Industrijski podovi Budućnost je stigla – NANOTEHNOLOGIJA će izmeniti svet građevinarstva

Budućnost je stigla – NANOTEHNOLOGIJA će izmeniti svet građevinarstva

0
Poboljšana svojstva betona nanotehnologijom
Gradnja budućnosti - nanotehnologija

Nanotehnologija razvijaju se sa primarnim ciljem stalnog napretka i inovacije, i obuhvataju veliki broj proizvoda i oblasti. U građevinarstvu ove savremene tehnologije zauzimaju veoma važno mesto, na nano nivou koji čini promene na velikom.

Nanotehnologija se za sada koristi u građevinarstvu najviše u vidu premaza. Osim što štite od vlage i prljavštine u unutrašnjosti objekta, nano premazi imaju jako široku ulogu i u spoljašnjoj zaštiti građevina. Njima se mogu sprečiti značajni gubici energije koji se dešavaju kroz elementre kao što su prozori, fasade, krovovi, može se sprečiti rđanje gvozdenih konstrukcija i bitno produžiti vek materijala, kao i propadanje drvenih zdanja i kamenih elemenata, i još mnogo toga.

Najatraktivnije oblasti istraživanja danas koja se bave cementom i betonom
Primena naotehnologije u betonu

Nanotehnologijom bavi se nauka o izuzetno malim česticama gde se na jako malom nivou proučavaju materijali i njihove performanse. Nano predstavlja milijarditi deo metra i bez mikroskopa uopšte nije ni saglediv. Materijali se na tako maloj veličini ponašaju sasvim drugačije nego kada su u većem obliku. Sitno, jako sitno, ali važno za ozbiljno poboljšanje performansi i osobina materijala i danas sve više u fokusu. Ova tehnologija razvija se u poslednjim decenijama neverovatnom brzinom, ali još uvek je u ranoj fazi komercijalizacije.

Nano veličine su izrazito važne kada se proučava ponašanje dva materijala na svom susretu. Kada se materijali tako posmatraju, na nano skali, tu dominiraju svojstva sučeljavanja umesto hemijskih svojstava materije, i u građevinarstvu to je izrazito važno za beton i kompozitne materijale, gde nanotehnologija baš i uzima svoj primat.

efikasan aditiv za polimere i betone
Najčešći aditiv za beton je nano silicijum dioksid

Među najviše istraženim nanomaterijalima još uvek su ugljenične nanocevi (CNT – Carbon Nanotubes), cevaste strukture prečnika od jednog nanometara sa velikim odnosom dimenzija. Malih dimenzija i izuzetnih karakteristika, ove cevi su privukle dosta pažnje zbog njihovih potencijalnih primena u različitim oblastima.

Ugljenične nanocevi se mogu proizvesti uvijanjem grafitnog lista i mogu se smatrati najsuperiornijim ugljeničnim vlaknima ikad napravljenim. Takođe, dodavanje male količine, čak 1% od mase ugljeničnih nanocevi može da poboljša mehaničke osobine mešavine cementa i vode. Čine najsnažniji i najfleksibilniji molekularni materijal sa Jangovim koeficijentom od preko 1 TPa, a približni prečnik je 1nm sa dužinama u mikronskim veličinama.

Tako male i tanke imaju odličnu fleksibilnost, gde pritom ne gube na jačini. Veoma su otporne na hemikalije i imaju veliku snagu u odnosu na težinu. Imaju maksimalno izduženje od 10 odsto što je više od bilo kog drugog materijala, a električna provodljivost im je šest redova veličine veća od provodljivosti bakra. Imaju odlične potencijale za korišćenje u cementnim kompozicijama.

