تقنية النانو في الخرسانة

تقنية النانو في الخرسانة إنَّ تقنية النانو هي أَحدث إصدار من التطور الحاصل في عالم الصناعة الإِنشائية خصوصاً المونة عالية الأداء، ولقد زاد الطلب حول إنتاج المونة عالية الأداء في العقود الأخيرة لما تلبيه من المتطلبات الانشائية المعاصرة. وللحصول على مونة عالية الأداء استخدم العلماء طرقاً وتقنيات عديدة تتطور باستمرار، ومن أَحدث هذه التقنيات تقنية النانو. إنَّ إنتاج مواد بناء بخواص عالية الأداء بات محط أَنظار كثير من الباحثين.
ان فكرة استخدام تقنية النانو في مونة الإسمنت تكمن في استخدام مواد نانوية (ذات حبيبات مقاساتها نانوية) مختلفة التركيب مثل: السليكا النانوية المدخنة، وأبخرة السليكا النانوية، والميتاكاؤولين النانوي، والياف الكاربون باقطار نانوية... والخ. ويتم ذلك من خلال استبدال نسبة الإسمنت الموجودة في الخرسانة بنسب من تلك المواد النانوية (فيما عدا الالياف، فهي تعوض كنسب حجمية من حجم الخلطة الكلي)، وقياس مدى تأثير هذا الاستبدال على الخصائص الميكانيكية للخرسانة (الطرية والمتصلبة) مثل: الهطول وقابلية التشغيل ومقاومة الخرسانة للانضغاط، الشد، الانكسار، البري والتآكل وغيرها.. من خصائص الخرسانة وبعد دراسة تلك المتغيرات وإيجاد أفضل نسبة من كل من المضافات (المواد النانوية)، يتم مزج النسب المثلى بخلطة واحدة ودراسة تأثير العُمر على خصائصها الميكانيكية. ومن الجدير بالذكر ان استخدام هذه المواد سيؤثر على قابلية تشغيل الخرسانة مما يوجب استخدام مواد تزيد من ليونة الخرسانة تعرف بالملدنات الفائقة (SP).إن أفضل نسبة لإضافة أبخرة السليكا النانوية هي 10% من وزن الإسمنت. تمت إضافتها مع نسبة ملدن فائق 4% ونسبة ماء إلى إسمنت (0.23). وأفضل نسبة لإضافة السليكا النانوية المدخنة هي 0.5% من وزن الإسمنت. تمت إضافتها مع نسبة ملدن فائق 4% ونسبة ماء إلى إسمنت (0.252). أما أفضل نسبة لإحلال الميتاكاؤولين النانوي هي 10% من وزن الإسمنت (استبدال). تمت إضافتها مع نسبة ملدن فائق 4% ونسبة ماء إلى إسمنت (0.235). وأفضل نسبة لإضافة الياف الكاربون هي 1% نسبة حجمية =. تمت إضافتها مع نسبة ملدن فائق 4% ونسبة ماء إلى إسمنت (0.28). وعند مزج النسب المثلى نحصل على زيادة في مقاومة الانضغاط مقدارها 67.27% وزيادة بمعاير الكسر مقدارها 83.5% وزيادة بمقاومة الشد غير المباشر مقدارها 125% عن الخلطة المرجعية.
مراجع
سلمان، سهير السيد، «محاضرة عن تقنية النانو», جامعة أم القرى، المملكة العربية السعودية، 2. Aiswarya S, Prince Arulraj G and Anand Narendran "Experimental Investigation On Concrete Containing Nano-Metakaolin" Engineering Science and Technology: An International Journal (ESTIJ), ISSN: 2250-3498, Vol.3, No.1, and February2013. 3. Jeremy J. Ramsden "What is Nanotechnology?", Journal of Nanotechnology perceptions, vol.1, Issued March 2005, pp. 3–17 4. المواصفة القياسية العراقية رقم (5)، «الإسمنت البورتلاندي»، الجهاز المركزي للتقييس والسيطرة النوعية، بغداد، 1984. 5. B.S.882 "Specification for Aggregates from Natural Resources for concrete", British standard institute, 1992. 6. . Jeyabalan, B. N. Krishnaswami, "High Performance Concrete Using Fumed Silica", National Institute of Technology, India, May 2008. 7. Kinnaresh Patel "The Use Of Nanoclay As A Constructional Material", International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA), Vol. 2, Issue 4, July-August 2012, pp. 1382–1386. 8. D.D.L. Chung, " Cement reinforced with short carbon Fibers: a multifunctional material", University of New York, USA, 1999. 9. Terence C. Holland "Silica Fume User's Manual " Silica Fume Association , April 2005, FHWA-IF-05-016. 10. ASTM "C1437-01 Standard test Method for Flow of Hydraulic Cement Mortar " Volume 04.01, Issued September 2003 , pp. 1–2 11. "Guide For use of Admixture In Concrete" Reported by ACI Comitte 212 (ACI-2R-81). ACI Manual Of Concrete practice 1985, Part 1 ,Material & General Properties Of Concrete ACI Publication. 12. ASTM "C305-02 Standard Practice for Mechanical mixing of Hydraulic Cement Pastes and Mortars Of Plastic Consistency " Volume 04.01, Issued September 2003 , pp. 1–3 13. ASTM "C109/C109M-02 Standard test Method for Compression Strength of Hydraulic-Cement Mortar (Using 2-in. or [50-mm] Cube Specimens) " Volume 04.01, Issued September 2003 , pp. 1–6. 14. ASTM "C348-02 Standard test Method for Flexural Strength of Hydraulic-Cement Mortar" Volume 04.01, Issued September 2003 , pp. 1–6. 15. ASTM "C496/C496M-04 Standard test Method for Splitting tensile Strength of Cylindrical Concrete Specimens", Vol. 04.02, 2005, pp. 1–4. 16. ASTM "C192-00 Standard Practice for Making and Curing Concrete Test Specimens in the Laboratory", Vol. 03.01, 2000, pp. 1–3. 17. ASTM "C215-02 Standard test Method for Fundamental Traverse, longitudinal, and Torsional frequencies of Concrete specimens" Volume 04.02, Issued October 2003, pp. 1–7. 18. "V-C-400:V-Meter Mark IV Operator's Manual", Reported by James Instruments Inc., March 2012, pp. 27.
تقنية بنائية
هندسة مدنية