Ringkasan Eksekutif
Nanoteknologi memungkinkan pembuatan perkerasan yang dapat memperbaiki diri sendiri dan bahan pengikat yang lebih baik yang dapat merevolusi umur jalan. Serat nanosilika dan nanoselulosa sangat efektif dalam mendorong perbaikan diri pada retakan mikro di material berbasis semen. Campuran Renolith menyediakan metode yang tersedia secara komersial dan terbukti efektif untuk mendispersikan serat nanosilika dan nanoselulosa yang tidak menggumpal secara efisien ke dalam material, sehingga memfasilitasi perbaikan diri.
Nanomaterial dalam pembangunan jalan raya
Pada tahun 2016-17, Program Inovasi Penelitian Jalan Raya Australia Barat (WARRIP) menyelidiki penggunaan nanoteknologi dalam aplikasi perkerasan jalan. Tinjauan WARRIP tentang Teknologi Perkerasan Jalan Masa Depan ditemukan:
Sampai saat ini, berbagai penelitian telah mengevaluasi kemampuan penyembuhan diri menggunakan sejumlah nanomaterial. Temuan menunjukkan bahwa material-material ini berpotensi untuk menutup retakan mikro, sehingga mencegah penyebaran retakan makro.
…
Nanoteknologi memiliki potensi untuk meningkatkan karakteristik material, daya tahan, dan kinerja perkerasan jalan.
…
Nanoteknologi membuka pintu menuju perkerasan yang dapat memperbaiki diri sendiri dan bahan pengikat yang lebih baik yang bisa jadi faktor-faktor yang mengubah permainan secara signifikan dalam hal umur panjang WA kami jalan. Hal ini tentu saja memerlukan penelitian lebih lanjut pada aplikasi skala besar untuk melihat apakah hasil skala nano dapat dicapai pada aplikasi skala besar.
Nanomaterial dan Penyembuhan Diri
Di dalam Tinjauan Saintometrik yang Merangkum Dampak Nanomaterial pada Sifat Segar, Keras, dan Ketahanan Material Berbasis Semen, Shayan Ali Khan dkk. merangkum sejumlah besar bukti mengenai efek penyembuhan diri dari nanomaterial; berikut kutipannya:
4.6. Komposit Semen Penyembuhan Diri Berbasis Nanomaterial
Itu penyembuhan diri sendiri Kemampuan dalam [bahan berbasis semen] CBM sangat penting untuk memastikan umur panjang struktur teknik sipil, karena secara efektif mencegah pembentukan retakan mikro karena faktor-faktor seperti penyusutan pengeringan Dan tekanan eksternal [147Ketika terpapar kelembapan, CBM mengalami reaksi kimia yang berujung pada pembentukan gel [kalsium silikat hidrat] C─S─H, yang secara efektif menutup setiap retakan di dalam material. Dalam kasus penyembuhan autogenik, penambahan nanomaterial, seperti nanoSiO2, memicu proses penyembuhan diri dengan berfungsi sebagai situs nukleasi untuk pembentukan gel C─S─H.
…
Wengui dkk. [149] melaporkan bahwa penggabungan nano-SiO2 meningkatkan itu penyembuhan diri sendiri efisiensi material melalui dua mekanisme utama: pengendapan kalsium karbonat (CaCO₃)3) dan pembentukan C─S─H.
…
Pengenalan serat nano menjadi semen dan beton bertindak sebagai penyembuhan diri yang efektif metode ini menghasilkan pengurangan lebar retakan, dengan memungkinkan produk hidrasi dan kalsium karbonat (CaCO₃)3) untuk menempel pada permukaannya. Teknik pengendapan ini membantu menutup dan menyegel retakan di dalam material, sehingga meningkatkan integritas struktural dan umur pakainya.152].
Renolith dan penyembuhan diri
Renolith telah digunakan di lebih dari 70 juta meter persegi lapisan dasar perkerasan yang distabilkan dengan semen. Tidak ada laporan keretakan. Ini‘bebas retak’Perilaku tersebut sebagian besar dapat dijelaskan oleh peningkatan sifat yang diberikan pada material; terutama pengurangan penyusutan pengeringan, peningkatan kekuatan lentur, peningkatan modulus elastisitas, dan peningkatan batas regangan. Peningkatan sifat material dari material berbasis semen (CBM) yang dicapai dengan campuran Renolith telah menjadi subjek puluhan penelitian. Namun, aspek penyembuhan diri dari produk tersebut belum dikarakterisasi dalam literatur teknis.
