[ علم نانو در بتن ]

[مهندس عمران]

نانوکامپوزيتهاي خاک رس

نانوکامپوزيتهاي خاک رس / پليمر بهبود فوق‌العاده‌اي در بسياري از خواص فيزيکي و مهندسي پليمرهايي که در آنها از مقدار کمي پرکننده استفاده مي‌شود، ايجاد مي‌کند. اين تکنولوژي که امروزه مي‌تواند کاربرد تجاري نيز پيدا کند، توجه زيادي را طي سالهاي اخير به خود جلب کرده است. عمدة پيشرفت‌هايي که در اين زمينه بوقوع پيوسته، طي پانزده سال اخير بوده و در اين مقاله به اين پيشرفتها و همچنين مزيتها، محدوديتها و برخي مسايل و مشکلات آن خواهيم پرداخت. </P>

منبع:كميته نانو فناوري​

بيشتر...

 

[ebrahim110]

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانوسم (nanocem) يك تحقيق جديد شبكه اروپاست كه بر روي مراحل توسعه اصول فني نانو (مقياس يك بيليوني) در مواد سيماني متمركز شده است.
بستهاي سيمان پورتلند ، اجزا اوليه فعال بتن هستند كه در بيشتر ساختمانهاي مدرن استفاده مي شوند . ديگر تشكيل دهنده هاي بتن ، آب و مصالح دانه اي ريز و درشت (مانند شن و سنگ) هستند.
بستها از جوش سيمان پورتلند با زمينه كمي از سولفات كلسيم ساخته شده اند و به طور متداول شامل پودرهاي ريز معدني مثل سنگ آهك ، پوزولان (معمولا خاكسترهاي آتش فشاني) ، خاكستر بادي (معمولا از زغال سوخته گياهان پر قدرت) و سرباره دانه اي كوره بلند ، هستند.
چنين گردهمايي به عنوان مواد سيماني تكميلي تلقي مي شوند زيرا آنها براي جايگزين شدن به جاي بيشتر چسب سيمانهاي گران استفاده مي شوند. مواد افزودني شيميايي مانند افزودني ها كاهنده آب ، فوق روان كننده ها (خمير كننده ها) ، كندگير كننده ها ، تند گير كننده هاي بتن و عوامل هوازا مي توانند به بتن در مقدار كم اضافه شوند تا خصلتهاي بتن را براي موارد استفاده خاص تغيير دهند.

توضيح درباره نانو :

گر چه سيمان پرتلند در مقدار وسيع در مواد دست ساز بشر بر روي زمين استفاده مي شود اما فهم مكانيزم اصلي ، حاوي خصوصياتش به طور طبيعي باقي مانده است . مراحلي كه در طول 1لحظات نخستين واكنش با آب اتفاق مي افتد ، مي تواند ساختارهاي بزرگ و ريز را تحت تاثير قرار دهد و اجراي طولاني مدت يك ساختار را در پي داشته باشد.
بيشتر واكنشهاي شيميايي كه عملكرد مواد سيماني را كنترل مي كند در مقياس نانو سنج (يك بيليون) اتفاق مي افتد ولي اكثر تحقيقات ، عمليات مهندسي گرفته اند و بر روي مرحله درشت (قابل ديد) متمركز شده اند. فقدان فهم جزييات مولكولي از رشد چشم گير تقريبا جلوگيري كرده و موج ناتواني در پيش بيني وضع آينده شده است. نياز براي آزمايش مكرر خصوصيات در تناسب درشت دانه اي مانع نوآوري و استخراج در scm هايي كه به طور گسترده اي در دسترس قرار دارند ، شده است كه به طور كلي در جا دادن انرژي اندك (جدول سمت راست را ببينيد) و غير سمي مي باشند.
در حال حاضر ، در هر ساختماني كه در آن از مواد سيماني جديد با عملكرد بالا استفاده مي شود ، نياز به تست زمان (طولاني كردن) دارد. با كسب دانش بنيادين ، اين مواد مي توانستند به جاي آزمايش و خطا با طراحي و پايه گذاري بر روي مدلهاي معتبر ، ساخته شوند.
هدايت در مسير صحيح :
در طول اين فعاليت بر روي اين مطلب يعني نانوسم ، 21 انجمن علمي به همراه 12 شريك صنعتي كه 5 شركت بزرگ توليد كننده سيمان را در بردارد بنا نهاده شد و در 11 كشور اروپايي گسترش يافت و در طول يك چهارم قرن گذشته انقلابي در تكــــنيكهاي تجربي براي رسيدگي به مواردي مثل تشـــديد طيف بيني مغناطيســــي هستـــــه اي (nmr) و نيروهــاي ميكروسكوپي بوجود آورده اند و به شركاي نانوسم امكان دسترسي به ابزارهاي پيشرفته را داده است.
شركتهاي صنعتي خط شروع مالي براي شبكه ارتباطي فراهم كرده اند و راهنمايي با احترام به پيش بيني علايق بازار فراهم نموده اند. اعضاي انجمن علمي مجبور هستند كه حداقل يكي از پروژه هاي تحقيقاتي مستقل مالي را با شبكه ارتباطي تسهيم كنند و بايد تحقيقاتشان را به روش تعاوني و مكمل توسعه دهند .
كارگاههاي اصلي برگزار مي شوند تا قسمتهاي مهم خالي علمي را پيدا كنند و با ارتباط دادن پروژه هاي تحقيقاتي ، سعي در پر كردنشان نمايند.
اين كميته هدايت كننده شامل 5 نماينده از شركاي صنعتي و 5 نفر از انجمن علمي است . جلسات تجاري دو بار در سال برگزار مي شود . برنامه تحقيقاتي شبكه ارتباطي ، چهار پروژه اصلي و پروژه شريكي در دست اجرا داد كه شامل موارد زير است :
مجموعه هيدرات كه خود متشكل از كربن ، سولفور هيدروژن (c-s-h) مي باشد. در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيب وجهه هيدراتي ممكن نيست در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيبي هيدراتي كه از هيدرات يك سيستم سيماني منتج شده است ، ممكن نيست ، مخصوصا زماني كه (scm) هايي مثل خاكستر بادي يا سرباره شامل آنها مي شود. هدف اين پروژه ها تعيين مواد تشكيل دهنده و استحكام تركيب وجهي هيدرات است كه انتظار مـي رود ، در دماي بالاتر از 50 درجه سانتي گراد اتفاق بيفتد. اين تحقيق شامل پروژه هاي دكتراي تخصصي است كه به طور پيوسته توسط دانشگاه هاي ابردين aberdeen بريتانيا ، امپا empa در سوئيس و espcl در فرانسه هدايت مي شود.
ساختار منفذ توسط nmr : اين پروژه اميدوار است تا تنظيم جامعي بر روي هنرهاي غير مخرب ، ابزارهاي تكنيكي غير تهاجمي داشته باشد و آنها را قادر مي سازد ، ساختار منفذ هيدرات سيمانها را در حدي كه در آن منافذ با آب پر مي شوند و قابليت جابجايي آب در مواد اشباع كننده را تحليل كنند. نتيجه كار اجازه خواهد داد كه دوام و عملكرد بتن به طور بهتري پيش بيني شود . دو گروه از گروههاي هدايت كننده در منطقه چرخش پروتني را دانشگاههاي سوري surrey در بريتانيا و پلي تكنيك فرانسه را شامل مي شود.
فعل و انفعالات تركيبات آلب آلومينيم با اكسيد فلز : اين امر يكي از مشكلترين مباحث مربوط به اثر سيمان و فوق روان كننده (خمير كننده) در بتن است. براي مثال شتاب فوق خميريازي بر روي فرمهاي غير فعال ( كه صورت تركيب آلي آلومينيم با اكسيد فلز ناميده مي شود) در طول مراحل اوليه تركيب سازي بتن مي باشد.
اين پديده شناخته شده ، منتهي به مصرف مقدار زياد فوق خميرساني در بسياري از بتن ها و بوجود آمدن مشكلات كاربردي جدي ، زماني كه مواد خام يا شرايط تركيب تغيير كرده اند ، مي شود. اين تحقيق توسط سيكا در سوئيس و espc هدايت مي شود.
واكنش پذيري سيستم سيماني : در پروژه دكتــــري تــوسط epfl در سوئيس و dtu در دانمارك و دانشگاه آرهوس aarhus دانمارك و دانشگاه ليدز leeds در بريتانيا در دست تحقيق است كه بر روي توسعه يك روش براي تشخـــــــيص درجه عكس العمل قسمت جوش سيماني و به طور مستقل scm ها در سيمانهاي چسبيده است.

شريك شدن :
پروژه هاي شركتي در محدوده شبكه ارتباطي ماننده تحقيقات در دست اجراي دانشگاههاي bourgogne فرانسه درباره اثر آهن بر روي پيوستگي و ساختار c-s-h در مقياس نانو از بنياد تا كاربرد است . براي مثال در موسسه تكنولوژي دنيش danish ، مطالعه اي بر روي مكانيزم زيباشناختي ظاهري بتن بر روي ساختار سرتاسري صورت پذيرفته است.
تحقيق و تعليم : علاوه بر هسته تحقيقات نانوسم كه بوسيله شركاي صنعتي در حدود 500 هزار يورو در هر سال از لحاظ مالي تامين مي شود ، مركز مالي eu ، 2/3 ميليون يورو براي چهار سال تحقيق و تعليم پروژه (rtn) شبكه ارتباطي تحت برنامه ماري كوري ، برنده شده است.
اين پروژه فهم اساسي مواد سيماني براي بهبود عملكرد زيباشناختي فيزيكي و شيميايي نام نهاده شده و بين 10 پروژه دكتري و 5 پروژه فوق دكتري تقسيم شده است كه هر كدام بين دو يا چند شريك قسمت مي شود. محققان زماني براي هر منطقه شراكتي در طول پروژه صرف مي كنند .
موضوعات به چهار گروه تقسيم مي شود : كاستن قالب سيمان : اين موضوع بع طور اوليه فروسايي سيمان با تاكير بر حملات سولفات رامي پذيرد . نيروي سايش نيز در اين موضوع مد نظر گرفته مي شود . اين كار ساخت مدل كلي عملكرد سيمان را تامين مي كند.
بررسي فيزيكي و مكانيكي عملكرد : اين مقياسهاي طولاني ، بررسيهاي ارتباطي نانو ، ماكرو و ساختــــاري بزرگ براي توسعه ابزارهاي در جهت ارزش گذاري عملكرد مهندسي را احاطه مي كند. اين تحقيق به توسعه اصول تكنيكي و مدلها براي استفاده توسط مهندسين را متحمل مي شود.
مواد سيماني جديد : در اين گروه از پروژه ها ، مقدار عمده مواد علمي و مهندسي بكار گرفته مي شوند تا عملكرد مواد سيماني بر سطح و حجم را بهبود بخشند. اين كاريك رشته نوآوريهاي لازم براي بهبود عملكردي و زيباشناختي در طول افزودن محلي را مي پذيرد.
پروژه هاي متقاطع : اين پروژه ها وروديهاي مهم براي موضوعي كه در بالا اشاره شده است را تامين مي كند . آنها scmهايي را كه به طور افزايشي استفاده مي شوند ، در تركيب با جوش سيمان پورتلند ، در علايق قابل تحمل پوشش داده اند.
دستاوردهاي جاه طلبانه :
شبكه ارتباطي نانو ، خود يك منبع ساختماني جديد ذهني جاه طلبانه تنظيم كرده كه در دستاورد موثري بر تحقيقات اروپايي بر روي مواد سيماني مي باشد.
به طور كلي انجمنهاي علمي كوچك و اغلب مجزا ، طرحهايي براي انجمنهاي سرمايه گــذاري بين المللي مي سازند و در رقابت با ديگر گروههاي مواد علمي و ديسيپلين هاي مهندسين عمران ارزش گذاري مي شوند. اغلب مسائلي ناشناخته قابل توجهي درباره اين كار در ديگر كــشورها اتفاق مي افتد و چنين كارهايي هيچ گاه منتشر نمي شوند. اين امر منتهي به دو برابر شدن تلاشهاي تحقيقاتي و مطالعه زياد پارامتري شده است. جايي كه نتايج فقط براي تركيب خاصي از مطالعه مواد خام در دسترس هستند.
نانوسم تلاش بيشتري را براي روشن كردن پروژه ها و جمع آوري تجربيات همه شركا انجـــــام ميدهد.
http://www.omransazehparsian.blogfa.com

 

[ebrahim110]

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

طبق برآوردهاي انجام شده تجهيزات ساختماني سالانه 1000 ميليارد دلار درآمد ايجاد مي‌نمايند. صنعت مربوط به تجهيزات ساختماني يكي از صنايعي است كه فناوري نانو و نانومواد مي‌توانند در آن كاربرد وسيعي داشته باشند. در حال حاضر فناوري نانو در برخي محصولات و تجهيزات ساختمان‌سازي مانند پنجره‌هاي خود تميزشونده و صفحات خورشيدي منعطف براي رنگ‌آميزي ساختمان‌ها، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. البته كاربردهاي بسياري؛ مانند بتن‌هاي خود ترميم شونده، مواد ضد اشعه UV و IR، پوشش‌ ضدمه و سقف‌ها و ديوارهاي منتشر كننده نور نيز در حال توسعه مي‌باشند...

امروزه حسگرهاي توانمند فناوري نانو قادرند درجه حرارت، رطوبت و ذرات سمي معلق در هوا را كنترل كنند. تا سال 2012 انتظار مي‌رود بازار حسگرهاي فناوري نانو به 2/17 ميليارد دلار برسد. به زودي حسگرهاي ارزان‌قيمت براي كنترل لرزش‌ها، پوسيدگي‌ها و ديگر ملاحظات عملكردي در ساختمان‌سازي ، وارد بازار خواهند شد. فناوري نانو به سرعت باطري‌ها و وسايل بدون سيم مورد استفاده در اين حسگرها را بهبود مي‌دهد. در آينده‌اي نه چندان دور حسگرها در ساختمان‌ها، جمع‌آوري اطلاعات درباره محيط و كاربردهاي ساختمان‌سازي، مورد استفاده قرار مي‌گيرند. عناصر تشكيل‌دهنده ساختمان‌ها و بناها، هوشمند خواهند شد. البته نانوحسگرها و مواد ساختمان‌سازي نانويي سئوالاتي را براي طراحان، سازندگان، مالكان و استفاده‌كنندگان از ساختمان‌ها ايجاد كرده است. اما آنچه كه بديهي به نظر مي‌رسد اين است كه ساختمان‌ها، هوشمند مي‌شوند و نانومواد به عنوان يکي از عناصر اصلي ساختمان مد نظر قرار مي‌گيرد.
ريسك‌هاي مربوط به سلامتي و محيط زيست
بدون شك ساختمان‌ها يكي از حوزه‌هاي اصلي تماس انسانها با نانوذرات از طريق تنفس يا جذب از طريق پوست مي‌باشد. هم‌اكنون در سيستم‌هاي تصفيه هواي ساختمان از كاتاليست‌هاي فلزي نانومقياس و ديگر كاربردهاي فناوري نانو براي از بين بردن آلوده‌كننده‌هاي هوا، استفاده مي‌شود. نانو‌ذرات موجود در اين *****ها مي‌توانند از طريق هوا در ساختمان منتشر شده و وارد بدن انسان شوند. بايستي درباره اثرات سلامتي نانوذرات كه از طريق تنفس به بدن نفوذ مي‌كنند تحقيقات دقيقي انجام گيرد. ممكن است نانو ذرات از طريق محصولات تميز كننده و روكش‌ها نيز منتشر شوند.
توليدكنندگان نانو*****ها، محصولات تميز كننده و روكش‌ها اظهار مي‌كنند فناوري نانو اين محصولات را از نظر محيطي نسبت به ساير محصولات بي‌خطر‌تر مي‌كند. ما هم اكنون نانوذرات را از طريق دامنه گسترده‌اي از محصولات، از صفحات خورشيدي تا وسايل آرايش، بدون داشتن اثرات مضر آشكار جذب مي نماييم.
اگر آب مورد استفاده در ساختمان‌ها از طريق نانو*****هاي موجود در بازار تصفيه شوند ممكن است نانوذرات وارد بدن شوند. انتشار نانوذرات در محيط ممكن است اثرات مخربي بر محيط زيست داشته باشد. ممكن است كه پاك كننده‌ها نيز از طريق سيستم‌هاي دفع فاضلاب ساختمان‌ها وارد محيط‌زيست شوند. در حالي كه نانو*****ها پاك بودن آب و هواي خروجي از ساختمان‌ها را تضمين مي‌كنند، اثرات زيست‌محيطي نانوذرات بايستي به وسيله معماران و محققان مورد بررسي قرار گيرد.
ريسك‌هاي اجتماعي
در صورتي كه حسگرها بسيار رايج شوند نوع كاملاً متفاوتي از ريسك ممكن است به وجود آيد.
ممكن است با استفاده گسترده از عناصر هوشمند در ساختمان‌سازي،‌ حريم خصوصي افراد در معرض خطر قرار گيرد. هم‌اكنون فناوري‌هاي بدون سيم مانند تلفن‌هاي همراه براي استفاده‌كنندگان در حال گسترش مي‌باشد. در اسپانيا، مكزيك و آمريكا ساكنان ساختمان‌ها از طريق تراشه‌‌هاي كار گذاشته شده در ساختمان‌ها كنترل مي‌شوند. با گسترش فناوري‌هاي كنترل كننده پاسخ استفاده كنندگان چه خواهد بود؟
درباره حريم خصوصي افراد، سئوالي كه مطرح مي‌شود اين است كه چه كسي محيط ساختمان‌ها را كنترل مي‌كند و اين عمل را چطور انجام مي‌دهد؟ اگرچه عناصر ساختمان‌ها مناسب با سلايق استفاده كنندگان و شرايط محيطي مي‌گردد ولي مسائل مربوط به كنترل ساختمان ها مي‌تواند به عنوان يكي از مشكلات اساسي مطرح باشد. براي مثال فناوري نانو اين امكان را به وجود آورده است تا ميزان شفافيت شيشه‌هاي پنجره‌هاي ساختمان ها مطابق با سلايق استفاده‌كنندگان تغيير كند، ولي سؤالي كه مطرح است اين است كه چه كسي ميزان شفافيت شيشه‌ها را كنترل مي‌كند؟
معضلاتي كه پذيرندگان اوليه کاربردهاي اين فناوري با آن مواجه‌اند
با استفاده از نانومواد و فناوري نانو در ساختمان‌سازي همه استفاده‌كنندگان اين فناوري نوظهور با مشكلاتي مواجه خواهند شد. سؤالي كه در اين جا مطرح است اين است اگر حادثه بدي رخ دهد آيا ريسك‌هاي فناوري نانو مورد توجه قرار مي‌گيرد؟ بايد به خاطر داشت كه توسعه‌دهندگان فناوري نانو در ابتدا از مزاياي اين فناوري بسيار صحبت نمودند. اما آنچه كه بديهي به نظر مي‌رسد اين است كه تا به امروز به همه جنبه‌هاي نانومواد و فناوري‌نانو توجه نشده است. لذا بايستي ترسي از توسعه نانومواد و فناوري‌نانو نداشته باشيم زيرا كه فناوري‌نانو دربرگيرنده فرصت‌هاي ارزشمندي براي بهبود عملكرد ساختمان‌ها، سلامت استفاده‌كنندگان و كيفيت محيط‌زيست مي‌باشد.

