یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی نانولوله‌های اکسید معدنی را به عنوان عامل‌های طبیعی که از نظر شیمیایی با سیستم آب-سیمان سازگاری دارند، برای تقویت بتن پیشنهاد داده است. این گروه ادعا می‌کند که این نانولوله‌ها می‌توانند برای تقویت بتن ایده‌آل باشد.
استفاده از نانولوله‌های سیمانی برای تقویت بتن
|
یک گروه تحقیقاتی بین‌المللی نانولوله‌های اکسید معدنی را به عنوان عامل‌های طبیعی برای تقویت بتن پیشنهاد داده است. این نانولوله‌ها از نظر شیمیایی با سیستم آب – سیمان سازگاری دارند. راهبرد این محققان ممکن است دانشمندان را برای سنتز نانولوله‌های ساخته شده از هیدرات‌های سیلیکات کلسیم کمک کند. این گروه ادعا می‌کند که این نانولوله‌ها می‌توانند برای تقویت بتن ایده‌آل باشد.
بالا راست: میکروساختار سیمان. تصویرSEM از مخلوط سیمانی با رسوبات پورتلندی به‌صورت کلسیم- سیلیکات- هیدراته‌شده (C-S-H). با استفاده از شبیه‌سازی‌های اتمی، این محققان نشان دادند که نانولوله‌های سیمانی می‌توانند وجود داشته باشند. این نانولوله‌ها از دو ماده معدنی اصلی در مخلوط‌های سیمان پورتلند معمولی بنام هیدرات سیلیکات کلسیم (پایین چپ) و هیدرواکسیدکلسیم (پایین راست) ساخته می‌شوند.
آندرس آیورالا، رهبر این گروه و از مرکز فیزیک در اسپانیا، توضیح می‌دهد: «آزمایش‌های قبلی در زمینه تقویت‌کننده‌های نانولوله‌ای سیمان بر روی مبحث نانولوله‌های معدنی که واقعا یکی از ایده‌آل‌های ما برای توسعه آینده این میدان است، به‌طور کامل تمرکز نکرده بودند، به دنبال کشف نانولوله‌های کربنی، ساختارهای لوله‌ای جدیدی با استفاده از ترکیبات معدنی لایه‌ای ساخته شده‌اند و در سال‌های اخیر تعدادی از نانولوله‌ها از قبیل دی‌کالکوژنیدها (سولفیدها، سلنیدها و تلوریدها)، هالیدها (کلریدها، برومیدها و یدیدها)، همچنین هیدرواکسیدها، اکسیدها و ترکیبات چهارگانه یا سه‌گانه متنوع، مورد تحقیق و بررسی قرارگرفته‌اند.»
این محققان در تحقیق‌شان بر روی نانولوله‌های مبتنی بر سیمان ساخته‌شده از ژل هیدرات سیلیکات کلسیم و رسوبات هیدرواکسید کلسیم تمرکز کردند. آنها موفق شدند با نشان دادن موافقت انرژی‌های کرنشی این نانولوله‌های سیمانی با مقادیر بدست آمده برای دیگر ترکیبات نانولوله‌ای، امکان‌پذیری این نانولوله‌ها را از نقطه نظر پایداری‌شان در دمای اتاق، شرح دهند. آنها همچنین می‌گویند که مدول‌های یانگ بالا و استحکام‌های کششی بی‌نهایت نانولوله‌های سیمانی، آنها را به جایگزین بادوامی بعنوان تقویت‌کننده‌هایی برای مخلوط‌های سیمانی تبدیل می‌کند.
این محققان نشان داده‌اند که به‌طور ویژه نانولوله‌های پورتلندی انرژی‌های کششی مشابه آنچه برای نانولوله‌های کربنی و معدنی گزارش شده است، ارائه می‌کنند. ایوالا می‌گوید: «همچنین ما در بررسی‌هایمان پروفایل کششی تنش- کرنش تحت تغییرشکل ایستایی نانولوله‌های پورتلندی را مطالعه کردیم و متوجه شدیم که تا کرنش ۲۷ درصدی (در این نقطه شکست در این نانولوله اتفاق می‌افتد) تنش معمولا به صورت خطی افزایش می‌یابد، تنش بحرانی متناظر هشت و چهار دهم گیگا پاسکال است که حدود ۱۰ درصد مدول یانگ است. این رابطه در موافقت عالی با محاسبات قبلی برای دیگر انواع نانولوله معدنی است.»
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Advanced Materials منتشر کرده‌اند. |
