الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان و مکانیک، دانشگاه ویسکون سین ـ میلواکی، ایالات متحده
دپارتمان فناوری های مواد چسبنده و بتن، دانشگاه دولتی مهندسی راه و ساختمان مسکو، روسیه
مرجع به انگلیسی
Department of Civil Engineering and Mechanics, University of Wisconsin-Milwaukee, Cramer Street, Milwaukee, WI, USA; Department of Binders and Concrete Technologies, Moscow State University of Civil Engineering, Yaroslavskoe Shosse, Moscow, Russia
کشور
ایالات متحده – روسیه
کاربرد ترکیبات نانو ذرات و ارتقای عملکرد بتن
چکیده
فرآیندهای سطح نانو مقیاس در نهایت بر روی خواص مهندسی و عملکرد طویل المدت بتن تأثیرگذار می باشند. از طریق بکارگیری تجهیزات نانو سایز، به منظور کنترل رفتار مواد و با اضافه نمودن خواص جدید، یا از طریق پیوند مولکول ها به اجزای سیمان، فازهای سیمان، مواد ریزدانه ای، و مواد افزودنی، به منظور فراهم آوردن کاربرد پذیری سطحی، بتن را می توان تحت فرآیند نانو مهندسی قرار داد.
نانو ذره به عنوان یک جزء اصلی در نانو مواد به شمار آمده و متشکل از خوشه ای از اتم ها می باشد که از اندازه ای به میزان ۱ الی ۱۰۰ نانومتر برخوردار است. نانو ذرات جهت ارتقای عملکرد مکانیکی مواد، شامل فلزات، پلیمرها، سرامیک و کامپوزیت های بتنی بکار گرفته شده اند. نانو سیلیکا (نانو ذرات سیلیکون دی اکسید، نانو ـ SiO2) به عنوان ترکیب کارآمد در ارتباط با ارتقای کاربردپذیری و استحکام بتن با قابلیت عملکرد بالا و قابلیت خود تراکمی یا خود فشردگی به شمار می آید. این مقاله تأثیرات مفید نانو ذرات بر روی ارتقای عملکرد بتن را مورد بررسی قرار می دهد.
اکثریت تحقیقات نانویی در فرآیند ساخت و ساز اقدام به بررسی ساختار مواد مبتنی بر سیمان و مکانیزم های شکستگی در کامپوزیت ها نموده اند ( Trtikو Bartos، ۲۰۰۱). با کاربرد تجهیزات پیشرفته جدید، قابلیت مشاهده سازه در سطح اتمیک آن و حتی اندازه گیری میزان استحکام، سختی و دیگر خواص اصلی فازهای میکرو و نانوسکپی مواد هم اکنون بوجود آمده است. پیشرفت های قابل توجهی در خلال سالیان اخیر از طریق پیاده سازی ویژگی های نانو مقیاس در زمینه درک فرآیندهای نانو مقیاس در مواد سیمانی حاصل آمده است. کاربرد میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) جهت بررسی کلسیم سیلیکات هیدرات “بی ریخت” (C-S-H) ژل، مشخص کننده آن است که در سطح نانو مقیاس این محصول دارای یک ساختار کاملا منظم می باشد (Plassard و همکاران، ۲۰۰۴). با درک بهتر این ساختار در سطح نانو قابلیت تأثیرگذاری بر روی مؤلفه های مهم در ارتباط با تولید و کاربرد مواد ساختمانی وجود دارد ـ که شامل پیشرفت در زمینه استحکام مواد، شکنندگی، خوردگی و ایجاد قابلیت های کاربردی جدید در این زمینه می باشد. کاربردهای نمای خارجی و داخلی ساختمان ها نیازمند استفاده از مواد تکمیلی جدید با قابلیت خود تمیز شوندگی، مقاومت در برابر رنگ زدایی، پوشش های نوشت ناپذیر، و مقاومت بالا در برابر خراشیدگی می باشند. کاشی ها با قابلیت خود تمیز شوندگی، شیشه های پنجره، و رنگ ها نیز با استفاده از فناوری فتوکاتالیستی TiO2 توسعه یافته اند که بر مبنای تجزیه مواد آلاینده آلی تحت نور ماورای بنفش (UV) می باشند (Cassar و همکاران، ۲۰۰۳).
