22334

بررسي اثر متاكائولن بر پخش پذيري نانو گرافن اكسيد در محيط قليايي سيماني و اثر استفاده مشترك آن ها بر خصوصيات مكانيكي خمير و ملات سيماني

كارشناسي ارشد

زلزله

1396

1399/05/21

دكتر سيد سجاد ميرولد - دكتر اصغر حبيب نژاد كورايم

عمران

در سال هاي اخير، تحقيقات زيادي در زمينه استفاده از نانو گرافن اكسيد در كامپوزيت هاي سيماني صورت گرفته است. چالش اصلي در زمينه استفاده از نانو گرافن اكسيد در كامپوزيت هاي سيماني، كلوخه شدن ذرات آن در محيط قليايي سيماني مي باشد كه سبب كم شدن اثرات بهبود دهنده آن مي شود. روش هايي مانند استفاده از پلي كربوكسيلات اتر و نيز مواد پوزولاني مانند دوده سيليس براي بهبود پخش شدگي گرافن اكسيد در محيط قليايي سيماني پيشنهاد شده اند. در اين پژوهش، ابتدا اثر ذرات پوزولاني متاكائولن بر پخش شدگي نانو گرافن اكسيد در محيط آبي و قليايي سيماني با انجام آزمايش هاي اندازه گيري pH، طيف سنجي مرئي-فرابنفش، بررسي چشمي، پتانسيل زتا، توزيع اندازه ذرات و آناليز عكس هاي SEM بررسي گرديد. با بهره گيري از نتايج آزمايش هاي فوق الذكر، نمونه هاي خمير و ملات سيماني حاوي نانو گرافن اكسيد و پوزولان متاكائولن ساخته شدند. سپس كارايي، مقاومت فشاري، مقاومت خمشي، مدول الاستيسيته خمشي، چقرمگي خمشي، سرعت امواج فراصوت، همبستگي ميان مقاومت فشاري و خمشي نمونه هاي خمير و ملات سيماني با سرعت امواج فراصوت در نمونه ها و در انتها تخلخل نمونه هاي خمير بررسي گرديد. نتايج نشان داد كه ذرات متاكائولن، سبب كلوخه شدن گرافن اكسيد در محيط آبي مي شوند. بنابراين سوسپانسيون متاكائولن-گرافن اكسيد در محيط آبي، پايدار نمي باشد. هم چنين نتايج نشان داد كه ذرات متاكائولن به تنهايي نمي توانند مانع كلوخه شدن ذرات گرافن اكسيد در محيط قليايي سيماني گردند. براي تهيه سوسپانسيون پايدار از ذرات گرافن اكسيد و متاكائولن در محيط سيماني، از فوق روان كننده پلي كربوكسيلات اتر استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه پلي كربوكسيلات اتر، مي تواند پخش شدگي و پايداري مناسب ذرات گرافن اكسيد را در حضور متاكائولن و در محيط سيماني تضمين كند. هم چنين ذرات متاكائولن نيز اثر مثبت قابل توجهي در بهبود پايداري ذرات گرافن اكسيد در حضور پلي كربوكسيلات اتر در محيط قليايي سيماني دارند. نتايج كارايي نمونه هاي خمير و ملات سيماني نشان داد كه ذرات متاكائولن و گرافن اكسيد سبب كاهش كارايي نمونه هاي خمير و ملات سيماني مي شوند. هم چنين در نمونه هاي 28 روزه خمير داراي متاكائولن و گرافن اكسيد، مقاومت فشاري، مقاومت خمشي، مدول الاستيك خمشي و سرعت امواج فراصوت به ترتيب 27/6%، 36/3%، 49/8%و 5/0% نسبت به نمونه مرجع، افزايش و مقدار تخلخل كل نيز، 27/2% كاهش يافت. يافته هاي اين پژوهش مي تواند راه را براي استفاده مؤثر از نانو گرافن اكسيد و پوزولان متاكائولن در .كامپوزيت هاي سيماني هموار نمايد

1399/06/07

Evaluation of the influence of metakaolin on the dispersion of nano graphene oxide in alkaline cementitious environment and their hybrid effect on mechanical properties of cement paste and mortar

8/12/2021 12:00:00 AM

In recent years, various researches have been conducted on the use of graphene oxide (GO) in cement composites. Although GO has a good dispersion in aqueous solutions, it agglomerates in alkaline cementitious environments. In order to improve the dispersion of GO nanosheets in cementitious environments, some solutions have been investigated by previous studies such as using polycarboxylate ether (PCE) based superplasticizers or using pozzolanic materials like silica fume. In this study, the effect of metakaolin (MK) microparticles on the dispersion of GO nano sheets in water and simulated cement pore solution (SCPS) was investigated. Then based on the results of dispersion tests, cement paste and mortar specimens were prepared. The fluidity, compressive and flexural strengths, flexural elastic modulus, toughness, ultrasonic pulse velocity of cement paste and mortar samples and also the porosity of cement paste specimens were measured. The results of dispersion tests showed that the addition of MK leads to the GO agglomeration in water. Also, MK particles have no obvious influence on the dispersion of GO sheets in SCPS. So, to ameliorate the dispersion of GO and MK particles in SCPS, PCE was used. The results showed that the good dispersion and stability of GO and MK in SCPS could be guaranteed by PCE copolymers. Also, MK particles improved PCE-GO dispersion and stability in SCPS. The results of fluidity tests showed that MK and GO decrease the fluidity of cement paste and mortar samples. The results of compressive strength, flexural strength, flexural elastic modulus and ultrasonic pulse velocity tests on MK-GO incorporated cement paste samples after 28 days of curing showed an increase by 27.6%, 36.3%, 49.8% and 5.0%, respectively compared with the reference sample. Also, the porosity of MK-GO sample after 28 days of curing was decreased by 27.2% in comparison with the reference sample. The results of this study can pave the way for effective use of GO and MK in cement-based composites.