 

[ebrahim110]

توليد ماده اي مستحكمتر از فولاد

توليد ماده اي مستحكمتر از فولاد

توليد ماده‌اي صدها برابر مستحكم‌تر از فولاد با استفاده از نانو

دانشگران مركز پيشرفته فن‌آوري‌هاي كامپوزيتي فلوريدا (FAC2T) در دانشگاه ايالتي فلوريدا، در حال توسعه ماده‌اي ده برابر سبك‌تر و در عين حال 250 برابر مستحكم‌تر از فولاد هستند.

به گزارش سرويس «فن‌آوري» خبرگزاري دانشجويان ايران(ايسنا)، كار كردن با چنين ماده‌اي مي‌تواند رويايي براي هر مهندس باشد.

اگر اين ماده هادي بسيار خوب الكتريسيته يا حرارت نيز باشد، ديگر وجود اين ماده بيشتر به داستان‌هاي علمي تخيلي شباهت پيدا مي‌كند.

Ben Wang پروفسور مهندسي صنعتي دانشكده مهندسي FSU در دانشگاه A&M فلوريدا مدير اين گروه (FAC2T) است كه در زمينه توسعه مواد كامپوزيتي با قابليت بالا و روش‌هاي ساخت چنين كامپوزيت‌هايي فعاليت مي‌كند.

Wang در زمينه مهندسي مواد نانو كه يك زمينه رو به رشد است، شناخته شده مي‌باشد.

زمينه اصلي فعاليت وي، يك ماده خارق‌العاده به نام Buckypaper است كه مي‌تواند كاربردهاي زيادي در زمينه توسعه ساختارهاي مورد استفاده در صنعت هوا - فضا، توليد وسايل نقليه زرهي و ساخت نسل جديدي از نمايشگرهاي رايانه‌يي داشته باشد.

وي مي‌گويد: «هدف ما در FAC2T درك ميزان استحكام مواد كامپوزيتي ساخته شده با استفاده از buckypaper مي‌باشد. به علاوه، تمركز ما بر روي توسعه فرآيندهاي توليد انبوه و ارزان اين مواد است».

Buckypaper از نانولوله‌هاي كربني ساخته شده‌اند. Buckypaper نام خود را از Buckminsterfullerene يا C-60 اخذ كرده است. C-60 نوعي مولكول كربني است كه به دليل داشتن پيوندهاي محكم اتمي، دو برابر الماس استحكام دارد.

از جمله ويژگي‌ها و كاربردهاي Buckypaper اين است كه :

اگر در معرض بار الكتريكي قرار گيرد، مي‌تواند روشن شده و به عنوان نمايشگر تلويزيون يا رايانه به كار رود. اين نمايشگرها نسبت به لوله اشعه كاتدي و بلور مايع، انرژي كمتري مصرف كرده، روشن‌تر بوده و يكنواختي نور بيشتري دارد.

Buckypaper همچنين يكي از موادي است كه در ميان مواد شناخته شده، بيشترين هدايت حرارتي را دارد و مي‌تواند در انتقال حرارت توليد شده در رايانه‌ها و ساير ابزارهاي الكترونيكي به خارج از دستگاه به كار گرفته شود.

اين امر امكان كوچك‌تر شدن بيشتر ابزارهاي الكترونيكي را فراهم مي‌آورد.

به دليل قابليت انتقال مقدار زيادي بار الكتريكي توسط Buckypaper، مي‌توان از اين ماده به صورت يك فيلم نازك بر روي هواپيما استفاده كرد. در اين صورت رعد و برقي كه به هواپيما برخورد مي‌كند، بر روي سطح پخش شده و آسيبي به هواپيما وارد نمي‌شود.

همچنين مي‌توان از اين فيلم‌ها براي محافظت از مدارات الكتريكي داخل هواپيما از تداخل الكترومغناطيسي استفاده كرد.

اين نوع تداخل مي‌تواند به تجهيزات آسيب رسانده و موجب تغيير تنظيمات شود. همچنين در هواپيماهاي نظامي مي‌توان از اين فيلم‌ها براي تغيير اثر الكترومغناطيسي هواپيما استفاده كرد. اين اثر موجب شناسايي هواپيما توسط رادار مي‌شود.

به گزارش ايسنا، Kirby Kemper معاون پژوهشي FSU مي‌گويد: « FAC2T پيشرو يك انقلاب در فن‌آوري است كه نحوه توليد اشياي اطراف ما را تغيير خواهد داد.

گروهي متشكل از اعضاي هيات علمي، دانشجويان و فوق دكتراها مي‌خواهند قابليت‌هاي بسيار زياد فن‌آوري نانو را شناسايي كنند. كاربردهاي بالقوه بسيار جالب توجه مي‌باشند.»

FSU چهار اختراع ثبت شده در US Patent دارد كه مربوط به تحقيقات Buckypaper مي‌باشند.

Wang مي‌گويد: «ما به دنبال جمع كردن محققان در يكجا هستم تا فرصت‌هاي تحقيقاتي خوبي ايجاد كنيم. ما دانشجويان و اعضاي هيئت علمي بسيار مستعدي داريم و سعي مي‌كنيم تا قابليت آنها به طور كامل به ظهور برساند.

 

[ebrahim110]

دانلود مقاله فناوری نانو و نقش آن در عمران و محیط زیست

دانلود مقاله فناوری نانو و نقش آن در عمران و محیط زیست

دانلود مقاله

کلمات کلیدی : فناوری نانو ، نانو ، آلودگی ، محیط زیست

www.omransazehparsian.blogfa.com

 

[abfa]

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

. مقدمه:
مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm باشدتعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،دريك تقسيم بندي عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورتهاي زير بيان كرد•: فيلمهاي نانو لايه ( Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي•نانو پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي•نانو ذرات به عنوان پيشسازنده (Precursor) يا اصلاحساز (Modifier) پديده هايشيميايي و فيزيكي•نانولوله ها (Nanotubes) منظوراز يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه در آن انتظاماتمي ، اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيمياييدر سراسر بدنه در مقياس چند نانو متري گسترده شده باشد .
خواص فيزيكي و شيمياييمواد نانو (در شكل و فرمهاي متعددي كه وجود دارند ازجمله ذرات ، الياف ، گلوله و . . . ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپيتفاوت اساسي دارند . تغييرات اصولي كه وجود دارد نهتنها از نظر كوچكي اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنهادر سطح مقياس نانو مي باشد .
هدف نهايي از بررسي مواد در مقياسنانو، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكردبالا مي باشد ، كه آنها را مي توانبه عنوان مصالحي باعملكرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چندمنظوره ، ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي ميباشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربردهاي گوناگونيرا ارائه نمايند .
در مطالب بعدي كه خواهدآمد مواد نانو ساختاري معرفي خواهند شد كه با توجه به نوظهور بودنچنين موادي ميتوانند تحولي شگرف در صنعت ساختمان سازيو صنايع وابسته به آن ايجاد كنند . 2. موادنانوكمپوزيت:
مواد نانو كمپوزيت بر پايه پليمر (ماتريس پليمري ) اولين باردرسالهاي 70 معرفي شده اندكه از تكنولوژي سول- ژل(Sol-Gel) جهتانتشار (Disperse) دادن ذراتنانو كاني درون ماتريس پليمر استفاده شده است .
هرچند تحقيقاتانجام شده در دو دهه گذشته براي توسعه تجاري اين موادتوسط شركت تويوتا در ژاپن در اواخر سالهاي 80 صورتگرفته است ، ولي رشته نانو كمپوزيت پليمر هنوز در مرحله جنيني و درآغاز راه مي باشد .
در اين شرايط نانو آلومينا ، بهترينساختار نانوئي است كه افق جديدي را در صنعت سراميك نويدمي دهد . زيرا كاربرد اين مواد پديده اي است كه از نظرمكانيكي ، الكتريكي و خواص حرارتي به طور مناسب داراي تعادل بوده و دررشته هاي مختلف كاربرد دارد . از جمله مي توان به چندنمونه اشاره كرد:•تكنولوژينانوفلز آرتونايد كه اخيراً به طور تجاري ، اليافنانويي آلومينا ، انقلابي در رشته سراميك بوجود آوردهاست . •ذرات نانويي غير فلزمانند:نانو سيليكا ، نانو زيركونيا و مواد ديگر اصلاحكننده سراميك ها مي باشد .
3. بتن با عملكرد بالا ([1]HPC) :
يكي از چالشهايي كه در رشته مصالح ساختماني بوجود آمده است ، بتن باعملكرد بالا(HPC ) مي باشد . اين نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزيتبوده و از نظر دوامجزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركبو پيچيده مي باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي بهنانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ، پيوستگي ويكپارچگي را بوجود مي آورد .
بنابراين ، مطالعات بتن و خمير سيماندر مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد و كاربردآنها بسيار حائز اهميت مي باشد . روش معمولي براي توسعهبتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد . درمورد بتن به طورخاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواصمكانيكي بهتر ، بتن با عملكرد بالاي چندمنظوره (MHPC) خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد ، از جمله مي توان به خاصيتالكترومغناطيسي ، و قابليت به كار گيري در سازه هاياتمي (محافظت از تشعشعات ) و افزايش موثر بودن آن درحفظ انرژي ساختمانها و ... را نام برد .

باشگاه نانو

 

[abfa]

كاربرد مواد نانو در صنعت بتن (2)

كاربرد مواد نانو در صنعت بتن (2)

4. نانو سيليس آمورف:
در صنعت بتن ، سيليس يكي از معروفترين موادي است كه نقش مهمي در چسبندگي و پركنندگي بتن با عملكرد بالا (HPC) ايفا مي كند .
محصول معمولي همان سليكيافيوميا ميكرو سيليكا مي باشد كه داراي قطري در حدود 1/0 تا 1 ميلي متر مي باشد و داراي اكسيد سيليس حدود 90% مي باشد . مي توان گفت كه ميكرو سيليكا محصولي است كه درمحدوده بالاي اشل اندازه نانو متر جهت افزايش عملكرد كامپوزيت مواد سيماني به كاربرده مي شود .
محصول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه داراي شكل گلوله اي بوده و با قطر كمتر از 100nm يا بصورت ذرات خشك پودر يا بصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو سيليس مي باشد ، اين نوع محلول در آزمايشات مشخص در بتن خود تراكم([2]SCC) به كار گرفته شده است . نانوسيليس معلق كاربردهاي چند منظوره از خود نشان مي دهد مانند:
• خاصيت ضد سايش
• ضد لغزش
• ضد حريق
• ضد انعكاس سطوح
آزمايشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سيليس (Colloidal Silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكروسيليكا بسيار سريع تر انجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تاثير پوزالاني مقدار بسيار بالاي ميكرو سيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد .
تمام كارهاي انجام يافته بر روي كاربرد مواد نانو سيليس كلوئيدي (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ريولوژي ، كار پذيري و مكانيكي خمير سيمان بوده است . آنچه كه دراينجا مطرح است نتايج اوليه محصولات نانو سيليس با قطري در محدوده 5 تا 100 نانومترمي باشد .
5. نانو لوله هاNANOTUBES) )
همان گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الياف براي مسلح كردن و اصلاح عملكرد مكانيكي بتن بكار برده مي شوند . امروزه از الياف فلزي ، شيشه اي ، پلي پروپلين ، كربن و . . . در بتن براي مسلح كردن استفاده مي شود و ليكن تحقيقات روي بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربني (Carbon Nanotubes ) انتشار نيافته است تا بتوان از نتايج آن براي مسلح كردن بوسيله نانو لوله ها استفاده كرد .
نانو لوله كربني توسط LIJIMA در سال 1991 كشف شده است وكارهاي بسياري بر روي ساختار نانو در بخش فيزيك كوانتوم انجام يافته است بطوري كه تحقيقات نوين بر روي تكنولوژي و مهندسي نانو در سطح جهاني نقش اساسي و اصلي بازي ميكند . كربن 60 و نانو لوله هاي نوين داراي ساختاري هستند كه آنها را از فولاد قويتر و بسيار سبك مي كند بطوريكه مي توانند خميدگي و كشش را بدون شكستن تحمل نمايند ودر آينده جايگزين الياف كربن خواهند شد كه در كامپوزيت ها به كار برده مي شوند .
نانو لوله ها با توجه به تحقيقات انجام شده در مركز تحقيقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ايران ) ، داراي مقاومت كششي بيش از هر نوع الياف بتني شناخته شده مي باشند و نيز نانو لوله ها خواص ويژه قابل ملاحظه حرارتي و الكتريكي از خود نشان مي دهند ، بطوريكه هادي بودن حرارت آنها بيش از دو برابر الماس و هادي بودن الكتريكي آنها در حدود 1000 برابر فلز مس مي باشد .
نانو لوله ها طبقه جديدي ازمحصولات مي باشند كه انقلابي جديد در زمينه مصالح و مواد پيشرفته را بوجود آوردهاند . يك نسل جديد از نانو كامپوزيت هاي چند منظوره مي توانند به عنوان نانو لوله هاي كربني در نقش الياف مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گيرند . بنابراين نانو لوله هاي كربني از اجزاي كليدي بدست آوردن هدف اصلي ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختماني با عملكرد بالاي چند منظوره , بازي مي كنند .
6. نتيجه گيري:
منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جديد ساختماني و بيان مزاياي استفاده از اين نوع مواد در صنعت ساختمان مي باشد ، البته به دليل نو بودن اين نوع مصالح زمينه هاي فراواني براي كارهاي نظري و عملي در دانشگاه هاي كشور وجود دارد كه اميد است كه با معرفي مصالح با ساختار نانو راه براي گام هاي بلندتر در اين زمينه باز شود.
باشگاه نانو

 

[RaHNaVaRD]

نانولولة کربني


نسل جديدي از کربن است که از مواد نانوکربني ساخته شده است. اين ماده که مستحکم‌تر از فولاد، سبک‌تر از آلومينيوم و رساناتر از مس است، کاربردهاي زيادي دارد که موارد کليدي آن شامل الکترونيک، حسگرها، مواد و مصالح ساختماني، پرکن‌ها ( Fillers ) و غيره است. مثلاً‌ اين ماده به‌عنوان پرکن در صنايع پلاستيک و رنگ به عنوان جايگزين کربن سياه استفاده مي‌شود که يکي از کاربردهاي رايج آن است.


خواص نانولوله کربني


خواص فلزي و شبه فلزي کربن نانوتيوب با تغيير در ساختار، به جاي تغيير در ترکيب بدست مي‌آيد. اين خواص ويژه در نانوالکترونيک کاربردهاي زيادي به وجود مي‌آورند.


از ديدگاه مکانيکي، کربن نانوتيوب ( CNT ) قوي‌ترين ماده‌اي است که تا به‌حال شناخته شده است. اين ماده بسيار مستحکم به شدت انعطاف‌پذير نيز هست به‌طوريکه قابليت خم شدن به شکل دايره و يا حتي گره‌خوردن را دارد. اين رفتار مکانيکي ويژه، علاقه‌مندي زيادي جهت استفاده از آن در مصالح ساختماني ايجاد کرده است. پتانسيل‌هاي استفاده از CNT هنوز قابل تامل و تعمق است.


کاربرد نانوتيوب در صنعت ساختمان


حداقل سه عرصة گسترده تحقيقاتي براي توليد محصولات مورد نياز ساختمان وجود دارد:


• به دليل خواص مکانيکي عالي CNT ، استفاده از آنها در زمينه‌هاي پليمر شيشه و ساختمان قابل توجه است.


• CNT به عنوان اجزاي ساخت سيستم‌هاي انتقال حرارت، به علت خواص ويژه هدايت حرارتي آن مورد توجه است.


• استفاده از CNT با طول زياد به شکل ريسمان، در پل‌هاي معلق کاربرد دارد.


مثلاً‌ در بتون، از گذشته تا حال، فايبرهاي فولادي (بتن آرمه) استفاده مي‌شده‌اند. بنابراين بتون، مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است انتظار مي‌رود با استفاده از CNT به خواص بهتري در بتون دست يابيم.


دلايل رجحان نانولولة کربني عبارتند از:


• خواص ويژة مکانيکي هدايت حرارتي و الکترونيکي


• نسبت طول به قطر بسيار بالا (اگر قطر کربن نانوتيوب‌ها 1 نانومتر در نظر گرفته شود، طول، 1 هزار برابر قطر است در حالي که تلاش مي‌شود به طول‌هاي بيشتر دست يافته شود و پژوهشگران مستعد استفاده از کربن نانوتيوب است حتي به ابعاد سانتي‌متر هم رسيده‌اند.


3- اندازه کوچک فايبرها و قابليت پخش­شدن بالا در زمينة سيمان و بتن (تقويت‌کنندة عالي)


نانوتيوب‌ها با اجزاء و ترکيبات سيمان پيوند حاصل کرده و باعث کنترل مناسب سيستم سيمان مي­شوند.


