Le béton est le matériau de construction de base et est largement utilisé dans divers bâtiments et structures. Avec l'ingénierie du béton à grande échelle, la complexité de l'environnement d'ingénierie et l'expansion continue des domaines d'application au 21e siècle, les gens ont mis en avant des exigences plus élevées pour les matériaux en béton. La nanotechnologie peut améliorer les propriétés du béton, élargissant ainsi considérablement les domaines d’application du béton.

Les nanomatériaux améliorent les propriétés du béton :

1. Nano silice (SiO2)

Le Nano SiO2 est une poudre ultrafine avec des groupes hydroxyles en surface produite par l'hydrolyse à haute température de chlorures contenant du silicium ou un organosilicium. Dans le domaine du béton de ciment, le nano-SiO2 peut augmenter la résistance et la durabilité du béton en raison de sa forte activité pouzzolanique, de son effet de remplissage de micro-agrégats et de son effet de nucléation des cristaux.

2. Nanotubes de carbone (CNT)

Les nanotubes de carbone sont tubulaires, légers et parfaitement connectés dans une structure hexagonale, ce qui en fait un bon matériau fibreux à haute résistance. L'incorporation d'une quantité appropriée de nanotubes de carbone dans le ciment peut améliorer efficacement la structure des pores et les microfissures du matériau , et jouer un rôle de pont, améliorant ainsi les propriétés mécaniques du substrat de ciment.

3. D'autres nanomatériaux, tels que le nanocarbonate de calcium et la fibre de carbone, contribuent à l'amélioration de la durabilité du béton.

La nanotechnologie élargit les domaines d'application du béton :

1. Un béton qui absorbe les ondes électromagnétiques

Selon les rapports, la densité d'énergie électromagnétique environnementale artificielle peut augmenter de 7 à 14 % chaque année, ce qui a objectivement formé une pollution par rayonnement électromagnétique et est reconnue comme le cinquième dommage au monde.

En utilisant les propriétés particulières des poudres nanométalliques, il est possible de fabriquer du béton de protection électromagnétique fonctionnel. Le procédé consiste à incorporer uniformément les poudres de nanométaux et le mélange de béton dans le béton après un mélange à sec, et à participer au processus d'hydratation du ciment. Le béton préparé par cette méthode peut non seulement réduire le poids de la structure en béton, améliorer la capacité portante et la résistance aux chocs du béton, mais également avoir une bonne fonction de blindage électromagnétique et peut être utilisé dans les bâtiments militaires.

2. P urifier le béton aérien

La pollution de l’air nuit directement à la santé humaine. Anatase nano TiO2 est un excellent photocatalyseur doté de fonctions spéciales telles que la purification de l'air, la stérilisation, la désodorisation et l'autonettoyage des surfaces. Ajouter des composants à l'échelle nanométrique au mortier ou au béton pour produire du béton photocatalytique, qui peut décomposer et éliminer les polluants nocifs tels que le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote présents dans l'air, et jouer un rôle dans la purification de l'air.

3. Béton antibactérien

Ces dernières années, les bétons antibactériens et anti-moisissure sont apparus. Il est mélangé avec des composants nano antibactériens et résistants à la moisissure dans le béton traditionnel, de sorte que le béton ait pour effet d'inhiber la croissance des moisissures et la stérilisation. Ce béton a été utilisé dans les bâtiments d'élevage.

4. Béton de conditionnement automatique de l'humidité

En ajoutant le composant clé du béton constitué de poudre de zéolite nano naturelle, la température ambiante intérieure peut être détectée et ajustée selon les besoins pour répondre aux exigences de contrôle de l'humidité des bâtiments tels que les résidences ou les galeries d'art. Par rapport à l'utilisation traditionnelle de capteurs de température et d'humidité, de contrôleurs et de systèmes de câblage complexes, faible coût d'utilisation et de maintenance. Ce type de matériau est plus adapté aux environnements architecturaux tels que les galeries d’art qui nécessitent un contrôle d’humidité relativement élevé.

5. Béton écologique

Des nanomatériaux à haute activité sont ajoutés au béton poreux grâce à un traitement de purification de l'eau. Grâce à la porosité et à la rugosité du béton, le béton peut avoir pour effet de purifier l'eau et former du béton écologique. La surface en béton spécialement traitée peut cultiver des plantes vertes, purifier l'air et embellir l'environnement. Il peut être utilisé au sol pour retenir et stocker l’eau, et il peut être utilisé pour l’isolation thermique et le refroidissement des murs et des toits.

6. Béton intelligent

Les recherches sur « l'autodiagnostic », « l'autorégulation » et « l'autoréparation » du béton intelligent s'approfondissent progressivement.

En 1992, M. Sugita de Shimizu Construction au Japon a étudié le béton intelligent doté d'une fonction « d'autodiagnostic » composé de trois fibres de carbone différentes, dont la fibre de carbone à haute résistance et la fibre de carbone à haute élasticité. Selon la conductivité de la fibre de carbone, le béton peut tester le changement de résistance, établir un modèle entre la résistance et le support et prédire les dommages de la structure en béton. Cette recherche est très importante pour assurer la sécurité d’importantes structures en béton.

La conception du béton comme matériau de construction répondant à différentes exigences environnementales et fonctionnelles sera de plus en plus populaire. Le béton à haute performance et à haute fonctionnalité est au centre du développement de la science des matériaux concrets et de la technologie de l'ingénierie au 21e siècle. Parmi eux, les nanotechnologies sont appelées à jouer un rôle de plus en plus important.