Nanoconcreto: tecnologias do século XXI

Embora o betão tenha sido amplamente utilizado na construção durante séculos, à medida que o século XXI avança, está a mudar de formas que nunca poderíamos ter previsto. Apresentamos o nanoconcreto, um desenvolvimento revolucionário que dá a este material tradicional uma nova roupagem contemporânea. Os cientistas e engenheiros estão a melhorar as qualidades microscópicas do betão utilizando a nanotecnologia, o que resultará em estruturas mais fortes e duradouras.

A chave do nanoconcreto é a precisão. Através da manipulação de materiais à nanoescala, os investigadores podem modificar as propriedades de presa e reação do betão. Isto implica que será possível criar novas variedades de betão que sejam simultaneamente mais resistentes e adaptáveis. Estes betões melhorados podem, por exemplo, ser mais resistentes à fissuração, capazes de resistir a condições climatéricas adversas ou mesmo capazes de reparar gradualmente pequenos danos por si próprios.

O potencial do nanoconcreto para revolucionar os métodos de construção é o que realmente nos entusiasma. Imagine estruturas mais sustentáveis e mais seguras. O nanoconcreto tem o potencial de ter um grande efeito no ambiente e na economia, utilizando menos material e prolongando a vida útil dos edifícios.

Neste artigo, vamos examinar o processo de produção do betão nanométrico, analisar as suas muitas utilizações e especular sobre as suas implicações para o futuro da indústria da construção. É evidente que o nanoconcreto está a abrir as portas para uma nova era na tecnologia de construção, à medida que aprendemos mais sobre como estas pequenas inovações podem ter um impacto significativo.

Caraterísticas	Descrição
O que é o Nanoconcreto?	O nanoconcreto é um tipo de betão fabricado com nanopartículas para melhorar as suas propriedades.
Principais vantagens	Melhora a força, a durabilidade e a resistência ao desgaste.
Aplicações	Utilizadas em projectos de construção de alta tecnologia, pontes e edifícios que necessitam de maior durabilidade.
Como funciona	As nanopartículas preenchem os espaços vazios do betão, tornando-o mais compacto e menos propenso a fissuras.
Custo de produção	Normalmente mais caro do que o betão normal devido aos materiais e tecnologia avançados.
Impacto ambiental	Potencialmente mais sustentável, uma vez que pode conduzir a estruturas mais duradouras, reduzindo a necessidade de reparações e substituições.

O princípio de funcionamento das nanopartículas no betão

No final do século XX, foram efectuadas experiências com a adição de nanoaditivos a materiais de construção. Foi observado que a resistência e outras propriedades do material resultante aumentam até 40% e, nalguns parâmetros, 2 a 3 vezes, quando os nanotubos de carbono são misturados na composição a uma taxa de 0.001 a 0.0001% da quota do consumo de ligante.

Isto acontece porque os cristais da substância mineral são estimulados a crescer pelos nanoaditivos e, como resultado, o material ganha força devido à expansão e sobreposição dos raios destes cristais. Referimo-nos a este processo como auto-reforço disperso.

Neste caso, a resistência do betão aumentou apenas 10%, enquanto a resistência da pedra de cimento aumentou até 40%. Isto deve-se ao facto de beneficiar mais do macro-reforço do que do micro-reforço – e particularmente do nano-reforço.

Não se esqueça de que a pedra de cimento é simplesmente uma pasta de cimento endurecida sem quaisquer cargas ou aditivos. Consequentemente, o betão contém uma série de ingredientes adicionais para além da água e do cimento.

A segunda questão é que a produção aberta não pode aceitar a introdução direta de uma suspensão aquosa contendo nanotubos. Devido ao facto de este processo de fabrico necessitar de ambientes laboratoriais que garantam uma microporção consistente de nanomateriais num determinado ambiente. Caso contrário, tudo isto pode tornar-se um sedimento sem sentido.

É interessante notar que as ligações extremamente fortes entre as nanopartículas conferem à pedra modificada a sua força e resistência à corrosão. de tal forma que só pode ser destruído por uma exposição externa intensa e prolongada aos ultra-sons. Além disso, as ligações formadas são quimicamente estáveis e não reagem com ácidos ou álcalis.

