به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو، بتن یکی از رایج ترین مواد مورد استفاده در صنعت ساختمان است که این ماده، یکی از منابع اصلی تولید گاز گلخانه ای است، با این حال هنوز سوالات زیادی درباره ساختار میکروسکوپی و رفتار این ماده وجود دارد.
بتن از ترکیب آب، شن و پودر سیمان به دست می آید که ترکیب این مواد منجر به تولید سیمان آبدار یا هیدرات سیلیکات کلسیم می شود که درصورت تداوم فرآیند صلب شده، به ماده ای شبیه به سنگ تبدیل می شود، یکی از سوالات رایج در این حوزه این است که آیا اتصال ذرات بسیار کوچک موجب تشکیل بتن می شود؟
بر این اساس یک تیم تحقیقات بین المللی به رهبری موسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق شدند فاکتورهای کلیدی در ساختار سیمان را شناسایی کنند که با این کار امکان ارائه فرمولاسیون بهتر و بادوام تری از بتن فراهم می شود.
رولاند پلنک از محققان این پروژه می گوید: «ما برای اولین بار مدلی در مقیاس اتمی برای ساختار بتن ارائه کردیم که در این مدل، ساختار نانو مقیاس بتن قابل مطالعه است، این مدل جدید می تواند به سوالات متعددی پاسخ دهد.»
یکی از سوالات کلیدی این است که آیا سفت شدن مواد سازنده بتن باید به صورت یک ماتریکس مستمر در نظر گرفته شود یا آرایشی از ذرات جدا از هم است؟ این مدل جدید نشان داد که ترکیبی از هر دوی این راهبردها منجر به تولید بتن می شود.
فواصل میان ذرات با دانه های بسیار کوچک پر شده و با این کار تقریبا ماتریکس مستمر اتفاق می افتد، ذرات سازنده بتن برهم کنش بسیار قوی در مقیاس نانومتری با هم دارند.
آنالیز ساختاری بتن سفت شده نشان می دهد که وجود حفره ها در بتن نقش مهمی در ویژگی های این ماده دارد. به دلیل دشواری های کار، مطالعه روی نانو حفره های موجود در بتن به خوبی انجام شده بود. این گروه نشان دادند که وجود نانوحفره ها تعیین می کند که چه مقدار آب وارد ساختار بتن شده و در بدنه آن ترک ایجاد کند و در نهایت موجب زوال ساختار بتن شود.
این مدل برای اولین بار به نتایج گیج کننده آزمایش های انجام شده روی ساختار بتن پاسخ می دهد.
مدلی برای بررسی نقش نانوساختارها در عملکرد بتن
