Jalan Raya yang Tangguh, Berkelanjutan, dan Direkayasa dengan Nanoteknologi

Renolith: Campuran Nanopolimer Masa Depan

  1. Heim
  2. »
  3. Artikel Berita
  4. »
  5. Renolith: Campuran Nanopolimer Masa Depan
Renolith 2.0 Campuran nanopolimer adalah dispersi polimer lateks dengan selulosa dan silikon dioksida berukuran nano.

Definisi

  • Campuran nanopolimer – suatu campuran berbasis polimer yang mengandung bahan-bahan berukuran nano.
  • Polimer – Molekul panjang atau lebih besar yang terdiri dari rantai atau jaringan banyak unit berulang, terbentuk melalui pengikatan kimia banyak molekul kecil identik atau serupa yang disebut monomer. polimer terbentuk melalui polimerisasi, yaitu penggabungan banyak molekul monomer.
  • Nanopartikel – Nanopartikel (NP) adalah kelas material yang luas yang mencakup zat partikulat, yang memiliki setidaknya satu dimensi kurang dari 100 nm.
  • Serat nano – Serat nano adalah serat dengan diameter dalam kisaran nanometer (biasanya, antara 1 nm dan 1 μm).
  • Nanopolimer – Nanopolimer adalah material polimer atau kopolimer yang mengandung nanopartikel terdispersi.
  • Bahan tambahan (semen) - Sebuah campuran adalah bahan selain air, agregat, bahan semen, dan penguat serat, yang digunakan sebagai bahan dalam campuran semen untuk memodifikasi sifat-sifatnya saat baru dicampur, mengeras, atau telah mengeras, dan yang ditambahkan ke dalam adonan sebelum atau selama pencampuran.

Getah

Lateks (emulsi) Styrene Butadiene Rubber (SBR) sering digunakan sebagai bagian dari sistem kedap air substruktur berbasis semen. SBR membantu meningkatkan kekuatan ikatan, mengurangi potensi penyusutan, dan menambah fleksibilitas.

Bahan tambahan berbahan dasar lateks untuk mortar dan beton pertama kali diteliti pada tahun 1930-an, menjadi populer pada tahun 1960-an dan masih digunakan hingga saat ini.

Selulosa

Penggunaan serat merupakan pendekatan yang sudah dipahami dengan baik untuk meningkatkan komposit yang disemen. Serat selulosa membantu untuk:

  • menekan dan menstabilkan retakan
  • meningkatkan kekuatan tekan dan lentur
  • meningkatkan sifat ketahanan terhadap benturan dan patahan. 

Serat selulosa olahan memberikan keseimbangan yang diinginkan antara karakteristik mekanik, fisik, dan daya tahan ketika ditempatkan dalam matriks semen. Peningkatan sifat penguat dari serat selulosa olahan dapat dikaitkan dengan karakteristik penekanan dan stabilisasi retakan. Jumlah serat yang tinggi, ukuran permukaan yang besar, dan modulus elastisitas yang tinggi dari serat selulosa olahan sangat ideal untuk efisiensi penguatan. Seperti yang telah ditunjukkan oleh data, serat-serat ini memiliki potensi untuk meningkatkan kekuatan tekan dan lentur dari campuran beton. Baik campuran beton kekuatan normal maupun kekuatan tinggi dengan serat juga memiliki sifat ketahanan benturan dan patahan yang jauh lebih baik. Serat selulosa telah lama digunakan dalam industri bangunan. Sudah saatnya industri infrastruktur transportasi, khususnya industri pengaspalan, mulai memanfaatkan sifat-sifat menguntungkan dari serat selulosa olahan ini.

N. Buch, O. Rehman dan JE Hiller, “Dampak Serat Selulosa Olahan pada Sifat Beton Semen Portland,” Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board, hlm. 72-80, 1999. https://doi.org/10.3141/1668-11

Serat dapat dimasukkan sebagai bagian dari campuran bersama dengan agregat dan semen. Atau, dalam kasus Renolith, nanoselulosa merupakan bagian dari dispersi. Diterapkan pada skala nano, selulosa memberikan beberapa sifat tambahan yang menarik seperti ketahanan terhadap embun beku dan garam.

Nanoselulosa, Sebagai material dengan dimensi nano, selulosa nanokristalin dicirikan oleh kekuatan tarik yang tinggi, modulus elastisitas yang tinggi, ekspansi termal yang rendah, dan densitas yang relatif rendah, serta menunjukkan sifat konduktivitas listrik yang sangat baik. Makalah ini menyajikan hasil penelitian pada mortar semen dengan penambahan selulosa nanokristalin, yang diaplikasikan dalam tiga jumlah berbeda (0,5%, 1,0%, dan 1,5%) berdasarkan berat semen, termasuk: sifat fisik dan mekanik, ketahanan terhadap embun beku dan ketahanan terhadap efek merusak garam, serta pemeriksaan mikrostruktur (SEM). Seiring dengan peningkatan jumlah bahan tambahan, penurunan berat setelah uji ketahanan terhadap embun beku dan kristalisasi garam berkurang. Studi menunjukkan bahwa penambahan selulosa nanokristalin meningkatkan ketahanan terhadap embun beku dan kristalisasi garam. meningkatkan kekuatan tekan dan lentur masing-masing sebesar 27,6% dan 10,9%. Setelah 50 siklus pembekuan dan pencairan (F–T) untuk mortar dengan campuran nanoselulosa 1,5%, peningkatan ketahanan terhadap embun beku oleh 98% diamati. Selanjutnya, Uji kristalisasi sulfat menunjukkan penurunan 35 kali lipat. dalam penurunan berat badan setelah penambahan nanopolimer 1,5% ke dalam mortar.