Em seguida, tentaram adicionar nanoiniciadores de auto-reforço diretamente ao material de enchimento sólido, desistindo da suspensão aquosa:

• Primeiro, fizeram experiências com areia. O resultado foi melhor: a estrutura do betão começou a mudar parcialmente ao nível macro, mas o material ainda não era suficientemente forte para o seu custo.
• Depois, em vez de areia, testaram microfibras de basalto. As caraterísticas técnicas da pedra resultante excederam todas as expectativas. Verificou-se também que podem ser utilizadas nanopartículas mais baratas (astralens) para este método.
• Como resultado, foi desenvolvido um betão durável de alta qualidade, com um custo moderado para utilização no sector da construção.

Nota: Para uma compreensão mais aprofundada das nuances da nanotecnologia, veja o vídeo incluído neste artigo.

O nanoconcreto ultrapassa os limites do betão convencional, marcando um avanço revolucionário na tecnologia da construção. Esta inovação do século XXI aborda alguns dos problemas mais urgentes que a indústria da construção enfrenta, adicionando nanomateriais ao betão para melhorar a sua resistência, durabilidade e sustentabilidade. O nanoconcreto é um avanço tecnológico que também está a transformar a indústria da construção, reduzindo o impacto ambiental e produzindo estruturas mais duráveis e resistentes.

Microfibra de basalto modificada

O reforço do betão com fibras aumenta a sua força, a sua resistência a condições adversas e a flutuações de temperatura, entre outras qualidades. O basalto é a melhor fibra para estas utilizações.

É muito menos dispendioso, mais leve do que o aço e resistente à corrosão. Em muitos aspectos, também supera o desempenho das microfibras de vidro e de polipropileno.

Tem um bom desempenho:

A emergência da nanomodificação conferiu benefícios adicionais à fibra de basalto, que é atualmente dominante em quase todos os aspectos:

• A mecânica do seu trabalho no material foi melhorada;
• A gama de condições climáticas de aplicação foi alargada.
• A modificação consiste no facto de serem aplicadas nanopartículas (astralens de carbono) na fibra.

Iniciam reacções químicas nos materiais circundantes que aumentam a interação da microfibra e a “ligação” firme o material inteiro num único todo.

Os dados experimentais de uma amostra de betão com adição de fibras de basalto normais (1) e modificadas (2) são comparados na tabela.

É preferível misturá-la previamente com uma mistura de cimento seco, mas pode ser misturada em pequenas quantidades após a adição de água.

• O estudo foi realizado para a indústria mineira, com o objetivo de compreender as vantagens da utilização de um novo material. O principal critério de avaliação foi o indicador de retração.
• Durante este teste, verificou-se que a deformação por contração relativa da amostra com fibra nanomodificada é 50% inferior. Isto significa que a estrutura em que esta modificação é utilizada será menos suscetível a alterações de forma durante o endurecimento e a secagem da mistura de betão.
• Além disso, durante a experiência, foi registado que, durante 10-15 minutos de mistura das fibras modificadas, os seus coágulos e grumos ainda eram observados na mistura. Ou seja, é melhor aumentar a duração deste procedimento – para garantir a distribuição mais uniforme das fibras no volume.

De facto, esta é a única desvantagem – não há poupança de tempo quando comparada com a fibra de basalto normal.

Caraterísticas

Produzidas de acordo com a norma TU 5761-014-13800624-2004, as microfibras de basalto modificado são utilizadas para o reforço disperso de materiais em ligantes poliméricos e minerais.

• Aumento da resistência à compressão, à tração, à flexão e ao alongamento, bem como a fadiga e o impacto, independentemente da temperatura ambiente (a gama de funcionamento do MBM é de -260 ° C a + 750 ° C).
• Deformações mínimas durante a retração.
• Melhoria das propriedades de resistência à água e ao gelo, bem como a resistência a ambientes agressivos e a impactos mecânicos.
• Aumenta a vida útil.

Área de aplicação

O comprimento das fibras na microfibra de basalto modificada é inferior a 0.5 mm, o que determina em grande medida a sua gama de aplicações. Isto torna-o adequado para utilização no fabrico de tijolos, lajes de pavimentação, espuma e betão celular, materiais de betão projetado (rebocos decorativos, etc.).), e os revestimentos que são pulverizados com um pulverizador pneumático.

A criação de microfibras de basalto modificadas, das quais o nanoconcreto é uma aplicação, é a principal utilização da nanotecnologia no sector da construção.