نانو شیمی با قابلیت های “پایین به بالا” ارائه دهنده محصولات جدیدی می باشد که می توان آنها را به طور کارآمد در فناوری بتن بکار گرفت. یکی از مثال های این موضوع در ارتباط با ایجاد نوعی روان ساز ممتاز یا ابر رونساز برای بتن می باشد، نظیر پلیمرهای پلی کربوکسیلیک اتر (PCE) که از فرو نشستگی اسلامپ ترکیبات بتنی جلوگیری می نماید. این موضوع مشخص شده است که به هنگام بکارگیری نانو ذرات در مواد ساختمانی، چنین موادی می توانند از خواص پیشرفته و قابل توجهی برای ایجاد سیستم های زیر ساختار مرتفع، با دهانه های طولانی یا کاربرد در سیستم های هوشمند اصلی شهری برخوردار باشند (Trtikو Bartos، ۲۰۰۱، Sobolev و همکاران، ۲۰۰۵). نانو ـ TiO2 (شکل ۱) به عنوان یک ماده افزودنی کارآمد برای کامپوزیت ها به منظور ارتقای استحکام، انعطاف پذیری و دوام به شمار می آید. اندازه ذره و مساحت سطح خاص در ارتباط با مواد بتنی بازتاب دهنده خط مشی کلی جهت کاربرد مواد ظریف تر در این عرصه می باشد (شکل ۲). برای دهه ها، پیشرفت های اصلی در ارتباط با عملکرد بتن با کاربرد ذرات ابر ظریف نظیر خاکستر بادی، دوده سیلیسی و هم اکنون نانو سیلیکا حاصل آمده است.
کاربرد ترکیبات نانو ذرات و ارتقای عملکرد بتن
۲- خواص بتن با استفاده از نانو ذرات
همانگونه که به وسیله Sanchez و Sobolev (2010) تعریف شده است، بتن را می توان با استفاده از ابزارهای اصلی یا ادوات دارای اندازه نانو (کمتر از ۱۰۰ نانومتر) (همانند نانو ذرات یا نانو لوله ها) تحت فرآیند نانو مهندسی قرار داد تا از این طریق قابلیت کنترل رفتار مواد و پدید آوردن خواص جدید به وجود آمده یا قابلیت پیوند زنی مولکول ها به ذرات سیمان، فازهای سیمانی، ریزدانه ها و مواد افزودنی (شامل مواد افزودنی نانو اندازه) جهت فراهم آوردن کاربردپذیری سطحی مطلوب به وجود آید و با استفاده از آن بتوان نسبت به ارتقای برهمکنش های بین وجهی خاص نیز اقدام نمود.
مواد چسبنده نانویی و سیمان های نانو پراشیده جهت پر نمودن شکاف های بین ذرات مواد افزودنی معدنی پیشنهاد شده اند (Sobolev و همکاران، ۲۰۰۵). جزء سیمانی نانو اندازه را می توان از طریق آسیاب کاری کلوئیدی سیمان پرتلند (رویکرد بالا به پایین) یا از طریق استفاده از فرآیند خود ترکیبی با استفاده از بهره گیری از واکنش های توپوشیمیایی القا شده مکانیکی شیمیایی (رویکرد پایین به بالا) حاصل آورد.
اضافه نمودن مقادیر اندک کلسیم سیلیکات هیدرات (C-S-H) به سیمان پرتلند و خمیرهای تری کلسیم سیلیکات (C3S) نیز به وسیله Thomas و همکاران (۲۰۰۹) پیشنهاد شده است. این مورد نشان داده شده است که ذرات نانو ـ C-S-H سبب شتاب یا تسریع معنی دار هیدراسیون زود هنگام می شود. بر این مبنا این مورد پیشنهاد شد که C-S-H سبب ایجاد مناطق هسته زایی برای رسوب محصولات هیدراسیون از محلول حفره می شود.
کاربرد ترکیبات نانو ذرات و ارتقای عملکرد بتن
۳- توسعه کاربردهای جدید
ذرات فتوکاتالیستی در بتن سیمان سفید جهت حاصل آوردن ویژگی های خود تمیزشوندگی و تسویه هوا بکار گرفته شده اند (Cassar و همکاران، ۲۰۰۳). بتن معماری می بایست از زیبایی قابل توجهی همانند رنگ مطلوب و داشتن یک چرخه سرویس دهی کلی برخوردار باشد و این ویژگی ها حتی در محیط های دارای آلایندگی بالای شهری نیز مدنظر خواهند بود. با این وجود، آلاینده های مختلف چسبیده شده به سطح بتن نیز از جمله مشکلات در این عرصه به شمار می آید که می بایست قابلیت تغییر وضعیت ظاهری را نیز در نظر گرفت. کاربرد مواد فتوکاتالیستی به عنوان راه حلی برای از بین بردن آلاینده های آلی و حذف مواد غیرآلی از سطح بتن معماری به شمار می آید. یکی از معروفترین مواد فتوکاتالیستی که در سیمان بکار گرفته شده است چند ریختی آناتاز نانو اندازه TiO2 می باشد. تحت تابش نور خورشید، نیتروژن اکسید (NO) در هوا اکسیده شده و تبدیل به نیترات می گردد. ماتریس سیمانی قابلیت به تله اندازی NO2 را داشته و نمک های نیترات نیز در محیط قلیایی شکل می گیرند. فرآیند کامل را می توان به وسیله واکنش ذیل تشریح نمود (Cassar و همکاران، ۲۰۰۳):
