مقاله در مورد کاربرد نانو مواد در صنعت بتن

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله در مورد کاربرد نانو مواد در صنعت بتن دارای ۲۲ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله در مورد کاربرد نانو مواد در صنعت بتن  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله در مورد کاربرد نانو مواد در صنعت بتن،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله در مورد 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 ۱۰۰nm باشد تعریف شده اند، یک نانومتر یک هزارم میکرون یا حدود ۱۰۰۰۰۰برابر 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.

۱- مواد نانو کامپوزیت
مواد نانو کمپوزیت بر پایه پلیمر (ماتریس پلیمری) اولین بار در سال‌های ۷۰ 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.

۲- 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.
۳- 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 حدود۰۱ تا ۱ میلیمتر بوده و دارای اکسید سیلیس حدود ۹۰% 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 ۱۰۰nm 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 ([۲] 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 ۵ تا ۱۰۰nm می‌باشد.

۴- 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 ۱۹۹۱ 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 ۶۰ 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 ۱۰۰۰برابر 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.
۵- 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.

پرلیت
مقدمه:
پرلیت نوعی سنگ سیلیکونی حاصل از گدازه های آتشفشانی است که با توجه به سوابق به دست آمده از قرن سوم پیش از میلاد شناخته شده بود و با توجه به ویژگی هایی که در کاهش مصرف انرژی دارد در سال ۱۹۴۰ در امریکا و در سال۱۹۴۶ در اروپا مورد بهره برداری قرار گرفت.
امروزه پرلیت در صنایع مختلف از جمله ساختمان، نفت، پتروشیمی، نساجی، فیلتراسیون، نظامی، کشاورزی و; کاربردهای فراوانی دارد.

شرکت تعاونی وارش سبز درفک نیز از سال ۱۳۷۹ تحقیقات گسترده ای را در زمینه پرلیت آغاز نموده و با بهره گیری از دانش فنی متخصصین خود موفق به بهره گیری از پرلیت در ساخت مصالح سبک ساختمانی گردید.

خواص فیزیکی پرلیت
سفید رنگ
۰/۵ رطوبت آزاد

۶/۵-۸/۰ PH
۱۰۵ ضریب انکسار
۲/۲-۲/۴ جرم مخصوص
۳۲-۴۰۰kg/m دانسیته توده
۸۷۰-۱۱۰۰ c نقطه نرمی
۱۲۸۰-۱۳۵۰ c نقطه ذوب

۰/۲ Btu/lb F گرمای ویژه
۳/۵m/g مساحت سطح ویژه
۸/۳ ppm آهن محلول
۳-۴darci نفوذپذیری
۶۰۰ml100gr جذب آب
دربازهای غلیظ داغ و HFمحلول در محلول ۱نرمال سود:نسبتا محلول(%۱۰>)دراسیدهای معدنی۱نرمال: کمی محلول(%۳>)درآب یا اسیدهای ضعیف :بسیارکم محلول(%۱>) حلالیت

پرلیت با بیش از ۳۰۰ نوع کاربری نقش به سزایی در صنایع مختلف دارد که تعدادی از آنها به شرح زیر می باشد:
۱- صنعت ساختمان
دانسیته (kg/m) قابلیت انتقال حرارت(w/mc ) نوع ملات
۱۴۴۰ ۰/۴۶۷ ملات پلاستر سیمان،آهک،شن و ماسه
۱۴۱۰ ۰/۶۴۹ ملات پلاستر گچ،شن و ماسه

۱۲۸۰ ۰/۴۶۱ ملات پلاستر گچ
۷۱۰ ۰/۲۰۵ ملات پلاستر گچ- پرلیت با روکش نشاسته ای
۶۲۷ ۰/۱۶۲ ملات پلاستر گچ- پرلیت با روکش قهوه ای رنگ
۱-۱- ساخت قطعات بتنی سبک و قطعات پیش ساخته
۱-۲- کرونبندی سقف
۱-۳- شات کریت

۱-۴- پلاسترها(گچ و پرلیت)
۱-۵- پوشش پلی استری
۲- صنعت نفت
۲-۱- ایزولاسیون مخازن و لوله های نفتی
۲-۲- جذب آلایندگی های سطح آب(نشت نفتی)
۳- صنعت کشاورزی
۳-۱- حمل سموم دفع آفات نباتی
۳-۲- بهبود خواص خاک(ایجاد تخلخل)

۳-۳- تهیه کودهای شیمیایی
۳-۴- حفاظت از چمن ها در استادیوم ورزشی و زمین چمن
۴- صنعت آب و فاضلاب
۴-۱- فیلتراسیون جهت تصفیه آب
۵- صنایع غذایی ، شیمیایی ، دارویی و ;
۵-۱- ماده کمکی فیلتراسیون

۵-۲- پرکننده بی اثر ( PH خنثی)
۵-۳- ماد پاک کننده و ساینده سبک
۶- صنعت نساجی
۶-۱- برای ایجاد سطوح پرزدار
۷- صنایع شیمیایی و پتروشیمی
۷-۱- ماده پرکننده حجیم و سبک (کاغذ، رنگ، کالک، صابون گریس و;.)

۸- صنعت ریخته گری و فلزات مذاب
۸-۱- برای گرفتن سرباره های مواد مذاب و حفظ حرارت قطعات ریخته شده
۹- استفاده در ساخت مواد پاک کننده بعنوان ماده کمکی
۱۰- استفاده بعنوان عایق

رما در مخازن نگهداری گازهایی مایع شده ( اکسیژن، نیتروژن، متان، پروپان، آمونیاک و;..)
۱۱- از پرلیت اصلاح شده یا بوسیله قیر در جلوگیری از انتقال رطوبت استفاده می گردد.
از دیگر مواد استفاده پرلیت میتوان به کاربرد آن بعنوان پرکننده های مقاوم در مقابل آتش و نیز عایق حرارتی در درجه حرارت هایی که عایق کاری در دماهای بین ۲۰۰ تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد موردنیاز است نام برد.

