نانو سیمان طرحی نو در صنعت بتن

مبتکران جوان زنجانی اقدام به تولید نانو سیمان برای ساخت بتن فوق مقاوم کرده اند که درصورت سرمایه گذاری و تجاری سازی می تواند نقش مهمی در زمینه توسعه و جلوگیری از خروج ارز از کشور داشته باشد.

به گزارش بنانیوز(BanaNews.ir)،حلقه علمی نانو توانایی تولید نانو ذرات سیلیس و نانو ذرات سیلیس ناخالص از شیشه و نانو ذرات سدیم فلوئورید و نانو ذرات سرب و نانو ذرات کربنات کلیسیم و نانو سم ارگانیک را دارد و حتی در صورت حمایت و سرمایه‌گذاری توانایی تولید تناژ بالا را هم دارد.

سیمان معمولی نظیر پرتلند تیپ ۲ به کمک یک دستگاه آسیاب گلوله‌ای خاص (به شماره ثبت اختراع: ۶۲۱۲۹ مورخ ۹.۹. ۱۳۸۸) از طریق سایش مکانیکی به نانوسیمان تبدیل می‌شود.

آزمایشات نشان داد که قطعات بتنی تولیدشده با نانوسیمان حداقل دارای مقاومت مکانیکی و استحکام دو برابری نسبت به بتن معمولی می‌شود. با تولید این نانوسیمان می‌توان میزان مصرف سیمان را نصف کرد یا سازه‌هایی با استحکام دو برابر تولید کرد.

پروژه تحقیقاتی نانو سیمان توسط حلقه علمی نانو متشکل از دانشجویان دانشگاه پیام نور شامل محرم علی مراد زاده، فاطمه محمدی، معصومه محمدی، مهندس معصومه آقامحمدی، فرزانه احمدی، لاله سلمانی، خانم مهندس صادقی و خانم مهندس متینی و زیر نظر دکتر حسن کرمی انجام پذیرفته است.

محرم علی مراد زاده از اعضای حلقه علمی نانو دانشگاه پیام نور ابهر در این خصوص به مهر می‌گوید: ایده تولید سیمان با ذرات نانومتری از واکنش‌هایی که هنگام بتن‌گیری اتفاق می‌افتد نشأت گرفت.

مراد زاده می‌افزاید: هنگام بتن‌گیری، ذرات سیمان با آب وارد واکنش هیدراتاسیون می‌شود تا سیمان کیور شده و به‌صورت یک چسب محکم ذرات شن و ماسه را به یکدیگر متصل کند. هر چقدر سیمان بین ذرات شن و ماسه محکم‌تر باشد، بتن حاصل مقاوم‌تر خواهد شد.

وی ادامه می‌دهد: در طول واکنش هیدراتاسیون فقط سطح ذرات سیمان با آب واکنش می‌دهد و بخش داخلی ذرات سیمان بدون واکنش باقی می‌مانند. بر این اساس، در این اختراع سیمان معمولی که ذرات آن در حد چند میکرومتر تا چند ۱۰ میکرومتر است، از طریق خردایش مکانیکی در یک آسیاب مخصوص که در اختراع شماره ۶۲۱۲۹ سال ۱۳۸۸ ساختار آن معرفی شده است، به نانوسیمان که ذرات آن کمتر از ۱۰۰ نانومتر است تبدیل می‌شود.

به گفته مرادزاده، ابتدا به کمک میکروسکوپ الکترونی عبوری ثابت شد که ذرات نانوسیمان تولید شده کمتر از ۱۰۰ نانومتر است.

این محقق زنجانی ادامه می‌دهد: پس از اثبات نانومتری بودن سیمان، از آن برای تولید بتن در دو حالت استفاده شد.

مرادزاده می‌گوید: در یک حالت نانوسیمان با آب مخلوط شده و پس از تشکیل بتن، قالب‌گیری شد و قطعات بتنی حاصل پس از خشک شدن و چند مرحله آبدهی، آزمون‌های استحکام مقاومتی و آبگیری را با موفقیت سپری کردند.

مراد زاده می‌افزاید: در حالت دوم نانوسیمان با ماسه مخلوط شد (به نسبت یک به چهار) پس از بتن‌گیری و قالب‌زنی، قطعات حاصل پس از خشک شدن و چند مرحله آبدهی، مورد آزمون قرار گرفت. نتایج همه آزمون‌ها در هر دو حالت فوق با نتایج آزمون‌ها بر روی بتن‌های معمولی (بتن تهیه شده با سیمان معمولی) مقایسه شد.

مراد زاده تاکید می‌کند: نتایج حاصل نشان داد که مقاومت بتن حاصل از سیمان نانومتری حداقل دو برابر از بتن معمولی مشابه بالاتر است و با استفاده از این سیمان می‌توان قطعات بتنی با استحکام دو برابری تهیه کرد یا با کاهش دو برابری مصرف، سیمان بتنی با مقاومت مشابه با بتن معمولی تولید کرد و این موضوع از لحاظ مهندسی سازه و نیز جنبه اقتصادی حائز اهمیت است.

مراد زاده در خصوص نوآوری به‌کاررفته در طرح متذکر می‌شود: برای اولین بار سیمانی تولید شده است که تمام ذرات سازنده آن نانومتری است. در طول دهه گذشته بارها نانوسیمان و نانو بتن در منابع علمی و نیز توسط برخی از شرکت‌ها معرفی‌شده است، ولی نانوسیمان و نانو بتنی که منابع علمی و شرکت‌ها به آن اشاره‌کرده‌اند، درواقع سیمان یا بتنی است که تنها افزودنی نانومتری دارد و ذرات سازنده خود سیمان در مقیاس نانومتری نیست.

سیمانی که هیچ مشابه داخلی و خارجی ندارد

عضو حلقه علمی نانو می‌گوید: هیچ محصول مشابهی ندارد نمونه‌هایی که تحت عنوان نانوسیمان معرفی‌شده‌اند، فقط دارای افزودنی‌های نانو هستند و خود سیمان همان سیمان معمولی با ذرات میکرومتری است.

مراد زاده در خصوص امکان ورود به بازار و کاربردهای علمی این طرح و زمینه‌های کاربردی صنعتی نانو سیمان می‌گوید: با توجه به اینکه سازه‌های حاصل از این نانوسیمان در مقدار سیمان مصرفی برابر با سازه‌های معمولی دارای مقاومت و استحکام حداقل دو برابری است و برای داشتن سازه‌ای با مقاومت و استحکام برابر با یک سازه معمولی، مقدار مصرف نانوسیمان حداقل نصف مصرف سیمان معمولی است، این نانوسیمان می‌تواند در هرجایی که سیمان معمولی کاربرد دارد، جایگزین شود و در تولید سازه‌هایی با قطعات بتنی کوچک‌تر ولی با حفظ مقاومت و سازه‌هایی با مقاومت بالا یک سیمان بدون رقیب خواهد بود.

وی ادامه می دهد: نانو سیمان محصولی است که در صورت معرفی صحیح، بدون داشتن رقیب خارجی و داخلی می‌تواند یک محصول بسیار پرفروش و پرمصرف چه در داخل و چه در خارج از کشور باشد.

مهر