Beton Nanoteknologi untuk Peningkatan Daya Tahan dan Kinerja

Ringkasan hasil

Semua percobaan menunjukkan efek positif dari [campuran tambahan] dalam kinerja beton secara keseluruhan. Campuran tambahan ini dapat diaplikasikan untuk beton granulasi alami maupun beton daur ulang.

Hasil-hasil penting dapat dirangkum sebagai berikut:

• • Peningkatan kekuatan tekan beton setelah 28 hari hingga 20% dibandingkan dengan plasebo
  • Peningkatan kekuatan tersebut sejak dini sehingga mengurangi waktu penarikan sekitar 20%
  • Dengan demikian, alokasi semen akan dikurangi sehingga membantu mengurangi biaya secara signifikan.
  • Melalui efek interaksi ditambah dengan pemadatan yang unggul menyebabkan tidak ada lagi pori-pori yang terdeteksi secara optoelektronik pada material konstruksi, sehingga menghasilkan higroskopisitas yang lebih rendah serta daya tahan yang lebih tinggi dan lebih baik.
  • Pemadatan yang unggul memungkinkan lebih sedikit retakan mikro, dan membatasi migrasi retakan.
  • Daya tahan yang ditingkatkan melalui matriks kompak melindungi terhadap agen perusak.
  • Tidak ada efek yang terdeteksi akibat penyusutan ukuran.
  • Permukaan yang cukup halus memungkinkan pembuatan beton dengan permukaan yang rata.
  • Pengurangan signifikan pada pembentukan garam kapur.
  • Kompresi otomatis yang sangat efektif

Kesimpulannya, saya menyatakan bahwa campuran baru ini sangat ampuh untuk menghasilkan matriks yang lebih padat, penguatan/pemadatan yang lebih unggul dan lebih cepat, kekuatan tekan akhir yang lebih baik sehingga memberikan daya tahan produk akhir yang lebih lama.

Penentuan kekuatan pelat beton dengan campuran NTS (alias Renolith) – Laporan uji No. 875-11-006, 2011

Kekuatan pelat beton tanpa tulangan dan beton bertulangan ditentukan di Universitas Sumber Daya Alam dan Ilmu Hayati Terapan Wina, Institut Teknik Struktur. Tujuannya adalah untuk menguji efek peningkatan kekuatan dari aditif polimer NTS® (NanoterraSoil) [juga dikenal sebagai Renolith]).

Sebanyak lima campuran berbeda diperiksa. 24 spesimen uji pelat beton dibuat dengan ukuran sekitar 500x500x80 mm. Beton standar digunakan untuk semua spesimen.

Spesimen diuji dalam konfigurasi lentur 3 titik bentang pendek seperti yang ditunjukkan pada gambar model elemen hingga di bawah ini. Area merah mewakili tegangan tekan dan area hijau mewakili tegangan tarik. Model tersebut memprediksi bahwa dengan meningkatnya beban pada pelat pengenalan gaya, lengkungan tekan terbentuk di area bawah, yang dijaga keseimbangannya oleh penyangga tarik. Jika beton tidak lagi mampu menyerap tegangan tarik ini karena kekuatan tariknya yang relatif rendah, maka terjadi retak dan tegangan diatur ulang hingga terjadi kegagalan total.

Banyak makalah telah mengeksplorasi potensi aplikasi nanomaterial dalam beton. Beberapa contohnya disebutkan di bawah ini.

Sobolev dkk. 2012 Meninjau efek menguntungkan dari nanoteknologi untuk peningkatan kinerja beton:

Beton dapat direkayasa secara nano dengan menggabungkan blok bangunan atau objek berukuran nano (misalnya, nanopartikel dan nanotube) untuk mengontrol perilaku material dan menambahkan sifat-sifat baru, atau dengan mencangkokkan molekul ke partikel semen, fase semen, agregat, dan aditif (termasuk aditif berukuran nano) untuk memberikan fungsionalitas permukaan, yang dapat disesuaikan untuk mendorong interaksi antarmuka tertentu. Nanopartikel adalah blok bangunan dasar dalam nanoteknologi dan terdiri dari hingga ribuan atom yang digabungkan menjadi gugus berukuran 1-100 nm. Pengurangan ukuran memberikan rasio luas permukaan terhadap volume yang luar biasa dan perubahan energi permukaan, kimia permukaan, dan morfologi permukaan partikel, yang mengubah sifat dasar dan reaktivitasnya. Nanopartikel telah terbukti secara signifikan meningkatkan kinerja mekanik berbagai material, termasuk logam, polimer, keramik, dan komposit beton. Nanosilika (nanopartikel silikon dioksida, nano-SiO2), misalnya, telah terbukti meningkatkan kemampuan kerja dan kekuatan pada beton berkinerja tinggi dan beton yang memadatkan diri.

Hosseini dkk. 2009 Penelitian ini menyelidiki penggunaan nano-SiO2 untuk meningkatkan mikrostruktur dan kekuatan tekan Agregat Beton Daur Ulang (RCA). Kekuatan spesimen yang dihasilkan dari agregat daur ulang kasar lebih rendah daripada spesimen kontrol. Faktor utama penurunan kekuatan beton dengan agregat daur ulang adalah keberadaan mortar lama yang menempel pada agregat daur ulang, karena kekuatan mortar jauh lebih rendah daripada kekuatan agregat alami. Hasil pengujian dengan jelas mengkonfirmasi bahwa penambahan partikel nanosilika ke dalam matriks beton dapat secara signifikan meningkatkan kekuatan keseluruhan. Pengamatan ini secara langsung terkait dengan perilaku super-pozzolanik nanopartikel.

Said dkk. 2012 Meneliti pengaruh nanosilika koloid pada beton yang menggabungkan pengikat tunggal (semen biasa) dan biner (semen biasa + abu terbang Kelas F):

Peningkatan signifikan diamati pada campuran yang mengandung nano-silika dalam hal reaktivitas, pengembangan kekuatan, penyempurnaan struktur pori, dan pemadatan zona transisi antarmuka. Peningkatan ini terutama dapat dikaitkan dengan luas permukaan partikel nano-silika yang besar, yang memiliki efek pozzolanik dan pengisi pada matriks semen. Analisis mikrostruktural dan termal menunjukkan bahwa kontribusi efek pozzolanik dan pengisi terhadap penyempurnaan struktur pori bergantung pada dosis nano-silika.

Mukharjee dkk. 2014 Penelitian eksperimental ini menyelidiki pengaruh nanosilika koloid terhadap perilaku beton yang mengandung agregat kasar daur ulang 100%. Kekuatan tekan, kekuatan tarik, dan parameter non-destruktif meningkat. Selain itu, penelitian ini mengungkapkan bahwa karakteristik beton agregat daur ulang dengan penambahan sejumlah kecil nanosilika menyerupai karakteristik beton agregat alami.