ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
Нанотехнология – это создание функциональных систем на молекулярном уровне.
Нанотехнологии имеют дело с объектами размером от 1 до 100 нм. (Нанометр)
1 нанометр – 1 x 10-9 м.
Применения нанотехнологий в гражданском строительстве многочисленны. Некоторые из них описаны ниже.
Применение в бетоне:
Добавление наноразмерных материалов в цемент может улучшить его характеристики. Использование нано-SiO2 может значительно увеличить сжатие бетона, содержащего большое количество летучей золы, в раннем возрасте и улучшить распределение пор по размерам за счет заполнения пор между крупными частицами летучей золы и цемента в наномасштабе. Дисперсия/суспензия аморфного нанокремнезема используется для улучшения сопротивления сегрегации самоуплотняющегося бетона. Также сообщалось, что добавление небольшого количества углеродных нанотрубок (1%) по весу может увеличить прочность на сжатие и изгиб.
Растрескивание является серьезной проблемой для многих конструкций. Университет Иллинойса Урбана-Шампейн работает над созданием заживляющих полимеров, которые включают в себя микрокапсулированный заживляющий агент и каталитический химический триггер. Когда микрокапсулы разбиваются трещиной, заживляющее вещество высвобождается в трещину и контактирует с катализатором. Происходит полимеризация и склеивание граней трещины. Самовосстанавливающийся полимер может быть особенно применим для устранения микротрещин в опорах и колоннах мостов. Но для этого требуется дорогостоящее введение эпоксидной смолы.
Применение в стали
Сталь является одним из основных строительных материалов. Ее свойства, такие как прочность, коррозионная стойкость и способность к сварке, очень важны для проектирования и строительства. Существует возможность разработки новой высокоэффективной стали с низким содержанием углерода (HPS). Была разработана новая сталь с более высокой коррозионной стойкостью и способностью к сварке путем включения наночастиц меди по границам зерен стали.
Покрытие
Покрытия, включающие определенные наночастицы или нанослои, были разработаны для определенных целей. Это одно из основных применений нанотехнологий в строительстве. Например, TiO2 используется для покрытия стеклопакетов благодаря своим стерилизующим и противообрастающим свойствам. TiO2 разрушает и дезинтегрирует органические загрязнения благодаря мощной каталитической реакции. Кроме того, он гидрофилен, что позволяет воде равномерно распределяться по поверхности и смывать ранее разрушенную грязь. Были разработаны и другие специальные покрытия, такие как анти-граффити, термоконтроль, энергопиление, антиотражающее покрытие.
Наносенсоры
Датчики были разработаны и используются в строительстве для мониторинга и/или контроля состояния окружающей среды и характеристик материалов/конструкций. Одним из преимуществ этих датчиков является их размер (от 10-9 м до 10-5 м). Эти датчики могут быть встроены в конструкцию в процессе строительства. Smart aggregate, недорогое многофункциональное устройство на основе пьезокерамики, применяется для мониторинга свойств бетона раннего возраста, таких как влажность, температура, относительная влажность и развитие прочности в раннем возрасте. Датчики также могут быть использованы для мониторинга коррозии и растрескивания бетона. Умный заполнитель также может быть использован для мониторинга состояния конструкции. Раскрытая система может отслеживать внутренние напряжения, трещины и другие физические силы в конструкциях в течение срока службы конструкций. Она способна обеспечить раннюю индикацию здоровья конструкции до того, как произойдет ее разрушение.
- Нанотехнологии для устойчивого строительства [PDF].
- Летучая зола – свойства, виды, механизм и применение.
- Влияние золы-уноса на долговечность бетона.
- Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона.
- Умные наноматериалы в строительной индустрии и их применение.
- Летучая зола для строительства бетонных покрытий.
- Что такое мониторинг состояния конструкций в гражданском строительстве?.