コンクリートは建築の基本材料であり、さまざまな建物や構造物に広く​​使用されています。21 世紀の大規模なコンクリート工学、工学環境の複雑さ、および応用分野の継続的な拡大に伴い、コンクリート材料に対する人々の要求はさらに高まっています。ナノテクノロジーによりコンクリートの特性が向上し、コンクリートの応用分野が大きく広がります。

ナノ材料はコンクリートの特性を改善します。

1. ナノシリカ(SiO2)

ナノSiO2は、ケイ素や有機ケイ素を含む塩化物の高温加水分解により生成される、表面に水酸基を有する超微粒子粉末です。セメントコンクリートの分野では、ナノ SiO2はその強力なポゾラン活性、微小骨材充填効果、結晶核形成効果により、コンクリートの強度と耐久性を向上させることができます。

2.カーボンナノチューブ（CNT）

カーボンナノチューブは管状で軽量、六角形構造で完全に結合しているため、優れた高強度繊維素材です。適切な量​​のカーボンナノチューブをセメントに組み込むと、材料の細孔構造と微小亀裂が効果的に改善され、架橋の役割を果たすことができ、それによってセメント基材の機械的特性が向上します。

3. ナノ炭酸カルシウムや炭素繊維などの他のナノ材料もコンクリートの耐久性向上に貢献します。

ナノテクノロジーはコンクリートの応用分野を拡大します。

1.電磁波を吸収するコンクリート

報告によると、人為的な環境電磁エネルギー密度は毎年7%から14%増加する可能性があり、客観的に電磁放射汚染を形成しており、世界で5番目の害として認識されています。

ナノ金属粉末の特殊な性質を利用して、機能的な電磁波シールドコンクリートを作ることができます。この方法は、ナノ金属粉末とコンクリート混合物を均一に乾式混合した後、コンクリート中に導入し、セメントの水和プロセスに参加させることです。この方法で製造されたコンクリートは、コンクリート構造物の重量を軽減し、コンクリートの支持力と耐衝撃性を向上させるだけでなく、優れた電磁波シールド機能も備えており、軍用建物で使用することができます。

2.空気コンクリートの浄化

大気汚染は人間の健康に直接的な悪影響を及ぼします。アナターゼ ナノ TiO2 は、空気浄化、殺菌、脱臭、表面の自己洗浄などの特殊な機能をもつ優れた光触媒です。モルタルやコンクリートにナノスケールの成分を添加して光触媒コンクリートを作ると、空気中の二酸化硫黄や窒素酸化物などの有害物質を分解・除去し、空気を浄化する役割を果たします。

3.抗菌コンクリート

近年では抗菌・防カビコンクリートも登場しています。従来のコンクリートにナノ抗菌・防カビ成分を配合し、カビの発生を抑制し、殺菌効果を発揮します。このコンクリートは畜産場の建物に使用されています。

4.自動調湿コンクリート

ナノ天然ゼオライト粉末で作られたコンクリートの主要成分を添加することにより、室内の周囲温度を検出し、必要に応じて調整し、住宅や美術館などの建物の湿度管理要件を満たすことができます。従来の温度および湿度センサーコントローラーと複雑な配線システムの使用と比較して、使用コストとメンテナンスコストが低くなります。このタイプの材料は、比較的高い湿度管理が必要なアート ギャラリーなどの建築環境に適しています。

5.エココンクリート

ポーラスコンクリートに水質浄化処理を経て活性の高いナノ材料を添加。コンクリートの空隙率と粗さの助けを借りて、コンクリートは水の浄化効果をもたらし、環境に優しいコンクリートを形成することができます。特殊処理されたコンクリート表面は緑の植物を育て、空気を浄化し、環境を美化します。地上では水を保持・貯蔵するために使用でき、壁や屋根では断熱および冷却のために使用できます。

6.スマートコンクリート

スマートコンクリートの「自己診断」「自己調整」「自己修復」に関する研究は徐々に深まりつつある。

1992年、日本の清水建設の杉田氏は、高強度炭素繊維と高弾性炭素繊維を含む3種類の異なる炭素繊維で作られた「自己診断」機能を備えたインテリジェントコンクリートを研究した。炭素繊維の導電率に応じて、コンクリートの抵抗の変化をテストし、抵抗とキャリアの間のモデルを確立し、コンクリート構造の損傷を予測することができます。この研究は重要なコンクリート構造物の安全性を確保するために非常に重要です。

さまざまな環境要件や機能要件を満たす建築材料としてコンクリートを設計することは、ますます一般的になるでしょう。21世紀のコンクリート材料科学技術の発展の焦点は、高性能・高機能コンクリートです。その中で、ナノテクノロジーが果たす役割はますます重要になるはずです。