D. Barnat-Hunek, M. Grzegorczyk-Franczak, M. Szymanska-Chargot dan G. Łagód, “Pengaruh Nanokristal Selulosa Ramah Lingkungan terhadap Sifat Fisik Mortar Semen,” Polimer, vol. 11, no. 2088, hlm. 1-20, 2019. https://doi.org/10.3390/polym11122088

Nanopartikel Secara Umum

Nanopartikel meningkatkan kuantitas dan efektivitas ikatan semen.

Nanopartikel adalah aditif yang sangat efisien. untuk modifikasi produk semen, bahkan pada konsentrasi kecil (≤1%). Modifikasi ini dikaitkan dengan reaktivitas unik nanopartikel yang terkait dengan ukurannya yang kecil dan luas permukaannya yang besar. Secara umum, efek ini dikaitkan dengan tiga mekanisme:

  1. peningkatan lokasi nukleasi karena nanopartikel’ luas permukaan yang tinggi yang memfasilitasi pembentukan kalsium silikat hidrat (CSH);
  2. pembentukan CSH melalui reaksi pozzolanik dari beberapa nanopartikel yang mengandung silika; dan
  3. pemadatan dari bahan semen melalui efek pengisi. 

Reches, “Nanopartikel sebagai aditif beton: Tinjauan dan perspektif,” Bahan Konstruksi dan Bangunan, vol. 175, hlm. 483-495, 2018. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.214

Tidak Semua Nanopartikel Diciptakan Sama

Renolith mengandung nanosilika non-agglomerasi dengan luas permukaan spesifik yang sangat tinggi. Nanosilika ini sangat ampuh dalam material semen dan telah memungkinkan beberapa terobosan teknologi lainnya seperti... beton nano-rekayasa berkekuatan tinggi dan penggunaan pasir gurun yang halus sebagai agregat dalam beton.

Banyak aditif beton di pasaran yang menggunakan 'nanopartikel' terbuat dari debu silika; partikel bulat silikon dioksida amorf dengan diameter kurang dari 1µm (1000nm) dan luas permukaan spesifik 15 hingga 35m².2/G.

Nanosilika digunakan dalam Campuran Renolith 2.0™ dibuat langsung dari pasir kuarsa (SiO2) menggunakan proses penghancuran yang disesuaikan, sehingga menghasilkan luas permukaan spesifik di atas 300m2/G. Dispersi polimer yang stabil terhadap hidrolisis bertindak sebagai zat pembawa untuk menstabilkan partikel nanosilikat., menghindari penggumpalan.

Serbuk kuarsa yang terdispersi dalam air akan mengendap sepenuhnya dalam beberapa menit. Sebagai perbandingan, nanosilika Renolith bersifat menstabilkan diri dan tetap terdispersi selama bertahun-tahun karena luas permukaan yang besar dan proses produksi khusus, yang menghindari aglomerasi yang terjadi pada material nano berbentuk bubuk lainnya. Nanopartikel yang teraglomerasi membutuhkan gaya geser yang tinggi untuk dapat terdispersi kembali. Dispersi yang tidak memadai menyebabkan penurunan luas permukaan aktif secara signifikan.

Campuran Nanopolimer
Nanopartikel dalam Reaksi Hidrasi Semen
Reaksi hidrasi semen Renolith
Reaksi Hidrasi Semen di Bawah Mikroskop
Reaksi hidrasi semen Renolith di bawah mikroskop.

Gambar di sebelah kiri menunjukkan material yang telah mengeras hanya dengan semen.

Dari gambar di sebelah kanan, kita dapat melihat dampak yang diberikan Renolith pada struktur mikro. 

  • Produk hidrasi semen lebih banyak dan berbentuk lebih baik.
  • Celah di antara butiran tanah terisi, mengurangi permeabilitas dan mengurangi jalur bagi zat-zat berbahaya seperti sulfat dan klorida.
  • Komposit ini memiliki sifat mekanik yang lebih baik seperti kekuatan tekan, kekuatan tarik, dan modulus.
  • Kerentanan terhadap keretakan sangat berkurang.

Ringkasan

Kami mendefinisikan 'campuran nanopolimer' sebagai campuran berbasis polimer untuk pengikat semen yang mencakup material skala nano. Campuran nanopolimer Renolith 2.0 adalah dispersi polimer lateks dengan selulosa dan silikon dioksida skala nano. Efek individual dari bahan-bahan ini dalam komposit semen telah mapan dalam literatur teknis, secara ringkas:

Getah

  • Kekuatan ikatan yang lebih baik
  • mengurangi penyusutan
  • menambah fleksibilitas

Selulosa/Nanoselulosa

  • menekan dan menstabilkan retakan
  • meningkatkan kekuatan tekan dan lentur
  • meningkatkan sifat ketahanan terhadap benturan dan patahan.
  • Ketahanan terhadap embun beku
  • Ketahanan terhadap garam

Nanopartikel

  • peningkatan situs nukleasi
  • Peningkatan pembentukan CSH melalui reaksi pozzolanik
  • pemadatan melalui efek pengisi
Keunggulan Renolith terletak pada kemampuannya menggabungkan bahan-bahan sinergis ini menjadi bahan tambahan yang mudah digunakan dan sangat efektif untuk pengikat semen. Reaksi hidrasi semen menghasilkan peningkatan kepadatan dan kekuatan produk CSH & ettringite dengan peningkatan ikatan silang dan pengurangan rongga. Renolith 2.0 memungkinkan pembentukan komposit semen berkinerja tinggi dari hampir semua material in-situ atau daur ulang, termasuk tanah liat, lumpur, gambut, dan tanah yang terkontaminasi dan mengandung garam.
Bagikan artikel ini

Artikel Lainnya

Gulir ke Atas