در سال‌های اخیر با ورود فناوری نانو به صنعت ساخت‌وساز شاهد تحولات چشم‌گیری در مصالح ساختمانی هستیم. یکی از پیشرفت‌های صورت‌گرفته در این حوزه استفاده از فناوری نانو در سیمان است که موجب ایجاد ساختارهای قوی‌تر، بادوام‌تر و پایدارتر می‌شود. اگر می‌خواهید در مورد فناوری نانو سیمانی اطلاعات بیشتری کسب کنید پیشنهاد می‌کنیم تا پایان این مطلب با ما همراه باشید.
تاثیرات نانوتکنولوژی در صنعت سیمان
نانوتکنولوژی شامل دست‌کاری مواد در مقیاس نانو و ابعاد کوچک‌تر از ۱۰۰ نانومتر است. در صنعت سیمان نیز به‌معنی دست‌کاری ساختار ذرات سیمان در سطح مولکولی است. استفاده از نانوذرات موجب می‌شود که سیمان خواص منحصربه‌فردی پیدا کند و کاربردهای بیشتری داشته باشد. از جمله فواید فناوری نانو در سیمان می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
افزایش استحکام و دوام
استحکام و دوام بتن با نانو تکنولوژی یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری است. کاهش اندازه ذرات سیمان به مقیاس نانو موجب می‌شود که سطح به میزان قابل‌توجهی افزایش یابد. این افزایش سطح باعث پیوند بهتر میان ذرات می‌شود و در نتیجه ماتریس بتنی متراکم‌تر و محکم‌تری ایجاد می‌گردد. همچنین امکان افزودن نانو موادی مانند سیلیس و خاکستر بادی و گرافن نیز به مخلوط سیمان وجود دارد. این افزودنی‌ها موجب پر کردن شکاف‌های میان ذرات بزرگ‌تر و تقویت ساختار سیمان، مقاومت در برابر ترک‌خوردگی و افزایش ظرفیت باربری آن می‌شود. در نتیجه ساختمان‌هایی که با استفاده از سیمان تقویت‌شده با فناوری نانو ساخته می‌شوند دوام و طول عمر بیشتری خواهند داشت.
پتانسیل خود ترمیمی
یکی دیگر از ویژگی‌های فناوری نانو سیمانی، خاصیت خودترمیمی است. به مرور زمان ریزترک‌ها می‌توانند به‌علت انقباض، نوسانات دما و شرایط بارگذاری در بتن به وجود آیند. نانوذرات هنگامی‌که به‌صورت استراتژیک در مخلوط سیمان قرار می‌گیرند با رطوبت موجود در محیط واکنش می‌دهند و با تشکیل کربنات کلسیم به میزان قابل‌توجهی ریزترک‌ها را مهر و موم می‌کنند. این قابلیت نه‌تنها موجب افزایش طول عمر سازه‌ها می‌شود، بلکه هزینه‌های نگهداری نیز خیلی کاهش می‌دهد. از این‌رو این نوع سیمان‌ها می‌تواند گزینه مناسبی برای زیرساخت‌های پایدار و انعطاف‌پذیر باشد.
خواص حرارتی و رسانایی بهبود یافته
فناوری نانو سیمانی موجب بهبود خواص حرارتی و رسانایی نیز می‌شود. ذرات در اندازه نانو به‌صورت یکنواخت در سراسر بتن پراکنده می‌شوند و یک مانع حرارتی کارآمدتر ایجاد می‌کنند. این قابلیت موجب عایق‌بندی بهتر و کاهش مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها می‌شود. همچنین رسانایی افزایش‌یافته امکان ادغام فناوری‌های هوشمند مانند حسگرها را در ساختار بتنی برای نظارت بر سلامت سازه در زمان واقعی را فراهم می‌سازد.
کاربردهای عملی نانوفناوری در سیمان
فناوری نانو سیمانی کاربردهای متنوعی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
بتن با عملکرد بالا
بتن با عملکرد بالا (HPC) به میزان قابل‌توجهی از گنجاندن نانوذرات سود می‌برد. در پروژه‌های زیرساختی حیاتی که در آن‌ها استحکام و دوام بالا ضرورت دارد، مانند تونل‌ها، مینی نیوجرسی بتنی پل‌ها و آسمان‌خراش‌ها دیوار خود ایستا مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مصالح ساختمانی سازگار با محیط‌زیست
فناوری نانو با بهبود عملکرد مواد سیمانی مکمل همانند خاکستر بادی و سرباره امکان تولید مصالح ساختمانی سازگار با محیط‌زیست را فراهم می‌کند. این مسئله وابستگی به سیمان پرتلند سنتی را کاهش می‌دهد و موجب ترویج استفاده از محصولات جانبی صنعتی می‌گردد.
طرح‌های معماری نوآورانه
معماران و طراحان از فناوری نانو به‌منظور خلق طرح‌های معماری نوآورانه و پایدار استفاده می‌کنند. خواص بهبود یافته سیمان‌های نانو باعث می‌شود که انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی ایجاد شود و بتوانند سازه‌های پیچیده و زیبا را فراهم کنند.
