Применение нанотехнологий в различных строительных продуктах и материалах показало огромный прогресс в строительной отрасли. Поскольку нанотехнология – это наука, которая контролирует размеры в переходной зоне на атомном уровне, продукты, разработанные с помощью этого метода, приобретают необычайные функциональные возможности. В настоящее время основное внимание уделяется изучению того, как эти функции могут способствовать устойчивому строительству зданий.
В статье приводятся некоторые перспективы, позволяющие понять полезные стороны нанотехнологий для реализации устойчивого строительства.
Устойчивость наноматериалов в строительстве
Строительные материалы, используемые с помощью нанотехнологий, приобретают новые функциональные свойства с уникальными характеристиками. Они используются в таких материалах, как цемент, бетон, стекло, краска и т.д.
Например, в бетоне настоятельно рекомендуется использовать нанокремнезем или микрокремнезем. Добавление микрокремнезема повышает механические свойства, долговечность и эластичность бетона. Уменьшение количества цемента в бетоне за счет добавления микрокремнезема также способствует снижению энергопотребления и выбросов CO2.
Ниже приведены некоторые из основных направлений устойчивого строительства с использованием нанотехнологий:
1. Использование наноматериалов в строительных материалах
Включение наноматериалов в цемент и бетон является одним из популярных решений в области нанотехнологий. Он работает против катастрофических последствий воздействия цемента и бетонных конструкций на окружающую среду. Использование наноматериалов с цементом и бетоном повышает следующие свойства смеси:
- Прочность и долговечность бетона
- твердость бетона
- пластичность бетона.
Различные наноматериалы, используемые с цементом и бетоном, следующие:
- Кремнезем и наноглина
- Наножелезо (Fe2O3)
- Наноглинозем Al2O3
- CuO
- Оксиды цинка
- Оксиды титана
Нанотехнологии в цементе и бетоне
Наночастицы диоксида кремния способствуют повышению компактности и сборности бетона. Самочувствие, прочность на изгиб, прочность на сжатие и самоочищающиеся свойства бетона улучшаются благодаря включению наножелеза и нанотитана в цемент или бетон.
Разрушающиеся конструкции можно защитить с помощью волокнистой обмотки, состоящей из частиц нанокремнезема и отвердителя. Нанокремнезем также играет важную роль в закрытии раскола, наблюдаемого на внешней поверхности бетонной конструкции.
Нанотехнологии в стали
Медные наночастицы вводят роль нанотехнологии в стальные материалы. Включение наночастиц меди в сталь помогает сгладить стальную поверхность. Гладкая поверхность исключает вероятность образования трещин и предотвращает усталостное растрескивание.
Модификация стали с помощью наноматериалов позволяет повысить прочность, пластичность и усталостную прочность. Таким образом, сталь может выдерживать неблагоприятные климатические и коррозионные условия окружающей среды.
Нанотехнологии в стекле
Следующей инновацией является использование наноматериалов со стеклом. Такое сочетание позволяет окнам приобретать свойство регулировать количество света, проходящего через них и стены здания. Следовательно, это средство энергосбережения, так как уменьшает потери тепла.
Стекло, обработанное нанотехнологиями
Эффективность, обеспечиваемая стеклом, обработанным с помощью нанотехнологий, оказалась на 75% выше, чем у обычного стекла. Это объясняется тем, что стекло снижает тепловую нагрузку, передаваемую в помещение солнечным излучением. Оно также обеспечивает дневной свет, тем самым снижая потребность в искусственном освещении.
2. Использование нанотехнологий для ремонта
Свойство наноструктур самовосстанавливать поврежденные поверхности конструкции приносит огромные преимущества строительной отрасли. Использование наносенсоров в конструкциях помогает предвидеть существующие неисправности в конструкциях.