جمع‌بندي:


با توجه به کاربردهاي بالقوه کربن نانوتيوب، نياز به اين ماده در صنايع داخلي ديده مي‌شود. صنعت ساختمان با توجه به زلزله‌خيز بودن ايران، يکي از صنايعي است که لزوم بهينه‌سازي ساخت‌وساز و مصالح ساختماني در آن مشاهده مي‌شود.


کشور ايران در تامين منابع اوليه توليد کربن نانوتيوب غني است و از طرف ديگر تحقيقات زيادي تا به امروز در سطح جهان در اين زمينه انجام شده است. در بسياري از نقاط جهان اين ماده به صورت تجاري توليد مي‌شود ولي همچنان تحقيقات براي رسيدن به خلوص بالا و نسبت طول به قطر بيشتر ادامه دارد.


آنچه تاکنون روشن شده اين است که رسيدن به خلوص بالا و طول بلند، براي کربن نانوتيوبي که در سيمان و بتون استفاده مي­شود، در اولويت نيست؛ در همين شرايط موجود هم استفاده از آنها خواص بسيار مطلوبي حاصل مي‌کنند و نوع ناخالص آن نيز مي‌تواند اثر معجزه‌آسايي در مصالح به‌عنوان تقويت‌کننده ساختماني داشته باشد.​

 

[valkano سبز]

نانو تکنولوژی برای سیمان در حجم زیاد

نانو تکنولوژی برای سیمان در حجم زیاد

گر چه سيمان پرتلند در مقدار وسيع در مواد دست ساز بشر بر روي زمين استفاده مي شود اما فهم مكانيزم اصلي ، حاوي ..............

خصوصياتش به طور طبيعي باقي مانده است . مراحلي كه در طول 1لحظات نخستين واكنش با آب اتفاق مي افتد ، مي تواند ساختارهاي بزرگ و ريز را تحت تاثير قرار دهد و اجراي طولاني مدت يك ساختار را در پي داشته باشد.
بيشتر واكنشهاي شيميايي كه عملكرد مواد سيماني را كنترل مي كند در مقياس نانو سنج (يك بيليون) اتفاق مي افتد ولي اكثر تحقيقات ، عمليات مهندسي گرفته اند و بر روي مرحله درشت (قابل ديد) متمركز شده اند. فقدان فهم جزييات مولكولي از رشد چشم گير تقريبا جلوگيري كرده و موج ناتواني در پيش بيني وضع آينده شده است. نياز براي آزمايش مكرر خصوصيات در تناسب درشت دانه اي مانع نوآوري و استخراج در scm هايي كه به طور گسترده اي در دسترس قرار دارند ، شده است كه به طور كلي در جا دادن انرژي اندك (جدول سمت راست را ببينيد) و غير سمي مي باشند.
​

در حال حاضر ، در هر ساختماني كه در آن از مواد سيماني جديد با عملكرد بالا استفاده مي شود ، نياز به تست زمان (طولاني كردن) دارد. با كسب دانش بنيادين ، اين مواد مي توانستند به جاي آزمايش و خطا با طراحي و پايه گذاري بر روي مدلهاي معتبر ، ساخته شوند.
هدايت در مسير صحيح :
در طول اين فعاليت بر روي اين مطلب يعني نانوسم ، 21 انجمن علمي به همراه 12 شريك صنعتي كه 5 شركت بزرگ توليد كننده سيمان را در بردارد بنا نهاده شد و در 11 كشور اروپايي گسترش يافت و در طول يك چهارم قرن گذشته انقلابي در تكــــنيكهاي تجربي براي رسيدگي به مواردي مثل تشـــديد طيف بيني مغناطيســــي هستـــــه اي (nmr) و نيروهــاي ميكروسكوپي بوجود آورده اند و به شركاي نانوسم امكان دسترسي به ابزارهاي پيشرفته را داده است.
شركتهاي صنعتي خط شروع مالي براي شبكه ارتباطي فراهم كرده اند و راهنمايي با احترام به پيش بيني علايق بازار فراهم نموده اند. اعضاي انجمن علمي مجبور هستند كه حداقل يكي از پروژه هاي تحقيقاتي مستقل مالي را با شبكه ارتباطي تسهيم كنند و بايد تحقيقاتشان را به روش تعاوني و مكمل توسعه دهند .
كارگاههاي اصلي برگزار مي شوند تا قسمتهاي مهم خالي علمي را پيدا كنند و با ارتباط دادن پروژه هاي تحقيقاتي ، سعي در پر كردنشان نمايند.
اين كميته هدايت كننده شامل 5 نماينده از شركاي صنعتي و 5 نفر از انجمن علمي است . جلسات تجاري دو بار در سال برگزار مي شود . برنامه تحقيقاتي شبكه ارتباطي ، چهار پروژه اصلي و پروژه شريكي در دست اجرا داد كه شامل موارد زير است :
مجموعه هيدرات كه خود متشكل از كربن ، سولفور هيدروژن (c-s-h) مي باشد. در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيب وجهه هيدراتي ممكن نيست در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيبي هيدراتي كه از هيدرات يك سيستم سيماني منتج شده است ، ممكن نيست ، مخصوصا زماني كه (scm) هايي مثل خاكستر بادي يا سرباره شامل آنها مي شود. هدف اين پروژه ها تعيين مواد تشكيل دهنده و استحكام تركيب وجهي هيدرات است كه انتظار مـي رود ، در دماي بالاتر از 50 درجه سانتي گراد اتفاق بيفتد. اين تحقيق شامل پروژه هاي دكتراي تخصصي است كه به طور پيوسته توسط دانشگاه هاي ابردين aberdeen بريتانيا ، امپا empa در سوئيس و espcl در فرانسه هدايت مي شود.
ساختار منفذ توسط nmr : اين پروژه اميدوار است تا تنظيم جامعي بر روي هنرهاي غير مخرب ، ابزارهاي تكنيكي غير تهاجمي داشته باشد و آنها را قادر مي سازد ، ساختار منفذ هيدرات سيمانها را در حدي كه در آن منافذ با آب پر مي شوند و قابليت جابجايي آب در مواد اشباع كننده را تحليل كنند. نتيجه كار اجازه خواهد داد كه دوام و عملكرد بتن به طور بهتري پيش بيني شود . دو گروه از گروههاي هدايت كننده در منطقه چرخش پروتني را دانشگاههاي سوري surrey در بريتانيا و پلي تكنيك فرانسه را شامل مي شود.
فعل و انفعالات تركيبات آلب آلومينيم با اكسيد فلز : اين امر يكي از مشكلترين مباحث مربوط به اثر سيمان و فوق روان كننده (خمير كننده) در بتن است. براي مثال شتاب فوق خميريازي بر روي فرمهاي غير فعال ( كه صورت تركيب آلي آلومينيم با اكسيد فلز ناميده مي شود) در طول مراحل اوليه تركيب سازي بتن مي باشد.
اين پديده شناخته شده ، منتهي به مصرف مقدار زياد فوق خميرساني در بسياري از بتن ها و بوجود آمدن مشكلات كاربردي جدي ، زماني كه مواد خام يا شرايط تركيب تغيير كرده اند ، مي شود. اين تحقيق توسط سيكا در سوئيس و espc هدايت مي شود.
واكنش پذيري سيستم سيماني : در پروژه دكتــــري تــوسط epfl در سوئيس و dtu در دانمارك و دانشگاه آرهوس aarhus دانمارك و دانشگاه ليدز leeds در بريتانيا در دست تحقيق است كه بر روي توسعه يك روش براي تشخـــــــيص درجه عكس العمل قسمت جوش سيماني و به طور مستقل scm ها در سيمانهاي چسبيده است.

شريك شدن :
پروژه هاي شركتي در محدوده شبكه ارتباطي ماننده تحقيقات در دست اجراي دانشگاههاي bourgogne فرانسه درباره اثر آهن بر روي پيوستگي و ساختار c-s-h در مقياس نانو از بنياد تا كاربرد است . براي مثال در موسسه تكنولوژي دنيش danish ، مطالعه اي بر روي مكانيزم زيباشناختي ظاهري بتن بر روي ساختار سرتاسري صورت پذيرفته است.
تحقيق و تعليم : علاوه بر هسته تحقيقات نانوسم كه بوسيله شركاي صنعتي در حدود 500 هزار يورو در هر سال از لحاظ مالي تامين مي شود ، مركز مالي eu ، 2/3 ميليون يورو براي چهار سال تحقيق و تعليم پروژه (rtn) شبكه ارتباطي تحت برنامه ماري كوري ، برنده شده است.
اين پروژه فهم اساسي مواد سيماني براي بهبود عملكرد زيباشناختي فيزيكي و شيميايي نام نهاده شده و بين 10 پروژه دكتري و 5 پروژه فوق دكتري تقسيم شده است كه هر كدام بين دو يا چند شريك قسمت مي شود. محققان زماني براي هر منطقه شراكتي در طول پروژه صرف مي كنند .
موضوعات به چهار گروه تقسيم مي شود : كاستن قالب سيمان : اين موضوع بع طور اوليه فروسايي سيمان با تاكير بر حملات سولفات رامي پذيرد . نيروي سايش نيز در اين موضوع مد نظر گرفته مي شود . اين كار ساخت مدل كلي عملكرد سيمان را تامين مي كند.
بررسي فيزيكي و مكانيكي عملكرد : اين مقياسهاي طولاني ، بررسيهاي ارتباطي نانو ، ماكرو و ساختــــاري بزرگ براي توسعه ابزارهاي در جهت ارزش گذاري عملكرد مهندسي را احاطه مي كند. اين تحقيق به توسعه اصول تكنيكي و مدلها براي استفاده توسط مهندسين را متحمل مي شود.
مواد سيماني جديد : در اين گروه از پروژه ها ، مقدار عمده مواد علمي و مهندسي بكار گرفته مي شوند تا عملكرد مواد سيماني بر سطح و حجم را بهبود بخشند. اين كاريك رشته نوآوريهاي لازم براي بهبود عملكردي و زيباشناختي در طول افزودن محلي را مي پذيرد.
پروژه هاي متقاطع : اين پروژه ها وروديهاي مهم براي موضوعي كه در بالا اشاره شده است را تامين مي كند . آنها scmهايي را كه به طور افزايشي استفاده مي شوند ، در تركيب با جوش سيمان پورتلند ، در علايق قابل تحمل پوشش داده اند.
دستاوردهاي جاه طلبانه :
شبكه ارتباطي نانو ، خود يك منبع ساختماني جديد ذهني جاه طلبانه تنظيم كرده كه در دستاورد موثري بر تحقيقات اروپايي بر روي مواد سيماني مي باشد.
به طور كلي انجمنهاي علمي كوچك و اغلب مجزا ، طرحهايي براي انجمنهاي سرمايه گــذاري بين المللي مي سازند و در رقابت با ديگر گروههاي مواد علمي و ديسيپلين هاي مهندسين عمران ارزش گذاري مي شوند. اغلب مسائلي ناشناخته قابل توجهي درباره اين كار در ديگر كــشورها اتفاق مي افتد و چنين كارهايي هيچ گاه منتشر نمي شوند. اين امر منتهي به دو برابر شدن تلاشهاي تحقيقاتي و مطالعه زياد پارامتري شده است. جايي كه نتايج فقط براي تركيب خاصي از مطالعه مواد خام در دسترس هستند.
نانوسم تلاش بيشتري را براي روشن كردن پروژه ها و جمع آوري تجربيات همه شركا انجـــــام ميدهد​

 

[RaHNaVaRD]

تأثیر فناوری نانو بر آسفالت

مقدمه

در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“ با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی می‌‌شود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است که کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است. به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است. در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمیر کنند برای بسیاری دور از ذهن به نظر می‌رسید



در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمیر کنند برای بسیاری دور از ذهن به نظر می‌رسید. بنابراین صنعت آسفالت-قیر به یک تحول نیاز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوری نانو را دیده و مزایای آن را درک نمایند.
دکتر لیوینگستون، فیزیکدان برنامه تحقیقات زیربنایی پیشرفته در اداره کل بزرگراه‌های فدرال (FHWA)، می‌گوید: ”آسفالت و سیمان هر دو جزء نانومواد می‌باشند. تاکنون ما نتوانسته‌ایم بفهمیم که در این سطح چه اتفاقی می‌افتد، اما این اثرات بر عملکرد مواد تاثیر می‌گذارند.“
بنا بر گفته لیوینگستون، یک ماده پلیمری ساختاری که می‌تواند به طور خود به خودی ترک‌ها را اصلاح نماید، قبلاً تولید شده است. این پیشرفت قابل ملاحظه با استفاده از یک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و یک آغازکننده شیمیایی کاتالیستی درون یک بستر اپوکسی ایجاد شده است.
یک ترک در حال ایجاد موجب گسستن میکروکپسول‌های موجود شده، در نتیجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصیت مویینگی درون ترک رها می‌شود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتالیزور موجود، این عامل شروع به پلیمریزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم می‌چسباند.
این روش می‌تواند منجر به تولید آسفالتی شود که ترک‌های خود را اصلاح می‌کند. لیوینگستون می‌گوید: ”هیچ‌کس نمی‌تواند برای رشد این فناوری زمانی را پیش‌بینی کند، اما پیشرفت واقعی در حال انجام است و قابلیت‌های موجود بسیار هیجان‌آور می‌باشند.“
با این حال، برای استفاده‌کنندگان فعلی آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، یا نبود تأخیر به خاطر تعمیرات آسفالت، بسیار دور از دسترس بوده و نگرانی‌های جدی آنها را برطرف نمی‌سازد.
محیط زیست عامل اصلی تأثیرگذار در فرایند تصمیم‌گیری برای پروژه‌های بزرگراه در بسیاری از کشورها است. مزایای یک آسفالت متفاوت برای جاده‌ها از دیدگاه زیست‌محیطی و مصرف انرژی، تنها یک بخش
مهم از فرآیند تصمیم‌گیری است. دیدگاه‌های زیست‌محیطی موجب تسریع پیشرفت‌های فنی و اجتماعی می‌شوند. نیازهای چندگانه حفاظت از محیط زیست شامل: محدود نمودن انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف کمتر انرژی، کاهش سر و صدای ترافیک و اطمینان از سلامتی و راحتی در رانندگی، اهدافی هستند که به دلیل ایجاد مسئولیت مشترک، مهم‌تر از تمام پیشرفت‌های علمی می‌باشند.
یکی از این اهداف بستن چرخه مواد یا استفاده صد در صدی از مواد قابل بازیافت در ساخت جاده است. صنعت در این زمینه تجربه زیادی در مورد استفاده از محصولات فرعی در آسفالت به دست آورده است.



مثال‌هایی از مواد زایدی که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتند از: تفاله کوره شیشه‌دمی، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌های شهری، خاکستر موجود در مراکز تولید برق به وسیله زغال، آجر‌های خرد شده، پلاستیک حاصل از سیم‌های برق قدیمی و لاستیک حاصل از تایرهای کهنه.
با این حال، استفاده موفقیت‌آمیز از این محصولات وابسته به تحقیقات کامل در زمینه منابع و ویژگی‌های آنها بوده و معمولاً در سطح پایینی قابل انجام است. در این حالت امکان بررسی پیوسته عملکرد آسفالت نیز وجود دارد که خود موضوعی مورد بحث است.
با این حال، مطابق گفته‌های مارک بلشه، مدیر آسفالت لاستیک در پروژه آسفالت‌سازی آرام آریزونا، حمایت عمومی - نه تحقیقات علمی- کلید توسعه صنعت تولید آسفالت با استفاده از محصولات فرعی است.
پرژه آریزونا ارزشی معادل 34 میلیون دلار داشته و در همین سال به پایان خواهد رسید. این پروژه تقریباً 70 درصد (185 کیلومتر)آزادراه ناحیه فونیکس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولانی صدای ناشی از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.
آسفالتِ دارای لاستیک تنها درصد بسیار کم و تقریباً بی‌اهمیتی از درآمد صنعت ساختمانی را به خود اختصاص می‌دهد، اما بلشه می‌گوید که با افزایش رغبت عمومی این درصد افزایش خواهد یافت.
به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقیقات آسفالت لاستیک (JARRG)، که شامل مجموعه‌ای از تولید‌کنندگان تایر و شرکت‌های آسفالت‌سازی می‌باشد، یک اتصال‌دهنده آسفالت بسیار ویسکوز را توسعه داده‌اند که از انبساط و پخش تایرهای کهنه‌ای که به صورت بسیار ریز ساییده شده‌اند، تولید می‌شود. این اتصال دهنده
در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته می‌شود.این ماده می‌تواند به عنوان یک ماده الاستیک مابین مواد متراکم دیگر عمل نموده و از این طریق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومی به این محصول بسیار خوب است.
بلشه می‌گوید: ”افرادی که در صنعت آسفالت لاستیک درگیر بوده‌اند، همواره سعی کرده‌اند که آن را به دلیل ویژگی‌های مهندسی بسیار عالی‌اش به فروش برسانند. امّا بیش از هر چیز این محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت این قضیه، استقبال عمومی قرار دارد.“
وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) سه سال پیش یک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استیشن در ناحیه آریزونا به کار برد. بلشه می‌گوید که به محض اتمام آسفالت این بزرگراه، ADOT و مسئولین محلی سیل عظیمی از تلفن‌ها و ایمیل‌ها را دریافت نمودند که از اشتیاق مردم نسبت به این جاده کم‌صداتر حکایت داشت.
البته همه چیز آسفالت لاستیک کامل نیست. این مخلوط باعث ایجاد بخار و بو در فرآیند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازیافت بودن آن بحث وجود دارد. این آسفالت نسبت به آسفالت‌های معمول بسیار گران‌تر بوده و آسفالت‌کارانی که تا به حال با این ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که باید در یک بازه دمایی معین انجام شود، دچار مشکل باشند.
ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومی درست باشد، اما روی دیگر سکه این است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کم‌صدا‌تر و در عین حال دارای اثرات زیست‌محیطی کمتر، افزایش یافته است. این امر باعث تمرکز بیشتر تحقیقات بر روی مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.
افزایش عمومی در میزان حمل و نقل، بار بیشتر بر روی محور، و فشار بیشتر تایر بر روی جاده، تقاضا برای آسفالت‌های قوی‌تر وبادوام‌تر را افزایش می‌دهد. حمل و نقل بیشتر به این مفهوم نیز می‌باشد که ایجاد مشکل در حمل و نقل برای تعمیرات جاده‌ای مطلوب نیست و این امر موجب ایجاد تقاضای بیشتر برای تحقیق و توسعه مؤثر می‌گردد.

