El hormigón es el material de construcción básico y se utiliza ampliamente en diversos edificios y estructuras. Con la ingeniería del hormigón a gran escala, la complejidad del entorno de la ingeniería y la continua expansión de los campos de aplicación en el siglo XXI, la gente ha planteado requisitos más altos para los materiales de hormigón. La nanotecnología puede mejorar las propiedades del hormigón, ampliando enormemente los campos de aplicación del hormigón.

Los nanomateriales mejoran las propiedades del hormigón:

1. Nano sílice (SiO2)

Nano SiO2 es un polvo ultrafino con grupos hidroxilo en la superficie producido por la hidrólisis a alta temperatura de cloruros que contienen silicio u organosilicio. En el campo del hormigón de cemento, el nano-SiO2 puede aumentar la resistencia y durabilidad del hormigón debido a su fuerte actividad puzolánica, efecto de relleno de microagregados y efecto de nucleación de cristales.

2. Nanotubos de carbono (CNT)

Los nanotubos de carbono son tubulares, livianos y están perfectamente conectados en una estructura hexagonal, lo que los convierte en un buen material de fibra de alta resistencia. La incorporación de una cantidad adecuada de nanotubos de carbono al cemento puede mejorar eficazmente la estructura de los poros y las microfisuras de los materiales , y desempeñar un papel de puente, mejorando así las propiedades mecánicas del sustrato de cemento.

3. Otros nanomateriales, como el nanocarbonato de calcio y la fibra de carbono, contribuyen a mejorar la durabilidad del hormigón.

La nanotecnología amplía las áreas de aplicación del hormigón:

1. Hormigón que absorbe ondas electromagnéticas

Según los informes, la densidad de energía electromagnética ambiental creada por el hombre puede aumentar entre un 7% y un 14% cada año, lo que ha formado objetivamente contaminación por radiación electromagnética y se reconoce como el quinto daño en el mundo.

Utilizando las propiedades especiales de los nanopolvos metálicos, se puede fabricar hormigón con protección electromagnética funcional. El método consiste en introducir los polvos de nanometal y la mezcla de hormigón en el hormigón después de mezclarlo en seco de manera uniforme y participar en el proceso de hidratación del cemento. El hormigón preparado con este método no sólo puede reducir el peso de la estructura de hormigón, mejorar la capacidad de carga y la resistencia al impacto del hormigón, sino que también tiene una buena función de blindaje electromagnético y puede utilizarse en edificios militares.

2. P urificación del aire del hormigón

La contaminación del aire tiene daños directos a la salud humana. Anatase nano TiO2 es un excelente fotocatalizador que tiene funciones especiales como purificación del aire, esterilización, desodorización y autolimpieza de superficies. Agregar componentes a nanoescala al mortero u hormigón para fabricar hormigón fotocatalítico, que puede descomponer y eliminar contaminantes nocivos como el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno del aire, y desempeñar un papel en la purificación del aire .

3. Hormigón antibacteriano

En los últimos años ha aparecido el hormigón antibacteriano y resistente al moho. Se mezcla con componentes nanoantibacterianos y resistentes al moho en el hormigón tradicional, de modo que el hormigón tiene el efecto de inhibir el crecimiento de moho y la esterilización. Este hormigón se ha utilizado en construcciones de explotaciones ganaderas.

4. Concreto acondicionador automático de humedad.

Al agregar el componente clave del concreto hecho de nanopolvo de zeolita natural, la temperatura ambiente interior se puede detectar y ajustar según sea necesario para cumplir con los requisitos de control de humedad de edificios como residencias o galerías de arte. En comparación con el uso tradicional de controladores de sensores de temperatura y humedad y un complejo sistema de cableado, bajo costo de uso y mantenimiento. Este tipo de material es más adecuado para entornos arquitectónicos como galerías de arte que requieren un control de humedad relativamente alto.

5. Hormigón ecológico

Se añaden nanomateriales con alta actividad al hormigón poroso mediante un tratamiento de purificación de agua. Con la ayuda de la porosidad y rugosidad del hormigón, el hormigón puede tener el efecto de purificar el agua y formar hormigón ecológico. La superficie de hormigón especialmente tratada puede cultivar plantas verdes, purificar el aire y embellecer el medio ambiente. Puede usarse en el suelo para retener y almacenar agua, y puede usarse para aislamiento térmico y enfriamiento en paredes y techos.

6. Hormigón inteligente

La investigación sobre el "autodiagnóstico", la "autorregulación" y la "autoreparación" del hormigón inteligente se va profundizando paulatinamente.

En 1992, el Sr. Sugita de Shimizu Construction en Japón estudió el hormigón inteligente con función de "autodiagnóstico" hecho de tres fibras de carbono diferentes, incluyendo fibra de carbono de alta resistencia y fibra de carbono de alta elasticidad. Según la conductividad de la fibra de carbono, el hormigón puede probar el cambio de resistencia, establecer un modelo entre la resistencia y el soporte y predecir el daño de la estructura de hormigón. Esta investigación es muy importante para garantizar la seguridad de importantes estructuras de hormigón.

Diseñar hormigón como material de construcción que cumpla diferentes requisitos ambientales y funcionales será cada vez más popular. El hormigón de alto rendimiento y alta funcionalidad es el foco del desarrollo de la ciencia de los materiales del hormigón y de la tecnología de ingeniería en el siglo XXI. Entre ellos, la nanotecnología desempeñará un papel cada vez más importante.