Betão nanomodificado

Nas misturas de cimento, a fibra de basalto modificada pode ser adicionada diretamente para melhorar os atributos de qualidade dos produtos finais, para além de outros ingredientes. No entanto, foi criada e patenteada em 2008 (após a conclusão triunfal da reconstrução da ponte; ver a foto abaixo) uma receita ideal para uma mistura seca de adições prontas à composição primária de cimento, areia e água.

A reconstrução da ponte sobre o rio Ruhr, em Graz, em 2007, foi a primeira aplicação industrial da BLN.

Caraterísticas

O betão nanoestruturado leve (BLN), um material de construção estrutural leve, é o nome dado ao betão que foi tratado com este aditivo. O SSGD pode ser utilizado sem a necessidade de quaisquer circunstâncias especiais.

Seguindo as instruções, o SSGD pode ser adicionado ao misturador automático para criar nanoconcreto de alta tecnologia e longa duração à mão, diretamente no local de construção.

As caraterísticas primárias do material de construção adquirido desta forma enquadram-se nos seguintes intervalos:

A TU 5789-035-23380399-2008 descreve as caraterísticas mecânicas e físicas do betão leve nanoestruturado envelhecido durante 28 dias.

1. Devido ao aumento da capacidade de suporte, com um peso relativamente baixo da estrutura, os custos de reforço são reduzidos em 30% ou mais. Porque o diâmetro necessário dos varões será menor, e o esquema de reforço também muda.
2. A carga sobre a fundação é reduzida, o que permite torná-la menos maciça. Aumenta o número de opções para a reconstrução de edifícios sem alterar as suas fundações.
3. As estruturas construídas com BLN não necessitam de impermeabilização adicional. Têm um baixo risco de incêndio. E devido à sua estrutura, obtida através de reforço microdisperso, a resistência à fissuração e a elasticidade do material, bem como a fiabilidade geral dos edifícios, são significativamente aumentadas. Recomendado para utilização em zonas sismicamente perigosas.
4. As poupanças gerais na construção com BLN são conseguidas através da simplificação e aceleração do trabalho durante a construção de grandes estruturas, bem como da redução dos custos de transporte, cofragem.

Área de aplicação

Desenvolvido principalmente para a indústria da construção, o betão leve nanoestruturado cumpre todas as normas SanPiN para materiais de construção.

Do ponto de vista económico, a utilização do BLN é viável dado o seu elevado custo:

• Na construção de edifícios altos;
• Na construção de pontes, obras rodoviárias e na construção de estruturas hidráulicas;
• Em áreas sismicamente activas, independentemente do zoneamento climático.

No entanto, pode ser aplicado na vida quotidiana e na construção privada, se desejado. Por exemplo, a fundição e outros métodos de criação de produtos são possíveis graças a um elevado índice de trabalhabilidade. Como resultado, este material foi utilizado na produção de peças únicas para interiores, para além de bancadas, lavatórios e outros produtos.

Revestimentos compósitos

O betão leve nanomodificado foi testado extensivamente em 2008, após o domínio da MBM em 2004, e em 2009 começaram a tentar pôr em prática os conhecimentos adquiridos sobre a criação de revestimentos. O “Revestimento impermeabilizante compósito multicamada autocompactante anti-vandalismo, decorativo e anti-corrosão EpoxiPAN” que foi produzido de acordo com a TU 23 1253-053-91957749-2011, foi o produto final do trabalho.

É interessante notar que o revestimento é seguro para estruturas que entram em contacto com água potável.

Caraterísticas

Inclui nanopartículas de carbono individuais e microfibras modificadas, para além de epóxi e outros ingredientes. Estes nano-aditivos fazem com que os mesmos processos de auto-reforço microdispersos comecem a ocorrer quando o revestimento é aplicado, o que compacta a superfície da base e confere-lhe novas caraterísticas únicas aos materiais nanoestruturados.

Uma camada do primário-impregnado adequado é pré-aplicada para permitir que o revestimento penetre mais profundamente. Além disso, é utilizado um primário único na preparação de produtos metálicos. Como resultado, não existe praticamente nenhuma interface entre o revestimento e a base, a estrutura tratada funciona como uma unidade única e a possibilidade de descamação e delaminação local é eliminada.

