khi các thử nghiệm phòng thí nghiệm ngắn hạn đang hứa hẹn, dữ liệu về hiệu suất xử lý bê tông nano trong 50 đến 100 năm vẫn còn hạn chế. câu hỏi vẫn còn lại về khả năng hấp thụ các khối nano theo thời gian và tác động của chúng lên môi trường. phương pháp thử nghiệm tăng cường đang được phát triển để kết nối khoảng cách này.

Những hướng và nghiên cứu trong tương lai

Tự chữa lành bệnh

Các nhà nghiên cứu đang lắp ráp các ống tiểu cầu hoặc các mạng lưới mạch chứa các tác nhân chữa lành được kích hoạt bằng cách vỡ ra ở mức nano, chất xúc tác có thể được thêm vào để tăng tốc sự hình thành của chất lỏng cacbon hay chất thải hóa học. công nghệ này có thể làm cho việc bảo trì cơ sở hạ tầng ít bị hạn chế hơn.

Dây thắt lưng và sự thiệt hại làm suy yếu

Việc tập hợp ống nano hoặc nano nanochitosan thành bê tông tạo ra một mạng dẫn điện thay đổi khả năng kháng cự dưới áp lực. Điều này cho phép kiểm tra sức khỏe của người dân mà không cần cảm biến bên ngoài. bê tông thông minh như thế có thể cảnh báo quá tải hoặc mệt mỏi trước khi có thể thấy bị hư hại.

Hệ thống tổng hợp và đa hệ thống

Kết hợp các nano phụ khác nhau ví dụ, nano vi khuẩn để có sức mạnh và nano-titania để kiểm soát ô nhiễm có thể sản xuất bê tông đáp ứng nhiều tiêu chuẩn hiệu suất.

Tiêu chuẩn hóa và mã hóa

Để công nghệ nano trở thành tiêu chuẩn, cần phải có phương pháp kiểm tra và đặc trưng hiệu quả chuẩn. Các tổ chức như Viện nghiên cứu đặc biệt đang phát triển các chỉ dẫn về bê tông nano (NSTS) ) ) và cơ sở dữ liệu của Viện Conster [FLT:] của Mỹ [FLT:] đang phát triển các đường dẫn cho bê tông n. Hơn nữa, Ủy ban Châu Âu [FL:4] không có vật liệu [FL: t

Kết luận

Bằng cách điều khiển các vật chất nano, các kỹ sư có thể tạo ra bê tông bền vững hơn, bền vững hơn và có nhiều phản ứng môi trường hơn bao giờ hết. những lợi ích như tăng cường sức mạnh, tăng cường khả năng bền vững và cải thiện giải quyết nhiều thách thức cấp thiết của ngành công nghiệp, từ tuổi thọ cơ sở hạ tầng đến mức giảm thiểu các bon.

Để đọc thêm, hãy tham khảo ý kiến về sự xem xét toàn diện được xuất bản trong vật liệu mới ) ) và những hướng dẫn từ Hội nghị công nghệ Hoa Kỳ về vật liệu đang nổi lên. Sự tích hợp công nghệ nano với bê tông không chỉ là một sự cải tiến tăng cường [FLT: 1] mà còn là một sự thay đổi hình thành tương lai của việc xây dựng.