Nanoblasen und ihre positiven Auswirkungen auf die mechanische Festigkeit von Beton

Einführung

Beton ist einer der am häufigsten verwendeten Baustoffe, und es ist fast unmöglich, Beton durch andere natürliche Materialien zu ersetzen. Zement ist der Hauptbestandteil der Betonherstellung. Der Energieverbrauch der Zementindustrie verbraucht jedoch große Mengen an fossilen Brennstoffen und verursacht durch den kontinuierlichen Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) ernsthafte Umweltprobleme wie Luftverschmutzung, Klimawandel und globale Erwärmung. Bei der Herstellung von einer Tonne Zement werden zum Beispiel etwa 900 kg CO2 ausgestoßen, was bedeutet, dass fast zwei Drittel der weltweiten CO2-Emissionen von der Zementindustrie verursacht werden. Daher müssen umweltfreundliche alternative Materialien und Systeme entwickelt und bewertet werden, um die globale Erwärmung und andere Umweltprobleme zu verringern.

Zum ersten Mal wurde die Nanotechnologie von Richard Feynman vorgestellt. Im Dezember 1959 hielt er einen Vortrag mit dem Titel "There's Plenty of Room at the Bottom" und stellte die Nanotechnologie vor.
Nanobubbles sind sehr kleine Blasen mit einem Durchmesser von weniger als 200 nm, die lange Zeit im Wasser bleiben können. Die Nanobubbles-Technologie wird in vielen Bereichen eingesetzt, z. B. zur Oberflächenbeschichtung und -reinigung, zur Beseitigung von Schadstoffen, zur Wasseraufbereitung, in der Biomedizin und in der Kontraktionstechnik, zur Verbesserung der Flotation von ultrafeinen Mineralien und zur Freisetzung von Energie, wenn die Blasen zusammenfallen und zerstört werden.

Die Bedeutung von Nanoblasen für die Festigkeit von Zementmischungen

Wie bereits erwähnt, ist die Nanotechnologie ein aufstrebender Wissenschaftszweig, der sich mit dem Verständnis und der Kontrolle der Herstellung von Materialien in Nanodimensionen beschäftigt. Die Untersuchung von Beton und Zementstein im mikroskopischen und makroskopischen Maßstab ist wichtig für die Entwicklung neuer Baumaterialien und deren Anwendung.

Die Festigkeit einer Zementmischung kann durch die Zugabe von Nanomaterialien wie Stahlfasern, Glasfasern, Polymerfasern, Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) und Graphenoxid (GO) verbessert werden. Jede dieser Technologien hat jedoch ihre Stärken und Schwächen.

Eine der jüngsten Methoden zur Verstärkung der Zementmischung und zur Aktivierung der Zementhydratationsreaktion ist die Zugabe von Mikrobläschen zum Anmachwasser. Nanoblasen erhöhen den pH-Wert, den gelösten Sauerstoff (DO), die elektrische Leitfähigkeit (EC), die Trübung und den Stickstoffgehalt im Wasser, was zu einer Verbesserung der Druckfestigkeit des Zements im Vergleich zur Verwendung von Wasser führt. Die wichtigsten Eigenschaften von Nanobubbles sind die sehr niedrigen Produktionskosten, die hohe Produktionsgeschwindigkeit und die Verfügbarkeit an jedem Ort und zu jeder Zeit.

Mehrere Studien haben ergeben, dass die Anwendung von Nanoblasen die mechanischen Eigenschaften von Beton wie Druck- und Zugfestigkeit verbessert. Eine der Studien zeigt, dass die Anwendung von Nanoblasen die Druck- und Zugfestigkeit von Beton um bis zu 16% bzw. 19% erhöht. Eine andere Studie zeigt, dass die Verwendung von Sauerstoff-Nanoblasen die mechanische Festigkeit von Beton um bis zu 61% erhöht, verglichen mit Beton, der mit normalem Leitungswasser hergestellt wurde (Abb. 1, 2).

Acniti bietet die besten Nanoblasengeräte an, um ausreichend Sauerstoff-Nanoblasen zu produzieren. Sie stellt Produkte für verschiedene Branchen und Bereiche her, darunter auch für Bauunternehmen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Verwendung von Nanoblasen und einigen anderen Materialien wie Zeolith und Chekneh-Puzzolan im Beton anstelle von Zement und allgemeinem Wasser. Eine aktuelle Studie zeigt, dass die Mischung aus Zeolith, Chekneh-Puzzolan und Nanobubbles-Wasser die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Betons deutlich verbessert. Dies ist eine sinnvolle Alternative zu Zement und Anmachwasser, um die Luftverschmutzung zu reduzieren, die Leistungsfähigkeit des Betons zu erhöhen und die Kosten der Betonproduktion zu senken.

Fazit

• Beton ist der Hauptbestandteil von Baumaterialien.
• Die Nanoblasen-Technologie kann in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, z. B. bei der Oberflächenbeschichtung und -reinigung, der Beseitigung von Schadstoffen, der Wasseraufbereitung, der Biomedizin und der Kontraktionstechnik, der Verbesserung der Flotation von ultrafeinen Mineralien und der Freisetzung von Energie, wenn die Blasen zusammenfallen und zerstört werden.
• Die Anwendung von Nanoblasen verbesserte die mechanischen Eigenschaften von Beton wie Druck- und Zugfestigkeit um bis zu 60%.
• Die Nanobubbles-Technologie ist die beste, billigste, einfachste und sicherste Methode, um die mechanischen Eigenschaften von Baumaterialien zu verbessern.
• Acniti bietet qualitativ hochwertige Geräte zur Herstellung von Sauerstoff-Nanoblasen für Bauunternehmen und Privatpersonen an.

Referenzen

• Ein Überblick über die Anwendung von Nanotechnologie in der Bauindustrie.
• Wirkung von Wasserstoff-Nanoblasen auf die mechanische Festigkeit und Wasserdichtigkeit von Zementmischungen.
• Auswirkungen von Wasser mit Mikro-Nanoblasen und binären Mineralzusatzstoffen auf die mechanischen Eigenschaften und die Dauerhaftigkeit von Beton.
• Auswirkungen von magnetisiertem Wasser auf die mechanischen Eigenschaften und die Dauerhaftigkeit von Betonsteinpflaster.
• Nachweis der Existenz und der Stabilität von Nanoblasen in Wasser.
• Einfluss von Wasser mit Sauerstoff- und Ozon-Mikro-Nanoblasen auf die physikalischen Eigenschaften von Beton.
• Mechanisches Verhalten von Beton, der mit Mikro-Nano-Luftblasen hergestellt wurde.
• Mechanisches Verhalten von hochfestem Beton, der mit einer Dreifachmischung aus Flugasche, Silikastaub und Stahlfasern modifiziert wurde.
• Nanoblasen-Säulenflotation von feinen Kohlepartikeln und die damit verbundenen Grundlagen.