TEMA BROJA

Nanotehnologija / Građevinarstvo

Menja se sadržaj zidova

U građevinarstvu, nove tehnologije zauzimaju veoma važno mesto; nanotehnologija se, za sada, u građevinarstvu koristi najviše u vidu premaza. Osim što štite od vlage i prljavštine u unutrašnjosti objekta, nano-premazi imaju veoma  široku ulogu u spoljašnjoj zaštiti građevina. Njima se mogu sprečiti značajni gubici energije koji se dešavaju kroz elemente kao što su prozori, fasade i krovovi, gvozdene konstrukcije kojima treba bitno produžiti vek, propadanje drvenih zdanja i kamenih elemenata...

Nanotehnologijom bavi se nauka o malim česticama gde se na izuzetno malom nivou proučavaju materijali i njihove osobine. Nano predstavlja milijarditi deo metra i bez mikroskopa se ne može opaziti. Materijali se na tako maloj veličini ponašaju sasvim drugačije nego kada su u većem obliku. Ova tehnologija razvija se, poslednjih decenija, neverovatnom brzinom, mada je još uvek u ranoj fazi komercijalizacije.
Nano veličine su izrazito važne kada se proučava ponašanje dva materijala na mestu njihovog susreta. Kada se materijali tako posmatraju, na nano-skali, dominiraju osobine sučeljavanja a ne hemijska svojstva materije. U građevinarstvu, to je se posebno odnosi na beton i kompozitne materijale.
Među najviše istraženim nanomaterijalima još uvek su ugljenične nanocevi (CNT - Carbon Nanotubes), cevaste strukture prečnika od jednog nanometara pa nadalje. Malih dimenzija a izuzetnih svojstava, ove cevi privukle su pažnju zbog njihovih mogućih primena u različitim oblastima.
Ugljenične nano-cevi mogu se smatrati najboljim ugljeničnim vlaknima ikad napravljenim a dodavanjem male količine (1%) od ukupne mase ugljeničnih nanocevi, mogu se bitno promeniti mehaničke osobine mešavine cementa i vode. Čine najsnažniji i najfleksibilniji molekularni materijal sa Jangovim koeficijentom od preko 1 TPa; približni prečnik je 1nm sa dužinama u mikronskim veličinama. Mada tako male i tanke, imaju odličnu fleksibilnost i ne gube na jačini. Veoma su otporne na hemikalije i imaju veliku snagu u odnosu na težinu. Imaju maksimalno izduženje od 10 odsto, što je više od bilo kog drugog materijala, a električna provodljivost im je šest redova veličine veća od provodljivosti bakra.
Materijali na bazi cementa se danas intenzivno istražuju. Beton je jedan od najstarijih i najraspostranjenijih materijala tako da postoji bezbroj mogućnosti rada sa posebnim betonima sa aditivima, armiranim betonima... Ipak, ne prestaje da se razvija, poboljšava i prilagođava pa se očekuje, zahvaljujući nanotehnologiji, pojavi generacija još jačeg i trajnijeg betona. Povećana savitljivost betona je ta koja može dovesti do smanjenja debljine konstruktivnih betonskih elemenata i smanjenja količine betona, težine materijala, što uzrokuje i manju upotrebu resursa, emisiju ugljen-dioksida i dr.

“Mikro cement”

Većina istraživanja koja se bave primenom nanotehnologije u cementnim materijalima vezana su za obloge ili unapređenje mehaničkih i električnih svojstava; a najatraktivnije oblasti istraživanja danas, koja se bave cementom i betonom, odnose se na razumevanje hidratacije cementnih čestica i korišćenje sastojaka nano-veličine, kao što su aluminijum oksid i silicijumske čestice.
Što se tiče reda veličina, prosečna veličina čestice portland cementa iznosi oko 50 mikrona, a kada su potrebni tanji slojevi i kada je nužno brže vezivanje materijala, koristi se “mikro cement” sa maksimalnom veličinom čestica od oko 5 mikrona. Nano beton se definiše kao beton napravljen sa česticama portland cementa veličina u rasponu od nekoliko nanometara do najviše oko 100 mikrometara. Reč je o tome da nano-cementne čestice mogu biti obrađene sa nanocevima i reaktivnim nano-česticama silicijum-dioksida kako bi se razvili provodljivi, jaki, čvrsti, fleksibilniji kompoziti na bazi cementa sa poboljšanim svojstvima.
Pored poboljšanja karakteristika betona, budući nano-beton može se razviti i u pravcu stvaranja jedinstvenih proizvoda koji se mogu izlivati u složenim oblicima. Smatra se da bi nano beton koji sadrži ugljenične nanocevi mogao da se koristi za ojačanje i stvaranje električnih kola.

Beton od letećeg pepela

Jedna od važnih karakteristika materijala je i njegov životni vek; razvoj nanotehnologije ide u pravcu toga da se, korišćenjem aditiva nano veličine, uspori agresivni transport jona u betonu i time bitno produži vek ovom materijalu. Umesto menjanja veličine i gustine pora u betonu, bolje bi bilo da se promeni viskoznost rastvora kako bi se smanjila brzina kojom hloridi i sulfati ulaze u beton. Istraživanja idu i u pravcu toga da se sam beton zameni drugim materijalom poboljšanih karakteristika, i da se time smanji emisija ugljen-dioksida u atmosferu tokom proizvodnje.
Najčešći aditiv za beton je nano silicijum-dioksid, efikasan aditiv za polimere i betone, kojim se dobija samosabijajući beton visokih performansi, sa poboljšanom obradivošću i snagom. Ovaj aditiv ponaša se ne samo kao punilo za poboljšanje mikrostrukture već i kao aktivator za podsticanje reakcije za beton od letećeg pepela, što dovodi do povećane snage betona, posebno u ranim fazama.
U materijalima na bazi cementa prisutna je još jedna velika primena nano praha u premazima. Promena u svojstvima koja se dobija primenom ovakvih premaza je poboljšana sposobnost katalizatora, sposobnost reagovanja na podesive talasne dužine i bolje dizajnirani pigmenti i boje sa samočišćećim i samoizlečujućim osobinama. Utvrđeno je da boje drevnog češkog kristala sadrže nanočestice, što govori da je nanotehnologija korišćena za premazivanje površina u drevnim vremenima.

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"