منابع :www.Nano.ir

 

[abfa]

بتن فوق سبک با مقاومت بالا با فناوری نانو

بتن فوق سبک با مقاومت بالا با فناوری نانو

براي اولين بار توسط محققان مركز رشد نانو بتن دانشگاه تهران " بتن فوق سبک با مقاومت بالا " با فناوری نانو توليد شد. در اين اختراع ، محققان يكي از شركت هاي مركز رشد دانشگاه با استفاده از فناوري نانو و تغيير واکنش شيميايي بتن ، توانسته اند توليد بتن سبک ، با مقاومت بالا و وزن مخصوص 2/1 کيلوگرم و مقاومت 500 کيلوگرم بر سانتي متر را ممکن سازد. فکر اوليه ساخت اين بتن به مسابقات ساخت بتن سبک ACI آمريکا بر مي گردد که محققان شرکت ونديداد مستقر در مركز رشد دانشگاه تهران در دوران دانشجويي با شرکت در اين مسابقه موفق به کسب رتبه سوم جهاني در زمينه ساخت بتن سبک شده بودند.
پس از اين مسابقه ، خلاء موجود در صنعت بتن کشور باعث شد که اين تحقیقات ادامه يافته و به توليد بتن فوق سبک با مقاومت بالا منجر گردد.
در حال حاضر چون براي سبک کردن بتن از سنگ دانه ها استفاده مي شود و اين سنگ دانه ها به خودي خود مقاوم نيستند ، موجب کاهش استحکام و مقاومت بتن مي شوند ، از اين رو نمي توان استفاده ی سازه اي از آن کرد. محققان اين شرکت با انجام آزمايشات فراوان به اين نتيجه رسيدند که با تغيير در واکنش هاي شيميايي هيدراتاسيون هاي سيمان مي توان بتن سبک با مقاومت بالا توليد کرد که کاربري سازه اي داشته باشد, يعني بتوان به عنوان سازه باربر از آن استفاده نمود و اجزاء سازه اي مختلف بکار برد. بتن ريز ساختاري است که از هيدراتاسيون سيمان و افزودني ها ايجاد مي شود. کارايي و خواص بتن تا حد زيادي به مقدار و ابعاد ريزساختارهاي به کار رفته در آن مثل ذرات C-S-H ، ژل سيمان و کپيلاري­ها بستگي دارد. در اين بتن با اضافه کردن ذرات نانو ، در خلال هيدراتاسيون با تشکيل کريستالي از مواد نانو به دور مصالح بتن، ذرات نانو قرار گرفته در خمير سيمان ، به صورت توده اي متمرکز گسترش يافته و سرعت هيدراتاسيون سيمان را افزايش مي دهند. اين فرايند باعث افزايش مقاومت و سرعت گيرش بتن مي شود. بتني که با اين روش توليد مي شود در برابر نيروي کششي ، فشاري ، نفوذ پذيري و سايش بسيار مقاوم خواهد بود. ضمنا" علاوه بر آن با استفاده از نانو تکنولوژي و جذب کريستال هاي هيدروکلسيم و کاهش مقدار آن در بتن، باعث متراکم کردن ناحيه انتقالي و منافذ مي شود. و خلل و فرج موجود در ژل C-S-H را نيز پر مي کند و به متراکم تر شدن و مقاوم تر شدن بتن و کاهش نفوذپذيري آن کمک شاياني مي­کند. همچنين خواصي چون مقاومت ، شکنندگي ، خزش، افت ، دوام ، نفوذ پذيري و تخلخل همه متاثر از مصرف نانو مواد در بتن هستند.
منبع : سایت خبری دانشگاه تهران

 

[asemooni]

كاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان

كاربرد مواد نانو ساختار در صنعت ساختمان

خلاصه
مواد نانو (Nanoparticular) به موادي گفته مي شود كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول , عرض , ضخامت ) زير 100nm باشد . مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهاي بارزي كه از خود نشان داده اند مورد توجه بخش صنعت و دانشگاه در دهه هاي اخير قرار گرفته اند . در اين ميان صنعت ساختمان با توجه به نيازهاي خود چه از نظر استحكام , مقاومت و دوام و نيز كارايي بالا از استفاده كنندگان مهم مواد نانو ساختار (Nanostructure Materials ) به شمار مي رود
مقدمه :
مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن (طول ، عرض ، ضخامت ) زير 100nm باشد تعريف شده اند ، يك نانومتر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از موي انسان است . به طور كلي ،در يك تقسيم بندي عمومي ، محصولات نانو مواد را مي توان به صورت هاي زير بيان كرد : · فيلمهاي نانو لايه ( Nano Layer Thin Films ) براي كاربردهاي عمدتاً الكترونيكي · نانو پوششهاي حفاظتي (Nano Coating ) براي افزايش مقاومت در برابر خوردگي ، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محيطي · نانو ذرات به عنوان پيش سازنده (Precursor) يا اصلاح ساز (Modifier) پديده هاي شيميايي و فيزيكي · نانو لوله ها (Nanotubes) منظور از يك ماده نانو ساختار يا واضح تر يك بدنه نانو ساختار ( Nanostructured Solid ) جامدي است كه در آن انتظام اتمي ، اندازه كريستالهاي تشكيل دهنده و تركيب شيميايي در سراسر بدنه در مقياس چند نانو متري گسترده شده باشد .
خواص فيزيكي و شيميايي مواد نانو (در شكل و فرمهاي متعددي كه وجود دارند از جمله ذرات ، الياف ، گلوله و . . . ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي تفاوت اساسي دارند . تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد .
هدف نهايي از بررسي مواد در مقياس نانو ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكرد بالا مي باشد ، كه آنها را مي توان به عنوان مصالحي با عملكرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود . منظور از عملكرد چند منظوره ، ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربردهاي گوناگوني را ارائه نمايند .
در مطالب بعدي كه خواهد آمد مواد نانو ساختاري معرفي خواهند شد كه با توجه به نوظهور بودن چنين موادي مي توانند تحولي شگرف در صنعت ساختمان سازي و صنايع وابسته به آن ايجاد كنند
2. مواد نانو كمپوزيت :
مواد نانو كمپوزيت بر پايه پليمر (ماتريس پليمري ) اولين بار در سالهاي 70 معرفي شده اندكه از تكنولوژي سول- ژل(Sol-Gel) جهت انتشار (Disperse) دادن ذرات نانو كاني درون ماتريس پليمر استفاده شده است .
هرچند تحقيقات انجام شده در دو دهه گذشته براي توسعه تجاري اين مواد توسط شركت تويوتا در ژاپن در اواخر سالهاي 80 صورت گرفته است ، ولي رشته نانو كمپوزيت پليمر هنوز در مرحله جنيني و در آغاز راه مي باشد .
در اين شرايط نانو آلومينا ، بهترين ساختار نانوئي است كه افق جديدي را در صنعت سراميك نويد مي دهد . زيرا كاربرد اين مواد پديده اي است كه از نظر مكانيكي ، الكتريكي و خواص حرارتي به طور مناسب داراي تعادل بوده و در رشته هاي مختلف كاربرد دارد . از جمله مي توان به چند نمونه اشاره كرد : · تكنولوژي نانو فلز آرتونايد كه اخيراً به طور تجاري ، الياف نانويي آلومينا ، انقلابي در رشته سراميك بوجود آورده است . · ذرات نانويي غير فلز مانند : نانو سيليكا ، نانو زيركونيا و مواد ديگر اصلاح كننده سراميك ها مي باشد .
3. بتن با عملكرد بالا ([1]HPC) :
يكي از چالشهايي كه در رشته مصالح ساختماني بوجود آمده است ، بتن با عملكرد بالا(HPC ) مي باشد . اين نوع بتن مقاوم از نوع مصالح كامپوزيت بوده و از نظر دوام جزو مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده مي باشد . خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه بتن و سيماني دارد كه چسبندگي ، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد .
بنابراين ، مطالعات بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد . روش معمولي براي توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامترهاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد . در مورد بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام و خواص مكانيكي بهتر ، بتن با عملكرد بالاي چند منظوره (MHPC) خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد ، از جمله مي توان به خاصيت الكترو مغناطيسي ، و قابليت به كار گيري در سازه هاي اتمي (محافظت از تشعشعات ) و افزايش موثر بودن آن در حفظ انرژي ساختمانها و ... را نام برد .

 

[asemooni]

نانو سيليس آمورف :
در صنعت بتن ، سيليس يكي از معروفترين موادي است كه نقش مهمي در چسبندگي و پر كنندگي بتن با عملكرد بالا (HPC) ايفا مي كند .
محصول معمولي همان سليكيافيوم يا ميكرو سيليكا مي باشد كه داراي قطري در حدود 1/0 تا 1 ميلي متر مي باشد و داراي اكسيد سيليس حدود 90% مي باشد . مي توان گفت كه ميكرو سيليكا محصولي است كه در محدوده بالاي اشل اندازه نانو متر جهت افزايش عملكرد كامپوزيت مواد سيماني به كار برده مي شود .
محصول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه داراي شكل گلوله اي بوده و با قطر كمتر از 100nm يا بصورت ذرات خشك پودر يا بصورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو سيليس مي باشد ، اين نوع محلول در آزمايشات مشخص در بتن خود تراكم([2]SCC) به كار گرفته شده است . نانو سيليس معلق كاربردهاي چند منظوره از خود نشان مي دهد مانند :
· خاصيت ضد سايش
· ضد لغزش
· ضد حريق
· ضد انعكاس سطوح
آزمايشات نشان داده اند كه واكنش مواد نانو سيليس (Colloidal Silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع تر انجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تاثير پوزالاني مقدار بسيار بالاي ميكرو سيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد .
تمام كارهاي انجام يافته بر روي كاربرد مواد نانو سيليس كلوئيدي (Colloidal Nano Silica ) در بخش اصلاح خواص ريولوژي ، كار پذيري و مكانيكي خمير سيمان بوده است . آنچه كه در اينجا مطرح است نتايج اوليه محصولات نانو سيليس با قطري در محدوده 5 تا 100 نانومتر مي باشد .
5. نانو لوله ها : (NANOTUBES)
همان گونه كه در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاً الياف براي مسلح كردن و اصلاح عملكرد مكانيكي بتن بكار برده مي شوند . امروزه از الياف فلزي ، شيشه اي ، پلي پروپلين ، كربن و . . . در بتن براي مسلح كردن استفاده مي شود و ليكن تحقيقات روي بتن مسلح شده توسط نانو لوله كربني (Carbon Nanotubes ) انتشار نيافته است تا بتوان از نتايج آن براي مسلح كردن بوسيله نانو لوله ها استفاده كرد .
نانو لوله كربني توسط LIJIMA در سال 1991 كشف شده است و كارهاي بسياري بر روي ساختار نانو در بخش فيزيك كوانتوم انجام يافته است بطوري كه تحقيقات نوين بر روي تكنولوژي و مهندسي نانو در سطح جهاني نقش اساسي و اصلي بازي مي كند . كربن 60 و نانو لوله هاي نوين داراي ساختاري هستند كه آنها را از فولاد قوي تر و بسيار سبك مي كند بطوريكه مي توانند خميدگي و كشش را بدون شكستن تحمل نمايند و در آينده جايگزين الياف كربن خواهند شد كه در كامپوزيت ها به كار برده مي شوند .
نانو لوله ها با توجه به تحقيقات انجام شده در مركز تحقيقات بتن( وابسته به موسسه ACI شاخه ايران ) ، داراي مقاومت كششي بيش از هر نوع الياف بتني شناخته شده مي باشند و نيز نانو لوله ها خواص ويژه قابل ملاحظه حرارتي و الكتريكي از خود نشان مي دهند ، بطوريكه هادي بودن حرارت آنها بيش از دو برابر الماس و هادي بودن الكتريكي آنها در حدود 1000 برابر فلز مس مي باشد .
نانو لوله ها طبقه جديدي از محصولات مي باشند كه انقلابي جديد در زمينه مصالح و مواد پيشرفته را بوجود آورده اند . يك نسل جديد از نانو كامپوزيت هاي چند منظوره مي توانند به عنوان نانو لوله هاي كربني در نقش الياف مسلح كننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گيرند . بنابراين نانو لوله هاي كربني از اجزاي كليدي بدست آوردن هدف اصلي ذكر شده در فوق به عنوان مصالح ساختماني با عملكرد بالاي چند منظوره , بازي مي كنند .
6. نتيجه گيري :
منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جديد ساختماني و بيان مزاياي استفاده از اين نوع مواد در صنعت ساختمان مي باشد ، البته به دليل نو بودن اين نوع مصالح زمينه هاي فراواني براي كارهاي نظري و عملي در دانشگاههاي كشور وجود دارد كه اميد است كه با معرفي مصالح با ساختار نانو راه براي گامهاي بلندتر در اين زمينه باز شود .
7.شكر و قدرداني :
از زحمات و مساعدت هاي استاد گرانقدرم جناب آقاي دكتر صادقي كه در طول نوشتن مقاله از هيچ كوششي در كمك به بنده دريغ نكردند كمال تشكر و قدرداني مي شود
[1] High Performance Concrete
[2] Self Compacting Concrete
منبع : www.nano.ir
www.Hamkelasy.com

 

[Mehran_kh_d]

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانو تكنولوژي براي سيمان در حجم زياد

نانوسم (nanocem) يك تحقيق جديد شبكه اروپاست كه بر روي مراحل توسعه اصول فني نانو (مقياس يك بيليوني) در مواد سيماني متمركز شده است.
بستهاي سيمان پورتلند ، اجزا اوليه فعال بتن هستند كه در بيشتر ساختمانهاي مدرن استفاده مي شوند . ديگر تشكيل دهنده هاي بتن ، آب و مصالح دانه اي ريز و درشت (مانند شن و سنگ) هستند.
بستها از جوش سيمان پورتلند با زمينه كمي از سولفات كلسيم ساخته شده اند و به طور متداول شامل پودرهاي ريز معدني مثل سنگ آهك ، پوزولان (معمولا خاكسترهاي آتش فشاني) ، خاكستر بادي (معمولا از زغال سوخته گياهان پر قدرت) و سرباره دانه اي كوره بلند ، هستند.
چنين گردهمايي به عنوان مواد سيماني تكميلي تلقي مي شوند زيرا آنها براي جايگزين شدن به جاي بيشتر چسب سيمانهاي گران استفاده مي شوند. مواد افزودني شيميايي مانند افزودني ها كاهنده آب ، فوق روان كننده ها (خمير كننده ها) ، كندگير كننده ها ، تند گير كننده هاي بتن و عوامل هوازا مي توانند به بتن در مقدار كم اضافه شوند تا خصلتهاي بتن را براي موارد استفاده خاص تغيير دهند.

توضيح درباره نانو :

گر چه سيمان پرتلند در مقدار وسيع در مواد دست ساز بشر بر روي زمين استفاده مي شود اما فهم مكانيزم اصلي ، حاوي خصوصياتش به طور طبيعي باقي مانده است . مراحلي كه در طول 1لحظات نخستين واكنش با آب اتفاق مي افتد ، مي تواند ساختارهاي بزرگ و ريز را تحت تاثير قرار دهد و اجراي طولاني مدت يك ساختار را در پي داشته باشد.
بيشتر واكنشهاي شيميايي كه عملكرد مواد سيماني را كنترل مي كند در مقياس نانو سنج (يك بيليون) اتفاق مي افتد ولي اكثر تحقيقات ، عمليات مهندسي گرفته اند و بر روي مرحله درشت (قابل ديد) متمركز شده اند. فقدان فهم جزييات مولكولي از رشد چشم گير تقريبا جلوگيري كرده و موج ناتواني در پيش بيني وضع آينده شده است. نياز براي آزمايش مكرر خصوصيات در تناسب درشت دانه اي مانع نوآوري و استخراج در scm هايي كه به طور گسترده اي در دسترس قرار دارند ، شده است كه به طور كلي در جا دادن انرژي اندك (جدول سمت راست را ببينيد) و غير سمي مي باشند.
در حال حاضر ، در هر ساختماني كه در آن از مواد سيماني جديد با عملكرد بالا استفاده مي شود ، نياز به تست زمان (طولاني كردن) دارد. با كسب دانش بنيادين ، اين مواد مي توانستند به جاي آزمايش و خطا با طراحي و پايه گذاري بر روي مدلهاي معتبر ، ساخته شوند.
هدايت در مسير صحيح :
در طول اين فعاليت بر روي اين مطلب يعني نانوسم ، 21 انجمن علمي به همراه 12 شريك صنعتي كه 5 شركت بزرگ توليد كننده سيمان را در بردارد بنا نهاده شد و در 11 كشور اروپايي گسترش يافت و در طول يك چهارم قرن گذشته انقلابي در تكــــنيكهاي تجربي براي رسيدگي به مواردي مثل تشـــديد طيف بيني مغناطيســــي هستـــــه اي (nmr) و نيروهــاي ميكروسكوپي بوجود آورده اند و به شركاي نانوسم امكان دسترسي به ابزارهاي پيشرفته را داده است.
شركتهاي صنعتي خط شروع مالي براي شبكه ارتباطي فراهم كرده اند و راهنمايي با احترام به پيش بيني علايق بازار فراهم نموده اند. اعضاي انجمن علمي مجبور هستند كه حداقل يكي از پروژه هاي تحقيقاتي مستقل مالي را با شبكه ارتباطي تسهيم كنند و بايد تحقيقاتشان را به روش تعاوني و مكمل توسعه دهند .
كارگاههاي اصلي برگزار مي شوند تا قسمتهاي مهم خالي علمي را پيدا كنند و با ارتباط دادن پروژه هاي تحقيقاتي ، سعي در پر كردنشان نمايند.
اين كميته هدايت كننده شامل 5 نماينده از شركاي صنعتي و 5 نفر از انجمن علمي است . جلسات تجاري دو بار در سال برگزار مي شود . برنامه تحقيقاتي شبكه ارتباطي ، چهار پروژه اصلي و پروژه شريكي در دست اجرا داد كه شامل موارد زير است :
مجموعه هيدرات كه خود متشكل از كربن ، سولفور هيدروژن (c-s-h) مي باشد. در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيب وجهه هيدراتي ممكن نيست در حال حاضر مشخص كردن كمي تركيبي هيدراتي كه از هيدرات يك سيستم سيماني منتج شده است ، ممكن نيست ، مخصوصا زماني كه (scm) هايي مثل خاكستر بادي يا سرباره شامل آنها مي شود. هدف اين پروژه ها تعيين مواد تشكيل دهنده و استحكام تركيب وجهي هيدرات است كه انتظار مـي رود ، در دماي بالاتر از 50 درجه سانتي گراد اتفاق بيفتد. اين تحقيق شامل پروژه هاي دكتراي تخصصي است كه به طور پيوسته توسط دانشگاه هاي ابردين aberdeen بريتانيا ، امپا empa در سوئيس و espcl در فرانسه هدايت مي شود.
ساختار منفذ توسط nmr : اين پروژه اميدوار است تا تنظيم جامعي بر روي هنرهاي غير مخرب ، ابزارهاي تكنيكي غير تهاجمي داشته باشد و آنها را قادر مي سازد ، ساختار منفذ هيدرات سيمانها را در حدي كه در آن منافذ با آب پر مي شوند و قابليت جابجايي آب در مواد اشباع كننده را تحليل كنند. نتيجه كار اجازه خواهد داد كه دوام و عملكرد بتن به طور بهتري پيش بيني شود . دو گروه از گروههاي هدايت كننده در منطقه چرخش پروتني را دانشگاههاي سوري surrey در بريتانيا و پلي تكنيك فرانسه را شامل مي شود.
فعل و انفعالات تركيبات آلب آلومينيم با اكسيد فلز : اين امر يكي از مشكلترين مباحث مربوط به اثر سيمان و فوق روان كننده (خمير كننده) در بتن است. براي مثال شتاب فوق خميريازي بر روي فرمهاي غير فعال ( كه صورت تركيب آلي آلومينيم با اكسيد فلز ناميده مي شود) در طول مراحل اوليه تركيب سازي بتن مي باشد.
اين پديده شناخته شده ، منتهي به مصرف مقدار زياد فوق خميرساني در بسياري از بتن ها و بوجود آمدن مشكلات كاربردي جدي ، زماني كه مواد خام يا شرايط تركيب تغيير كرده اند ، مي شود. اين تحقيق توسط سيكا در سوئيس و espc هدايت مي شود.
واكنش پذيري سيستم سيماني : در پروژه دكتــــري تــوسط epfl در سوئيس و dtu در دانمارك و دانشگاه آرهوس aarhus دانمارك و دانشگاه ليدز leeds در بريتانيا در دست تحقيق است كه بر روي توسعه يك روش براي تشخـــــــيص درجه عكس العمل قسمت جوش سيماني و به طور مستقل scm ها در سيمانهاي چسبيده است.

