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Intelligenter Beton mit Nanopartikeln


Nanobeton
Die Zugabe von Nanopartikeln verbessert den Beton deutlich im Vergleich zu herkömmlichem Beton. Die Zugabe von Nanopartikeln verbessert die Masseneigenschaften von Materialien durch Kontrolle oder Manipulation auf atomarer Ebene aufgrund des nanoskaligen Angriffs durch Alkalisilikatreaktionen. Es ist möglich, dünnere Endprodukte und eine schnellere Abbindezeit bei geringerer Umweltverschmutzung zu erhalten.
Nanobeton ist ein Beton, der mit Portlandzementpartikeln hergestellt wird, die kleiner als 500 nm als Zementierungsmittel sind, im Gegensatz zu normalerweise verwendeten Zementpartikeln, deren Größe von wenigen Nanometern bis zu einem Maximum von etwa 100 Mikrometern reicht. Die Vorteile sind die Beendigung der Kontamination durch Mikrosilika-Feststoffpartikel, geringere Kosten pro Baustelle, hohe Anfangs- und Enddruck- und Zugfestigkeiten, gute Verarbeitbarkeit, Beendigung der Verwendung von Superplastifizierung und Beendigung des Silikoserisikos von Beton.
Eingesetzte Nanomaterialien sind Nanosilica (Nano-SiO2), Nano-Titanoxid (Nano-TiO2), Nano-Eisen (Nano-Fe2O3), Nano-Aluminiumoxid (Nano-Al2O3), Nanoclay-Partikel und Nanotubes/Nanofibers (CNTs/CNFs) von Nano-SiO2.
Nanosilica
Nanosilica ist das erste Nanoprodukt, das das Mikrosilica ersetzt und dem in konventionellem Beton verwendeten Silica überlegen ist. Es stellt Betone mit hoher Druckfestigkeit her (15 MPa und 75 MPa bei 1 Tag; 40 MPa und 90 MPa bei 28 Tagen und 48 MPa und 120 MPa bei 120 Tagen). Die Vorteile sind eine hohe Verarbeitbarkeit bei reduziertem Wasser/Zement-Verhältnis, ohne dass superplastifizierende Additive erforderlich sind. Es füllt alle Mikroporen und Mikroräume aus und spart bis zu 35-45% Zement ein.
Titanoxid
Titandioxid ist ein weit verbreitetes Weißpigment. Es kann Sauerstoff oder organische Materialien oxidieren und wird so Anstrichen, Zementen, Fenstern, Fliesen oder anderen Produkten zum Sterilisieren, Desodorieren und Antifouling-Eigenschaften zugesetzt. Als Zusatz zu Baustoffen für den Außenbereich kann es die Konzentration von Luftschadstoffen erheblich reduzieren. Wenn es UV-Licht ausgesetzt wird, wird es zunehmend hydrophil und kann für Antibeschlagbeschichtungen oder selbstreinigende Glasscheiben verwendet werden.
Polycarboxylate
Polycarboxylate oder Betonzusatzmittel auf Polymerbasis sind hochwirksame wasserreduzierende Zusatzmittel. Höhere Dosierungen erzeugen selbstverdichtenden Beton und dieser Zusatzmitteltyp ist sehr geeignet für Beton, der in Unterwasserkonstruktionen verwendet wird. Sie erzeugen bereits bei geringer Zugabe bis zu 1,5 % des Zementgewichts eine hohe Beständigkeit und weisen selbstverdichtende Eigenschaften auf. Der Kompressionswiderstand beträgt 40 bis 90 MPa in 1 Tag und 70 bis 100 MPa oder mehr in 28 Tagen.
Kohlenstoff-Nanoröhren
CNT sind hochflexibel, mechanisch stärker, haben die steifsten und stärksten Fasern von Zylindern mit Nanometer-Durchmesser, mehreren Millimetern Länge, dem 5-fachen Elastizitätsmodul und dem 8-fachen (theoretisch 100-fachen) der Festigkeit von Stahl bei 1/6 die Dichte und sehr hohe Wärmeleitfähigkeit entlang der Achse.



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