Beton temel yapı malzemesidir ve çeşitli bina ve yapılarda yaygın olarak kullanılır. 21. yüzyılda büyük ölçekli beton mühendisliği, mühendislik ortamının karmaşıklığı ve uygulama alanlarının sürekli genişlemesiyle birlikte insanlar beton malzemeler için daha yüksek gereksinimler öne sürdüler. Nanoteknoloji betonun özelliklerini iyileştirerek betonun uygulama alanlarını büyük ölçüde genişletebilir.

Nano malzemeler betonun özelliklerini iyileştirir:

1. Nano silika (SiO2)

Nano SiO2, silikon veya organosilikon içeren klorürlerin yüksek sıcaklıkta hidrolizi ile üretilen, yüzeyinde hidroksil grupları bulunan ultra ince bir tozdur. Çimento betonu alanında nano-SiO2, güçlü puzolanik aktivitesi, mikro agrega doldurma etkisi ve kristal çekirdeklenme etkisi nedeniyle betonun mukavemetini ve dayanıklılığını artırabilir.

2. Karbon Nanotüpler (CNT'ler)

Karbon nanotüpler boru şeklindedir, hafiftir ve altıgen yapıda mükemmel şekilde birleştirilmiştir, bu da onları iyi bir yüksek mukavemetli fiber malzeme haline getirir. Çimentoya uygun miktarda karbon nanotüplerin dahil edilmesi, malzemenin gözenek yapısını ve mikro çatlaklarını etkili bir şekilde iyileştirebilir ve bir köprü rolü oynayabilir, böylece çimento alt katmanının mekanik özelliklerini iyileştirebilir.

3. Nano kalsiyum karbonat ve karbon fiber gibi diğer nano malzemeler betonun dayanıklılığının arttırılmasına katkıda bulunur.

Nanoteknoloji betonun uygulama alanlarını genişletiyor:

1. Elektromanyetik dalgaları emen beton

Raporlara göre, insan yapımı çevresel elektromanyetik enerji yoğunluğu her yıl %7 ila %14 oranında artabilmekte, bu da objektif olarak elektromanyetik radyasyon kirliliğini oluşturmaktadır ve dünyada beşinci zarar olarak kabul edilmektedir.

Nano metal tozlarının özel özellikleri kullanılarak fonksiyonel elektromanyetik koruyucu beton yapılabilir. Yöntem, nano metal tozlarının ve beton karışımının kuru karışımdan sonra beton içerisine eşit şekilde getirilmesi ve çimentonun hidratasyon sürecine katılmasıdır. Bu yöntemle hazırlanan beton, yalnızca beton yapının ağırlığını azaltmakla kalmaz, betonun taşıma kapasitesini ve darbe direncini de geliştirir, aynı zamanda iyi bir elektromanyetik koruma işlevine de sahiptir ve askeri binalarda kullanılabilir.

2. Havayı arındıran beton

Hava kirliliğinin insan sağlığına doğrudan zararı vardır. Anatase nano TiO2, hava temizleme, sterilizasyon, koku giderme ve yüzeyin kendi kendini temizlemesi gibi özel işlevlere sahip mükemmel bir fotokatalizördür. Havadaki kükürt dioksit ve nitrojen oksitler gibi zararlı kirleticileri ayrıştırıp ortadan kaldırabilen ve havanın arındırılmasında rol oynayabilen fotokatalitik beton yapmak için harç veya betona nano ölçekli bileşenler eklemek .

3. Antibakteriyel beton

Son yıllarda antibakteriyel ve küflenmeyen beton ortaya çıktı. Geleneksel betonda nano antibakteriyel ve küflenmeye karşı dayanıklı bileşenlerle karıştırılarak betonun küf oluşumunu engelleme ve sterilizasyon etkisi vardır. Bu beton hayvancılık çiftliği binalarında kullanılmıştır.

4. Otomatik nem şartlandırma betonu

Nano doğal zeolit ​​tozundan yapılan betonun temel bileşeni eklenerek, iç ortam sıcaklığı algılanıp, konutlar veya sanat galerileri gibi binaların nem kontrolü gereksinimlerini karşılamak üzere gerektiği şekilde ayarlanabilir. Geleneksel sıcaklık ve nem sensörleri kontrol cihazı ve karmaşık kablolama sistemi kullanımıyla karşılaştırıldığında , düşük kullanım ve bakım maliyeti. Bu tip malzeme sanat galerileri gibi nispeten yüksek nem kontrolü gerektiren mimari ortamlar için daha uygundur.

5. Ekolojik beton

Gözenekli betona su arıtma işlemiyle yüksek aktiviteye sahip nano malzemeler eklenir. Betonun gözenekliliği ve pürüzlülüğü sayesinde beton su arıtma etkisine sahip olabilir ve ekolojik beton oluşturabilir. Özel olarak işlenmiş beton yüzey yeşil bitkiler yetiştirebilir, havayı temizleyebilir ve çevreyi güzelleştirebilir. Zeminde suyun tutulması ve depolanması amacıyla kullanılabileceği gibi, duvar ve çatılarda ısı yalıtımı ve soğutma amacıyla da kullanılabilir.

6. Akıllı beton

Akıllı betonun "kendi kendine teşhis", "kendi kendini düzenleme" ve "kendi kendini onarma" konusundaki araştırmaları giderek derinleşiyor.

1992 yılında Japonya'daki Shimizu İnşaat'tan Bay Sugita, yüksek mukavemetli karbon fiber ve yüksek elastikiyetli karbon fiber dahil olmak üzere üç farklı karbon fiberden yapılmış "kendi kendine teşhis" fonksiyonuna sahip akıllı beton üzerinde çalıştı. Karbon fiberin iletkenliğine göre beton direncinin değişimini test edebilir, direnç ile taşıyıcı arasında model kurabilir ve beton yapının hasarını tahmin edebilir. Önemli beton yapıların güvenliğinin sağlanması açısından bu araştırma oldukça önemlidir.

Betonu farklı çevresel ve işlevsel gereksinimleri karşılayan bir yapı malzemesi olarak tasarlamak giderek daha popüler olacaktır. Yüksek performanslı ve yüksek fonksiyonlu beton, 21. yüzyılda beton malzeme bilimi ve mühendislik teknolojisinin gelişiminin odak noktasıdır. Bunlar arasında nanoteknolojinin giderek daha önemli bir rol oynaması kaçınılmazdır .