Dalam istilah kimia, Campuran Renolith 2.0 Renolith adalah suspensi koloid yang terdiri dari emulsi lateks dan dispersi koloid stabil dari partikel nanosilika yang tidak menggumpal dan serat nanoselulosa. Dengan memperhatikan sifat penyembuhan diri dari nanosilika dan nanofiber yang dilaporkan dalam literatur teknis umum, logis bahwa Renolith mendorong penyembuhan diri autogenik dan otonom pada CBM.
Nanoselulosa dan nanosilika – peran dalam penyembuhan diri
Kami mengajukan pertanyaan ini kepada Perplexity AI: Apa peran nanosilika dan nanoselulosa dalam perbaikan diri material yang disemen?Jawabannya adalah sebagai berikut:
Nanosilika dan nanoselulosa memainkan peran penting dalam meningkatkan sifat perbaikan diri pada material semen:
Nanosilika
Nanosilika berkontribusi pada kemampuan perbaikan diri pada beton dengan cara:
- Meningkatkan mikrostruktur beton dengan memperhalus struktur pori pada fase terhidrasi.[1].
- Meningkatkan sifat-sifat beton secara keseluruhan, termasuk kemampuan perbaikan dirinya sendiri.[1].
- Bertindak sebagai agen penyembuhan diri utama ketika dikapsulasi dengan bahan lain seperti nanoselulosa.[2].
Nanoselulosa
Nanocellulose meningkatkan kemampuan penyembuhan diri pada material semen melalui:
- Meningkatkan kepadatan dan kekuatan beton sekaligus mengurangi regangan susut.[3].
- Meningkatkan hidrasi semen karena sifat permukaan hidrofiliknya.[4].
- Membentuk ikatan hidrogen antara nanoselulosa dan matriks semen, sehingga memfasilitasi adhesi yang lebih baik.[4].
- Menciptakan saluran di antara partikel semen yang belum bereaksi dan larutan pori, meningkatkan derajat hidrasi.[4].
- Bertindak sebagai inti bagi produk hidrasi semen, mengisi pori-pori untuk menciptakan struktur mikro yang kompak.[1].
- Mengendalikan perkembangan retakan mikro karena bentuk partikelnya[1].
Ketika dikombinasikan, nanosilika dan nanoselulosa dapat bekerja secara sinergis untuk meningkatkan sifat perbaikan diri pada beton. Misalnya, nanoselulosa durian (DNC) dan urea-formaldehida (UF) digunakan untuk mengenkapsulasi silika, menciptakan komposit (DNC-UF@SiO2) yang menunjukkan kinerja mekanik yang lebih baik dan penyerapan air yang lebih rendah daripada SiO2 yang dienkapsulasi UF saja.[2]. Material penyembuhan diri yang terenkapsulasi dan tertanam dalam beton ini menunjukkan potensi penyembuhan yang signifikan, melampaui spesimen kontrol.[2].
Penambahan nanomaterial ini dapat menghasilkan peningkatan sifat mekanik, kemampuan penutupan retakan yang lebih baik, dan peningkatan daya tahan jangka panjang material semen.
Kesimpulan
Nanoteknologi memungkinkan perkerasan yang dapat memperbaiki diri sendiri dan bahan pengikat yang lebih baik yang dapat merevolusi umur jalan. Serat nanosilika dan nanoselulosa sangat efektif dalam mendorong perbaikan diri pada retakan mikro pada material berbasis semen. Renolith 2.0 tersedia secara komersial dan menawarkan metode yang telah terbukti untuk secara efisien menyebarkan serat nanoselulosa dan nanosilika yang tidak menggumpal ke seluruh material melalui metode konstruksi konvensional seperti stabilisasi in situ. Ini memberikan pendekatan praktis untuk memfasilitasi perbaikan diri autogenik dan otonom pada perkerasan. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengkarakterisasi mekanisme perbaikan diri dari campuran Renolith 2.0 dengan lebih baik dalam kombinasi dengan berbagai bahan pengikat semen dan material perkerasan.
-
Infrastruktur Jalan Berkelanjutan: Menggunakan Bahan Daur Ulang dalam Konstruksi Jalan
-
Menemukan Kunci Menuju Pertambangan Berkelanjutan: Peran Stabilisasi Tanah
-
Mendesain Jalan Angkut Tambang: Presisi, Kinerja, dan Kepraktisan di Lapangan
-
Apa yang Terjadi Jika Jalan Angkut Diabaikan?
-
Mengapa Lubang di Jalan Merupakan Tanda Kegagalan Infrastruktur