کاربرد ترکیبات نانو ذرات و ارتقای عملکرد بتن
۴- پیشرفت های آتی
پیشرفت سریع در علوم بتن در خلال سالیان آینده از طریق پذیرش دانش جدید حاصل آمده از رشته سریع الرشد نانو فناوری قابل دسترس می باشد. پیشرفت نانو مواد بتنی ذیل یکی از این راهکارها تلقی می شود (Sobolev و همکاران، ۲۰۰۵) :
کاتالیزور برای سنتز دمای پایین کلینکر و هیدراسیون تسریعی سیمان های متعارف
وسایل سایشی برای سایش بسیار ظریف و فعال سازی مکانیکی شیمیایی سیمان
مواد چسبنده تقویت شده با نانو ذرات، نانو میله ها، نانو لوله ها (شامل نانو لوله های تک جداره، SWNTها) نانو دامپرها، نانو شبکه ها، گرافین ها یا نانو فنرها
مواد چسبنده با قابلیت پیوند داخلی ارتقا یافته / نانومهندسی شده بین محصولات هیدراسیون
مواد چسبنده اصلاح شده به وسیله ذرات پلیمری نانو اندازه و امولسیون های آنها، یا نانوفیلم های پلیمری
بیومواد (شامل موارد شبیه ساز سازه و رفتار پوسته های حلزونی یا نرم)
کامپوزیت های سیمانی تقویت شده با الیاف جدید حاوی نانو لوله ها، همراه با الیاف پوشیده شده با نانو لایه ها (همانند ارتقای پیوند، مقاومت در برابر خوردگی، یا ایجاد خواص جدید نظیر رسانش الکتریکی)
ابر روان سازهای نسل بعد برای “کنترل کامل کاربردپذیری” و کاهش میزان قابل توجه آب
مواد سیمانی با استحکام، دوام و سفتی فوق العاده
مواد چسبنده با قابلیت کنترل میزان رطوبت داخلی جهت اجتناب / کاهش میکرو ترک خوردگی
مواد سیمانی با ساختارهای نانو و میکرومهندسی ساز که معرف دوام ممتازی می باشند.
اکو ـ چسبنده ها اصلاح شده به وسیله نانو ذرات و حاصل آمده با کاهش قابل توجه حجم جزء سیمان پورتلند (کاهش تا میزان ۱۰ الی ۱۵%)
اکو – چسبنده ها با نانو ذرات مبتنی بر سیستم های جایگزین (MgO، فسفات، ژئوپلیمرها، سنگ گچ)
مواد خود ترمیمی و فناوری های بازیافتی با استفاده از نانو لوله ها و ترکیبات شیمیایی
مواد با قابلیت خود تمیز شوندگی و تسویه هوا بر مبنای فناوری فتوکاتالیستی
مواد با رسانایی الکتریکی کنترل شده، خواص دفرمه شدگی، بدون چروکیدگی و انبساط حرارتی اندک
مواد هوشمند، نظیر دما، رطوبت، حسگری تنش یا مواد واکنشی
فرآیند مکانیک ـ شیمی و نانو ـ کاتالیزور قابلیت تغییر چهره صنعت سیمان مدرن از طریق کاهش معنی دار دمای فرآیند کلینکرینگ را داشته و حتی قابلیت ایجاد احتمال استفاده از مواد معدنی کلینکر کلوخه ساز ـ سرد در راکتورهای مکانیکی ـ شیمیایی نیز وجود خواهد داشت.
کاربرد ترکیبات نانو ذرات و ارتقای عملکرد بتن
۵- نتیجه گیری
سیمان پورتلند، بعنوان یکی از بزرگترین محصولات کاربردی بشر، دارای اهمیت قابل توجهی می باشد، اما از پتانسیل کامل آن بهره برداری نشده است. درک بهتر و فرآیند مهندسی دقیق یک ساختار کاملاً پیچیده مواد سیمانی در سطح نانو منجر به ایجاد نسل جدیدی از بتن می گردد که از توانایی و دوام بیشتری برخوردار بوده و از رفتار تنش کرنشی مطلوب تری نیز بهره مند می باشد و احتمالاً در بردارنده محدوده ای از خواص “هوشمند” ارائه شده جدید، نظیر رسانایی الکتریکی، دما، رطوبت و قابلیت های حسگری تنش نیز می باشد.
نانو ذرات، نظیر سیلیکون دی اکسید، به عنوان مواد افزودنی بسیار کارآمد در پلیمرها و بتن به شمار آمده و در این عرصه اخیرا شاهد پیشرفت قابل توجهی درخصوص بتن با قابلیت عملکرد سطح بالا و بتن با قابلیت خود تراکمی یا خود فشردگی و با ویژگی های کاربردپذیری و استحکام ارتقا یافته می باشیم. مواد چسبنده نانو و سیمان نانومهندسی شده با اجزای سیمانی نانو اندازه و دیگر ذرات نانو سایز به عنوان پیشرفت های متعاقب قابل توجه در این عرصه به شمار می آیند.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
