Công nghệ nano giúp bê tông mới siêu bền

So sánh một mẫu bê tông được phủ bằng chất trám khe biến tính nano (bên trái) so với bê tông không được xử lý (bên phải)

Theo nghiên cứu, mẫu bê tông mới đã cải thiện 75% ở khả năng chống thấm và 44% trong việc giảm tác hại ăn mòn của muối so với các phiên bản thương mại.

Người đứng đầu công trình nghiên cứu, Xianming Shi - giáo sư tại Viện Khoa Kỹ thuật Dân dụng và Môi trường, cho biết bê tông mặc dù có vẻ giống như đá rắn khi soi dưới kính hiển vi nó là một miếng "bọt biển". Đó là một vật liệu composite không đồng nhất, có độ xốp cao.

Các nhà nghiên cứu đã thêm 2 vật liệu nano là graphene oxide và montmorillonite nanoclay, vào một chất trám kín cấu tạo từ siliconate. Sau đó, họ trộn lẫn hỗn hợp này vào xi măng, nhằm tạo nên cấu trúc bê tông bền vững khi chúng khô cứng lại.

GS. Shi cho biết các vật liệu nano này góp phần làm dày đặc cấu trúc vi mô của bê tông, khiến nước và chất lỏng nói chung khó xâm nhập hơn. Chúng cũng tạo thành một rào cản chống lại sự xâm nhập của hơi nước và các khí khác có xu hướng tấn công và bào mòn cấu trúc của bê tông.

Vật liệu nano cũng bảo vệ bê tông khỏi sự tấn công vật lý và hóa học của muối khử mặn. Chất trám khe xuyên thấu được thiết kế đa chức năng, vì nó cũng có thể đóng vai trò như một chất hỗ trợ bảo dưỡng cho bê tông tươi.

Hiện các nhà nghiên cứu đã công bố công trình của họ trên Tạp chí Vật liệu Kỹ thuật Xây dựng và nộp đơn xin cấp bằng sáng chế tạm thời. Họ đang có kế hoạch tiến hành các cuộc trình diễn quy mô thí điểm trong hai năm tới, triển khai thử nghiệm cơ sở hạ tầng bê tông trong khuôn viên WSU hoặc ở thành phố Pullman.

Được biết, kết quả nghiên cứu này có thể cung cấp một cách bổ sung để giải quyết thách thức của những cây cầu và mặt đường cũ ở Mỹ. Bởi phần lớn cơ sở hạ tầng quan trọng của Mỹ như hệ thống đường cao tốc, được xây dựng từ những năm 1950 đến những năm 1970 và hiện đang đi đến cuối vòng đời mà nó được thiết kế.

Theo thống kê, cứ 4 năm một lần kể từ cuối những năm 1990, Hiệp hội Kỹ sư Xây dựng ở Mỹ đã cung cấp một bản báo cáo về cơ sở hạ tầng tại quốc gia này, liên tục cho thấy điểm kém hoặc không đạt. Cụ thể, khoảng 8% trong số khoảng 600.000 cây cầu ở Mỹ được coi là thiếu kết cấu, và cứ mỗi 5 dặm (khoảng 8 km) đường cao tốc thì có một cây cầu ở tình trạng kém.