Использование нанотехнологий для ремонта
Бетонная смесь, имеющая трещины, медленно восстанавливается под воздействием заживляющего вещества, высвобождаемого при разрыве микрокапсул. Заживляющее вещество заполняет трещину за счет капиллярного действия. Агент, с помощью воплощенного в нем катализатора, начинает полимеризоваться и закрывать трещины.
3. Использование нанотехнологий для противопожарной защиты
Для повышения огнестойкости нанотехнологии могут быть использованы в виде покрытий на основе крахмала, нановолоконных матов, гидрогелей и нанокомпозитных пенополиэфиримидных материалов.
Негорючие характеристики и теплостойкость пластикового материала могут быть оптимизированы путем добавления в него наноструктурированных силикатных частиц. Он используется для изготовления кабельной изоляции, электрических розеток, блоков предохранителей и бытовой техники. Такой наноматериал, как диоксид кремния, может выдерживать огонь температурой 1832F более 2 часов.
Положительное влияние нанотехнологий в строительстве
Нанотехнологии оказывают множество положительных воздействий на строительную отрасль. Например, каждый год производится 2000 миллионов тонн цемента, что способствует 5% глобальных антропогенных выбросов углекислого газа. Использование нанотехнологических инноваций, таких как белит, сульфоалюминаты кальция и алюмоферрит кальция, позволяет снизить выбросы двуокиси углерода на 25%.
Существенными положительными последствиями применения нанотехнологий в строительстве являются:
Применение и использование нанотехнологий в строительной отрасли многочисленно. Выберите лучший вариант, учитывая факторы устойчивости и эффективности.
Эффективное использование нанотехнологий в строительной отрасли
Наноматериалы, однако, являются химическими веществами, которые должны использоваться и обращаться с ними в соответствии с запланированными правилами. Их использование и обращение с ними осуществляется с особыми мерами предосторожности, иначе они могут стать причиной серьезных проблем для человека и окружающей среды.
Некоторые из предложений, представленных исследователями для эффективного использования наноматериалов, следующие:
Часто задаваемые вопросы
1. Какие наноматериалы используются для производства строительных материалов?
Различные наноматериалы, используемые для производства эффективных и устойчивых строительных материалов, – это кремнезем и наноглина, наножелезо (Fe2O3), наноглинозем Al2O3, CuO, оксиды цинка и титана. Разновидности этих основных материалов разработаны и широко используются.
2. Как нанотехнологии в стекле могут повлиять на эффективность строительства?
Эффективность здания можно повысить, используя стекло, смешанное с наноматериалами. Эти специально обработанные стекла уменьшают теплопередачу через оболочку здания, тем самым снижая тепловую нагрузку, передаваемую в помещение от солнечного излучения. Наносенсоры могут быть использованы для обнаружения ремонта в конструкциях, и с помощью этого метода возможен ранний ремонт. Использование микрокапсул в бетоне с высокой вероятностью образования трещин помогает улучшить “самовосстанавливающиеся” свойства бетона.
3. В чем заключается основная проблема использования наноматериалов в строительстве?
Основной проблемой наноматериалов является их прямое воздействие на окружающую среду и людей, работающих с ними. Это может вызвать проблемы со здоровьем. Обязательным является наличие специально разработанных правил и норм обращения с наноматериалами и работы с ними.
4. Как нанотехнологии используются для повышения огнестойкости строительных материалов?
Для повышения огнестойкости строительных материалов и компонентов с помощью нанотехнологий можно использовать покрытия на основе крахмала, нановолоконные маты, гидрогели, полипропиленовые волокна с бетоном и нанокомпозитные пены из полиэфиримида.
Читать далее:
- 10 видов очков [PDF]: Engineering Properties, And Applications In Constructions.
- ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
- Умные наноматериалы в строительной индустрии и их применение.
- Показатели огнестойкости конструктивных элементов из бетона и кирпичной кладки.
- 6 устойчивых инноваций, формирующих строительство.
- Что такое смогопожирающие бетонные здания? Как он может спасти наши города от загрязнения?.
- Методы и практика устойчивого бетонного строительства.