محصولات سرامیکی پرلیت- فسفات و پرلیت در ساخت کوره های حرارتی الکتریکی،رآکتورهای شیمیایی و سایر تاسیسات بعلت ویژگی های عایق حرارتی این محصول به طور گسترده ای رواج یافته است.
کاربردهای پرلیت در آینده تنوع و دگرگونی وسیعی خواهد یافت بعضی از زمینه های جدید کاربرد پرلیت عبارتند از:جانشینی سبوس در غذای حیوانات، به کارگیری بعنوان کود،سفال های آکوستیک،بافت دهنده رنگ،بسته بندی، در ساخت دیگ بخار و کوره های پخت سیمان نام برد.

کاربرد پرلیت در صنعت ساختمان:
صنعت ساختمان مصرف کننده عمده پرلیت بوده و خواهد بود. حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد از تولید پرلیت در این صنعت مورد استفاده قرار می گیرد.به طور کلی پرلیت در بخش های ساختمانی بعنوان آکرگات (قلوه سنگ) در تولید بتن، در تهیه ملات، پلاستر،بعنوان عایق نامتراکم در بین دیوارهای بنایی و آجری، بعنوان بخشی از صفحات و پانل های آماده و بعنوان پرکننده و بافت دهنده در رنگها به کار می رود.

کاربرد پرلیت در بتن سبک عایق:
مهمترین مصرف پرلیت در ساختمان بعنوان اگرگات (قلوه یا مصالح سنگی) در تولید بتن سبک است که برای سقف ، کف، دیوارهای جداکننده و قطعات سبک وزن ساختمانی به کار می رود.بیشترین مورد استفاده از پرلیت بعنوان بتن عایق سقف ساختمانانها از قبیل بیمارستان ها، ساختمان های اداری، فروشگاهها، انبارهاو ساختمان های تولیدی است.بتن پرلیتی خاصیت عایق دما(سرما و گرما) و مقاومت در برابر آتش را یکجا در خود دارد

.
کاربرد پرلیت در بتن پاشی(شات کریت):
از پرلیت می توان بعنوان اگرگات(قلوه سنگ) به همراه سیمان و آب، بتن پرلیتی تهیه نمود و از آن به روش شات کریت برای پوشش دادن سطوح شیب دار، قائم و سطوح انحنادار استفاده نمود.

کاربرد پرلیت در عایق حرارتی:
چگالی ملات خشک (kg/m) قابلیت هدایت گرمایی (W/mk) قدرت تراکم (kpa) چگالی بتن تر(kg/m)
۵۷۶ ۰/۱۱-۰/۱۳ ۲۴۱۳-۳۴۴۷ ۸۰۸±۳۲
۴۸۸ ۰/۰۹-۰/۱۰ ۱۵۸۵-۲۳۴۴ ۷۲۸±۳۲
۴۳۲ ۰/۰۸-۰/۰۹ ۹۶۵-۱۳۷۸ ۶۴۸±۳۲
۳۵۲ ۰/۰۷-۰/۰۸ ۵۵۲-۸۶۱ ۵۸۴±۳۲

یکی از مهمترین خواص پرلیت، هدایت حرارتی بسیار کم آن است که در کارهای ساختمانی و بخصوص مهندسی سردخانه ها موارد استفاده فراوانی بوجود آورده است.
ضریب هدایت حرارتی پرلیت منبسط شده بسته به وزن مخصوص آن متفاوت و عموما پایین است عایق کاری با این ماده در حرارتهای پایین تر از ۹۵۰ درجه سانتیگراد معمول است.
هدایت حرارتی آن بین ۲۸/۰- ۸/۰ متغیرمی باشد.غیر قابل اشتعال بودن از مزیت های دیگر پرلیت است.
کاربرد پرلیت در عایق کردن سقف شیب دار:
پرلیت به صورت نامتراکم و یا تراکم شده بین ورقه های شیروانی قرار می گیرد محصولات مذکور را می توان جهت ایجاد حداقل گرد و خام به کار گرفت.
پس از نصب سقف شیب دار با استفاده از این مواد، درصد فرونشینی آن حداقل بوده و غیر قابل شکستن و تخریب است، لذا یکپارچگی عایق بندی حفظ می شود و از آنجاییکه این محصول غیر قابل اشتعال است و از مقاومت کافی در مقابل آتش سوزی نیز برخوردار است. بدین ترتیب استفاده از عایق پرلیتی در نزدیکی سیم های برق و اتصالات موجب ایجاد ایمنی کافی می گردد.

کف های شناور:
از خاصیت عایق آکوستیک بودن پرلیت در کف های شناور استفاده می شود، کف عایق متشکل از صفحات فیبر فشرده شده است که روی یک لایه پر شده از پرلیت به کار گرفته می شود.
پرلیت در قسمت زیرین کف ریخته شده و به ارتفاع مورد نظرمی رسد، صفحه فیبر روی پرلیت قرار گرفته و توسط کاغذ نفوذ ناپذیر در مقابل آب و بالاخره لایه رویی کف پوشیده می شود. بدین ترتیب مسئله صدا در ساختمان های مرتفع تحت کنترل قرار می گیرد.