شريك شدن :

پروژه هاي شركتي در محدوده شبكه ارتباطي ماننده تحقيقات در دست اجراي دانشگاههاي bourgogne فرانسه درباره اثر آهن بر روي پيوستگي و ساختار c-s-h در مقياس نانو از بنياد تا كاربرد است . براي مثال در موسسه تكنولوژي دنيش danish ، مطالعه اي بر روي مكانيزم زيباشناختي ظاهري بتن بر روي ساختار سرتاسري صورت پذيرفته است.
تحقيق و تعليم :

علاوه بر هسته تحقيقات نانوسم كه بوسيله شركاي صنعتي در حدود 500 هزار يورو در هر سال از لحاظ مالي تامين مي شود ، مركز مالي eu ، 2/3 ميليون يورو براي چهار سال تحقيق و تعليم پروژه (rtn) شبكه ارتباطي تحت برنامه ماري كوري ، برنده شده است.
اين پروژه فهم اساسي مواد سيماني براي بهبود عملكرد زيباشناختي فيزيكي و شيميايي نام نهاده شده و بين 10 پروژه دكتري و 5 پروژه فوق دكتري تقسيم شده است كه هر كدام بين دو يا چند شريك قسمت مي شود. محققان زماني براي هر منطقه شراكتي در طول پروژه صرف مي كنند .
موضوعات به چهار گروه تقسيم مي شود : كاستن قالب سيمان : اين موضوع بع طور اوليه فروسايي سيمان با تاكير بر حملات سولفات رامي پذيرد . نيروي سايش نيز در اين موضوع مد نظر گرفته مي شود . اين كار ساخت مدل كلي عملكرد سيمان را تامين مي كند.
بررسي فيزيكي و مكانيكي عملكرد : اين مقياسهاي طولاني ، بررسيهاي ارتباطي نانو ، ماكرو و ساختــــاري بزرگ براي توسعه ابزارهاي در جهت ارزش گذاري عملكرد مهندسي را احاطه مي كند. اين تحقيق به توسعه اصول تكنيكي و مدلها براي استفاده توسط مهندسين را متحمل مي شود.
مواد سيماني جديد : در اين گروه از پروژه ها ، مقدار عمده مواد علمي و مهندسي بكار گرفته مي شوند تا عملكرد مواد سيماني بر سطح و حجم را بهبود بخشند. اين كاريك رشته نوآوريهاي لازم براي بهبود عملكردي و زيباشناختي در طول افزودن محلي را مي پذيرد.
پروژه هاي متقاطع : اين پروژه ها وروديهاي مهم براي موضوعي كه در بالا اشاره شده است را تامين مي كند . آنها scmهايي را كه به طور افزايشي استفاده مي شوند ، در تركيب با جوش سيمان پورتلند ، در علايق قابل تحمل پوشش داده اند.
دستاوردهاي جاه طلبانه :
شبكه ارتباطي نانو ، خود يك منبع ساختماني جديد ذهني جاه طلبانه تنظيم كرده كه در دستاورد موثري بر تحقيقات اروپايي بر روي مواد سيماني مي باشد.
به طور كلي انجمنهاي علمي كوچك و اغلب مجزا ، طرحهايي براي انجمنهاي سرمايه گــذاري بين المللي مي سازند و در رقابت با ديگر گروههاي مواد علمي و ديسيپلين هاي مهندسين عمران ارزش گذاري مي شوند. اغلب مسائلي ناشناخته قابل توجهي درباره اين كار در ديگر كــشورها اتفاق مي افتد و چنين كارهايي هيچ گاه منتشر نمي شوند. اين امر منتهي به دو برابر شدن تلاشهاي تحقيقاتي و مطالعه زياد پارامتري شده است. جايي كه نتايج فقط براي تركيب خاصي از مطالعه مواد خام در دسترس هستند.
نانوسم تلاش بيشتري را براي روشن كردن پروژه ها و جمع آوري تجربيات همه شركا انجـــــام ميدهد.

• برگردان : مهسا صادقيان ، نويد فرجو

• برگرفته از: civilico.com

 

[sepehrkhosrowdad]

این تاپیک در تاریخ 16/ آبان/ 1387 به تاپیک مرجع تبدیل شد!
مطمئناً از قونین تاپیک های مرجع خبر دارید، اگر سوالی بود، قبل از زدن پست های اضافه، از من یا کاربران فعال تالار بپرسین!
موفق و پیروز باشید!

 

[En-mechanic]

كاربرد ذرات نانو در بتن

كاربرد ذرات نانو در بتن

با توجه به رشد سریع تحقیقات علمی و عملی علوم و فنون نانودر کلیه علوم و صنایع توجه بسیار کمی به کاربردهای این پدیده در صنعت ساختمان و بطور عام در ساخت و ساز شده است ولی اخیراً با توجه به تقویت کننده ها و استحکام دهنده های نانویی در مصالح ساخت و ساز موج جدیدی با شتاب فزاینده ای صنعت ساخت و ساز را در بر گرفته است.

سيليسيم دي اكسيد يا سيليكا فراوان‌ترين ماده سازنده پوسته زمين است. اين تركيب با فرمول شيميايي SiO2 ساختاري شبيه الماس دارد، ماده‌اي بلوري و سفيد رنگ است دماي ذوب و جوش آن نسبتاً زياد است و در طبيعت به دو شكل بلوري و آمورف (بي شكل)‌يافت مي‌شود.

کاربرد مهم سيليس در توليد انواع بتن است كه كيفيت و خواص محصول توليد شده آن بستگي زيادي به نوع و اندازه ذرات سيليكا دارد. و نانو لوله های کربنی دارای دانسیته بسیار کم نسبت به فولاد و آلومینیوم می باشد. بطوریکه دانسیته آن تقریباً یک پنجم دانسیته فولاد و یک سوم دانسیته آلومینیوم می باشد. از کاربردهای مهم نانو لوله ها در ساخت سازه های سبک و مقاوم در مقابل کشش مطرح است که با کاهش وزن سازه مقاومت آن در مقابل زلزله بدلیل کاهش نیروهای وارده به سازه افزایش می یابد.در اينجا به بررسي اهميت و اثرات استثنايي سيليسيم در بتن تأكيد مي‌شود.



کاربرد مواد نانو در ساختمان سازی

مواد نانو به عنوان موادي كه حداقل يكي از ابعاد آن ( طول و عرض و ضخامت ) زير 100 nm نانو متر باشد تعريف شده اند. يك نانو متر يك هزارم ميكرون يا حدود 100000 برابر كوچكتر از ضخامت موي انسان است. خواص فيزيكي و شيميايي مواد نانو ( در شكل و فرم هاي متعددي كه وجود دارند از جمله ذرات ، الياف ، گلوله و غيره ) در مقايسه با مواد ميكروسكوپي نوع ديگر تفاوت اساسي دارند.تغييرات اصولي كه وجود دارد نه تنها از نظر كوچكي اندازه بلكه از نظر خواص جديد آنها در سطح مقياس نانو مي باشد.

يكي از چالش هايي كه در رشته مصالح ساختماني به وجود آمده است بتن با عملكرد بالا (HPC) مي باشد مثلاً بتن مقاوم و با دوام يك مصالح كامپوزيت و چند فازي مركب و پيچيده مي باشد.

خواص ، رفتار و عملكرد بتن بستگي به نانو ساختار ماده زمينه اي بتن و سيماني داردكه چسبندگي، پيوستگي و يكپارچگي را بوجود مي آورد. بنابراين مطالعات ساختار بتن و خمير سيمان در مقياس نانو براي توسعه مصالح ساختماني جديد و كاربرد آنها بسيار حائز اهميت مي باشد.

به هر حال روش معمولي براي توسعه بتن با عملكرد بالا اغلب شامل پارامتر هاي مختلفي از جمله طرح اختلاط بتن معمولي و بتن مسلح با انواع مختلف الياف مي باشد. تا اندازه بسيار زيادي، اين روش كار اغلب توسط روابط داخلي صنعت ساختمان مي باشد كه دليل كندي پيشرفت در صنعت ساختمان عدم درك عميق از مفهوم مصالح ساختماني مي باشد. در گسترده جديد علم و تكنولوژي نانو ديگر اين قبيل فعاليت ها بي معني بوده و نياز به شناخت و مطالعه دقيق از مصالح ساختماني دارد و اين فعاليت بايد به روش علمي جهت يافتن مصالح نسل جديد و با عملكرد بالا ونيز اقتصادي كردن آنها دنبال گردد. در مثال هاي عملي و به طور مشخص در بتن ، اين تحقيقات تنها زماني مي تواند به جامعه عمل بپيوندد كه درك مناسب از مفهوم ريز ساختار سيمان در مقياس نانو و ديگر ساختار ها وجود داشته باشد .

هدف اصلي و نهايي ، يافتن طبقه جديدي از مصالح ساختماني با عملكرد بالا مي باشد كه آنرا مي توان به مصالح با عملكرد بالاي چند منظوره اطلاق نمود. منظور از عملكرد چند منظوره، ظهور خواصي جديد و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولي مي باشد به گونه اي كه مصالح بتوانند كاربرد هاي گوناگوني را ارائه نمايند.

در خصوص بتن به طور خاص ، علاوه بر عملكرد با دوام بهتر و خواص مكانيكي بهتر بتن با عملكرد بالاي چند منظوره خواص اضافه ديگري را دارا مي باشد. ازجمله اين خواص به عنوان مثال مي توان خاصيت الكترومغناطيسي بكارگيري در حرارت هاي بالا و محافظت هاي اتمي و افزايش مؤثر بودن آن در حفظ انرژي ساختمان و غيره را نام برد.

علاوه بر اين به كار گيري مصالح نانو مي تواند به ساختار هاي جديد بيانجامد، به طوري كه ديگر به منابع طبيعي در ساخت و ساز وابسته نباشد و بتوان در حفظ اين منابع كوشيد. اين مي تواند با اصلاح ساختار ها در مقيلس نانو انجام شود يا با به كارگيري ساختارهاي مختلف و ارتقاء واكنش هاي اتفاق افتاده به طوري كه خواص سطوح مخصوص زياد آنها يا خواص بنيادين آنها ( از جمله ) نفوذپذيري ، خواص مغناطيسي ، الكتريكي هادي حرارت بهبود مي يابد.نانو تکنولوژی یک نیاز و رقابتی جهت حفظ محیط زیست و رشد نوآوری در صنعت ساخت و ساز می باشد. درحقیقت یک نوع زندگی و راه جدید برای آینده بشر می باشد. فکر کردن در اشل نانو راه جدید برای زندگی جدید می باشد.

نانو سيليس آمورف :

چنانکه دیده می شود ، یکی از ترکیبات موجود در بتن سیلیکاتهای مختلفی است که در ضمن واکنش تولید می شود به همین دلیل می توان گفت سیلیس یکی از مهمترین بخش بتن است و اهمیت زیادی در چسبندگی ،مقاومت و کارایی بتن دارد . اکسید سیلیس با انجام واکنش های شیمیایی با هیدراکسید کلسیم آزاد شده موجود در بتن را مصرف می کنند و از خاصیت قلیایی آن می کاهند و در کنار آب بصورت شوره از بتن خارج می شوند. و از خوردگی آرماتورهای فولادی قرار گرفته در بتن جلوگیری می کند .

محلول نانويي سيليس ( Nanosilica ) دي اكسيد سيليس ( Sio2 ) است كه اندازه ذرات آن در ابعاد نانو متر مي باشد. محلول نانو سيليس متشكل از ذراتي هستند كه گلوله شكل با قطر كمتر از 100 nm يا به صورت ذرات خشك پودر يا به صورت معلق در مايع محلول قابل انتشار مي باشند ، كه مايع آن معمول ترين نوع محلول نانو سيليس معلق كاربرد هاي چند منظوره مانند خاصيت ضد سايش ، ضد حريق، ضد انعكاس سطوح از خود نشان مید هد.

اين آزمايشات نشان داده اند كه واكنش محلول نانو سيليس ( Ccolloidal silica ) با هيدرواكسيد كلسيم در مقايسه با ميكرو سيليكا بسيار سريع تر انجام گرفته و مقدار بسيار كم اين مواد همان تأثير پوزولاني مقدار بسيار بالاي ميكروسيليكا را در سنين اوليه دارا مي باشد. اين خاصيت ماده ، بدليل ريز بودن ذرات محلول نانو سيليس معلق مي باشد. هيچ جاي تعجب نيست كه ذرات ميكروسيليكا نوعاً داراي سطح مخصوص N2 شامل m2g 25-15 مي باشد، در صورتي كه ذرات محلول نانو سيليس 180-m2g مي باشند. تحقيقات كاربردي انجام شده شامل كاربرد نتايج نانو سيليس ( nano silica ) به شكل محلول آن در گروت مي باشد. آزمايشات خواص ريولوژي فرمول گروت در مقايسه با گروت ميكروسيليكا، هيچ جدا شدگي و آب اندازي از خود نشان نداده و نيز مقاومت فشاري 28 روزه بيش از mpa 155 را بدست مي دهد.

اضافه کردن نانوذرات سیلیکا (nano sio2) به ملات سیمان باعث بهبود مقاومت فشاری و خمشی ملات نسبت به ملات معمولی گردیده است. در این طرح خصوصیات نانوذرات سیلیکا با مشخصات مندرج در جدول زیر در سیمان استفاده شده اند. و در ضمن به ملات سیمان ماده پراکننده ذرات نانو (UNF) و حباب زدا برای کاهش حبابهای هوا در داخل بتن اضافه می شود.




گزارش آزمایش:

شش نمونه از هر كدام گروهبندي براي هر نوع مخلوط انجام شده و سپس در درجه حرارت 21 ( QOC ) زير آب براي 14 و 28 روز نگهداري شدند. سيمان مصرفي در تمام نمونه ها ثابت نگهداشته شده 100 gr و نسبت آب به سيمان 36/0 و w/c=0.33 و براي مخلوط هاي نانو سيليكا و نانو تيوب انتخاب شده اند. مصرف سيليس مايع به صورت سوسپانسيون مخلوط مستقيم به آب مخلوط اضافه شده و سپس پودر سيليس به سيمان افزوده شده بود .در صورتي كه نانو تيوب در آب مخلوط بتن انتشار يافته و هم زده تا 10 دقيقه وسپس براي حدود 30 دقيقه الكتراسونيك شده در حوضچه 400 w و سپس با سيمان مخلوط مي گردند.

هيچ فوق روان كننده اي براي مخلوط نانو سيليكا افزوده نشده بود ، به خاطر اينكه قصد مطالعه نقش نانو سيليكاي خالص بر خمير سيمان را داشتيم. در صورتي كه در مصرف نانو تيوب هيچ نوع سرفكتنت استفاده نشده به همين خاطر سر فكتنت پيشنهادي براي انتشار نانو تيوب ها با سيمان همخون نيستند.



نتايج :

می توان نتیجه گرفت که مقاومت خمشی و فشاری ملات سیمان با افزودن نانوذرات سیلیکا
(Nano-Sio2)بیشتر از مقاومت ملات سیمان معمولی است. در صورتیکه با افزایش نسبت نانوذرات سیلیکا مقاومت فشاری 28 روزه افزایش می یابد. و اینکه نانوذرات بعنوان یک ماده پرکننده حفره های سیمان را پر می کنند و به مانند فوم سیلیکا مقاومت بتن را افزایش می دهند .