Poboljšana svojstva betona nanotehnologijom
Kompoziti na bazi cementa sa poboljšanim svojstvima

U materijalima na bazi cementa se jako puno danas istražuje. Beton je jedan od najstarijih najrasprostranjenijih materijala i postoji bezbroj njegovih varijanti, specijalnih betona, sa aditivima, armiranih i dr. Ipak, ne prestaje da se razvija, da se poboljšava i prilagođava, i očekuje se, zahvaljujući nanotehnologiji, generacija još jačeg i trajnijeg betona. Povećana savitljivost betona je ta koja može dovesti do smanjenja debljine konstruktivnih betonskih elemenata, te i do smanjenja količine betona, težine materijala, što uzrokuje i manju upotrebu resursa, emisiju ugljen dioksida i dr.

Nano beton
Mikro cement sa maksimalnom veličinom čestica od oko 5 mikrona

Većina istraživanja koja se bave primenom nanotehnologije u cementnim materijalima su vezana za obloge ili unapređenje mehaničkih i električnih svojstava, a najatraktivnije oblasti istraživanja danas koja se bave cementom i betonom odnose se na razumevanje hidratacije cementnih čestica i korišćenje sastojaka nano veličine, kao što su aluminijum oksid i silicijumske čestice.

Što se tiče reda veličina, prosečna veličina čestice portland cementa je oko 50 mikrona, a kada su potrebni tanji slojevi i nužno je brže vezivanje materijala, koristi se mikro cement sa maksimalnom veličinom čestica od oko 5 mikrona. Nano beton se definiše kao beton napravljen sa česticama portland cementa veličina u rasponu od nekoliko nanometara do maksimuma od oko 100 mikrometara. Radi se na tome da nano-cementne čestice mogu biti obrađene sa nanocevima i rekativnim nano česticama silicijum dioksida kako bi se razvili provodljivi, jaki, čvrsti, fleksibilniji kompoziti na bazi cementa sa poboljšanim svojstvima.

Može se razviti i u pravcu stvaranja jedinstvenih proizvoda
Budući nano beton

Pored poboljšanja karakteristika betona, budući nano beton može se razviti i u pravcu stvaranja jedinstvenih proizvoda koji se mogu izlivati u složenim oblicima. Smatra se da nano beton koji sadrži ugljenične nanocevi bi mogao da se koristi za ojačanje i stvaranje električnih kola.

Jedna od važnih karakteristika materijala je i njegov životni vek i razvoj nanotehnologije ide u pravcu toga da se korišćenjem aditiva nano veličine uspori agresivni transpot jona u betonu i time bitno produži vek ovog materijala. Umesto menjanja veličine i gustine pora u betonu bolje bi bilo da se promeni viskoznost rastvora kako bi se smanjila brzina kojom hloridi i sulfati ulaze u beton. Istraživanja idu i u pravcu toga da se sam beton zameni drugim materijalom koji će imati te poboljšane karakteristike, i da se time smanji i emisija ugljen dioksida u atmosferu tokom proizvodnje.

Jedna od važnih karakteristika materijala je i njegov životni vek
Razvoj nanotehnologije

Najčešći aditiv za beton je nano silicijum dioksid, efikasan aditiv za polimere i betone, kojim se dobija samo-sabijajući beton visokih performansi sa poboljšanom obradivosti i snagom. Ovaj aditiv ponaša se ne samo kao punilo za poboljšanje mikrostrukture, već kao i aktivator za podsticanje pucolanske reakcije za beton od letećeg pepela, što dovodi do povećane snage betona, a posebno u ranim fazama.

Gradnja betonskih mostova
Generacija još jačeg i trajnijeg betona

I u materijalima na bazi cementa još jedna velika primena nano praha je u oblasti premaza. Promena u svojstvima koja se dobija primenom ovakvih premaza je poboljšana sposobnost katalizatora, sposobnost reagovanja na podesive talasne dužine i bolje dizajnirane pigmente i boje sa samočišćećim i samoizlečujućim osobinama. Utvrđeno je da boje drevnog češkog kristala sadrže nanočestice, što govori da je nanotehnologija korišćena za premazivanje površina još u drevnim vremenima.