Ứng dụng của phụ gia nano trong sản xuất bê tông xi măng
Ngày 10/02/2010 02:34
Hiện nay, bê tông trên cơ sở chất kết dính xi măng là loại vật liệu xây dựng được sản xuất nhiều nhất trên thế giới với khoảng 5,2 tỉ m3 hàng năm. Trong đó quá trình sản xuất xi măng tiêu thụ rất nhiều năng lượng, với lượng sản xuất hàng năm trên thế giới khoảng 2,1 tỉ tấn xi măng tương đương phát thải khoảng 5 % lượng khí CO2 trên toàn cầu.
Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng việc sử dụng vật liệu nano như là phụ gia đối với vật liệu xây dựng trên cơ sở chất kết dính xi măng đã tạo ra độ bền chắc ở những vùng chuyển tiếp làm cho các tính chất của chúng được cải thiện rõ rệt. Hiện tại, các loại phụ gia có cấu trúc nano dùng để cải thiện các tính chất của bê tông /vữa, ví dụ như colloid silica hoặc các copolyme khối luôn có sẵn trên thị trường.
Với việc sử dụng bột nano và sợi nano như là phụ gia trong sản xuất bê tông không chỉ làm cho cường độ của bê tông tính năng siêu cao (Ultra High Performance Concrete) có thể tăng lên gấp hàng chục lần, mà còn nhiều tính chất khác như độ chảy và bám dính (trong bê tông tự đầm, bê tông phun, bê tông trộn sẵn), bền ăn mòn hoặc ngăn cản từ trường có thể đạt được tối ưu nhất. Loại phụ gia dạng hạt như nanosilica khi đưa vào hỗn hộp xi măng được biết đến như là nguyên nhân làm cho nền bê tông đặc chắc hơn mà không giống với sự phát triển đặc chắc hình thành từ các pha tinh thể canxi silicat hydrat hình kim thông thường khác (hình SEM). Vì thế, không chỉ độ bền chịu nén của bê tông tăng lên mà khả năng chịu ăn mòn cũng tăng lên. Khi sản xuất bê tông với các thành phần có kích thước nhỏ hơn và khối lượng nhẹ hơn có thể tạo ra bê tông có khả năng chịu tải trọng và độ bền lâu tương đương hoặc thậm chí là cao hơn so với bê tông thông thường. Nếu quá trình sản xuất bê tông này có sử dụng các loại phụ gia polyme như copolyme khối hoặc polycacboxylat thì phụ gia sẽ trở thành những vùng đệm khi hỗn hợp bê tông hóa lỏng làm ổn định các nhũ tương xi măng, điều này rất có lợi trong sản xuất bê tông tự đầm nhằm nâng cao tính chất chảy và khả năng thi công.
Sự phát triển sâu rộng của bê tông xi măng cần phải quan tâm nhiều hơn tới hiệu quả kinh tế và năng lực cung cấp đang làm gia tăng yêu cầu hiểu biết rõ hơn về cấu trúc bê tông ở kích cỡ nano khi sử dụng phụ gia nano để có thể dự đoán những tính chất của bê tông có cơ sở khoa học và làm tối ưu các tính chất đó.
Nguồn: Báo cáo tình hình nghiên cứu và sử dụng vật liệu nano của Bộ nghiên cứu và giáo dục Đức năm 2009.