 

[RaHNaVaRD]

استفاده از فناوري‌نانو در پنجره‌هاي کليسا (87/08/06 )
گروهي از محققان دانشگاه فناوري کوئينزلند، در کشف اخير خود نشان داده‌اند که پنجره‌هاي شيشه‌اي رنگي‌اي که با طلا رنگ شده‌اند، با قرار گفتن تحت تابش نور خورشيد، هوا را تصفيه مي‌کنند. به گفته زو هاي يانگ، استاديار اين دانشگاه، اين کارهاي هنري به زبان مدرن، تصفيه‌کننده هواي فوتوکاتاليستي با کاتاليست طلايي نانوساختار هستند. بنا به نظر وي، شيشه‌گرهاي قرون وسطا نخستين متخصصان فناوري‌نانو بوده‌اند، زيرا به کمک نانوذراتي در اندازه‌هاي مختلف، رنگ‌هاي متنوعي به شيشه‌هاي خود مي‌داده‌اند.
پروفسور زو عنوان کرد که تعداد زيادي از پنجره‌هاي کليسا در سطح اروپا، با شيشه‌هاي رنگي‌اي که با نانوذرات طلا رنگ‌دار شده‌اند، آذين شده‌اند. وي گفت:«براي چندين قرن، مردم تنها به کارهاي هنري زيبا و ماندگاري زياد رنگ‌ها اهميت مي‌دادند؛ اما اخيراً متوجه‌ شده‌اند که اين کارهاي هنري به زبان مدرن، تصفيه‌کنندة هواي فوتوکاتاليستي با کاتاليست طلايي نانوساختار هستند».
بنا به اظهارات وي، ذرات طلاي کوچکي که به‌وسيلة نور خورشيد به آنها انرژي داده شده‌است، قادرند تا آلاينده‌‌هاي هوايي چون مواد شيميايي آلي فرار يا VOCها را نابود کنند. وي با اعلام اينکه اين آلاينده‌ها اغلب در شرايط مناسب از فرش‌ها، رنگ و لوازم خانگي جديد منتشر مي‌شوند، گفت:«اين VOCها به مرور زمان از ديوارها و لوازم خانه جدا شده، بوي جديدي را در فضاي منزل ايجاد مي‌کنند؛ البته اين مواد همانند متانول و مونوکسيد کربن حتي در مقادير کم هم براي سلامت مضرند».
وي افزود:«ذرات بسيار کوچک طلا تحت نور خورشيد بسيار فعالند. ميدان الکترومغناطيسي نور خورشيد مي‌تواند با نوسانات الکترون‌ها در ذرات طلا جفت شده، يک تشديد ايجاد كند و به اين ترتيب، ميدان مغناطيسي موجود بر روي سطح نانوذرات طلا مي‌تواند تا صد برابر تقويت شود. چنين ميداني مولکول‌هاي آلايندة هوا را تجزيه‌ مي‌کند».
پروفسور زو گفت که محصول جانبي اين فرايند، دي‌اکسيد کربن است که در مقادير پايين(مقادير توليدشده در اين فرايند) مادة نسبتاً بي‌خطري است.
وي با اشاره به اينکه استفاده از نانوذرات طلا براي راه‌اندازي واکنش‌هاي شيميايي، فرصت‌هاي تحقيقاتي جديدي را براي دانشمندان ايجاد كرده‌است، گفت:«اين فناوري يک فناوري خورشيدي است و از آنجايي که تنها به ذرات طلا حرارت داده مي‌شود، بازده انرژي بالايي دارد. در واکنش‌هاي شيميايي معمولي شما بايد همه ‌چيز را گرم کنيد، اين امر، انرژي را هدر مي‌دهد. اگر که اين فناوري در توليد مواد شيميايي خاص در دماي محدود قابل ‌استفاده باشد، شاهد تغييرات شگرفي در جنبه‌هاي اقتصادي و محيطي فرايندهاي توليدِ مواد شيميايي خواهيم بود.»

http://www.physorg.com/news138532585.html

 

[saeed.marshelo]

تاريخچه نانو

تاريخچه نانو

تاریخچه

در سال 1870 یک شیمیدان بلژیکی با نام دسمت(Desmedt) اولین سنگفرش آسفالت واقعی را، که مخلوطی از ماسه بود، در برابر تالار شهر در نیویورک ایجاد نمود. طراحی دسمدت در بزرگراهی در فرانسه در سال 1852 مورد الگوبرداری قرار گرفت. سپس دسمدت خیابان پنسیلوانیا در واشینگتن را آسفالت کرد که سطح این پرژه 45149 متر مربع بود.یکی از نمایندگان محلی کنگره به دسمدت گفت: ”این کار هرگز عمومیت نخواهد یافت.“

با این حال، بر اساس تقاضای رو به‌رشد بازار، پیش‌بینی می‌‌شود پس از 137 سال (در سال 2007) بازار آسفالت- قیر معدنی به 107 میلیون تن برسد. در این میان آسفالت معلق بیشترین رشد را دارد. همچنین به عنوان نشانه‌ای از رشد این محصولات در آینده، چندی است كه کار بر روی آسفالتی که در موقع خرابی خودش را تعمیر کند، آغاز شده است.

به کارگیری فناوری نانو در ساخت زیربناهای مربوط به حمل ونقل، تقریباً معادل با تلاش بشر برای فرستادن انسان به ماه در سال 1960 است.در سال 2005 ایده ساخت آسفالتی برای بزرگراه‌ها که بتوانند خودشان را تعمیر کنند برای بسیاری دور از ذهن به نظر می‌رسید. بنابراین صنعت آسفالت-قیر به یک تحول نیاز دارد تا مردم بتوانند امکانات فناوری نانو را دیده و مزایای آن را درک نمایند.

دکتر لیوینگستون، فیزیکدان برنامه تحقیقات زیربنایی پیشرفته در اداره کل بزرگراه‌های فدرال (FHWA)، می‌گوید: ”آسفالت و سیمان هر دو جزء نانومواد می‌باشند. تاکنون ما نتوانسته‌ایم بفهمیم که در این سطح چه اتفاقی می‌افتد، اما این اثرات بر عملکرد مواد تاثیر می‌گذارند.“
بنا بر گفته لیوینگستون، یک ماده پلیمری ساختاری که می‌تواند به طور خود به خودی ترک‌ها را اصلاح نماید، قبلاً تولید شده است. این پیشرفت قابل ملاحظه با استفاده از یک عامل اصلاح کننده کپسوله شده و یک آغازکننده شیمیایی کاتالیستی درون یک بستر اپوکسی ایجاد شده است.

یک ترک در حال ایجاد موجب گسستن میکروکپسول‌های موجود شده، در نتیجه عامل اصلاح‌کننده با استفاده از خاصیت مویینگی درون ترک رها می‌شود. با تماس عامل اصلاح‌کننده با کاتالیزور موجود، این عامل شروع به پلیمریزه شدن نموده، دو طرف ترک را به هم می‌چسباند.

این روش می‌تواند منجر به تولید آسفالتی شود که ترک‌های خود را اصلاح می‌کند. لیوینگستون می‌گوید: ”هیچ‌کس نمی‌تواند برای رشد این فناوری زمانی را پیش‌بینی کند، اما پیشرفت واقعی در حال انجام است و قابلیت‌های موجود بسیار هیجان‌آور می‌باشند.“

با این حال، برای استفاده‌کنندگان فعلی آسفالت، تصور نبود دست‌انداز، یا نبود تأخیر به خاطر تعمیرات آسفالت، بسیار دور از دسترس بوده و نگرانی‌های جدی آنها را برطرف نمی‌سازد.

محیط زیست عامل اصلی تأثیرگذار در فرایند تصمیم‌گیری برای پروژه‌های بزرگراه در بسیاری از کشورها است. مزایای یک آسفالت متفاوت برای جاده‌ها از دیدگاه زیست‌محیطی و مصرف انرژی، تنها یک بخش مهم از فرآیند تصمیم‌گیری است. دیدگاه‌های زیست‌محیطی موجب تسریع پیشرفت‌های فنی و اجتماعی می‌شوند. نیازهای چندگانه حفاظت از محیط زیست شامل: محدود نمودن انتشار گازهای گلخانه‌ای، مصرف کمتر انرژی، کاهش سر و صدای ترافیک و اطمینان از سلامتی و راحتی در رانندگی، اهدافی هستند که به دلیل ایجاد مسئولیت مشترک، مهم‌تر از تمام پیشرفت‌های علمی می‌باشند.

یکی از این اهداف بستن چرخه مواد یا استفاده صد در صدی از مواد قابل بازیافت در ساخت جاده است. صنعت در این زمینه تجربه زیادی در مورد استفاده از محصولات فرعی در آسفالت به دست آورده است.

مثال‌هایی از مواد زایدی که در مخلوط آسفالت مورد استفاده قرار گرفته‌اند، عبارتند از: تفاله کوره شیشه‌دمی، خاکستر حاصل از سوزاندن زباله‌های شهری، خاکستر موجود در مراکز تولید برق به وسیله زغال، آجر‌های خرد شده، پلاستیک حاصل از سیم‌های برق قدیمی و لاستیک حاصل از تایرهای کهنه.

با این حال، استفاده موفقیت‌آمیز از این محصولات وابسته به تحقیقات کامل در زمینه منابع و ویژگی‌های آنها بوده و معمولاً در سطح پایینی قابل انجام است. در این حالت امکان بررسی پیوسته عملکرد آسفالت نیز وجود دارد که خود موضوعی مورد بحث است.

با این حال، مطابق گفته‌های مارك بلشه، مدیر آسفالت لاستیک در پروژه آسفالت‌سازی آرام آریزونا، حمایت عمومی - نه تحقیقات علمی- کلید توسعه صنعت تولید آسفالت با استفاده از محصولات فرعی است.

پرژه آریزونا ارزشی معادل 34 میلیون دلار داشته و در همین سال به پایان خواهد رسید. این پروژه تقریباً 70 درصد (185 کیلومتر)آزادراه ناحیه فونیكس را دربرگرفته و آسفالت آن قادر خواهد بود تا مدت طولانی صدای ناشی از اصطکاک را در جاده کاهش دهد.

آسفالتِ دارای لاستیک تنها درصد بسیار کم و تقریباً بی‌اهمیتی از درآمد صنعت ساختمانی را به خود اختصاص می‌دهد، اما بلشه می‌گوید که با افزایش رغبت عمومی این درصد افزایش خواهد یافت.

به عنوان مثال در ژاپن، گروه تحقیقات آسفالت لاستیک (JARRG)، که شامل مجموعه‌ای از تولید‌کنندگان تایر و شرکت‌های آسفالت‌سازی می‌باشد، یک اتصال‌دهنده آسفالت بسیار ویسکوز را توسعه داده‌اند که از انبساط و پخش تایرهای کهنه‌ای که به صورت بسیار ریز ساییده شده‌اند، تولید می‌شود. این اتصال دهنده در مخلوط آسفالت پخش شده و سپس پخته می‌شود.این ماده می‌تواند به عنوان یک ماده الاستیک مابین مواد متراکم دیگر عمل نموده و از این طریق، ارتعاش و صدا را کاهش دهد. بنا بر اعلام JARRG اقبال عمومی به این محصول بسیار خوب است.

بلشه می‌گوید: ”افرادی که در صنعت آسفالت لاستیک درگیر بوده‌اند، همواره سعی کرده‌اند که آن را به دلیل ویژگی‌های مهندسی بسیار عالی‌اش به فروش برسانند. امّا بیش از هر چیز این محصول به عنوان کاهش دهنده صدا شناخته شده است و در پشت این قضیه، استقبال عمومی قرار دارد.“

وزارت حمل و نقل آریزونا (ADOT) سه سال پیش یک نوع آسفالت را در بزرگراه سوپر استیشن در ناحیه آریزونا به کار برد. بلشه می‌گوید كه به محض اتمام آسفالت این بزرگراه، ADOT و مسئولین محلی سیل عظیمی از تلفن‌ها و ایمیل‌ها را دریافت نمودند که از اشتیاق مردم نسبت به این جاده کم‌صداتر حکایت داشت.

البته همه چیز آسفالت لاستیک کامل نیست. این مخلوط باعث ایجاد بخار و بو در فرآیند آسفالت کردن شده، هنوز در مورد قابل بازیافت بودن آن بحث وجود دارد. این آسفالت نسبت به آسفالت‌های معمول بسیار گران‌تر بوده و آسفالت‌کارانی که تا به حال با این ماده چسبناک کار نکرده‌اند، ممکن است در کار کردن با آن، که باید در یک بازه دمایی معین انجام شود، دچار مشکل باشند.

ممکن است نظر بلشه در مورد نظر عمومی درست باشد، اما روی دیگر سکه این است که خواست استفاده‌کنندگان از جاده کم‌صدا‌تر و در عین حال دارای اثرات زیست‌محیطی کمتر، افزایش یافته است. این امر باعث تمرکز بیشتر تحقیقات بر روی مسائل مربوط به حمل و نقل، از جمله مواد مورد استفاده در جاده شده است.
افزایش عمومی در میزان حمل و نقل، بار بیشتر بر روی محور، و فشار بیشتر تایر بر روی جاده، تقاضا برای آسفالت‌های قوی‌تر وبادوام‌تر را افزایش می‌دهد. حمل و نقل بیشتر به این مفهوم نیز می‌باشد که ایجاد مشکل در حمل و نقل برای تعمیرات جاده‌ای مطلوب نیست و این امر موجب ایجاد تقاضای بیشتر برای تحقیق و توسعه مؤثر می‌گردد.

 

[sepehrkhosrowdad]

پایگاه اطلاع رسانی کارگروه توسعه فناوری و تولید، اطلاعات لازم در مورد فعالیت های کارگروه، چگونگی تعامل با شرکت ها، مراکز فناور و فناوری را ارائه می دهد.
این پایگاه از طریق آدرس زیر قابل دسترسی است:
www.nano.ir/tolid

 

[-civilengineer]

khob in made be darde kheyli karha mikhoreh
masalan dar tehran shahrdari baraye jadavele kenareh khiyabon estefadeh kardeh chon dige jadvalha toye zemestoon az yakhzadegi asib nemibinan
ya toye mashhad harameh emam reza baraye sanghaye 1estakhr estefadeh kardan chon dige estakhr lajan nemigireh va tamiz kardanesh niyaz be mavade shoyandeh nadare va rahate
ya jadidan baraye ayegh-kariye bame sakhteman estefadeh shodeh va mazayaye ziyadi dare
va gheyre .. . .

میتونید توی این لینک از پرژه های ایرانی و خارجی اطلاعات بگیرید
http://www.exirshargh.com/ZYCOSIL2.aspx
​

این 1 مقاله ترجمه شده ازش

 

[sepehrkhosrowdad]

khob in made be darde kheyli karha mikhoreh
masalan dar tehran shahrdari baraye jadavele kenareh khiyabon estefadeh kardeh chon dige jadvalha toye zemestoon az yakhzadegi asib nemibinan....

لطفاً فارسي تايپ كنيد

 

[maryam_th]

ماهایی که رشتمون عمرانه برای یادگرفتن و فهمیدن نانو باید از کجا شروع کنیم؟

 

[h_chemphy]

نانو تکنولوژی

نانو تکنولوژی

با سلام
البته من یک شیمیست هستم ولی چون توی یک شرکت مهندسی که کارش عایق های رطوبتی هست کار می کنم و کلا مربوط به شاخه عمران هست خیلی علاقه به این شاخه پیدا کردم ما در شرکتمون از محصولات نانو تکنولوژی جهت عایق کاری استفاده می کنیم که تولید ایران هست از افزودنی بتن گرفته تا ترمیم کننده بتن که خیلی خوب هم جواب داده اگر می خواهید اطلاعاتی در مورد تولیدات داخلی ایران در این زمینه پیدا کنید از نمایشگاه فناوری نانو در 13/17 آبان دیدن کنید.

 

[h_chemphy]

با سلام
شما می تونید از سایت آموزشی نانو Nanosun.ir استفاده کنید هم خوبه و هم کامل

 

[h_chemphy]

سلام این ماده که شما معرفی کردین نمونش در ایران تولیدمیشه با نام Nano Seal که من خودم ازش استفاده کردم و فوق العاده هست و تولید شرکت جازیکا در ایرانه و توی بنای تاریخی هم استفاده شده از جملیه سلطانیه زنجان و قائمیه انزلی که ما خودمون اجراش کردیم! البته تنها مشکل طول عمر انبار داریش هست که فقط10روزه و باید بعد از تولید مصرف کرد.خواستید از سایت www.adakniroo.com توضیحات کامل تر در موردش بخونید همراه با سایر محصولات نانویی که در ایران تولید می شه.

 

[mostapha007]

فناوری نانو در صنعت ساختمان

فناوری نانو در صنعت ساختمان

فناوری نانو در صنعت ساختمان ​

فناوری نانو در صنایع ساختمان هم نقش بسزایی دارد، در این راستا بیشترین سهم را صنایع فولاد، شیشه وبتن ایفا می کنند. کاربرد نانو ذرات در صنعت ساختمان که مهمترین آن ها نانولوله های کربنی(CNT (و دی اکسید تیتانیوم(TiO2) هستند، عموما" در سازه های اصلی باعث افزایش خواص مکانیکی نمونه ها شده و در بخش نازک کاری نیز کاربرد نانو پوشش ها در نمای داخلی وخارجی ساختمان ها نیز از اهمیت ویژه ای برخورداراست. نانو پوشش ها ی ساختمان ضمن اینکه باعث دفع آب شده وجذب کثیفی را به حداقل می رسانند، نمای ساختمان را در مقابل اشعهUV مقاوم می سازند. این نانو پوشش ها در سطوحی از جمله؛ سیمان، آجر، سفال، سنگ معمولی، کاشی ، مرمر، چوب، سرامیک، شیشه، فولاد وبتن به کار می روند. ساخت بتن تقویت شده، خود تعمیر کننده و خود تمیز شونده، شیشه های خود تمیز شونده، مقاوم در برابر آتش وکنترل کننده انرژی ودر نتیجه صرفه جویی درمصرف انرژی، استفاده از رنگ های حاصل ازعلم نانوکه باعث عدم نفوذ باکتری ها به ساختمان های اداری، مسکونی، بیمارستان هاوغیره شده وبه آنهاعمری طولانی، محیطی عاری از باکتری و ماهیتی غیر قابل کثیف شدن وفرسودگی می بخشند نیز از دیگر کاربردهای مهم فناوری نانو در صنعت ساختمان است. بدین ترتیب به راحتی می توان تشخیص داد که ما با دنیای تازه ای به نام فناوری نانو روبروهستیم. متخصصان علم نانو براین باورند که بعد از تولید ماشین های بخار، موتور وتوسعه IT ، فناوری این علم افق های تازه ای رابه دنیای انسان ها بازخواهد کرد. فناوری نانو، قادراست مواد را تا اندازه ای کوچک کند که با دوباره سازی آن ها بتوان مواد وفنآوری های جدیدی را به دنیا عرضه نمود.
برای مثال، گل رس وسرامیک را می توان به ابعاد نانو درآورده وبه صورت پودر با نانو پلیمرها مخلوط کرده ودر محیطی خنثی مصالحی سخت ومقاوم را که نمونه آن تا به حال دیده نشده بوجود آورد.