چالش‌ها و چشم‌اندازهای آینده
فناوری نانو سیمانی در کنار تمامی مزایا دارای مشکلات و چالش‌هایی است که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم.
چالش‌های فنی
فناوری نانو سیمانی بدون چالش نیست و هزینه‌های بالایی دارد. علاوه‌بر این نیاز به تجهیزات تخصصی و پیچیدگی‌های مربوط به پراکندگی یکنواخت نانوذرات در ماتریس سیمان از دیگر مشکلات آن است.
مسیرهای تحقیقات آینده
تحقیقات صورت‌گرفته بر این چالش‌ها و بهبود بیشتر خواص سیمان اصلاح‌شده با نانو تمرکز دارد. چشم‌اندازهای آینده این تکنولوژی نیز شامل توسعه نانوذرات مقرون‌به‌صرفه‌تر، تکنیک‌های پراکندگی بهبود یافته و کاوش انواع جدید نانوذرات با خواص خاص می‌شود.
جدیدترین پیشرفت‌های نانوتکنولوژی در بتن
محصولات مبتنی بر فناوری نانو به‌منظور کاهش نفوذپذیری بتن از طریق افزودن نانومواد به شکل محلول به بازار عرضه شده‌اند. با توجه به بهبود فوری عملکرد مواد در حین سرویس، این محصولات کاربردهای معماری و سازه‌ای همانند بلوک بتنی، بلوک سنگفرش و ملات را مورد هدف قرار می‌دهند. بررسی‌های صورت‌گرفته نشان می‌دهد که توسعه گسترده در این زمینه قطعا صنعت ساختمان و در نتیجه سیمان و بتن را تحت تاثیر قرار خواهد داد. در ادامه به معرفی تکنولوژی‌های جدید در ساخت دیوارهای پیش‌ساخته بتنی می‌پردازیم.
نانوفوم
مخلوط پودری فوق‌ریز جدید از SiO2 آمورف تولید شده از خاکستر بادی که برای تهیه بتن با مقاومت بالا و سیمان پرتلند معمولی استفاده می‌شود.
ذرات فرانکلینیت در اندازه نانومتری
این ذرات از کوره قوس الکتریکی به‌دست آمده و به‌خوبی مقاومت و برتری بتن را نسبت به سیمان پرتلند نشان می‌دهد.
ذرات مونت‌موریلونیت
این ذرات اصلاح‌شده ارگانیک و آب‌گریز هستند و استحکام فوری و ضریب کاهش تجاری نفوذپذیری ملات سیمان و بتن را نمایش می‌دهند.
سیمان پرتلند نانوسیمان
این ترکیب متشکل از سیلیکات کلسیم است که در آن نانوذرات تولیدشده از طریق سنتز اسپری شعله واکنش اولیه را نسبت به سیمان پرتلند معمولی ده برابر افزایش می‌دهد.
نانولوله‌های کربنی
این نانولوله‌های کربی تحت عنوان تقویت‌کننده نانو در مواد بتنی بر سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد و دارای استحکام بالایی با مدول الاستیسیته در حد TPa و استحکام کششی در محدوده GPa است.
مزایای استفاده از فناوری نانو در صنعت سیمانی
استفاده از تکنولوژی نانو در تولید سیمان و بتن باعث ساخت محصولات متنوع تر مانند دال بتنی می‌شود. به‌طور کلی این فناوری مزایای فراوانی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- افزایش کیفیت محصول
- صرفه‌جویی در مصرف انرژی
- صرفه‌جویی اقتصادی
- افزایش کیفیت محصولات
قیمت نانو سیمان
قیمت هر محصولی وابسته به عوامل مختلفی است و نانو سیمان نیز از این قاعده مستثنی نخواهد بود. از جمله عوامل موثر بر قیمت نانو سیمان می‌توان به نوع پروژه ساخت‌وساز، نوع ساختمان، روش اجرا، کیفیت مواد اولیه و میزان نانو سیمان مورد نیاز اشاره کرد. همچنین نحوه اجرا، مقدار ماده مصرفی، نوع ساختمانی که از این فناوری در آن استفاده می‌شود و زمان خرید مواد تعیین‌کننده قیمت نهایی این محصول است.
خرید نانو سیمان
فناوری نانو سیمانی صنعت سیمان را متحول ساخته و موجب پیشرفت‌های چشم‌گیری در استحکام، دوام و پایداری شده است. برای خرید نیوجرسی بتنی یا نانوسیمان باید به بررسی فاکتورهایی همچون میزان نانوسیمان مورد نیاز پروژه، نوع ساختمان، جنس و کیفیت مواد توجه کرد. همچنین بهتر است در جهت اطمینان از کیفیت و کاهش هزینه‌ها نانوسیمان را به‌صورت مستقیم از تولیدکنندگان معتبر خریداری کنید.