Нанобетон - Nanoconcrete

Декоративная плита из нанобетона с высокоэнергетическим перемешиванием (HEM)
Двухслойная брусчатка с пигментированным верхним слоем из нанобетона НЕМ

Нанобетон (также пишется нанобетон или же нанобетон) является формой конкретный который содержит портландцемент частицы размером не более 100 мкм[1] и частицы диоксида кремния размером не более 500 мкм, которые заполняют пустоты, которые иначе могли бы возникнуть в обычном бетоне, тем самым существенно увеличивая прочность материала.[2] Это продукт высокоэнергетического смешения (ВЭМ) цемента, песка и воды.

Роль наночастиц

Включение сверхмелкозернистых частиц в пасту портландцемента в бетонной смеси изменяет свойства материала и характеристики бетона за счет уменьшения пустот между цементом и заполнителем в затвердевшем бетоне. Это улучшает прочность, долговечность, усадку и сцепление со стальными арматурными стержнями.[2]

Производство

Чтобы обеспечить достаточно тщательное перемешивание для создания нанобетона, миксер должен прикладывать общую мощность перемешивания к смеси 30–600 Вт за килограмм смеси. Это смешивание должно продолжаться достаточно долго, чтобы получить чистую удельная энергия израсходовано на смешивание не менее 5000 джоули за килограмм смеси.[нужна цитата ] и может быть увеличена до 30–80 кДж на килограмм. А суперпластификатор затем добавляется к активированной смеси, которую затем можно смешивать с заполнителями в обычном бетономешалка. В процессе HEM интенсивное смешивание цемента и воды с песком обеспечивает рассеяние и поглощение энергии смесью и увеличивает напряжения сдвига на поверхности частиц цемента. В результате температура смеси повышается на 20–25 градусов Цельсия. Это интенсивное перемешивание способствует углублению процесса гидратации внутри частиц цемента. Коллоид наноразмеров Гидрат силиката кальция Образование (C-S-H) увеличилось в несколько раз по сравнению с обычным перемешиванием. Таким образом, обычный бетон превращается в нанобетон. Начальный естественный процесс гидратации цемента с образованием коллоидных глобул диаметром около 5 нм.[3] распространяется по всему объему цементно-водной матрицы по мере расхода энергии на смесь.[4]Активированная жидкостью высокоэнергетическая смесь может быть использована сама по себе для отливки небольших архитектурных деталей и декоративных элементов или вспененного (расширенный ) за легкий бетон. Нанобетон HEM затвердевает в условиях низких и отрицательных температур, поскольку жидкая фаза внутри нанопор геля C-S-H не замерзает при температурах от -8 до -42 градусов Цельсия.[5] Увеличенный объем геля уменьшает капиллярность в твердых и пористых материалах.

Рекомендации

  1. ^ Тивари, AK; Чоудхури, Субрато (2013). «Обзор применения нанотехнологий в строительных материалах». Труды Международного симпозиума по проектированию в условиях неопределенности: оценка безопасности и управление (ISEUSAM-2012). Чакрабарти, Субрата; Бхаттачарья, Гаутама. Нью-Дели: Springer India. п. 485. ISBN  978-8132207573. OCLC  831413888.
  2. ^ а б М. М. Сараванан *, М. Шивараджа (10 мая 2016 г.). «ИЗУЧЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СВОЙСТВ НАНОБЕТОНА». Дои:10.5281 / zenodo.51258. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  3. ^ Раки, Лайла; Бодуан, Джеймс; Ализаде, Рухолла; Макар, Джон; Сато, Тайцзиро (2010). «Цементно-бетонная нанонаука и нанотехнологии». Материалы. 3 (2): 918–42. Bibcode:2010 Mate .... 3..918R. Дои:10.3390 / ma3020918. ISSN  1996-1944. ЧВК  5513515.
  4. ^ Фридман, Владен (1 марта 2018 г.). «Нанобетон». Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  5. ^ Р.А. Олсон; и другие. (1995). «Интерпретация импедансной спектроскопии цементного теста с помощью компьютерного моделирования. Часть III. Анализ микроструктуры замороженного цементного теста». Журнал материаловедения. 30: 5081. Дои:10.1007 / BF00356052. S2CID  136878872.