فناوری نانو وپوشش های ساختمانی
نانو پوشش های ساختمان درسطوح داخلی وخارجی ساختمان ها ازجمله: سطوح شیشه ای، پلاستیکی، چوبی، فولادی، سنگی،آجری، کاشی، سرامیکی،سیمانی و بتنی و... استفاده می شوند. دراین سطوح (سطوح هوشمند) که عموما" فوق آبدوست و یا فوق آبگریزهستند واکنش ها برروی سطح صورت می گیرد. لازم به ذکر است که نانوپوشش ها ساختمان آنتی باکتریال بوده وبرای سلامتی انسان بی ضررهستند.​

​

تاثیر لوتوس​

نانو پوشش های سنگ وچوب
این نانو پوشش ها ی آنتی باکتریال، مقاوم در برابر آب، هوا، مواد ارگانیکی و غیر ارگانیکی هستند و یکی از پوشش های اصلی صنعت ساختمان به شمار می روند. نانو پوشش های سنگ وچوب ترکیباتی هستند که ضمن حفظ ظاهر اصلی سطح باعث عدم ایجاد چسبندگی در سطح شده و آب، چربی وسایرو آلودگی ها را از سطح دفع می کنند. ضمنا" نانو پوشش های سنگ وچوب برای سطوح سنگی نفوذ پذیرکه خاصیت مکندگی دارند نیز موارد استفاده بسیاری دارند. ترکیبات این نانو پوشش ها معمولا" شامل الماس، نقره، شیشه و سرامیک می باشند و باتوجه به موارد مصرف ممکن است متفاوت باشند، اما در اکثرآن ها فاز حامل آب والکل است وذرات آنها تا 300 درجه سانتيگراد مقاوم هستند.
مزیت ها: پوشش سطوح منفذ دار، حفظ تنفس سطوح، حفظ سطوح در برابرعوامل محیطی، امکان تمیز شدن لک ها ازجمله؛ چربی ها وروغن ها با آّب، جلوگیری از ایجاد کپک، جلبک و مشابه آنها و محافظت سطوح ازتاثیرنم وکثیفی ها.

موارد مصرف
سطوح چوبی
نانوپوشش های سنگ وچوب، علاوه بر استفاده در سطوح چوبی معمولی برای سطوح چوبی جلادار وسطوح چوبی رنگ شده هم مورد استفاده قرارمی گیرند. درسطوح چوبی جلادارسه ماه پس ازاعمال جلا مورد استفاده قرارمی گیرند وبرای سطوح چوبی رنگ شده ازنانوپوشش های چند منظوره استفاده می شود.

​

سیمان های الیافی
ساختمان هایی که با سیمان های الیافی ساخته می شوند پس از مدتی به منبع لکه وکثیفی تبدیل می شوند. سیمان استفاده شده درنمای ساختمان ها، کثیفی هاوکپک ها رامکیده وباتاثیر نورخورشید آنها رابخوبی درداخل ماتریس جایگزین می کند و دورکردن این لکه ها وکثیفی ها کار بسیار مشکلی است. استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب درنمای ساختمان باعث عدم نفوذ کثیفی ها، باکتری ها وغیره به داخل ماتریس می شوند وظاهر اولیه نما را به خوبی حفظ می نمایند.

آجرها وسرامیک ها
درخت های بزرگ اطراف ساختمان ها با به جا گذاشتن آثار خود برروی سطوح ساختمان ها باعث می شوند نمای ساختمان ها به مرور زمان رنگ سبز درختان رابه خود گرفته وبرای تمیز کردن آن ها می بایست ازابزارتمیزکننده بافشارهای قوی استفاده شود، اما این عمل نیز باعث می شود پس از چند ماه درسطح ساختمان چسبندگی بیشتری ایجاد شود و سریع تر وراحت تراز قبل کثیفی ها رابه خود جذب کنند دراین گونه موارد نیز استفاده از با نانوپوشش های سنگ وچوب ضروری به نظر می رسد.

ماسه سنگ ها و بتن گازی
بتن گازی وماسه سنگ هایی که ساختار سفید رنگی دارند واغلب در آتلیه ها و ایوان ها به کار می روند، کثیفی ها وچربی ها را جذب کرده وظاهر آنها خیلی سریع به صورت نامطلوبی تغییرمی کند. در این شرایط استفاده ازتمیز کننده های بافشار بسیار قوی نیز کارساز نمی باشد. اما در صورت استفاده از نانو پوشش های سنگ وچوب درحالی که به سطح اجازه تنفس داده می شود، باعث عدم نفوذ مواد به سطح می شوند، بدین ترتیب رنگ وساختار اصلی سطح حفظ می شود.

کاشی ها و لوح های سنگی
استفاده ازنانوپوشش های سنگ وچوب باعث می شوند ساختمان ها همراه با باغچه ها و مجسمه های اطراف آن ها از تاثیرات محیطی محفوظ مانده و به مرورزمان در رنگ آن ها تغییری ایجاد نشود.

شیشه
نانو پوشش های شیشه در صنایع ساختمان واتومبیل بیشترین کاربرد را دارند، در ادامه به برخی ازکاربرد های آنها در صنایع ساختمانی اشاره شده است.

شیشه های خود تمیز شونده
این نوع نانو پوشش ها، باضخامت چند نانومتر در سطح شیشه یک فیلم آب دوست تشکیل می دهند، سطح هیدروفیل آنها از تاثیر نور خورشید یک فوتوکاتالیست تشکیل داده وآب جمع شده در سطح، درمقابل نیروی جاذبه زمین میزان آب/ هوا را برروی خود افزایش داده وبدین ترتیب آب جمع شده در سطح تماما" پخش شده وبخودی خود امکان تمیز شدن رابوجود مي آورد.
نانوپوشش های استفاده شده برروی شیشه پس از شش هفته خاصیت خود تمیزشوندگی را از خود نشان می دهند. بنا به گفته متخصصین نانوذرات TiO2 موجود در اين نانو پوشش ها داراي دو خاصیت است ؛ یکی از آن ها فوق العاده هیدروفیل بودن آن است، دیگر آن که دارای خاصیت ضد عفونی کنندگی است، زیرا TiO2 قادربه شکستن وتجزیه آلاینده های آلی است. این تاثیرپس ازگذشت چند هفته در شیشه ایجاد می شود، زیرا تیتانیوم دی اکساید باید در داخل ماتریس شیشه جایگزین شده٬ و شیشه ها را از کثیفی های موجود رها کرده وسپس کثیفی های محیط رابه صورت کاتالیتیک تجزیه نموده واز بین ببرد. خاصیت پخش شوندگی مساوی آ ب در سطح باعث می شود بدون اینکه لکه ای باقی بماند سطح ازکثیفی ها عاری شود.

​

شیشه های کنترل کننده انرژی
این نوع شیشه ها ضمن دارابودن تنوع دررنگ وسایر خصوصیات، قادرند باکاهش شدید امواج ماوراء بنفش ومادون قرمز عبوری وتنظیم عبور نورمرئی، در زمستان تا 85درصد ودر تابستان تا 80درصد از هدر رفتن انرژی داخل ساختمان جلوگیری کرده ودر صرفه جوئی مصرف انرژی، نقش بسزائی داشته باشند.

شیشه های محافظ در برابر آتش
شیشه های محافظ دربرابر آتش نیز یکی دیگراز دستاوردهای فناوری نانو است. این محصول از طریق قراردادن یک لایه شفاف محتوای نانو ذرات سیلیس (SiO2) درمیان دو صفحه شیشه ای ساخته می شود که در هنگام گرم شدن شیشه این لایه شفاف تبدیل به محافظی سخت، تیره ومقاوم دربرابر آتش می شود.

بتن
تحقیقات بسیاری در زمینه بکارگیری فناوری نانو درساختمان بتن درحال انجام است به منظور درک این مطلب در سطح علم پایه از فناوری هایی مانند؛ میکروسکپ هایAFM ،SEM ، FIB که برای مطالعه در مقیاس نانو ساخته شده اند استفاده می شود

نانوسیلیس ها(SiO2)
با استفاده از نانوذرات سیلیس می توان میزان تراکم ذرات را در بتن افزایش داده که این به افزایش چگالی میکرو ونانوساختارهای تشکیل دهنده بتن ودر نتیجه ویژگی های مکانیکی می انجامد. افزودن نانوذرات سیلیس به مواد بر مبنای سیمان هم موجب کنترل تجزیه شیمیایی ناشی ازH-C-S(کلسیم- سیلیکات - هیدرات)، که در اثر نشست کلسیم در آب رخ می دهد، ونیز جلوگیری از نفوذ آب به داخل بتن می شود که هردوی این موارد دوام بتن را افزایش می دهند.

نانولوله های کربنی (CNT)
تحقیقات گسترده ای درخصوص کاربردهای نانولوله های کربنی در حال انجام است وتاکنون خواص قابل ملاحظه ای از آن ها کشف شده است؛ برای مثال باوجود اینکه چگالی آن ها یک ششم چگالی فولاد است، مدول یانگ آنهاپنج برابر واستحکام آنها هشت برابر فولاد است. درصورت افزودن نیم الی یک درصد وزنی از این نانولوله ها به ماتریس بتن خواص نمونه ها به طور قابل توجهی بهبود می یابد. (نانولوله ها ی کربنی به صورت های تک جداره ویاچند جداره مورد استفاده قرار می گیرند.

نانولوله کربنی تک جداره​

نانو ذرات رس (Nano-Clay)
برخی از انواع نانوذرات درچسب های (ملات های binder) مختلف ونحوه تاثیر آنها برروی ویژگی های کلیدی مرتبط با فرسایش بتن؛ مانند ممانعت ازانتقال یون های کلر، مقاومت دربرابر دی اکسید کربن، پخش بخار آب، جذب آب وعمق نفوذ هدایت می شوند. نوعی حلال متشکل از رزین اپوکسی باوزن ملکولی پایین ونانوذرات رس(Nano-Clay)، نتایج امیدوارکننده ای را در این زمینه نشان داده است.

نانوذرات اکسید آهن یا هماتیت(Fe2O3)
درصورت اضافه نمودن نانوذرات اکسید آهن به ماتریس بتن علاوه بر افزایش مقاومت بتن، پایش سطوح تنش بتن را ازطریق اندازه گیری مقاومت الکتریکی برشی امکان پذیر می سازد.

نانوذرات دی اکسید تیتانیوم (TiO2)
نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم هم برای بهبود ویژگی های بتن در نمای ساختمان ها به عنوان پوشش بازتاب کننده مورد استفاده قرار می گیرد. این نانو ذرات ازطریق واکنشهای فوتوکاتالیستی قوی قادر به شکستن وتجزیه آلاینده های آلی،ترکیبات آلی فرار(VOC) وغشای باکتریایی هستند، به همین جهت برای ایجاد خاصیت ضد عفونی کنندگی به رنگ ها، سیمان ها وشیشه ها اضافه می شوند. بتن حاویTiO2 دارای رنگ سفید و درخشندگی خاصی است و این درخشندگی رابطور موثری حفظ می نماید. درحالی که ساختمان های ساخته شده بابتن معمولی فاقد چنین ویژگی هستند.

فولاد
فولاد یکی از فلزات بسیار مهم در صنعت ساخت وساز است. تحقیقات نشان داده است اضافه نمودن نانو ذرات مس به فولاد از ناهمواری های سطحی فولاد می کاهد و درنتیجه تعداد عوامل افزایش دهنده تنش ودر نهایت ترک خوردگی های ناشی از خستگی سازه هایی مانند پل ها و برج ها، که در آنها بارگذاری به طور متناوب انجام می گیرد رامحدود می سازد.

حسگرها
حسگرها ی مبتنی برفناوری نانو نیز می توانند به نوبه خودکاربردهای زیادی در سازه های بتنی داشته باشند؛ برای کنترل کیفیت ودوام بتن، این حسگرها می توانند برای هدف های مختلفی نظیر؛ اندازه گیری چگالی، میزان افت بتن، پارامترهای موثر دردوام بتن مانند؛ دما، رطوبت، غلظت کلر، PH ؛دی اکسیدکربن، تنش، خوردگی میلگردها وارتعاش طراحی شوند.

​

​

 

[mostapha007]

آماري از بازار مواد نانوذره

آماري از بازار مواد نانوذره

آماري از بازار مواد نانوذره

نانوذرات مواد نسبتاً گراني هستند؛ در حال حاضر قيمت انواع نانوپودرهاي توليدي در مقياس ده دلار تا چند صد دلار بر كيلوگرم قرار مي‌گيرند. بسته به حجم توليد، نوع ماده، خصوصيات پودر (اندازه ذرات، توزيع اندازه و خلوص)، روش توليد و عمليات‌هاي قبل از توليد، قيمت اين مواد متفاوت است. نانوذرات و محلول هاي كه از اين مواد براي كاربردهاي دارويي، توليد مي‌شوند حتي ممكن است قيمتي بالاتر از اين هم داشته باشد. متن زير برگرفته از بولتن انجمن سراميك آمريكا است كه تحليلي در مورد بازار اين محصولات ارايه داده است
تاريخچه تحليل بازار مواد نانو ساختار


در سال 1997، شركت Co Business Communication يا BCC يك مطالعه فني اوليه از بازار مواد نانوذرات ارايه كرد. در اين گزارش كه با عنوان"رويكرد به مواد نانوذره" ارايه شد، براي اولين بار، تصويري از صنعت نانومواد ترسيم شد. در اين گزارش، بازار مواد نانوذره آمريكا در سال 1996، حدود 41ميليون دلار ارزيابي شده و پيش‌بيني آن براي بازار سال 2001، حدود 148 ميليون دلار بود كه رشدي معادل 29.2درصد از سال 1996 تا 2001 نشان مي داد

.

بعد از انتشار اولين گزارش، صنعت نانومواد شاهد تغييرات زيادي بود؛ ورود داوطلبان جديد به اين تجارت، افزايش تلاش ها در اين زمينه، تدوين استراتژي‌هاي جديد تجاري و ايجاد مزاياي تكنولوژيكي، باعث شد تا BCC نگاه ديگري به اين صنعت و پتانسيل‌هاي موجود در بازار اتخاذ كند.

در اين گزارش، BCC كاربردهايي كه براي نانوذرات متصور شده، به سه بخش زير تقسيم شده است:

الف) الكترونيك، اپتوالكترونيك و كاربردهاي مغناطيسي: از جمله شامل استفاده در پوليش هاي مكانيكي– شيميايي (CMP)، پوشش هاي هادي، وسايل ضبط مغناطيسي، فيبر نوري و پيل هاي خورشيدي.

ب) بيوپزشكي، دارويي و بهداشتي: كاربردهايي شامل آنتي ميكروبيال، محلول هاي كنتراست MRI و محلول هاي دارويي.

ج) انرژي و كاتاليست ها: كاربردهايي شامل پيل هاي سوختي، پوشش ها، فتوكاتاليست ها.

اين گزارش،‌ 24 حوزه از كاربردهاي فعلي و آينده براي نانوذرات ارايه مي دهد كه در هر گزارش، اطلاعات بازار و پيش‌بيني آن بر اساس دلار آمريكا و حجم مصرفي نانو ذرات (بر حسب kg) ارايه شده است.

اطلاعات به‌دست آمده شامل اطلاعات استخراج شده از نظرسنجي ها و گزارش هاي مستند بوده است؛ بيش از150 نفر از اعضاي هيأت رييسه صنايع مختلف، مهندسان، مديران، محققان و فروشندگان از شركت‌ها و مراكز تحقيقاتي كه در توليد، گسترش و يا استفاده از مواد نانوذره نقش داشتند، در اين نظرسنجي ها شركت كردند.

گزارش هاي مستند شامل گزارش كامل اختراعات ثبت شده، بانك هاي اطلاعاتي دولت، مجلات تجاري و علمي، اسناد كمپاني‌ها، اخبار BCC و مجموعه مقالات كنفرانس‌ها بودند كه مورد بررسي قرار گرفت و نهايتاً نتايج در قالب اين گزارش جمع بندي گرديد.

نتايجي از تحليل بازار



كل بازار جهاني براي مواد نانوذره در سال 2000 به 492.5ميليون دلار رسيد و انتظار مي‌رود كه تا سال 2005 به 900.1ميليون دلار برسد. اين ارقام، رشد ميانگين سالانه 12.8 درصد را در 5 سال آينده نشان مي‌دهد. كاربردهاي نانوذرات در الكترونيك، مغناطيس و اپتوالكترونيك، در سال 2000 بيش از 67.7 درصد كل بازار را به خود اختصاص داد.

كاربرد نانوذرات در بيوپزشكي، مواد دارويي و آرايشي، حدود 19.7درصد كل بازار و كاربردهاي اين مواد در انرژي و كاتاليست ها، حدود 12.7 درصد بازار را از آن خود كرد. تا سال 2005، روند فروش اين مواد در بازار براي كاربرد هاي ذكر شده بالا به ترتيب به صورت 74.2درصد، 16.1درصد و 9.7درصد پيش‌بيني شد

.