Muitas propriedades benéficas são adquiridas pelas estruturas tratadas, algumas das quais incluem:

• Resistência à fissuração, adesão ao betão superior a 3 MPa, ao metal – 5 MPa;
• Resistência ao gelo de pelo menos F450;
• Resistência à água a partir de W18;
• Resistência a ambientes agressivos e à corrosão durante mais de 15 anos;
• Resistência à compressão de pelo menos 60 MPa, bem como resistência ao impacto;
• A segurança contra incêndios é aumentada;
• Temperatura normal de funcionamento de -80 ° C a + 180 ° C;
• Resistência aos UV.

Pelo menos dentro da gama de preços especificada, atualmente é quase impossível encontrar no mercado nanorrevestimentos de outros fabricantes com caraterísticas técnicas comparáveis.

Área de aplicação

Este tipo de tratamento é eficaz para estruturas que funcionam em ambientes agressivos, como esgotos. O betão deixa de ruir e o metal deixa de enferrujar.

O revestimento pode ser colorido e aplicado de forma decorativa, proporcionando qualidades de impermeabilização e anti-corrosão à estrutura e aumentando a sua resistência ao desgaste.

Tomar nota! É ideal para superfícies sujeitas a abrasão, como o pavimento de parques de estacionamento cobertos, centros comerciais, edifícios públicos, etc. O tratamento das paredes de estruturas urbanas de espuma porosa ou de betão celular confere-lhes resistência contra o vandalismo e a degradação geral do ambiente urbano. Tem inúmeras outras utilizações e pode também servir como adesivo.

Reforço compósito nanomodificado

As armaduras de aço estão a ser gradualmente substituídas por armaduras compósitas. O aço inoxidável é um material de alta qualidade, devido a várias vantagens, incluindo uma excelente resistência à corrosão, durabilidade, peso reduzido e outras qualidades. Mas também há muitos problemas com a sua utilização. As propriedades de baixa adesão ao betão é uma delas.

São utilizadas muitas técnicas para os aumentar, como ondular a superfície ou polvilhar com areia, mas estas apenas fazem uma pequena diferença. O problema é agravado pela adição de nanocomponentes de carbono à armadura, que melhoram as suas qualidades adesivas quando combinadas com o betão.

Nos domínios da ciência dos materiais e da construção, o nanoconcreto é verdadeiramente revolucionário. Através da aplicação da nanotecnologia, o betão está a evoluir para um material com qualidades nunca antes vistas. É mais resistente à deterioração ambiental, mais duradouro e ainda mais eficiente em termos energéticos. Isto representa um avanço significativo na forma como vemos e utilizamos o betão em infra-estruturas e projectos de construção – não se trata apenas de um pequeno ajuste.

O facto de o nanoconcreto superar o betão convencional em praticamente todos os aspectos é o que o distingue. O nanoconcreto resolve muitos dos problemas que o betão tradicional enfrenta, desde torná-lo mais forte e mais durável até torná-lo mais amigo do ambiente. A longo prazo, isto pode poupar tempo e dinheiro, uma vez que serão necessárias menos reparações e substituições. Além disso, as suas vantagens para o ambiente são indiscutíveis – menos resíduos e menos utilização de energia são grandes passos para técnicas de construção mais ecológicas.

No futuro, o nanoconcreto tem um grande potencial. Podemos antecipar aplicações e avanços ainda mais inventivos, desde que a investigação e o desenvolvimento sejam efectuados. Espera-se que o nanoconcreto desempenhe um papel significativo na construção de arranha-céus mais fortes, estradas mais duráveis e até mesmo novas aplicações como a construção subaquática. É cada vez mais evidente que o século XXI irá inaugurar a era do nanoconcreto, oferecendo um ambiente de construção mais resistente, sustentável e eficiente.

Vídeo sobre o tema

Diversão num estaleiro de construção.Nanotecnologia.

Comentário para a NTV Professor ISI SPBPU (Politécnico) sobre o nano-concreto

Soluções brilhantes no sector da construção

Apresentação sobre o tema do betão nad

Cofragem infinitiva, tecnologia de construção. Fabricante: “Tecnologias de construção do século XXI”

Pavimentos industriais. Tecnologia do século XXI.

tecnologia do século XXI

Filme#1.Tecnologia (receita) do betão. Erros ao trabalhar com betão