نمودار بازار هاي جهاني نانوذرات با درصد كاربردهاي آن. (بازار كل سال 2002، 492.5 ميليون دلار بود. انتظار مي رود تا سال 2005 اين مبلغ به 900.1 ميليون دلار برسد .( ) انرژي و كاتاليستها؛ () بيوپزشكي، دارويي و بهداشتي و () الكترونيك، مغناطيس و اپتوالكترونيك.)

 

[مالواجردی]

مقاوم‌سازي سازه‌هاي بتن آرمه اجرا شده توسط مواد كامپوزيت​

سازه‌هاي بتن آرمه تحت عوامل محيطي و جوي بسيار دشوار قرار دارند. اين عوامل باعث كاهش خصوصيات مكانيكي و فيزيكي بتن و فولاد شده و نهايتاً باعث كاهش ظرفيت باربري سازه خواهد شد. اين كاهش ظرفيت باربري در زلزله‌هاي نسبتاً شديد باعث تخريب سازه خواهد شد. مشابه اتفاقي كه در زلزله‌هاي اخير لوس‌آنجلس، سانفرانسيسكو و كوبه به وجود آمده است. از مهمترين بيماري‌هاي سازه‌هاي بتن آرمه كه اثرات جبران ناپذيري روي سازه مي‌گذارند مي‌توان از خوردگي فولاد پديده كربناتاسيون بتن و پديده الكالي رآكسيون نام برد.
مقام سازي سازه‌هاي بتن آرمه با توجه به افزايش قيمت اجراي سازه‌هاي نوين امروزه اهميت زيادي پيدا كرده است. مقام سازي براي كاهش صدمات سازه، محافظت كردن سازه در مقابل نفوذ پذيري براي محدود كردن خوردگي، جبران اتلاف سختي و افزايش مقاومت و نهايتاً جهت اصلاح كيفيت و افزايش دوام سازه مي‌باشد.
روش‌هاي گوناگوني براي افزايش مقاومت و كارآئي سازه و يا قسمتي از آن در رابطه با رفتار خمشي، برشي و يا فشاري وجود دارد كه از اين روش‌ها مي‌توان پيش تنيدگي خارجي، اتصال ورقه‌هاي فولادي و يا روش بتن پاشيده را نام برد. با توجه به مشكلاتي كه اين روش‌ها به خاطر محدوديت و يا مسائل اقتصادي دارند روش جديدي از مقاوم سازي با استفاده از مواد كامپوزيت كه از تركيب الياف كربن و ماتريسي اپوكسي تشكيل شده مورد توجه مهندسي سازه قرار گرفته است. در روش مقاوم‌ سازي درجا، سازه‌هاي بتن آرمه از فرمي از اين مواد به صورت پارچه‌هاي انعطاف‌پذير استفاده مي‌شود. كه به روش پليمريزاسيون به سازه بتني متصل مي‌گردد.
در اين روش جهت تقويت تيرها، ستون‌ها، دال‌ها در مقابل بارهاي خارجي و تصحيح رفتار مكانيكي آنها از اتصال ورقه‌هاي كامپوزيت كربن/ اپوكسي استفاده مي‌شود. پروسه اتصال تقريباً پيچيده‌ بوده و با استفاده از تركيب فشار خلاء و افزايش درجه حرارت تا 125 درجه سانتيگراد امكان‌پذير خواهد بود. قبل از انجام اين روش سطح بتن با استفاده از سندبلاست زبري لازم را به دست مي‌آورد.
روش اتصال با استفاده از پليمريزاسيون در جاي پارچه‌هاي كربن بيش آغشته شده به رزين اپوكسي خواهد بود. در اين پروسه كه نسبت به سطح عمل شده حدوداً 8 ساعت زمان لازم دارد. درجه حرارت تا 125 درجه سانتيگراد افزايش يافته و درجه حرارت توسط ترموكوپل به مدت 5/1 ساعت كنترل مي‌شود و فشار خلاء در مدت زمان پليمريزاسيون با استفاده از پمپ خلاء به مجموعه اعمال مي‌گردد. اين روش داراي سرعت نسبتاً زياد بوده و به عنوان يك روش موثر براي مقاوم‌ سازي سازه‌ها در نقاط با شرايط محيطي دشوار و براي سازه‌ها با اشكال پيچيده هندسي مي‌باشند.
از اثرات مستقيم مقاوم سازي ستون‌ها و تيرهاي خمشي بهبود رفتار مكانيكي مي‌باشند. نتايج آزمايشگاهي بيانگر افزايش ظرفيت برشي و جذب انرژي در ستون‌ها و افزايش مقاومت خمشي در تيرها مي‌باشد. اين افزايش گاهي اوقات به بيش از 100% مي‌رسد.

استفاده از آرماتورهاي غيرفلزي CFRP در ساخت سازه‌هاي جديد​

​

از مهمترين عوامل تهديد كارآئي سازه‌هاي بندري و دريائي خوردگي فولاد و تخريب بتن در اثر عوامل محيطي و شيميايي مي‌باشد. با توجه به حجم سرمايه‌گذاري‌هاي اوليه در ساخت اين سازه‌ها و دشواري‌ و هزينه بالاي تعمير و نگهداري آنها تحقيقات گسترده‌اي در كشورهاي صنعتي در رابطه با استفاده از آرماتورهاي غيرفلزي به صورت جايگزين با آرماتورهاي فولادي مطرح شده است. آرماتورهاي غيرفلزي كه از تركيب فيبر و ماتريس ساخته مي‌شوند داراي خواص فوق‌العاده مناسب از جمله مقاومت در مقابل خوردگي، مقاومت در مقابل كليه محيط‌هاي شيميايي و مقاومت كششي بسيار بالا مي‌باشند.
توليد آرماتورهاي غير فلزي CFRP كه از تركيب فيبرهاي كربن كيفيت بالا و ماتريس‌هاي اپوكسي ساخته شده‌اند امروزه در كشورهاي صنعتي آغاز شده است و از خواص عمده آرماتورهاي غير فلزي CFRP مي‌توان به اين موراد اشاره كرد:
- مدول الاستسيته معادل فولاد
- وزن سبك ( فولاد) در نتيجه حمل و استقرار بسيار ساده
- دوام در مقابل خوردگي در نتيجه كاربرد مناسب در سازه‌هاي دريايي
- ضد ميدان‌هاي مغناطيسي
- توليدات متنوع با قطرهاي گوناگون
جداول 4 و 5 انواع آرماتورهاي غيرفلزي موجود در بازار و خواص فيزيكي و مكانيكي آنها را نشان مي‌دهد. آرماتورهاي غيرفلزي با توجه به اين خصوصيات، بسيار مناسب جهت مسلح كردن سازه‌هاي دريايي (ساحلي و فراساحلي) مي‌باشد. ضمناً با توجه به ارزش سرمايه‌گذاري اوليه و قيمت‌هاي بالاي تعمير و نگهداري سازه و دشواري جايگزيني سازه‌هاي آسيب ديده در اثر خوردگي، قيمت اوليه آرماتورهاي CFRP نسبت به آرماتورهاي فلزي كاملاً توجيه‌پذير است.

نتيجه‌گيري​

​

مواد كامپوزيت بافيبرهاي كيفيت بالا كربن در مرحله كنوني محصولات نويني هستند بايد زمان معيني سپري گردد تا كاربرد آنها در زمينه‌هاي متفاوت مهندسي متداول گردد. بدون ترديد مي‌توان پيش‌بيني كرد كه فيبرهاي كربن بخاطر تنوع و خواص بسيار جالبي كه دارند در آينده يك نقش تعيين كنند.
جهت مسلح كردن سازه‌هاي استراتژيك خصوصاً سازه‌هاي دريائي و مقاوم‌سازي سازه‌هاي بتن‌ آرمه اجرا شده، در نواحي زلزله‌خيز را داشته باشند. از پروژه‌هاي مطرح امروزه مهار كردن سكوهاي نفتي شناور در اعماق بيش از پانصد متر با استفاده از كابل‌هاي كربن و مقاوم‌ سازي سازه‌هاي بتن آرمه جدا شده خصوصاً پل‌ها در كشور ژاپن با استفاده از صفات كربن مي‌باشد.

 

[amirabas_ali]

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

کاربرد نانو مواد در صنعت بتن
کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

مقدمه


مواد نانو به عنوان موادی که حداقل یکی از ابعاد آن (طول، عرض، ضحامت) زیر 100nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است. به طور کلی، در یک تقسیم‌بندی عمومی، محصولات نانومواد را می توان به صورت‌های زیر بیان کرد:
فیلم‌های نانو لایه (Nano Layer Thin Films) ) برای کاربردهای عمدتا الکترونیکی، نانو پوشش های حفاظتی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی، حفاظت در مقابل عوامل مخرب محیطی و نانو ذرات به عنوان پیش سازنده(precursor ) یا اصلاح ساز(Modifier ) پدیده‌های شیمیایی و فیزیکی. منظور از یک ساختار (Nanostructured Solid ) یا واضح تر یک بدنه نانوساختار جامدی است که در آن انتظام اتمی، اندازه کریستال های تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.
خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو (در شکل و فرم‌های متعددی که وجود دارند از جمله ذرات، الیاف، گلوله و...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند. تغییرات اصولی که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی‌ای اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می‌باشد.
هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو، یافتن طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی باعملکرد بالا می باشد، که آنها را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره به شمار آورد. منظور از عملکرد چند منظوره، ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به مواد معمولی می‌باشد به گونه‌ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.
1- مواد نانو کامپوزیت


مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سال‌های 70 معرفی شده اند که از فناوری sol-gel جهت انتشار (Disperse ) دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.
هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ژاپن صورت گرفته است، ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می‌باشد. در این شرایط نانو آلومینا، بهترین ساختار نانویی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک‌ نوید می دهد، زیرا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی، الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد. از جمله می‌توان به چند نمونه اشاره کرد: تکنولوژی نانو فلز آرتوناید که اخیرا الیاف تجاری نانو آلومینا را تولید کرده است و ذرات نانویی غیر فلز مانند: نانوسیلیکا، نانو زیرگونیا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها.

2- بتن با عملکرد بالا


یکی از چالش‌هایی که در رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است، بتن با عملکرد بالا (HPC) می باشد. این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده می باشد. خواص، رفتار و عملکرد بتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی، پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.
بنابراین، مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها اهمیت دارد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلفی از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می‌باشد. در مورد بتن به طور خاص، علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر، بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می‌باشد، از جمله می‌توان به خاصیت الکترو مغناطیسی و قابلیت بکار گیری در سازه های اتمی (محافظت از تشعشعات) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرژی ساختمان‌ها و ... را نام برد.
3- نانو سیلیس آمورف


در صنعت بتن، سیلیس یکی از معروفترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا (HPC) ایفا می کند.
محصول معمولی همان سلیکیافیوم یا میکرو سیلیکا می‌باشد که دارای قطری در حدود0.1 تا 1 میلیمتر بوده و دارای اکسید سیلیس حدود 90% می‌باشد. می‌توان گفت که میکروسیلیکا محصولی است که برای افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می‌شود.
محصولات نانو سیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای گوله‌ای شکل بوده و با قطر کمتر از 100nm یا بصورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می‌باشند، که مایع آن معمول‌ترین نوع محلول نانوسیلیس می باشد، این نوع محلول آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم ([2] SCC ) به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای چند منظوره از خود نشان می دهد مانند:
خاصیت ضد سایش
ضد لغزش
ضد حریق
ضد انعکاس سطوح
آزمایشات نشان داده‌اند که واکنش مواد نانو سیلیس (Colloidal Silica) با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکروسیلیکا سریع‌تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزالانی مقدار بسیار بالای میکروسیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد. تمام کارهای انجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی (Colloidal Nano Silica )در بخش اصلاح مواد ریولوژی، کارپذیری و مکانیکی خمیر سیمان بوده است. آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100nm می‌باشد.
4- نانو لوله‌ها (NANOTUBES)


همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولا الیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکاربرده می شوند. امروزه از الیاف فلزی، شیشه‌ای، پلی پرویلین، کربن و ... در بتن برای مسلح کردن استفاده می شود و لیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله‌ کربنی (Carbon Nan otubes )انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.
نانو لوله کربنی توسط LIJIMA در سال 1991 کشف شده است و کارهای بسیاری بر روی ساختار نانو در بخش فیزیک کوآنتم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین روی تکنولوژی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن 60 و نانو لوله‌های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را از فولاد قوی‌تر و بسیار سبک می کند بطوریکه می توانند خمیدگی و کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهند شد که در کامپوزیت‌ها بکار برده می شوند.
نانو لوله‌ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACI شاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می‌باشند و نیز نانو لوله‌ها خواص ویژه قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهد، بطوریکه هادی بودن حرارت آنها بیش از دو برابر الماس و هادی بودن الکتریکی آنها 1000برابر مس است.
نانو لوله‌ها طبقه جدیدی از محصولات می‌باشند که انقلابی جدید در زمینه مصالح و مواد نانو کامپوزیت‌های چند منظوره بوجود آورده اند ومی‌توانند به عنوان نانو لوله‌های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند. بنابراین نانو لوله‌های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به عنوان مسالح ساختمانی با عمکرد بالای چند منظوره، بازی می‌کنند.

5- نتیجه‌گیری


منظور از مقاله ارائه شده نشان دادن مصالح جدید ساختمانی و بیان مزایای استفاده از این نوع مواد در صنعت ساختمان می باشد، البته به دلیل نو بودن این نوع مصالح زمینه‌های فراوانی برای کارهای نظری و عملی در دانشگاه های کشور می باشد با معرفی مصالح و ساختار نانو راه برای گام‌های بلندتر در این زمینه باز خواهد شد.

منبع:سایت علمی و اطلاع رسانی عمران ایران


sajjad9421.blogfa.com/

 

[amirabas_ali]

آئين نامه پل خرپايي (پل ماكاروني)

آئين نامه پل خرپايي (پل ماكاروني)

آئين نامه پل خرپايي (پل ماكاروني)
آئين نامه پل خرپايي ( با بارگذاري متمركز )

پل خرپايي :
نوعي پل به شكل ظاهري خرپا مي باشد ، كه بارگذاري از وسط دهانه پل صورت مي گيرد. دراين نوع پل هر سه نوع عضو كششي ، خمشي و فشاري را دارا هستيم.هر گروه تنها مجاز به ساختن يك پل مي باشد ، كه مصالح بكاررفته در سازه تنها ماكاروني و چسب مي باشد . هدف از ساختن اين نوع پل حداكثر بار تحمل شده در قبال كمترين وزن سازه است.
نوع مصالح :
تمام گروه هاي شركت كننده ملزم به استفاده از يك نوع ماكاروني، با مقطع دايره اي، به قطر خارجي حداكثر 4 ميلي متر مي باشند ، كه نوع و مارك شركت توليد كننده متعاقبا اعلام خواهد شد. همچنين چسب به كار رفته در سازه مي تواند از سه نوع چسب :
1.حرارتي
2. Epoxy ( دوقلو )
3. Supper glow ( قطره اي ) باشد.
قوانين :

1. دهانه پل به طول يك متر مي باشد . البته طول پل برابر 1/1 متر مي باشد ، كه از هر طرف 5 سانتي متر بر روي تكيه گاه ها قرار مي گيرد.
2. پل بر روي تكيه گاه هاي ساده قرار مي گيرد و تكيه گاه ها تنها قادر به وارد كردن عكس العمل عمودي مي باشند.

مورد تائيد مي باشد .
مورد تائيد نمي باشد .

1. حداكثر ارتفاع پل برابر 50 سانتي متر مي باشد، كه اين ارتفاع از پايين ترين نقطه پل تا بالاترين نقطه آن اندازه گيري مي شود.
2. حداكثر وزن پل برابر 750 گرم مي باشد.
3. پل بايد داراي يك عرشه از جنس ماكاروني به عرض حداقل 5 سانتي متر باشد كه دو سر تكيه گاه ها را به هم متصل كرده و نقش نمادين جاده را ايفا مي كند. در اين مورد بايد به سه حالت زير توجه كرد .

الف. فضاي خالي بين رشته هاي ماكاروني نبايد از 2 ميليمتر تجاوز كند.
ب‌. عرشه پل بايد به گونه اي باشد كه قابليت عبور يك مكعب چوبي شكل به ابعاد (5*5*10 ) كه نقش نمادين يك وسيله نقليه را بازي مي كند ، داشته باشد.
ت‌. عرشه پل نبايد بالاتر يا پايين تر از 5 سانتي متر، نسبت به خطي باشد كه دو سر تكيه گاهها را به هم متصل مي كند.

1. پل بايد داراي يك صفحه بارگذاري از جنس چوب به ابعاد (10 * 5 * 2 ) سانتي متر مكعب باشد.صفحه بارگذاري به وسط پل متصل مي گردد و مي تواند تا 2 سانتي متر بالاتر يا پايين تر از عرشه نمادين پل قرار گيرد. اين صفحه بارگذاري داراي يك قلاب U شكل مي باشد ، كه به مركز صفحه بارگذاري متصل مي شود . در هنگام بار گذاري بار توسط يك قلاب S شكل ، به قلاب U شكل متصل مي گردد. البته لازم به ذكر است كه عرض صفحه بارگذاري كه در بالا 5 سانتي متر ذكر شده، مقدار حداقل مي باشد و مي تواند با توجه به عرض عرشه افزايش يابد .

نحوه بارگذاري پل :
براي بارگذاري پل از يك ميله بارگذاري خاص كه توسط يك قلاب به صفحه بارگذاري متصل مي گردد، استفاده مي شود. اين ميله بارگذاري داراي دو ميله افقي است كه وزنه ها در طرفين اين دو ميله قرار مي گيرند. وزنه ها با فاصله زماني روي ميله بارگذاري وصل مي شودو انتخاب مقدار وزنه بر عهده خود شركت كنندگان مي باشد

نحوه گزينش بهترين پل:
گزينش بهترين پل بر اساس عوامل زير مي باشد:

1. كار آمدي پل:

نسبت بار تحمل شده به وزن پل.